книги из ГПНТБ / Полосин-Никитин, С. М. Механизация дорожных работ учебник

Г л а в а 7

ЗАВОДЫ И ПОЛИГОНЫ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

§ 30. ВИДЫ ЗАВОДОВ И ПОЛИГОНОВ, ИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ

Железобетон — сочетание стальной арматуры и бетона, работаю­ щих в конструкции совместно (рис. 7.1). Прочность бетона при рас­ тяжении значительно меньше (в 10— 15 раз), чем при сжатии, по­ этому в растянутую зону детали, конструкции вводится сталь, хо­ рошо работающая на растяжение. Бетон при затвердевании прочно сцепляется со сталью: под действием внешних сил оба материала работают совместно, т. е. бетон и сталь получают одинаковые де­ формации. Бетон и арматура при температурах до 100° С обладают относительно близкими по величине коэффициентами линейного рас­ ширения (для бетона — 0,000007— 0,000014, для стали — 0,000012),

поэтому при колебаниях температуры в железобетоне возникают лишь небольшие внутренние напряжения, чему способствует и ма­ лая теплопроводность бетона.

Разновидностью железобетона является предварительно напря­ женный, в процессе изготовления которого искусственно создается сжатие всего или части сечения бетона и растяжение всей или части арматуры. Растягивающие усилия в арматуре при этом уравнове­

170

зуют заводы Ж БК и полигоны. Заводы, предназначенные для цент­ рализованного снабжения группы строек типовыми деталями и кон­ струкциями, могут быть стационарными, инвентарно-сборно-раз­ борными и передвижными. Полигоны могут быть постоянными и временными, открытого и закрытого типа, универсальными для вы­ пуска широкой номенклатуры и специализированными, выпускаю­ щие изделия узкой номенклатуры. По назначению полигоны делят на комплексные — в виде самостоятельных стационарных предприя­ тий, призаводские — при заводах Ж БК или ЦБЗ, построечные, рас­ положенные непосредственно на строительном объекте.

Т е х н о л о г и ч е с к а я с х е м а з а в о д а Ж Б К . Производ­ ство железобетонных конструкций и изделий может быть поточным

Рис. 7.2. Конвейерная технология изготовления железобетонных изделий:

Рис. 7.3. Станочная технология изготовления железобетонных изделий;

171

и стендовым. К поточному относятся агрегатно-поточный, конвейер­ ный (рис. 7.2) и станочный методы (рис. 7.3).

Выбор технологической схемы производят путем сра‘внения не­ скольких вариантов. Приемлемым окажется тот, внедрение которо­ го потребует наименьших капитальных затрат, обеспечив наимень­ шую стоимость продукции. Если низкую себестоимость продукции можно достигнуть при увеличении капитальных вложений, для ре­ шения вопроса необходимо определить срок окупаемости дополни­ тельных капиталовложений и сопоставить его с нормативным. Для установления оптимального варианта необходимы сравнительные расчеты по основным показателям экономической эффективности: сумме капитальных вложений, себестоимости продукции, сроку оку­ паемости дополнительных капиталовложений и коэффициенту эф­ фективности. Кроме того, следует принимать во внимание такие по­ казатели, как использование машин и производственных площадей, расход сырья, топлива, электроэнергии, пара и др. Должны также учитываться показатели, связанные с улучшением охраны труда.

§ 31. СКЛАДЫ И ЦЕХИ

Стоимость складской переработки материалов составляет 20—4 5 % общей стоимости изготовления изделий. Склады должны обеспечить нормальную и быструю приемку, выгрузку, хранение и выдачу материалов, комплексную механизацию приемки, выгрузки, выдачи, качественную сохранность материала, подготовку сырья в зимних условиях, рациональное расположение приемных устройств

(см. гл. 3 и 4).

С к л а д ы а р м а т у р ы . При хранении арматура должна быть предохранена от коррозии, соблюдены удобства укладки и отпуска ее со склада, возможность быстрого учета ее наличия и контроля. Доставляемая арматура на склад должна иметь паспорт с указа­ нием ее механических свойств. Ее хранят по маркам и диаметрам на закрытых складах и под навесами в бухтах, стержнях, штабелях и на стеллажах. Общий запас арматурной стали рассчитывают по формуле

3 = Р сутТ^хр ,

где ДХр — нормативный запас хранения в сутках (примерно 20—30 суток); Рсут — потребность в стали в сутки, т.

Общая площадь арматурного склада

F = 3 jq •К ,

где q — количество стали, укладываемой на 1 м2 площади склада, т/м2; К — коэффициент использования площади (0,5—0,6).

