книги / Строительные материалы

возрастают в большей степени, чем происходит уплотне­ ние смеси. Дальнейшее уплотнение вообще не дает при­ роста плотности. Более того, чрезмерно продолжитель­ ное вибрирование может привести к расслаиванию сме­ си, разделению ее на отдельные компоненты (цементный раствор и крупные зерна заполнителя), что в конечном счете приведет к неравномерной плотности изделия по сечению и снижению прочности в отдельных его частях. Продолжительное вибрирование невыгодно и в экономи­ ческом отношении: возрастают затраты электроэнергии и трудоемкость, снижается производительность формо­ вочной линии.

Виброуплотнение бетонной смеси производят пере­ носными и стационарными вибромеханизмами. Примене­ ние переносных вибромеханизмов в технологии сборного железобетона ограничено. Их используют в основном при формовании крупноразмерных массивных изделий на стендах.

На заводах, работающих по поточно-агрегатной и конвейерной схемам, применяют виброплощадки. Вибро­ площадки отличаются большим разнообразием типов и конструкций вибраторов — электромеханические, элект­ ромагнитные, пневматические; характером колебаний — гармонические, ударные, комбинированные; формой ко­ лебаний и их направлением — круговые, вертикальные, горизонтальные; конструктивными схемами стола — со сплошной верхней рамой, образующей стол с одним или двумя вибрационными валами, и собранные из отдель­ ных виброблоков, в целом образующих общую вибраци­ онную плоскость, на которой располагается форма с бе­ тонной смесью. Для прочности крепления формы к столу площадки предусматриваются пневматические устройст­ ва, электромагниты или механические прижимы.

Виброплощадка (рис. 8.16) чаще всего представляет собой плоский стол, опирающийся через пружинные опо­ ры или специальные амортизаторы на неподвижные опо­ ры или раму (станину) виброплощадки. Пружины пред­ назначены гасить колебания стола и предупреждать этим их воздействие на опоры, иначе произойдет их раз­ рушение. В нижней части к столу жестко прикреплен вйбровал с расположенными на нем эксцентриками. При. вращении вала от электромотора эксцентрики возбужда­ ют вынужденные колебания стола виброплощадки, пере­ дающиеся затем форме с бетонной смесью, в результате

-ускоряет твердение бетона, повышает качество готовых изделий. На виброплощадках формуют конструкции длиной до 15 м и шириной до 3,6 м.

Для лучшего уплотнения жестких бетонных смесей на виброплощадках, особенно при применении легких по­ ристых заполнителей, сила тяжести которых, способству­ ющая уплотнению бетона при вибрировании, невелика, используют различные пригрузы: статический, вибраци­ онный, пневматический, вибропневматический. Лучши­ ми являются пневматический и вибропневматический пригрузы, которые, повышая эффективность вибрирова­ ния, существенно не увеличивают нагрузку на вибропло­ щадку и не снижают ее полезной грузоподъемности. Ве­ личина пригруза назначается в зависимости от свойств бетонной смеси и составляет 2—5 кПа.

При формовании изделия форма заполняется бетон­ ной смесью из бункера бетоноукладчика постепенно по мере уплотнения ее в процессе вибрирования. Оптималь­ ная продолжительность вибрирования определяется опытным путем и составляет 1,5—5 мин.

При формовании изделий в неподвижных формах для уплотнения бетонной смеси используют поверхностные и глубинные вибраторы, а также навесные вибраторы, ко­ торые крепят к форме. Подвижность бетонной смеси вы­ бирается в зависимости от конструкции формы и харак­ тера армирования изделия. При изготовлении деталей в горизонтальных формах используют жесткие и малопо­ движные бетонные смеси. При формовании изделий в вертикальных формах, например при изготовлении пане­ лей стен и перегородок в вертикальном положении, при­ меняют бетонные смеси с подвижностью 8—10 см, так как малоподвижной смесью трудно хорошо заполнить глубокую и узкую форму.

Для изготовления труб и опор линий электропередач используют центрифугирование, которое состоит в том, что бетонная смесь, загруженная в форму, подвергается быстрому вращению. Распределение и уплотнение бетон­ ной смеси при этом способе происходят под действием не только центробежной силы, но и вибрирования, вызыва­ емого сотрясением формы при вращении. Для этой цели применяют центрифуги (рис. 8.17), представляющие со­ бой форму трубчатого сечения, которой в процессе уп­ лотнения сообщается вращение до 600—1000 мин-1.

