книги из ГПНТБ / Фоломеев, А. А. Снижение материалоемкости железобетонных конструкций

Во многих коробчатых железобетонных элемента'!: сооружений (опорах мостов, набережных, сваях-оболо­ чках, кессонных камерах и др.) заполнение полостей пре­ дусматривается из бетона, тогда как в подавляющем,

большинстве случаев их можно заполнять смесями из; щебня и камня с различными битумами и гидрофобизи-

РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЦЕМЕНТА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА

По объему производства цемента Советский Союз за­ нимает первое место в мире. Однако потребности строи­ тельства и заводов сборного железобетона в цементе удовлетворяются еще не полностью.

Одна из причин, усугубляющих создавшееся положе­ ние с цементом, заключается в непроизводительных по­ терях его, достигающих 15% объема потребления.

Потери цемента могут быть разделены на две основ­ ные группы: первая — прямые потери цемента до его пе­ реработки в бетон или раствор, вторая — косвенные по­ тери в приготовленном бетоне и при его перерасходе.

Главными причинами потерь цемента, относящихся к

товления к месту потребления в открытых полувагонах. Потери в этих случаях достигают 10— 12% общего объ­ ема перевозимого цемента, тогда как при перевозке ма­

22

тери цемента при его доставке в автотранспортных сред­ ствах общего назначения составляют 6% за весь цикл (погрузка, перевозка и выгрузка). Разгружают цемент из открытых и крытых вагонов вручную с применением тачек и носилок. Эго вызывает потери в объеме 2% об­ щего количества выгружаемого цемента.

Велики потери цемента и в сферах хранения и расхо­ дования. В большинстве строительно-монтажных органи­ заций окончательно не решены вопросы складского хо­ зяйства. Многие организации до настоящего времени располагают только временными складами амбарного типа.

В ряде 'Случаев в силосы склада, частично заполнен­ ные цементом низкой марки, складывают цемент более высокой марки и при расчете состава бетонной смеси смешанный цемент применяют по низшей из двух марок. В большинстве случаев это вызывается тем, что меха­ низм подачи и выдачи цемента на силосах оклада це­ мента неисправен, а количество силосов ограничено.

Из-за смешивания цементов различных марок на за­ воде железобетонных изделий № 2 в Челябинске пере­ расход цемента в 1972 г. составил 311 т, в тресте Златоустметаллургстрой — 320 т, на заводе железобетонных изделий № 7 в Липецке — 200 г.

Более обширна вторая группа причин потерь. Это — перерасход цемента из-за несовершенства планирования его поставок, большие потери при изготовлении сборных и монолитных железобетонных конструкций из-за при­ менения загрязненных заполнителей, использования бе­ тонных смесей повышенной пластичности, нерациональ­

ного выбора вида и режимов тепловой обработки, недо­ оценки возможностей использования добавок ускорите­ лей твердения, а ташке несовершенства процессов фор­ мования изделий.

Свойства цементов, выпускаемых различными цемент­ ными заводами, колеблются в больших пределах, особен- • но это относится к шлакопортландцементам. Но это не учитывается при планировании поставок, и заводы же­ лезобетонных изделий получают цементы, применение которых увеличивает длительность тепловой обработки или вызывает перерасход цемента. Необходимо направ­ лять на заводы железобетонных изделий только такие цементы, применение которых позволит сократить на 2—3 ч тепловую обработку (и, следовательно, умень-

шить парк .металлоемких форм на заводах) иля снизить расход цемента на 5—10% сравнительно с предусмот­

ренным нормами.

Значительную часть бетонных и железобетонных кон­ струкций изготовляют, используя загрязненные и нефракционированные щебень и гравий. Только по этой причине излишне ежегодно расходуется около 5—8% це­ мента. Применение загрязненных и нефракционированных заполнителей приводит к тому, что бетонные заво­ ды, приготовляя смесь, устанавливают расход цемента с нарушением норм, завышая марку бетона.

На заводе «Строндеталь» треста Днепровсмп.ромстрой в резуль­ тате применения некачественных инертных материалов за 10 меся­ цев 1972 г. перерасходовано 581 т цемента.