Для стали в бухтах q = 1,2, прутковой стали-— 4,0, швеллера и двутавра — 1,0, уголка — 2,5. Коэффициент использования площади учитывает проходы при хранении стали в закрытых складах на стел­ лажах. Высота штабеля арматурных каркасов и сеток должна быть не больше 1,2 м.

172

Рис. 7.4. Виды арматуры:

вают открытого типа и содержат на них изделия, не боящиеся ат­ мосферных осадков. Изделия складывают в штабеля, в каждом не более одного типа изделий. Емкость склада Kc= Qc«xp зависит от суточного поступления изделий Qc и срока хранения пхр.

При проектировании склада необходимо учитывать допустимые разрывы между смежными штабелями (20—40 м) и продольными проходами — 70— 100 м. Проходы устраивают через каждые 20 м в продольном направлении и через 25 м в поперечном. Нормы допу­ скают высоту штабелей мелких изделий не более 1,6 м, крупных — не более 3.

Ц е х и з а в о д а Ж Б К. На заводе основным является процесс приготовления бетона и арматурных элементов, формования и теп­ ловой обработки изделий. Основной производственный процесс со­ стоит из двух фаз: заготовительной и обрабатывающей. В заготови­ тельной фазе приготавливают бетонную смесь и арматуру, в обра­ батывающей формуют и обрабатывают изделия. Вспомогательными являются собственное производство пара, сжатого воздуха, изго­ товление форм, приспособлений и инструментов, ремонт форм, ма­ шин и оборудования.

А р м а т у р н ы е ц е х и и м а с т е р с к и е . Цех организуют, как правило, на заводе ЖБК, а мастерские при меньшем объеме арматурных работ на полигонах или базах ЖБК.

Стальная арматура делится на две основные группы по способу изготовления: горячекатаная стержневая и холоднотянутая прово­ лочная. Стержневая и проволочная арматуры могут быть гладкими или периодического профиля (рис. 7.4). Арматура периодического профиля обладает высокими прочностными показателями и лучшим сцеплением с бетоном, в связи с чем получила более широкое рас­ пространение в качестве рабочей арматуры в конструкциях из обыч­ ного железобетона. Стержневая арматура подразделяется на горя­ чекатаную, не подвергающуюся упрочнению после проката, тер­ мически упрочненную, подвергающуюся после проката упрочнению термической обработкой, упрочненную вытяжкой в холодном состоя­

173

нии. Стержневая арматура в зависимости от механических свойств подразделяется на классы с условным обозначением цифрой (A-I, А-П, термически упрочненная арматура обозначается А т, упроч­ ненная вытяжкой Ав) .

Холоднотянутая проволочная арматура подразделяется на обык­ новенную арматурную проволоку класса В -I (низкоуглеродистую) для ненапрягаемой арматуры, высокопрочную арматурную проволо­ ку класса В-П (углеродистую) для напрягаемой арматуры. Арма­ турную проволоку периодического профиля обозначают Вр-П (р — рифленая).

Арматурные проволочные изделия подразделяются на нераскручивающиеся стальные пряди класса П для напрягаемой арматуры (арматурные пряди), стальные канаты двухпрядные и многопрядные класса К для напрягаемой арматуры, сварные арматурные сетки, тканые или сварные проволочные сетки для армирования армоцементных конструкций. От качества изготовления арматурных изделий зависит несущая способность железобетонных конструкций. Стоимость арматуры достигает ‘Д стоимости сборного железобе­ тона.

Технологический процесс изготовления арматурных элементов включает предварительную обработку арматурной стали, заготовку элементов из проволоки и стержней, сборку сеток и каркасов, под­ готовку стержней, пучков, канатов для напряженных конструкций, изготовление закладных деталей.

В обработку арматурной стали входят правка, волочение, сплю­ щивание, силовая калибровка, электротермическое напряжение; в заготовку арматурных элементов-— резка и гнутье. Сборка арматур­ ных сеток и каркасов включает сварку сеток, гнутье плоских сеток, сборку пространственных каркасов. Правку арматурной стали диа­

стия — фильеры. В результате происходит одновременное растяже-

174

ние и сжатие, металл теряет значительную часть пластических свойств и делается более жестким. Сталь, подвергнутая шолочению, называется холоднокатаной. Ее поставляют металлургические заво­

рочнения арматурной стали, заключающийся в прокатывании прут­ ка между парой рифленых валков, в результате чего пруток дефор­ мируется в одной или двух взаимно перпендикулярных плоскостях, приобретая периодический профиль. Такую сталь поставляют ме­ таллургические заводы или ее готовят на заводах ЖБКВследствие наклепа, возникающего при сжатии стержня, предел текучести арматурной стали повышается на 25—30%. Для сплющивания ис­ пользуют станки-автоматы, которые очищают арматуру, сплющи­ вают стержни, правят, режут на прутья заданной длины.

