книги из ГПНТБ / Попов А.Н. Бетонные и железобетонные трубы

устройство для передвижения питателя и в некоторых случаях расходный бункер для смеси. Объем ложкового питателя 0,35—0,4 объема трубы.

Основные способы изготовления труб центрифугиро­ ванием. В зависимости от конструкции форм различают изготовление труб в сплошных разъемных формах как при горизонтальном, так и вертикальном их расположе­ нии в станке; в сплошных неразъемных и в перфориро­ ванных разъемных формах.

Изготовление труб в сплошных разъемных формах

предполагает выполнение следующих операций: изготов­ ление арматурных каркасов; подготовку форм, заклю­ чающуюся в их очистке и смазке; установку в формы арматурных каркасов; сбалчивание форм, установку на них бандажей и торцевых крышек; установку форм на станок с последующим пуском их во вращение с загру­ зочной скоростью; загрузку бетонной смеси в форму, вращающуюся на загрузочной скорости, и повышение скорости вращения форм до наибольшего значения; уп­ лотнение бетонной смеси в течение 8—15 мин в зависи­ мости от диаметра изготовляемых труб и развиваемых сил уплотнения; остановку вращения форм; термовлажностную обработку труб [краткосрочную предваритель­ ную (4—6 ч), проводимую для обеспечения прочности бетона, достаточной для распалубки, или длительную (8—12 ч) для обеспечения отпускной прочности бетона]; снятие форм с труб; отвозку труб на склад и уход за ни­

применяют на ряде заводов. При использовании неразъ­ емных форм упрощается процесс производства, так как отпадает необходимость сборки и разборки форм и обес­ печивается быстрая их оборачиваемость.

При работе по этому способу вначале готовят фор­ мы к парафинированию, т. е. их осматривают, очищают торцы и прикрепляют к форме съемную торцевую крыш­ ку. Вторую крышку с формы никогда не снимают. Под­ готовленные формы устанавливают на центробежный парафинирующий станок. После того как окружная ско­ рость формы достигнет 4—5 м/сек, в нее заливают разо-

120

гретый до температуры 60—70° С парафин. Расплавля­ ют парафин в бачке с паровым регистром, откуда пара­ фин через дозатор с паровой рубашкой по гибким шлан­ гам подается в форму. Под влиянием центробежной силы

из торцевых крышек формы отъединяют, вводят арма­ турный каркас, вновь закрепляют крышку и устанавли­ вают форму на бетонирующую центрифугу.

быть такой, чтобы бетон быстро и равномерно распреде­ лился по стенкам фармы; в противном случае питатель при возвратном ходе может захватить некоторое коли­ чество бетона. После загрузки бетонной смеси в форму скорость ее вращения плавно увеличивают до предель­ ной, соответствующей окружной скорости вращения

тона на внутреннюю поверхность трубы. При снижении числа оборотов необходимо быстро, но плавно тормозить с тем, чтобы отжатая вода не размыла бетон. При оста­ новке формы из нее вытекает отжатая вода.

После остановки станка форму укладывают на ваго­ нетку и, сняв одну торцевую крышку, отвозят в поме­ щение пропаривания. Здесь формы захватывают за один конец крюком тельфера и переводят в вертикальное по­ ложение открытым торцом вниз. В таком положении форму опускают в ямную пропарочную камеру. Камеру загружают формами последовательно, причем после за­ полнения одного ряда ячеек крышку ямы закрывают, а с образовавшейся площадки загружают следующую ячейку. Предварительно изделия выдерживают в камере в течение 1—2 ч, после чего пускают пар. В первые 3 ч пропаривания температуру поднимают медленно до 45° С, т. е. ниже точки плавления парафина. В течение четвер­ того часа температуру в камере повышают до 60—65° С. При такой температуре парафин расплавляется и выте­ кает из формы, в результате чего между трубой и фор­ мой образуется зазор 4—5 мм, позволяющий беспрепят­ ственно снять форму с трубы. Затем последовательно поднимают крышки камер, с труб снимают формы и на

121

вагонетках подают на следующий цикл производства". Оборачиваемость форм при данном способе работы со­ ставляет 4—6 ч, тогда как при использовании разъемных форм — 1 сутки.

Освобожденные от форм трубы подвергают дальней­ шему пропарнванию при температуре 70—80° С в течение 8—10 ч. После пропаривания камеры постепенно охлаж­ дают, включая вентиляторы, до температуры 35° С. За­ тем крышки камер одну за другой открывают, вынимают, трубы и перевозят их на склад готовой продукции.