На ряде заводов железобетонных изделий из-за неудовлетвори­ тельного технического состояния формовочного оборудования при­ меняют бетонные смеси повышенной пластичности, что приводит к

перерасходу цемента.

На заводах № 1 и 3 объединения Курскстройдеталь ГЛавцентротяжстрой для изготовления железобетонных конструкций исполь­ зуют смеси повышенной пластичности. Только по этой причине за­ воды ежегодно перерасходуют более 600 т.

Значительный перерасход цемента, вызванный такими же при­ чинами, имеет место и на многих других предприятиях.

Принято считать, что тепловая обработка железобе­ тонных изделий составляет небольшую часть общих за ­ трат формовочного цеха завода железобетонных изде­ лий. Действительно, стоимость пара и обслуживания те­ пловых агрегатов составляет 2—2,5% общей себестои­ мости продукции. Вместе с тем применяемые виды и ре­ жимы тепловой обработки существенно сказываются на количестве форм, находящихся в технологической ли­ нии, и на расходе цемента. С учетом влияния только количества форм затраты на тепловую обработку изде­ лий, формуемых на агрегатно-поточных и конвейерных линиях, при 13 ч пропаривания в камерах, делающих 1,5 оборота в сутки, составляют в среднем 4,6 руб. на *1 м3 изделия, или 10% полной себестоимости продукции. Ясно, что интенсификация тепловой обработки является одной из важнейших проблем заводского производства сборного железобетона.

Неоднократно делались попытки ускорить оборачи­ ваемость форм и тепловых агрегатов путем сокращения продолжительности пропаривания. При этом парк форм на линии уменьшался, но расход цемента непропорцио­ нально увеличивался.

24

Так, на двухъярусных станах московских заводов железобетон­ ных изделий пропаривание изделий из тяжелого бетона продолжа­ ется 6 *£, при этом расход цемента возрастает по сравнению с нор­ мативным на 100— 120 кг/м3.

На ДСК в Тушино при двухстадийной тепловой обработке изде­ лия находятся в кассетах 4 ч до достижения ими 40% прочности и затем допариваются в ямной камере еще 5 ч- При этом оборачивае­ мость кассет ускорилась, себестоимость продукции снизилась, но расход цемента увеличился на 70— 100 кг/м3 по сравнению с теми же показателями при одностадийной тепловой обработке изделий в кас­ сетах.

Результаты исследований и -проектных разработок показали, что (наиболее экономичными по всем показа­ телям являются умеренные режимы тепло-вой обработки изделий в течение 8—10 ч. Именно при таких режимах финансовые затраты, расход цемента и количество форм на технологических линиях близки к оптимуму.

Из изложенного следует сделать вывод, что 'повыше­ ния эффективности заводского производства сборного железобетона надлежит добиваться не за счет перерас­ хода цемента, а путем установления комплексных опти­ мальных показателей, способствующих экономному рас­ ходованию материалов, труда и денежных средств.

К числу таких рациональных решений могут быть отнесены: двухстадиймая тепловая -обработка изделий с обычной арматурой в кассетах и формах при 6—6,5- часовом пропаривании в форме или кассете и 5-часовом— -в камерах или в цехе, применение ускорителей тверде­ ния, интенсифицирующих цикл тепловой обработки, со­ здание избыточного давления в пределах 5—7 н/см2 (0,5—0,7 ати) в ямных камерах при пропаривании, при­ менение термопригруза с давлением 1—2 н/см2 (100— 200 г/см2) на открытую поверхность изделия, использо­ вание стальных форм с жесткими крышками, исключаю­ щими непосредственный контакт теплоносителя с бето­ ном, и др.

Применение напорных пр-о-парочных камер с избы­ точным давлением до 6 н/см2 (0,6 ати) позволяет сокра­ тить цикл тепловой обработки .на 3—5 ч или экономить

рой— сухим воздухом, что позволяет снизить влажность

•изделий и ускорить оборачиваемость форм.

25

Применение электрической энергии для тепловой об­ работки изделий целесообразно в восточных районах страны, где энергия имеет низкую стоимость.