С и л о в а я к а л и б р о в к а — вытягивание стержней с опреде­ ленным усилием до напряжения, превышающего нормированный предел текучести данной стали. В результате повышается ее предел текучести. Вытяжка отличается от силовой калибровки тем, что про­ цесс контролируется не определенным напряжением, а величиной удлинения.

Т е р м и ч е с к о е у п р о ч н е н и е с т а л и — один из экономич­ ных методов упрочнения при больших объемах работ. Технологиче­ ский процесс (рис. 7.6) включает доставку стержней в арматурный цех, укладку их на подающее устройство, подачу под электроды, электронагрев до 900— 1000° С, сброс стержней в закалочную ванну, выемку охлажденных стержней и укладку под электроды, электро­ нагрев до температуры отпуска 325—375°, охлаждение до темпера­ туры окружающей среды, выдачу упрочненных стержней.

Термическое упрочнение применяется главным образом для на­ прягаемой арматуры периодического профиля классов А-Н, А-Ш. После такой обработки сталь приобретает свойства, позволяющие отнести ее к классу Ат-IV, A t - V , A t - V I , т . е. прочностные показатели возрастают в 2—2,5 раза. Быстрое охлаждение нагретого стержня в воде придает стали закалку. Затем для снятия внутренних напря­ жений и придания стали требуемой пластичности производят отпуск. Критерием для определения температуры нагрева является удлине­ ние, поэтому производится индивидуальный нагрев каждого стержня.

С в а р к а с т е р ж н е й . При необходимости удлинить-арматуру или использовать обрезки прибегают к контактной стыковой элект­ росварке. Стержни больших диаметров сваривают дуговой сваркой с накладками или внахлестку. Контактную стыковую сварку обычно осуществляют методом сплавления торцов стержней, что освобож­ дает от предварительного опиливания торцов для образования хо­ рошего контакта.

И з г о т о в л е н и е а р м а т у р н ы х э л е м е н т о в включает резку арматуры по заданной длине, гнутье стержней, изготовление хомутов и монтажных петель. Резку и гнутье производят на ручных и приводных станках.

175

Рис. 7.6. Термическое упрочнение арматурной стали:

/ — нагрев стержней под отпуск; 2 — закалочное устройство (с ванной); 3 — нагрев стержней под закалку; 4 — высадка анкерных головок на концах стержней; 5 — стержни, подлежащие обработке

Для снижения себестоимости изготовления железобетонных из­

сеток на гибочных станках. При изготовлении сеток и каркасов из ненапрягаемой арматуры стержни в месте их пересечения сварива­ ют точечной сваркой (рис. 7.7), применяя одноточечные и многото­ чечные машины, сварочные клещи. Гнутье сеток производят на ги­ бочных машинах, изготовление объемного пространственного кар­ каса — на монтажном кондукторе.

П р е д в а р и т е л ь н о е н а п р я ж е н и е а р м а т у р ы — тру­ доемкая операция при изготовлении предварительно напряженных железобетонных изделий и деталей. Натяжение арматуры произво­ дят механическим, электротермическим, электротермомеханическим способами, а также за счет расширяющихся цементов. При механи­ ческом способе применяют гидравлические и винтовые домкраты, грузовые устройства, лебедки с динамометрами, машины для не­ прерывной навивки. В электротермическом способе используется свойство стали удлиняться при нагреве электротоком. Уложенные в упоры нагретые стержни при остывании сокращаются и натягива­ ются. Электромеханический способ сочетает в себе электротермиче­ ский и механический способы натяжения арматуры.

Укладку арматуры выполняют линейным и непрерывным спосо­ бами. В первом случае устанавливают на место последующего натя­ жения один стержень, проволоку или группу стержней (проволок), во втором арматура или проволока навивается с заданным натя-

176

S)

Рис. 7.7. Изготовление арматурных каркасов:

а — сварка плоской сетки; б — гнутые сетки; 1 — сварочная машина МТП-75; 2 — по­ воротный диск станка

жением на штыри или упоры, установленные на формах и поддонах, и вытягивается (натяжение) с помощью специальных машин.

