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

Т а б л и ц а 2

Классификация технологических схем организации производства предварительно напряженных железо­ бетонных шпал

в Дмитрове и Дарнице являлось применение длинных арматур­ ных пакетов для одновременного армирования по длине стенда 33 шпал, групповой метод натяжения арматурных пакетов, при­ менение форм матричного типа с пароподогревом и комбиниро­ ванный метод уплотнения бетонной смеси. Длинные арматур­ ные пакеты позволяли несколько сократить трудоемкость арми­ рования шпал, которая, однако, оставалась довольно высокой, так как заготовка пакетов производилась путем поочередного набора проволок в захваты стержневого типа. Весьма трудо­ емким являлся процесс переноски пакетов на стенды и распре­ деление по их длине дырчатых диафрагм.

На стендах в Дмитрове и Дарнице впервые были примене­ ны мощные гидравлические установки для одновременного на­ тяжения девяти пакетов, каждый из которых состоял из 60 про­ волок диаметром 2,6 мм. Для этого метода характерны боль­ шие неравномерности напряжений в арматурных пакетах и частые обрывы проволок.

12

Формы матричного типа применяли в двух вариантах: ме­ таллические и железобетонные, причем последние после непро­ должительной эксплуатации быстро пришли в негодность и бы­ ли заменены металлическими. Довольно трудоемким оказался

сек, ее уплотняли в два приема: ножевыми глубинными вибра­ торами и затем площадочными поверхностными вибраторами. Несколько позднее на Калининградском заводе был создан на­ кладываемый на форму более мощный вибратор с использова­

двухстадийный метод уплотнения бетонной смеси. Продолжительность изготовления шпал на стендах достига­

ла 3—5 суток, из которых на армирование и бетонирование шпал затрачивалось 5—7 рабочих смен.

Стенды в Дмитрове и Дарнице просуществовали до 1959—1960 гг. и после ввода в действие новых заводов для изго­ товления шпал по поточно-агрегатной технологической схеме были приспособлены для выпуска другой продукции.

По аналогии с зарубежным опытом возникло производство двухстержневых цельнобрусковых шпал и трехблочных двух­ шарнирных шпал, изготовление которых было организовано в цехах действующих заводов Главстройпрома Минтрансстроя в 1955—1956 гг. (ст. Силикатная, Дмитров и др). За несколько лет работы этих цехов было выпущено около миллиона двух­ стержневых шпал, которые уложены на различных участках сети железных дорог. Производство этих шпал было прекра­ щено после получения сведений о неудовлетворительной рабо­ те их при эксплуатации в пути в результате появления массо­ вых трещин в средней части шпал.

Период поисков рациональных конструкций железобе­ тонных шпал характерен и поиском рациональных технологи­ ческих приемов их изготовления. В качестве головных проект­ ных организаций по проектированию специализированных шпальных заводов были определены Гипрозаводтранс и Гинропромтрансстрой Главтранспроекта.

В результате исследований различных типов шпал и их сравнения по технико-экономическим показателям была созда­ на наиболее экономичная конструкция железобетонной шпалы* рекомендованная для массового применения. Для выпуска та­ ких шпал проектировались новые заводы.

С выбором рациональной технологии обстояло несколько сложнее, так как проверка и отработка технологических при­ емов изготовления предварительно напряженных железобетон­ ных шпал были связаны с проектированием и изготовлением

13

нового оборудования, что потребовало значительно большего времени.

Почти одновременно началось строительство первых круп­ ных заводов по изготовлению шпал в Баку с организацией про­ изводства по смешанно-стендовой технологической схеме и в Коростене — по поточно-агрегатной схеме.

