По способу выполнения железобетонные конструкции могут быть сборными, из элементов заводского или полигонного изготовления, и монолитными, возводимыми непосредственно на месте строительства.

По виду бетона. Из обыкновенного (тяжелого) бетона изготовляют несущие конструкции (колонны, балки, ригеля, сваи, фермы, изделия фундаментов, блоки стен подвалов, плиты перекрытий и др.), воспринимающие в процессе эксплуатации значительные нагрузки. Из легкого бетона делают, как правило, ограждающие конструкции (стеновые панели, панели перекрытий), так как он обладает хорошими тепло- и звукоизоляционными свойствами.

По массе различают детали и конструкции, которые могут быть уложены на место посредством малой механизации, а также вручную, и крупноразмерные, которые транспортируют и монтируют при помощи мощных подъемно-транспортных средств.

8.2. Технология изготовления сборных железобетонных изделий

8.2.1. Организация технологического процесса

Изготовление сборных железобетонных изделий включает следующие операции: приготовление бетонной смеси, изготовление арматуры, армирование, формование и твердение бетона, извлечение готовых изделий из форм, подготовка форм к очередному циклу, отделка (при необходимости) поверхности изделий. Существует три метода организации производства: агрегатно-поточный, конвейерный и стендовый.

8.2.1.1. Агрегатно-поточный способ производства

При этом способе форма и изделие передвигаются к технологическим постам при помощи мостовых кранов. Основными постами являются: подготовительный, формовочный, тепловой обработки и распалубки изделий.

На подготовительном выполняют очистку, сборку и смазку форм, установку в формы арматурных деталей.

На формовочном производят укладку и уплотнение бетонной смеси, отделку поверхностей. Продолжительность формования зависит от вида формуемых изделий и составляет 5…20 мин.

На посту тепловой обработки происходит твердение бетона, после чего формы с изделиями извлекают из камеры и подают их на распалубку.

На участке распалубки выполняют извлечение изделий из форм, их осмотр, исправление дефектов, декоративную отделку, приемку ОТК, транспортирование на склад.

Агрегатно-поточный способ рекомендуется для мелкосерийного производства на заводах малой и средней мощности. Он позволяет быстро осуществлять переналадку оборудования. Им формуют плиты перекрытий и покрытий, колонны, сваи, фундаментные блоки, трубы, шпалы.

8.2.1.2. Конвейерный способ производства

При конвейерном способе производства формы перемещаются с помощью передаточных устройств с заданной скоростью в принудительном ритме движения. Те-

87

пловые агрегаты являются частью конвейерного кольца. Конвейерная технология применяется на выпуске однотипных изделий: панелей стен, плит перекрытий и др. На постах конвейерной линии последовательно выполняют следующие операции: подготовку формы, укладку в нее арматуры, бетонной смеси, распределение и уплотнение бетонной смеси, подачу в камеру тепловой обработки непрерывного действия, тепловую обработку, распалубку и отделку готового изделия.

8.2.1.3. Стендовый и кассетный способ ы производства

По стендовой технологии формование и твердение изделий выполняются на стендах без перемещения. Перемещаются материалы и формующее оборудование от одной формы к другой. Эта технология целесообразна для изготовления крупногабаритных конструкций: ферм, балок и др.

При кассетном способе формования изделия изготавливаются в разъемных групповых формах в вертикальном положении. В них же происходит и твердение изделий. Этот способ применяют для изготовления панелей стен, перегородок, перекрытий.

8.2.2. Формование изделий

Формование железобетонных изделий включает укладку бетонной смеси в форму и ее уплотнение. Уплотнение производят вибрированием, прессованием, вибропрессованием и виброштампованием, вакуумированием, центрифугированием. Наиболее распространено вибрирование. Оно заключается в том, что составляющим бетонной смеси придают механические колебания. В результате силы трения между частицами уменьшаются и бетонная смесь превращается в тяжелую жидкость, способную течь и заполнять объем формы. Амплитуда колебаний зависит от размеров крупного заполнителя. При крупности 10, 30 и 40 мм оптимальная частота составляет 100, 50 и 33 Гц. Продолжительность вибрирования зависит от удобоукладываемости бетонной смеси и принимается от нескольких секунд до 3…5 мин.

Различают объемное, наружное, поверхностное и внутреннее уплотнение. Наиболее распространенным является объемное виброуплотнение, осуществляемое на виброплощадках. На них можно формовать разнообразные конструкции. Формование наружным вибрированием осуществляется через стенки форм жестко прикрепленными вибраторами. Этим способом формуют балки, фермы, панели перекрытий внутренних стен и др. При поверхностном виброуплотнении колебания передаются со стороны открытой плоскости при помощи вибрирующих плит, щитов. Внутреннее вибрирование осуществляется при помощи вкладышей. Этим способом формуют пустотелые плиты.

Прессование применяют при изготовлении мелкоразмерных изделий с использованием жестких смесей, для этого создают давление от 0,2 до 15 МПа. На этом принципе основано осевое и радиальное прессование при изготовлении труб, роликовое прессование.

При вибропрессовании на бетонную смесь воздействует вибрирование и давление до 0,5 МПа. Этот способ уплотнения применяют при изготовлении мелкоразмерных изделий из жестких смесей.

88

Вакуумирование совместно с вибрированием или прессованием применяют для формования изделий из подвижных смесей. Получаются изделия высокой плотности.

Центрифугирование используют при изготовлении трубчатых конструкций — труб, опор ЛЭП, колонн и др. Уплотнение происходит в результате центробежной силы, возникающей при вращении изделия со скоростью 400…900 об/мин.