Парафин из камеры стекает в приямок, где его соби­ рают и пускают в дальнейшее обращение. Безвозвратная потеря парафина составляет не более 3%. Применение парафиновой смазки несколько затрудняет изготовление раструбных труб, поскольку в этом случае необходимо на­ носить смазку в два приема. В некоторых случаях пара­ финируют формы и бетонируют трубы на одном станке.

применять в середине 30-х годов. Этот способ, основан­ ный на принципе центробежной фильтрации, известен как способ Гунцигера. Основными преимуществами про­ изводства труб в перфорированных формах является воз­ можность немедленного их снятия после центрифугиро­ вания в связи с сильным обезвоживанием бетонной сме­ си, обусловленным высокой скоростью вращения форм. Заводы, применявшие метод центробежной фильтрации, использовали шпиндельные центрифуги как самые ско­ ростные.

Подготовку к бетонированию трубы начинают со сборки формы. В половинках формы, находящихся на по­ лу, тщательно раскладывают фильтровальное полотно, заглаживая его щетками, после чего в нижнюю полуфор­ му устанавливают арматурный каркас, торцевое кольцо и раструбообразующий фланец-поддон. Затем наклады­ вают верхнюю половинку формы и скрепляют с нижней болтами. При помощи крана форму устанавливают на центрифугу, включают и во вращающуюся форму загру­ жают пластичную бетонную смесь. Для загрузки смеси используют ложковый питатель. Имеющиеся на формах некоторых заводов вибраторы пускают в работу с момен­ та приведения во вращение формы на малых оборотах. Выключают вибраторы через 3—4 мин после дости­ жения формой уплотнительной скорости. Загрузочно-рас-

122

пределительная скорость вращения формы для труб диа­

станка и ставят на гладкий решетчатый пол в вертикаль­ ном положении. После этого развинчивают соединитель­ ные болты и половинки формы оттягивают от трубы на 15—20 см при помощи винтовых оттяжек. Затем краном снимают верхнее торцевое кольцо, которое вместе с по­ луформами направляют на новый цикл производства. Труба остается на раструбообразующем фланце-поддоне в течение суток. На другой день трубу краном приподни­ мают, снимают с поддона и переносят на другой участок позиции выдержки. Начиная с момента распалубки, тру­ бы поливают водой из спринклерного устройства.

Поскольку на некоторых предприятиях установлены центрифуги с закрытыми бабками, то бетонную смесь за­ гружают в нижнюю половинку формы до установки на нее верхней. Однако предварительная загрузка смеси в форму приводит к существенной сепарации бетона. Не­ возможность наблюдения за состоянием внутренней по­ верхности трубы затрудняет определение времени готов­ ности трубы.

Способ «Цен-ви-ро» получил развитие в США для из­ готовления безнапорных труб и сердечников напорных труб диаметром 300—2100 мм. Собранную из двух поло­ вин форму с установленным в нее каркасом ставят на обрезиненные ролики центрифуги. Каток-вал в это время поднимают в крайнее верхнее положение с тем, чтобы он, входя в форму, не препятствовал ее перемещению вдоль машины. К форме подводят боковые прижимные ролики и опускают каток-вал в нижнее положение. Жесткую бе­

тономешалке принудительного действия, подают в мед­ ленно вращающуюся форму ленточным конвейером. Вме­ сте с загрузкой смеси к форме подводят ролики виброва­ ла. Одновременная высокочастотная вибрация и враще­

123

оказывающий давление на внутреннюю поверхность формуемой трубы, дополнительно укатывает бетон и де­ лает его плотным.

Центробежно-прокатный способ на машинах «Рокла» применяют во многих странах (Австралия, США, Фран­ ция, Голландия, Испания, Пакистан, Швейцария и др.) для изготовления труб диаметром 300—3000 мм. До не­ давнего времени длина труб ограничивалась 2,4 м. Но имеются модели станков, предназначенных для фор­ мования труб диаметром 1000—2000 и 1200—3000 мм, длиной 5 м. Фирма «Гунцигер» (Швейцария) одна из первых организовала выпуск сердечников напорных труб длиной 5 м.

Процесс изготовления трубы начинают с установки собранной формы на ролики вала машины. После этого подводят поворотную траверсу, устанавливая головку ва­ ла в гнездо, имеющееся на траверсе. Затем форму пуска­ ют во вращение. В торцевое отверстие формы входит лен­ точный транспортер, который, передвигаясь вперед и на­ зад, равномерно распределяет бетон по длине формы. По окончании загрузки смеси форму вращают со скоростью 180—300 об/мин. В целях получения тщательно загла­ женной внутренней поверхности трубы ее обрызгивают водой или, как на новых английских заводах, дополни­ тельно заглаживают после снятия с машины.

