книги из ГПНТБ / Иванов, Г. С. Эксплуатационная надежность и совершенствование технологии изготовления железобетонных шпал

ражение для определения числа шпал, располагаемых по дли­ не одного арматурного пакета:

лагаться две шпалы по длине и две по ширине. Тогда в поточ­ ной линии должны быть установлены два формовочных поста (& = 2) с ритмом работы 240 сек и один арматурный пост с ритмом работы 120 сек.

Рассмотрим вопрос о сохранности заданного предваритель­ ного напряжения в арматурном пакете при установке его в си­ ловую форму. Технология арматурных работ может быть зна­ чительно упрощена, если исключить из конструкции силовой формы различного рода промежуточные устройства на торцах в виде упорных болтов,, гаек, клиньев и т. п., предназначенных Для фиксирования натянутого арматурного пакета-

Рассмотрим вариант установки заранее натянутого арма­ турного пакета в силовую форму и определим, какие условия должны быть при этом выполнены, чтобы после завершения всех операций было получено заданное проектное предвари­ тельное напряжение в арматуре.

Пусть технологической схемой производства арматурных работ предусмотрена установка формы в распор захватам на­ тянутого арматурного пакета длиной 1пи. После обжатия фор­ мы в арматурном пакете должно быть сохранено напряжение

°ак^0,657?а. Величина максимального напряжения о™ках в ар­

матуре не должна превышать: 0,75i?a. Снижение напряжения при установке натянутого пакета произойдет за счет его уко­ рочения при погашении зазора Дэ между захватами и торца­ ми формы и за счет обжатия самой формы Дф (рис. 32, а). Из­ вестно, что величина модуля упругости арматурной стали Е а может оказаться неодинаковой для проволок из различных бухт.

Изменение Е а приведет к различным величинам удлинения арматурного пакета А/„ при одном и том же фиксируемом на­ пряжении. По технологии производства арматурных работ дол­ жна быть предусмотрена заготовка арматурного пакета опре-

91

из которого видно, что при минимальном Еа выполнить усло­ вие (3.11) возможно, если арматурный пакет будет заготовлен

остаточное напряжение в арматурном пакете должно составить

0,71 R а , а минимальная величина зазора будет равна 0,3 мм, что достаточно для установки формы враспор захватам, при этом будут выполнены условия (3.11). Это подтверждает воз­ можность установки формы враспор захватам без каких-либо промежуточных фиксирующих элементов, что позволяет авто­ матизировать данный процесс и обеспечить точное расположе­ ние арматуры в шпалах.

Как известно, наибольшее число явных технологических де­ фектов в шпалах возникает из-за недостаточного уплотнения бетонной смеси при их формовании. На заводах с поточно-аг­ регатной технологической схемой для уплотнения бетонной сме­ си применяют объемную вибрацию. В качестве вибровозбуди­ теля используют длинные виброплощадки, составленные из ти­ повых унифицированных двухвальных виброблоков конструк­ ции ВНИИСтройдормаша. Виброплощадки имеют амплитуду колебаний 0,4—0,7 мм при {частоте, близкой к 50 гц. Для доуплотнения смеси на завершающей стадии формования устаколебаний 0,4—0,7 |мм (при частоте, (близкой j к . 50 гц. Для до50 гс/см2. .

В последнее время на Коростенском заводе в порядке опы­ та начали применять установку для продольно-горизонтальной вибрации. ВНИИСтройдормашем созданы опытные образцы виброблоков для вертикально направленной ударной виб­ рации и продольно-горизонтальной супергармонической виб­ рации.

93

Рассмотрим, какие условия необходимо выполнить для вы­ сококачественного формования железобетонных шпал при раз­ личных видах объемной вибрации.

Предположим, что уплотнение бетонной смеси одной и той же жесткости при воздействии различных видов объемной виб­ рации требует при прочих одинаковых условиях равных затрат работы

где/;= а 1ш3— интенсивность вибрации, отнесенная к элементар­

ния смеси при различных видах объемной вибра­ ции.

Об эффективности того или иного вида вибрации можно су­ дить по коэффициенту продолжительности формования /Спф бе­

лах при объемной вибрации смеси при вертикально направлен­ ной гармонической (в. н.), вертикально направленной с удар­ ным импульсом (в. уд.) и горизонтально направленной гармо­ нической (г. н. )с частотой колебаний 48—60 гц и амплитудами:

ния /Спф, показанные в табл. 25 [28]. Момент условного полно­ го уплотнения смеси определялся по стабилизации ее осадки и минимальному омическому сопротивлению.

94

Рис. ЗЭ. Изменение интенсивности вибрации по мере уплотнения бетонной смеси:

% — г и. вибрация (горизонтально направленная);

Q— в. н. вибрация (вертикально направленная);

А— в. уд. вибрация (вертикально ударная)

По результатам замеров амплитуд колебаний собственно бетонной смеси построен график (рис. 33), на котором показа­ ны интенсивности вибрации, вычисленные по опытным данным. Для упрощения вычислений можно с некоторым допущением принять, что интенсивность вибрации изменяется по линейному закону (прямые линии). Тогда согласно (3.17) можно записать

тельно, может быть сделан вывод о справедливости выражения (3.17) для принятых условий опыта.