8.2.3.Тепловая обработка бетона

Вестественных условиях при температуре 20 oС бетон набирает допустимую минимальную отпускную прочность 50 % от марочной через 2…7 суток. Эти сроки неприемлемы при заводском изготовлении железобетонных изделий. Эффективным

средством ускорения твердения бетона является тепловая обработка. При повышении температуры от 20 до 80 oС скорость твердения повышается в 8…10 раз.

Общий цикл тепловой обработки составляет от 7,5 до 24 ч. Чаще всего ─ 10…13 ч. Сюда входит предварительное выдерживание не менее 0,5 часа подъем температуры ─ 3 ч, изотермический прогрев при температуре 60…90 oС ─ 4 ч и охлаждение до температуры помещения ─ 2 ч.

При производстве сборных железобетонных изделий применяют различные способы тепловой обработки: пропаривание при атмосферном давлении пара, обработка в автоклавах, электротермообработка. Самым распространенным способом ускоренного твердения бетона является пропаривание в камерах с температурой 60…90 oС при атмосферном давлении. Он применяется при выпуске 85 % изделий заводского изготовления. Применяют камеры периодического и непрерывного действия, чаще всего ямные камеры периодического действия. Камера закрывается крышкой с гидравлическим затвором. При конвейерном производстве изделий применяют камеры непрерывного действия ─ туннельные, щелевые.

Тепловую обработку в автоклавах ведут при температуре пара 175…200 oС и давлении 0,8…1,2 МПа. Этот способ в основном применяют для изделий из силикатного ячеистого бетона.

Контактный обогрев происходит через плотные непроницаемые перегородки. На таком принципе работают кассетные установки и горизонтальные термоформы. Теплоносителем служит пар, газ или горячая вода. В кассетах изготавливают плоские изделия для жилищного строительства, в основном, стеновые панели.

Электротермообработка осуществляется электродным прогревом (электропрогрев), обогревом электронагревателями (электрообогрев) и нагревом в электромагнитном поле.

При электродном прогреве через бетон пропускают переменный электрический ток, который подается металлическими электродами, расположенными внутри или на поверхности изделий. Бетон является сопротивлением, в котором электрическая энергия превращается в тепловую.

Электрообогрев осуществляется высокотемпературными и низкотемпературными нагревателями. Высокотемпературные создают температуру более 250 oС. Это ламповые термоизлучатели, спирали, ТЭНы, коаксиальные нагреватели и др. К низкотемпературным относят сетчатые, проволочные нагреватели, греющие шнуры и др.

При индукционном способе изделие помещают в переменное магнитное поле, создаваемое индукционной обмоткой. При этом в ферромагнитном металле и в замк-

89

нутых контурах формы и арматуры индуктируются вихревые токи и образуется теплота, которая нагревает бетон.

8.2.4. Коррозия арматурной стали в бетоне

Одним из существенных недостатков железобетона является коррозия арматурной стали. Коррозионный процесс заключается в растворении металла. Он носит преимущественно электрохимический характер и протекает на границе «металл ─ раствор электролита».

Поровое пространство бетона частично заполнено водой с растворенными в ней солями, щелочами, газами, т.е. является электролитом, способным проводить электрический ток. Свободная часть заполнена воздухом.

Для защиты арматуры в железобетоне следует ограничить поступление к ней в первую очередь кислорода воздуха и воды. Эту функцию выполняет защитный слой бетона толщиною 10…20 мм и более.

рН поровой жидкости бетона составляет 12…14. Кислотообразующие газы нейтрализуются щелочными составляющими бетона. На поверхности стали образуется нерастворимая пленка, которая находится в пассивном состоянии и не допускает образования коррозии. При рН меньше 11,8 происходит окисление железа с образованием Fe2О3 и Fe3О4. Продуктом коррозии может быть ржавчина.

Ускоряют коррозию стали ионы Сl- и SO2-4 поровой жидкости, которые повышают коррозионную активность и разрушают защитную пленку на арматуре.

Предотвратить коррозию можно способами, обеспечивающими рН поровой жидкости бетона выше 11,8. Плотность бетона должна быть такой, чтобы в течение всего срока эксплуатации конструкций защитный слой не был нейтрализован кислыми газами и жидкостями.

8.2.5. Контроль качес тва железобетонных изделий

Впроектах или технических условиях указаны конкретные требования, которые зависят от назначения и условий эксплуатации конструкций и изделий. Например, к бетону предъявляют требования по прочности, морозостойкости, водонепроницаемости, водопоглощению, теплопроводности.

Прочность бетона контролируют в проектном возрасте, т.е. возрасте в сутках, за этот период бетон должен набрать марочную прочность.

Устанавливают также отпускную и передаточную прочность. Отпускная прочность бетона ─ прочность, после достижения которой разрешается поставлять изделие потребителю. Она должна быть не ниже 50 % проектной прочности для тяжелых и легких бетонов от Ml50 и выше; не менее 70 % для тяжелого и 80 % для легкого бетона M100 и ниже. Для бетонов, подвергавшихся автоклавной обработке, отпускная прочность должна быть равной проектной.

Передаточную прочность устанавливают только для напряженноармированных конструкций. Такую прочность бетон должен набрать к моменту передачи на него усилий от предварительно напряженной арматуры.

Для каждой из поверхностей изделия проектом установленакатегория бетонной поверхности. Таких категорий ─ 8 (А0А7). Наиболее гладкая поверхность, получаемая при формовании конструкций на полированных поддонах, характеризуется категорией А0. С повышением номера категории снижаются требования к качеству поверхности бетона.

90