Для центрифугирования применяются подвижные бс-

тонные смеси с осадкой конуса 7—10 см и расходом це­ мента 350—450 кг/м3. Загружают бетонную смесь с от­ крытых торцов формы в-течение 1,5—2 мин. В это время форма, установленная на специальном станке, вращается со скоростью (80—150 мин-1), необходимой для равно­ мерного распределения бетонной смеси по внутренней поверхности трубы. Затем скорость вращения постепен­ но увеличивается до 800—1000 мин-1. Уплотнение про­ должается 8—10 мин, после чего станок медленно оста­ навливают, наклоняют форму и сливают разжиженный цементный шлам. Далее трубу в форме переносят кра­ ном в камеру твердения. После твердения трубу осво­ бождают от формы и направляют на склад или дальней­ шую обработку.

При центрифугировании часть воды отжимается из бетона, поэтому остаточное водоцементное отношение меньше первоначально взятого (при первоначальном В/Ц, равном 0,3; 0,45; 0,6 остаточное В/Ц 0удет соответ­ ственно 0,26; 0,34; 0,36) и затвердевший бетон имеет вы­ сокую плотность (водопоглощение не более 3% ). Этот способ сравнительно легко позволяет получать изделия

сбетоном высокой плотности, прочности (40—60 МПа)

идолговечности.

Прессование — редко применяемый способ уплотне­ ния бетонной смеси в технологии сборного железобетона, хотя и отличается большой эффективностью, позволяя получать бетон особо высокой плотности и прочности при минимальном расходе цемента (100—150 кг/м3 бетона). Прессующее давление, при котором бетон начинает эф­ фективно уплотняться, 10—15 МПа и выше. Таким об­ разом, для уплотнения изделия на каждый 1 м2 следует приложить нагрузку 10—15 МН. Прессы такой мощнос­ ти в технике сложны и дороги. По этим причинам прес­ сование применяют только при формовании штучных изделий небольшого размера.

В технологии сборного железобетона прессование ис­ пользуют как дополнительное приложение к бетонной смеси механической нагрузки при ее вибрировании. В этом случае потребная величина прессующего давле­ ния не выходит за пределы 0,5—1 кПа. Технически та­ кое давление создают под действием статически прило­ женной нагрузки, и в результате принудительного пере­ мещения отдельных частиц бетонной смеси достигается их более компактное расположение.

Осуществляют вибропрессование плоскими и профиль­ ными штампами. Последние передают свой профиль бе­ тонной смеси. Так формуют лестничные марши, некото­ рые виды ребристых панелей. В последнем случае прес­ сование называют еще виброштампованием. Прокат является разновидностью прессования. В этом случае прессующее давление передается бетонной смеси только через небольшую площадь катка, что сооответственно сокращает потребность в давлении прессования. Но здесь особую значимость приобретают пластические свойства бетонной смеси, связность ее массы. При недо­ статочной связности будет происходить сдвиг смеси прес­ сующим валком и разрыв ее.

Вакуумирование. При вакуумировании в бетонной смеси создается разрежение до 0,7—0,08 МПа и воздух, вовлеченный при ее приготовлении и укладке в форму, а также немного воды удаляются из бетонной смеси под действием этого разрежения. Освободившиеся при этом места занимают твердые частицы и бетонная смесь при­ обретает повышенную плотность. Кроме того, наличие вакуума вызывает прессующее действие на бетонную смесь атмосферного давления, равное величине вакуума. Это также способствует уплотнению бетонной смеси.

Вакуумирование сочетается, как правило, с вибриро­ ванием. В процессе вибрирования бетонной смеси, под­ вергнутой вакуумированию, происходит интенсивное за­ полнение твердыми компонентами пор, образовавшихся при вакуумировании на месте воздушных пузырьков и воды. Однако вакуумирование имеет важный технико­ экономический недостаток, а именно — большую про­ должительность процесса: 1—2 мин на каждый 1 см толщины изделия в зависимости от свойств бетонной сме­ си и величины сечения. Толщина слоя, которая может быть подвергнута вакуумированию, не должна превышать 12—15 см. Вследствие этого вакуумирование использу­ ют,.главным образом, для придания особо высокой плотцрсти поверхностному слою конструкций.

4. Твердение изделий

Твердение бетонных и железобетонных изделий, изго­ товляемых на заводах, при обычной температуре (15— 20 °С) нерационально, так как оно слишком продолжи­ тельно и, уменьшая оборачиваемость форм, задерживает

пропаривание в камерах. Здесь насыщенный пар создает тепловую и влажную среду, благоприятную для тверде­ ния бетона.

Пропаривание бетона при атмосферном давлении производится в плотных (паронепроницаемых) кирпич­ ных или бетонных камерах с герметически закрывающи­ мися воротами или крышками (рис. 8.18). Загружают детали в эти камеры краном, на вагонетках по узкоко­ лейке или конвейером. Для пропаривания применяют насыщенный пар с температурой 80—90 °С для бетона, содержащего обыкновенный портландцемент; 90— 95°С — для бетона на шлакопортландцементе и пуццолановом портландцементе. Необходимая влажность сре­ ды достигается в том случае, если пар подается под низ­ ким давлением (до 70кПа); если же пар подается поД более высоким давлением, для увлажнения его пропус­ кают через воду. Повышают и понижают температуру

вкамерах постепенно.