При формовании шпал были одновременно взяты пробы Для определения плотности бетона при продолжительности Вибрации, равной времени условного полного уплотнения сме-

95

Рис. 34. Характеристики бетона шпал:

а — плотность; б — прочность

си с пригрузом. Плотность свежеотформованного бетона опре­ делена методом гидростатического взвешивания проб, взятых в различных местах шпал (рис. 34, а). При г. н. вибрации плот­ ность бетона у торцовых стенок формы и в середине оказались несколько выше, чем в подрельсовых частях шпалы, так как при такой вибрации сказывается эффект, приводящий к более быстрому уплотнению смеси у стенок, перпендикулярных на­ правлению вибрации, на длине 30—50 см.

Лучшее уплотнение бетона в середине шпалы может быть объяснено ее небольшой высотой и проявлением в большей сте­ пени эффекта, связанного с передачей касательных колебаний частицам смеси от днища и стенок формы. По ширине шпалы плотность бетона при малой жесткости смеси оказалась прак­ тически одинаковойРазница начинает проявляться при жест­ кости смеси более 60 сек. Понижение плотности в торцах шпа­ лы при в. уд. и в. н. вибрации объясняется утечками цемент­ ного молока и подсосом воздуха через неплотности в торцовых

96

Диафрагмах. На это обстоятельство должно быть обращено самое пристальное внимание при конструировании торцовых Диафрагм.

Дополнительное уплотнение смеси с пригрузом при г. н. вибрации значительно увеличивает плотность бетона. Харак­ терным является выравнивание плотностей бетона по длине Шпалы под воздействием пригруза. Следовательно, уплотнение смеси под пригрузом способствует не только повышению физи­ ко-механических характеристик бетона, но и повышению пока­ зателя его однородности.

в сечениях шпал, специально отформованных без арматуры из тех же бетонных смесей при воздействии указанных трех видов вибрации. Прочность бетона в различных точках определена по прошествии 240 суток твердения при помощи импульсного уль­ тразвукового прибора УКВ-1. Коэффициент однородности бето­ на в отформованных шпалах составил а6 = 0,91.

На графике (рис. 35) показана зависимость пористости бе­ тона I(1 —-/Су ) в различных сечениях шпалы от жесткости смеси. Отбор проб для определения пористости бетона во всех этих опытах производился после двухминутного вибрирования без пригруза и одноминутного вибрирования с пригрузом.

Для всех видов вибрации характерно увеличение пористос­ ти бетона с увеличением жесткости формуемой бетонной смеси.

ОИ у п л ) , / р ________ ____________ ______ ____________

Жесткость смеси,сек

Рис. 35. Зависимость пористости свежеуплотненного бетона при различных Жесткостях смеси и видах вибрации:

□ — Г. Н. Вибрация; А — В. Н. Вибрация; Q — В. уд. Вибрация;

9 — супергамоническая вибрация.

Прямые, соединяющие крайние точки, очерчивают зоны раз­ броса величин пористости, а утолщенные линии соответствуют их средним значениям.

По данным многих исследователей, для обеспечения надеж­ ной защиты арматуры от коррозии и высокой морозостойкости коэффициент уплотнения бетона при прочих равных условиях должен быть /Супл>0,98Если принять этот критерий за основу, то появляется возможность установить сферу применимости раз­ личных видов вибрации для формования шпал в зависимости от жесткости бетонной смеси. Для конкретно рассматриваемых результатов опытов г. н. продольная вибрация обеспечивает требуемую плотность укладки смеси во всех частях шпалы при

снижаются. Это свидетельствует о высоких разрешающих спо­ собностях, примененных в опытах видах вибраций, позволяю­ щих при указанных предельных жесткостях формуемых бетон­ ных смесей получить достаточно прочные бетоны в изделии.

Итак, в результате проведенных исследований установлено, что для получения плотного бетона (Купл^- 0,98) и обеспечения его равномерной прочности в изделиях необходимо при формо­ вании шпал ограничивать предельные жесткости смесей в зави­ симости от вида и интенсивности объемной вибрации. Если указанные пределы жесткости превышаются, то высококачест­ венное уплотнение бетона не может быть обеспечено.

Как отмечено ранее, большое влияние на плотность и проч­ ность бетона оказывает гравитационный прйгруз, устанавлива­ емый на завершающей стадии формования изделия. Согласно результатам многочисленных исследований, проведенных в раз­ ное время, считают, что качество уплотнения бетона улучшает­ ся при увеличении удельного давления пригруза, называемого интенсивностью и выражаемого в гс/см2 площади формуемого изделия, причем в отдельных опытах это положение подтверж­ дается, а в других приводит к худшим результатам.

Наши исследования показали [29, 30], что противоречи­ вость опытных данных может быть объяснена различными ус­ ловиями формования изделий и контрольных бетонных кубовПримяв массу выброплощадки и бетонной смеси в форме

9 3

Рис. 36. К расчету веса грави­ тационного пригруза:.

Интенсивность

пригруза ,гс/см2 V

W W W W W

ЛАДA M / W W

коэффициентом вязкого сопротивления г. Движение массы т

Качественная картина этого процесса показана на рис. 36, а. Для случая, когда пренебрегаем силами сопротивления, график скорости падения массы т будет представлять собой прямую линию. Форма кривой по уравнению (3.22) ясно просматрива­ ется на осциллограммах колебаний массы т (рис. 36, б).

Поскольку £ (т) теперь зависит от массы т, то величину ее, при которой t* = nt, можно определить, полагая е= 0 , из следу­ ющего уравнения:

Из графического решения этого трансцендентного уравнения ус­ тановлено, что может существовать для него одно или два ре­ шения, решения может быть и не быть. Осуществление этих случаев зависит от величины г. В практике рассмотренный слу­ чай соответствует, например, уплотнению смеси в контрольных кубах с гравитационным пригрузом на виброплощадке большой грузоподъемности. '

100