Подготовка для предварительного напряжения зависит от вида арматуры и метода изготовления конструкций. При армировании конструкций высокопрочной проволокой арматуру можно закреп­ лять в анкерах путем высадки специальных головок или образова­ ния пучков (пакетов) струн с применением гильзовых или гильзостерженных анкеров. Пряди и канаты закрепляются с помощью за­ прессованных стальных втулок. При армировании конструкций стержневой арматурой, кроме стационарных зажимов, могут быть анкерные сварные соединения в виде высаженных головок, коро­ тышей, петель, втулок. Высадку головок производят на стыко-сва­ рочных машинах и установках для холодной высадки. Чтобы обес­ печить достаточную степень заанкеривания проволок, применяют головки конической и сферической форм. При группировании кана­ тов и пучковых струн используют протяжные стенды с установкой для изготовления проволочных канатов.

Изготовление арматурных элементов и каркасов на заводе Ж БК производят по агрегатно-поточной схеме с разделением про­ изводственных процессов на две технологические линии: обработка и изготовление элементов из проволоки и стержневой арматуры с дальнейшей сборкой пространственных каркасов.

Арматура конструкции может быть натянута до бетонирования (рис. 7.8), при котором усилие натяжения арматуры передается на упоры стенда, упорные детали формы или поддона и конструкции, в которых натяжение арматуры производится после твердения бе­ тона. При этом натяжении стержни или пучки размещают в кана­ лах, пронизывающих конструкцию, или во внешних пазах. Для вос­ становления сцепления арматуры и ее защиты от коррозии в каналы после натяжения нагнетают цементный раствор, а пазы заделывают бетоном.

177

ct=>-

x :

Qo

E

C o .

I csi

CfcJ*

c

Qj

E

Co

Рис. 7.8. Технология изготовления предварительно напряженных изде­ лий по стендовой схеме

Для натяжения за счет расширяющегося цемента используется способность особого цемента при расширении развивать давление

до 40—50 кгс/см.

На рис. 7.9 показан пост натяжения арматуры гидравлическим домкратом при изготовлении бетонной плиты. Форма 1 устанавли­ вается краном на роликовые опоры 2 станины 3. Уложенные в фор­ му арматурные стержни снабжены по концам захватками 4. Тележ­ ка 5 с гидравлическим домкратом 6 передвигается на роликах вдоль торцовой стенки формы. Передние захваты крепят посредством пе­ реходника 7 и стержня с нарезкой на конце к штоку домкрата. Те­ лежка 5 имеет противовес 8. При натяжении арматуры домкрат упирается в тележку 5 поста натяжения, передавая усилие на фор­ му. Усилие натяжения контролируется по манометру. За стянутый захват закладывают клин в виде вилки. Так натягивают по очереди

178

Рис. 7.9. Пост натяжения арматуры гидравлическим домкратом на форму

все стержни (можно применять групповые домкраты или натяжную машину для одновременного натяжения всех стержней). Затем форму краном передают на пост формования. После укладки, уплот­ нения и твердения бетонной смеси захватные устройства снимают, а концы стержней обрезают; тогда натяжение со стержней пере­ дается на бетон.

Закладные детали. Большинство соединений железобетонных конструкций осуществляется при помощи сварки закладных деталей, заанкериваемых в бетоне сопрягаемых элементов. Их изготавли­ вают из уголков и швеллеров на станках с дальнейшей резкой на гильотинных ножницах, ацетиленово-кислородным, бензиновым или керосиновым резаками. Если надо, заготовленные детали очищают металлическими щетками, дробеструйными и пескоструйными аппа­ ратами. Элементы соединяют электросваркой шовной, дуговой под флюсом или точечной. Если конструкции будут работать в средах, способствующих коррозии, предусматривают антикоррозийную за­ щиту арматуры и закладных деталей. В целях экономии металла

подготовку формы или поддонов, укладку арматурных элементов, укладку и уплотнение бетонной смеси, активизацию твердения бето­ на, распалубку, обработку и доводку готовых изделий, технологиче­ ское транспортирование и хранение изделий.

Формы — один из основных видов оборудования заводов ЖБК, их стоимость составляет 40—50% общей стоимости оборудования. Формы (опалубка) обеспечивают правильные геометрические очер­ тания и размеры изготовляемых конструкций и деталей, гладкие ли­ цевые поверхности, не требующие дополнительной обработки. Их изготавливают из дерева, металла, бетона и формопласта. Наиболь­ шее применение имеют стальные формы. По конструкции формы бывают разъемные и неразъемные.

Подготовка форм включает тщательную очистку, проверку ис­ правности, смазку внутренней поверхности. Очистку производят вручную, вращающимися щетками, струей сжатого воздуха. Для

179