Проект завода в Баку разработан Бакметропроектом, а проект Коростенского завода — Гипрозаводтрансом. С интерва­ лом менее одного года после Коростенского завода в строй дей­ ствующих предприятий были введены Челябинский (ст. Митро­ фаново) и Ташкентский (пос. Сергели) заводы с организацией производства шпал по поточно-агрегатной технологической схе­ ме. В 1961—1962 гг. построен и введен в эксплуатацию Бесланс­ кий завод с организацией производства по стендовой схеме [10]. Оборудование для этого завода закуплено у английской фирмы «Дау-Мак». Одновременно в системе МПС было начато строительство сравнительно небольших заводов по производст­ ву железобетонных шпал.

В это же время построена и введена в эксплуатацию первая очередь Кременчугского завода с организацией производства по поточно-конвейерной технологической схеме. Оборудование для завода изготовлено в Венгерской Народной Республике.

Рассмотрим особенности этой технологии. В пролете цеха размером 18X144 м расположены две технологические линии общей производственной мощностью 250 тыс. шпал в год. Технологический поток организован по замкнутой кольцевой схеме. Особенностью технологического процесса изготовления шпал является применение так называемой волнированной проволоки и тоннельных пропарочных камер.

Волнирование применяют для улучшения сцепления арма­ туры с бетоном. С этой целью проволоку при заготовке пропус­ кают между двумя зубчатыми колесами; в результате остаточ­ ных изгибных деформаций на арматуре образуются волны. Предварительное напряжение несколько выпрямляет проволо­ ку и уменьшает высоту волны, но все же волнистость остается.

следования показали, что прочность проволоки диаметром 3 мм после волнирования снижается на 8%, а по йадежности заанкеривания в бетоне она не имеет преимуществ перед проволо­ кой периодического профиля. Кроме того, волнирование при­ водит к большим потерям напряжений вследствие релаксации; эти потери для проволоки диаметром 2,5—3,0 мм примерно вдвое выше, чем при профилировании.

Опытом, проведенным автором на Кременчугском шпальном заводе, было показано, что по прошествии 24 ч после натяже­ ния пакета из 40 волнированных проволок напряжение в нем

14

снизилось на 10,5%, что явилось одной из причин снижения трещиностойкости изготовленных шпал. Таким образом, нельзя признать целесообразным применение волнированной прово­ локи.

В настоящее время на Кременчугском заводе применяют арматуру периодического профиля.

Пропарочные камеры тоннельного типа позволяют избежать крановых подъемно-транспортных операций с формой, и в этом заключается их преимущество перед камерами ямного ти­ па. Однако опыт эксплуатации показал, что в отсеках камер после прекращения подачи пара сохраняется постоянно высо­ кая температура (60—70°С), что приводит к высушиванию бе­ тона шпал. По рекомендациям ЦНИИСа и ХИИТа для ликви­

ния в поперечном сечении шпалы, малоэффективная вибрация. Последнее вызвано применением виброплощадки, состоящей из отдельных несинхронно работающих блоков, моторесурс кото­ рых весьма низкий.

Положительной оценки заслуживает механический домкрат

технология была принята за основу при разработке отечествен­ ного типового проекта технологической линии производства шпал. В нее внесен ряд существенных изменений, которые рас­ смотрены нами ниже.

Данные по росту производства железобетонных шпал в

СССР в период с 1958 по 1971 г. приведены на графике

(рис. 3).

В 1965 г. завершено строительство новых трех крупных за­ водов по производству шпал в Чудово, Коростене (2-я оче­ редь), Вишневке и затем в Кавказской и Вязьме с использова­ нием типового проекта поточно-агрегатной схемы линии. Обо­ рудование для указанных новых заводов изготовлено по чер­ тежам Гипрозаводтранса в Венгерской Народной Республике. Аналогичные заводы построены в Кременчуге (2-я очередь), Вязьме, Гнивани и др.

Наибольшее количество заводов по изготовлению шпал по­ строено с использованием указанного типового проекта линии с организацией производства по поточно-агрегатной технологи­ ческой схеме; эти заводы являются главными поставщиками железобетонных шпал.