Трубы формуют из бетонной смеси с В/Ц в пределах 0,28—0,33. Снятые с машины трубы направляют в каме­ ры пропаривания, где они при мягком режиме тепловой обработки находятся в течение 5—8 ч при температуре 40—50° С или 3—5 ч при температуре 80° С.

Особенности формирования структуры центрифугированного бетона и влияние производственно-технологических

факторов на его физико-механические показатели

Формирование структуры бетона при центрифугиро­ вании по сравнению с другими способами уплотнения имеет свои особенности. К ним относятся: изменение В/Ц затворения в процессе центрифугирования; некоторая се­ парация материалов по высоте стенки трубы; существен­ ная зависимость физико-механических показателей от ре­ жима центрифугального процесса; невозможность изго­ товления стандартных образцов, отождествляющих ук­ ладку смеси в условиях центрифугирования.

124

Таким образом, физико-механические показатели рас­ сматриваемого бетона являются функцией многих факто­ ров, которые можно разделить на две группы. Одну из них составляют факторы, зависящие от вида и активно­ сти цемента, его расхода, В/Ц и др. Ко второй группе факторов относят условия укладки и уплотнения смеси (конструкция форм, порядок загрузки смеси, скорость и продолжительность вращения форм и др.).

Поскольку изготовление контрольных кубиков или восьмерок невозможно в тождественных условиях, в ко­ торых происходит уплотнение бетонной смеси в изделии, то по вопросу методики изготовления и испытания конт­ рольных образцов при определении прочности центрифу­ гируемого бетона имеется ряд предложений. По одному из них кубические образцы изготовляют внутри ротораформы, устанавливая в нее формочку, состоящую из двух колец, разделенных радиальными клиновидными перего­ родками; по другому при установке в форму кольцевых разделителей получают цилиндры заданной высоты и одинакового сечения с трубой. Вошло в практику из­ готовление контрольных образцов в кубиковых формах, которые устанавливают в ротор-форму. В некоторых слу­ чаях кубиковые формы прикрепляют к торцам или нару­ жной поверхности роторов. Иногда контрольные образцы в виде кубиков, цилиндров, арочек и др. выпиливают из тела трубы.

Установка в ротор-форму перегородок или других устройств для получения контрольных образцов затруд­ няет условия центрифугирования бетонной смеси и сво­ бодное перемещение ее по внутренней поверхности фор­ мы, что в результате приводит к получению в контрольных образцах качественно другого бетона, чем тот, кото­ рый составляет тело трубы. Поэтому на прочностные по­ казатели изготовленных таким образом образцов прихо­ дится смотреть только как на относительные величины, позволяющие судить о фактической прочности центрифу­ гированного бетона. Значительно достовернее определя­ ют прочность бетона трубы при испытании цилиндров, изготовленных вместе с трубой. В результате эксперимен­ тов, имевших целью определить предельную высоту коль­ ца как эталона образцов для контроля прочности центро­ бежного бетона, установлено, что высота кольца должна составлять не менее половины диаметра трубы. При этой высоте кольца показатели прочности образцов одной

125

и той же серии различались незначительно. В кольцах же высотой менее половины диаметра трубы наблюда­ лось смятие поверхностей, соприкасающихся с плитами пресса. К недостаткам испытания колец следует отнести большой расход бетона, значительную громоздкость са­ мих образцов, особенно при формовании труб большого диаметра, и необходимость тщательной притирки торце­ вых поверхностей колец. Из неразрушающих методов контроля прочности бетона можно указать на молоток системы Кашкарова.

В производственных условиях наиболее оправдан со­ поставительно-сравнительный способ. По этому способу изготовляют контрольные образцы-кубики Ю Х Ю Х Ю С Л І вибрированием бетонной смеси на лабораторной вибро­ площадке.

Бетонную смесь для контрольных кубиков составля­ ют из материалов, которые расходовались на выпуск оп­ ределенной партии труб. Для половины образцов объем воды затворения назначают, исходя из заранее опреде­ ленной величины остаточного водоцементного отношения, получающегося в бетоне труб. Другую часть образцов изготовляют с количеством воды, определенным подбо­ ром состава смеси. Сравнивая результаты испытания ку­ биков, изготовленных из смеси с исходным и остаточ­ ным В/Ц, получают переходный коэффициент от проч­ ности обычных образцов к прочности центрифугирован­ ного бетона.

Опытами, выполненными в ряде институтов, установ­ лено, что коэффициент перехода Кс от прочности на сжа­ тие кубиков 10Х10ХЮ см, изготовленных из исходной бетонной смеси, к прочности центрифугируемого бетона колеблется в пределах 1,39—1,54 ( Н И И Ж Б ) ; 1,34—1,5 (ВНИИЖелезобетон); 1,3—1,32 (бывш. ТНИСГЭИ). Ко­ эффициент перехода при определении прочности на рас­ тяжение при изгибе Кр, определенный по результатам ис­ пытания балочек 6X12X150 см, получен равным 1,35— 1,44. Для практических расчетов при производстве труб Кс и /Ср принимают равными 1,35.