На ряде заводов успешно применяют электроразосрев бетонной смеси в бункерах, подогревая смесь парам или электрическим током в бетономешалках, что позволяет

•сократить длительность тепловой обработки 'изделий на

1,5—3 ч.

При форсированном электроразопреве бетона в фор­ мах с повторным виброуплотнеиием для неармированных или армированных параллельно расположенными сетками изделий продолжительность прогрева составля­ ет 6—8 ч.

Интенсификация производства может быть достигну­ та и при применении электрообогрева. Наиболее перс­ пективным методом является прогрев изделий сетчатыми и трубчатыми нагревателями, вмонтированными в опа­ лубку. В кассетных формах за счет ликвидации паровых отсеков нагревателя дают возможность снизить м.ассу кассет примерно на 25—30% и повысить их оборачивае­ мость на 25 %• Установка, нагревателей в полостях форм для производства изделий на стендах позволяет, с одной стороны, достигнуть более равномерного прогрева бето­ на, .а с другой— сократить на 1,5—2 ч срок их тепловой обработки.

Одним из перспективных путей повышения эффек­ тивности тепловой обработки изделий является исполь­ зование последующего нарастания прочности пропарен­ ного бетона.

В настоящее время кубы на заводах железобетонных изделий испытывают, как правило, через 4 ч после про­ паривания. При такой системе испытаний, чтобы изделия набрали необходимую отпускную прочность, приходится завышать расход цемента. Работами сотрудников НИИЖБ установлено, что если изделие после тепловой обработки выдерживать в цехе не менее 12 ч'и после это­ го испытывать кубы, то расход цемента может быть сни­ жен на 20—25 кг/м3 без внесения изменений в техноло­ гию. Если выдержку увеличить до 24 ч, экономия цемен­ та увеличится вдвое.

Существенной экономии цемента можно достигнуть, применяя добавки в бетоны. В НИИЖБ выполнены ис­ следования но выявлению и разработке добавок различ­ ного действия, в том числе комплексных.

26

Для уменьшения расхода .цемента могут быть исполь­ зованы добавки — ускорители твердения: хлорид «атрия NaCl, сульфат натрия Na2SC>4, сульфат калия K2SO4, хлорид кальция СаСЬ, нитрат кальция Са(МОз)г, нит-

1 : 1 по массе. Их применение на 20—40% уменьшает продолжительность тепловой обработки или н а.5-—10% сокращает расход цемента.

Использование гндрофобно-пластифицирующих до­ бавок СДБ «ли ССБ позволяет уменьшить количество воды в «жирных» смесях «а 5—10% или сократить рас­ ход цемента при «мягких» режимах тепловой обработки. Для «тощих» смесей с целью уменьшения расхода це­ мента могут -быть использованы пластифицирующие —

.воздухововлекающие добавки: мылонафт, омыленная растворимая смоле (ВЛХК), кремнийорганические до­

бавки (ГКЖ-Ю, ГКЖ-Н) И др.

Эффективной добавкой для бетонов, подвергаемых тепловой 'обработке, является водорастворимый полимер ВРП-1.

Опыт применения ВРП-1 на заводах Минстроя УзССР, выпус­ тивших в 1971 г. более 500 тыс. м3 сборного железобетона, показал, что использование этой добавки позволяет на практике экономить 20—40 кг/м3 цемента без изменения цикла пропаривания или сокра­ щает цикл твердения изделий на 3—4 ч. С успехом могут быть использованы и другие добавки.

Введение добавок хлористого кальция и сернокислого натрия увеличивает прочность бетона независимо от во­ доцементного отношения. Эффект ускорения твердения бетона зависит от продолжительности тепловлажност­ ной обработки. Удлинение изотермического прогрева сверх оптимального не вызывает существенного увеличе­ ния прочности, так как чем короче режим обработки, тем больше ускоряющий эффект добавки. Для бетона с при­ менением низкоалюминатио'го портландцемента при не­ обходимости получения прочности, равной 70% ма­ рочной, введение добавки сокращает продолжительность прогрева до 5%, а е применением высокоалюминатного портландцемента— до 15—20%.