Поточно-агрегатная схема отличается от поточно-конвейер­ ной способом перемещения изделия. Поточно-конвейерная схе-

15

Рис. 3. Рост производства железобетонных шпал в СССР

ма характерна применением конвейеров для перемещения из­ делия по технологическим постам и принудительным, заранее заданным ритмом потока. При поточно-агрегатной схеме изде­ лия перемещаются с поста на пост, как правило, грузоподъем­ ными механизмами, например мостовыми кранами. Технологи­ ческая линия при поточно-агрегатной схеме располагается в унифицированном типовом пролете цеха размером 18X144 м, а поток организован так же, как и в венгерском варианте, по замкнутой кольцевой схеме.

Вместо пятиместной одноручьевой формы применена десяти­ местная двухручьевая силовая форма, что позволяет увеличить производительность труда при формовании шпал. Разрознен­ ные и несинхронно работающие виброблоки заменены длинно­ мерной двухвальной виброплощадкой из типовых серийных виброблоков отечественного производства, что позволило при­ менять при формировании шпал жесткие бетонные смеси (80—120 сек). Вибропригруз заменен гравитационным пригрузом. Значительно модернизирована линия заготовки арматур­ ных пакетов, изменена конструкция захватов для арматуры н исключены клинья, которые приходилось забивать кувалдой. Применен самоходный бетонораздатчик. Наконец, совершенно по-иному производятся извлечение шпал из форм и обрезка арматуры — применены кантователь рычажного типа и диско­

16

18

«средств автоматики, не претерпела сколько-нибудь существен­ ных качественных изменений.

По старому и новому типовым проектам применяют десяти­ местные силовые формы, объемный метод дозирования рыхлой бетонной смеси, который не позволяет выдержать высоту шпа­ лы в пределах установленных допусков, пропарочные камеры ямного типа, мостовые краны для транспортировки форм, руч­ ные способы установки закладных шайб и торцовых диафрагм, фиксаторов арматуры и т. п. Что касается средств автоматиза­ ции, то они применены в основном на вспомогательных опера­ циях, если не считать автоматики бетоносмесительного узла, и не оказывают решающего влияния на повышение производи­ тельности труда и стабильность параметров технологического процесса в целом.

Перенос старых технологических решений в новый типовой проект линии привел к сохранению и многих органических не­ достатков, которые были свойственны технологии периода

1955—1958 гг.

С нашей точки зрения [10, 11, 12] основные недостатки су­ ществующей технологии порождены принятой конструкцией де­ сятиместной силовой формы и несовершенным способом дози­ рования бетонной смеси при формовании шпал.

К основным недостаткам существующей технологии, сни­ жающим качество изготовляемых шпал, нужно отнести сле­ дующие:

1. Неравномерность натяжения арматуры, достигающая в отдельных проволоках ±25% и более, вследствие чего возника­ ют обрывы отдельных проволок при проектном натяжении па­ кета: Чтобы избежать обрывов проволок, их порой натягивают только на 80—90% от проектного усилия и на случай обры­ вов устанавливают 46—48 вместо 44 проволок. Таким образом, уже на этом технологическом посту имеют место большая не­ равномерность в напряжениях отдельных проволок и их об­ рывы.

2. Смещение арматуры в сечении шпал вследствие недос­ таточной точности изготовления и малой жесткости десяти­ местной формы. Из-за прогибов формы проволоки при их натя­ жении начинают перемещаться вверх, при укладке бетонной смеси проволоки отжимаются вниз, особенно во время ее уп­ лотнения с пригрузом.

После бетонирования, когда форма перемещается краном, в результате ее прогиба нарушается сцепление арматуры с бето­ ном. Отклонения арматуры от проектного положения в готовых шпалах достигает 10—15 мм и более при норме ± 3 мм, что приводит к снижению трещиностойкости шпал и уменьшению толщин защитных слоев бетона.

3. Отклонения в размерах шпал по высоте, доходящие до +20 мм и более, также являются дефектом, возникающим в

19