Изменение водоцементного отношения в процессе центрифугирования зависит от порядка изменения ско­ рости вращения формы, величины уплотняющего давле­ ния, продолжительности до определенного предела пе­ риода уплотнения, водоцементного отношения затворе­ ния, расхода вяжущего и содержания в нем минераль-

126

ных добавок. В результате многочисленных эксперимен­ тов установлено, что при осадительном центрифугирова­ нии бетонных смесей на портландцементе обычно отжи­ мается 18—25% воды затворения, а при фильтрацион­ ном —30—35%.

По мере увеличения расхода цемента в смеси В/Ц за­ творения изменяется в меньших пределах. При всех оди­ наковых условиях вода из растворов отжимается труд­ нее, чем из бетонной смеси.

Некоторые специалисты считают, что поскольку во время центрифугирования часть воды затворения отжи­ мается, то не имеет значения, с какой осадкой конуса или подвижностью будет применена бетонная смесь. Приме­ нение подвижной бетонной смеси выгодно с точки зрения лучшего и полного ее распределения по поверхности фор­ мы. Однако из результатов большинства исследований известно, что количество остающейся в бетоне воды зави­ сит от В/Ц затворения, поэтому количество воды затво­ рения должно быть ограничено. Применение излишне подвижных смесей может привести к их сепарации даже при малых скоростях вращения форм. Поэтому, назначая подвижность смеси, исходят, с одной стороны, из возмож­ ности беспрепятственного распределения смеси по поверх­ ности формы, а с другой стороны — из условия исключе­ ния разделения бетонной смеси и вымывания цемента из бетона.

Практика центрифугирования показывает, что опти­ мальное водоцементное отношение затворения соответст­ вует осадке конуса 3—4 см. Но следует учитывать, что

ности смеси снижается. Таким образом, фактически цент­

Не останавливаясь на вопросе влияния времени вы­ держки бетонной смеси на изменение прочности бетона, заметим, что выдержка смеси до укладки в форму в те­ чение 1 ч при нормальной температуре в цехе снижает показатель подвижности в 1,5—2 раза. Однако в процес­ се центрифугирования вследствие тиксотропности восста­ навливается значительная доля подвижности смеси, но для этого форму нужно вращать на малых оборотах на 2—3 мин дольше.

127

Наиболее интенсивное отжатие воды (до 70% ее об­ щего количества) наблюдается в течение первых 10— 12 мин процесса, затем оно резко уменьшается. Эти дан­ ные были получены как путем непрерывного сбора и взве­ шивания отжатой воды в процессе центрифугирования, так и путем высушивания до постоянного веса пробы бе­ тона, взятого от трубы немедленно после центрифугиро­ вания.

В процессе формования трубы вследствие отжатия во­ ды изменяется жесткость бетонной смеси. В серии опы­ тов, поставленных с целью определения изменения пока­ зателя жесткости бетонной смеси, образцы бетона, уплот­ ненного способом фильтрационного центрифугирования, немедленно по окончании вращения формы превращались в рыхлую смесь. Показатели жесткости таких смесей, за­ меренные техническим вискозиметром, приведены в табл. 12.

Т а б л и ц а 12. Жесткость бетонной смеси в сек

И. Н. Ахвердов вывел формулу для определения ос­ таточного водоцементного отношения

128

Формула справедлива для частного случая осадительпого центрифугирования бетонных смесей на ременных центрифугах.

Вид и количество тонкомолотых добавок имеет боль­ шое влияние на изменение ВЩ затворения. При введе­ нии гидрофильных добавок, таких, как трепел, диатом и др., отжатие воды может быть столь малым, что уплот­ нения смеси не произойдет. Добавки в виде траса, моло­ того песка, доменного гранулированного шлака и др., введенные в количестве 10—15% веса цемента, на зако­ номерности уплотнения смеси практически не отража­ ются.

Влияние на процессе отжатая воды тонкости помола цемента в диапазоне 2800—4000 см2/г является незначи­ тельным. Наибольшее значение из рассмотренных фак­ торов на ход отжатая воды из бетонной смеси при осадительном и фильтрационном видах центрифугирования имеет сила уплотнения (рис. 48).

Обобщая результаты многочисленных опытов по изу­ чению кинетики изменения водоцементного отношения, можно сказать следующее. Остаточное водоцементное от-

129