Оптимальное количество добавок зависит от В/Ц и подвижности смеси, 'снижаясь с их увеличением, и не обусловлено температурными условиями твердения Количество добавок находится в пределах 0,5—1,5% от

27

массы цемента для бетонной смеси с В /Ц =0,45 и более, 1—2% с В/Ц менее 0,45.

Несмотря «а эффективность химизации бетона спе­ циализированные организации по выпуску и снабжению

бильно, что в отдельных случаях не позволяет получить устойчивый результат ют их внедрения.

В процессе производства железобетонных конструк­ ций имеют место потери бетонной смеси и бетона изде­ лий. Следовательно, цемент расходуется непроизводи­ тельно. Эти вопросы рассматриваются ниже.

Из приведенных примеров и рекомендаций видно, что совершенствование на заводах сборного железобе­ тона технологического режима, внедрение рациональных способов хранения и транспортирования вяжущего поз­ волят экономить дефицитный цемент.

ЭКОНОМНОЕ РАСХОДОВАНИЕ АРМАТУРНОЙ СТАЛИ

Большие резервы экономии имеются при использо­ вании на заводах железобетонных изделий сталей всех назначений. Вопрос О'б экономии сталей многогранен, поэтому в данной брошюре рассмотрению подлежат только те вопросы, которые связаны с экономичным про­ изводством на заводах железобетонных изделий арма­ турных элементов и уменьшением отходов арматурной стали.

Отходы арматуры образуются при заготовке стерж­ ней из прутков немерной длины, получаемых с метал­ лургических заводов. Такие отходы достигают в сред­ нем 5—6% объема перерабатываемой арматуры. Умень шить отходы 'можно, заказывая и получая стержни мер­

турных источниках [9]. Однако массовое их применение сдерживается тем, что машиностроительная промышлен­ ность не организовала серийный их выпуск.

При широкой номенклатуре железобетонных изде­ лий, выпускаемых многими заводами, в арматурных це­ хах возникают затруднения в связи с необходимостью изготовления многообразных сварных арматурных из-

28

Делий, различных по конфигурации и количеству, из ар­ матуры, охватывающей широкий диапазон сортамента как по классу, так и по диаметру стали.

• Вместе с тем, согласно существующим условиям по­ ставки арматурной стали (преимущественно только ва­ гонами весом до 60 г, одного диаметра и класса), трудно обеспечить заводы небольшой мощности арматурной сталью в широком ассортименте. Это приводит часто к замене арматуры 'меньшего диаметра иа больший, что вызывает перерасход 'стали до 16—18%.

Обследованием большой группы предприятий уста­ новлено, что основными причинами перерасхода метал­ лопроката в производстве сборного железобетона явля­ ется замена проектных диаметров и марок сталей, вызы­ ваемая несвоевременной поставкой металла требуемого сортамента, а также неудовлетворительная утилизация обрезков при использовании немерных арматурных стер­ жней. Только по этим причинам за 9 месяцев 1972 г. пе­ рерасход металла иа Орском заводе ЖБИ-1 составил около 9% общего его потребления.

Опыт некоторых организаций показал, что сущест­ венно сократить потери металла можно за счет концент­ рации на одном предприятии металлопроката, расходуе­ мого на производство сборного железобетона всеми пред­ приятиями района. Такая концентрация дает возмож­ ность своевременно комплектовать все заводы арматур­ ной сталью необходимого сортамента. На указанном предприятии целесообразно организовать изготовление’ наиболее массовых видов арматурных изделий.

Централизация производства арматуры и закладных деталей дли сборного железобетона является важным резервом не только дальнейшего снижения расхода ме­ таллопроката, но и повышения эффективности производ­ ства сборного железобетона, совершенствования каче­ ства, повышения надежности конструкций, а также улучшения использования производственных мощностей.

Унификация арматурных элементов — еще один из путей решения этой проблемы.

Немаловажный резерв экономии металла заключает­ ся в замене монтажных петель из стали ВСт. Зсп петля­ ми из арматурной стали, имеющей диаметр от 10 до 32 мм по ЧМТУ 1-944-70 и ЧМТУ 1-89-67. Такая замена разрешена нормами проектирования и позволяет сни­ зить расход стали в среднем на 20—25%.

29