Вспециальных герметизированных камерах, где обес­

печена среда из чистого водяного пара, допускается про-' паривание изделий при 100 °С, что еще более ускоряет1 твердение бетона.

В последнее время на ряде заводов начали применять электропрогрев изделий. Существует несколько таких способов: внутренний прогрев за счет теплоты, выделя­

ющейся при прохождении электрического тока через бе­ тон; обогрев изделия инфракрасными излучателями; прогрев в электромагнитном поле; применение контакт­ ных электронагревателей. Электропрогрев изделий способствует автоматизации и повышению культуры производства и является перспективным способом твер­ дения бетона.

Прогрев бетона сопровождается расширением его со­ ставляющих. Это расширение может вызвать нарушение структуры еще неокрепшего бетона. В результате проч­ ность прогретого бетона в возрасте 28 сут окажется ниже прочности бетона нормального твердения. Чтобы умень­ шить отрицательное влияние этого фактора, применяют предварительное выдерживание бетона перед началом тепловой обработки и медленный подъем температуры со скоростью 20—35°С/ч либо используют жесткие, жела­ тельно закрытые металлические формы, препятствую­ щие расширению бетона. В ходе тепловой обработки бе­ тон необходимо предохранять от заметной потери влаги, чтобы предотвратить снижение его прочности и морозо­ стойкости.

Продолжительность прогрева изделий зависит от тре­ бований, предъявляемых к свойствам бетона, от вида це­ мента, состава бетона, особенностей технологии и формы изделия. Режим прогрева состоит из подъема темпера­ туры в течение 1,5—3 ч, периода изотермического про­ грева при постоянной температуре и остывании изделия в течение 2—3 ч. Общая продолжительность прогрева составляет 6—15 ч. Чтобы сократить продолжительность прогрева и избежать расширения бетона при нагревании, на некоторых заводах применяют горячие бетонные сме­ си (с температурой 50—80 °С). Бетонную смесь разогре­ вают электрическим током или паром и сразу укладыва­ ют в формы, так как такая смесь быстро густеет. При этом способе несколько повышается расход цемента в бетоне, так как горячие бетонные смеси обладают повы­ шенной водопотребностью.

В зависимости от применения различных цементов, продолжительности пропаривания и температуры проч­ ность бетона после прогрева достигает 70—100 % 28дневной прочности бетона, твердеющего в нормальных условиях. Наибольшая относительная прочность бетона при одинаковой продолжительности прогрева получает­ ся при использовании пуццоланового портландцемента и

-шлакопортландцемента, наименьшая — при обыкновен­ ном портландцементе. После достижения бетоном 70-1- 100%-ной расчетной прочности сборные детали можно отправлять на строительные площадки для монтажа,

5. Управление качеством сборного железобетона

Для получения бетонов высокого качества необходи­ мо проводить постоянный контроль их производства и на его основе управлять технологическими процесами, вно­ ся в них необходимые изменения, учитывающие колеба­ ния свойств исходных материалов и условий производст­ ва и гарантирующие получение заданных свойств бето­ на при минимальных материальных, энергетических и трудовых затратах.

Контроль организуется на всех стадиях производства

.бетона и изделий из него и включает: контроль свойств исходных материалов, приготовления бетонной смеси и ее уплотнения, структурообразования и твердения бетона и свойств готового материала или изделия. Для контро­ ля используются различные способы и приборы. По по­ лученным результатам вносятся коррективы в состав бе­ тона, в параметры и режимы технологических операций на основе закономерностей, учитывающих влияние раз­ личных технологических факторов на свойства готового бетона. Для большей точности и надежности управления качеством бетона используются зависимости, полученные для условий конкретного производства. Эти зависимости должны постоянно корректироваться по результатам статистического контроля свойств бетона.

Для управления производством и качеством бетона используют вычислительную технику и автоматизирован­ ные системы управления. Для их работы требуется соот­ ветствующее математическое обеспечение, в частности использование математических моделей, которые связы­ вают свойства бетона с качеством используемых матери­ алов, составом бетона и условиями производства.

Управление качеством бетона осуществляется на ос­ нове пооперационного контроля производства. Для его проведения используются экспресс-методы, позволяющие быстро оценить свойства материала или параметры про­ цесса, разрабатываются специальные полуавтоматичес­ кие средства, а также используется выборочная провер­ ка объектов контроля.

На заводах сборного железобетона постоянно долж­ ны .проводиться мероприятия по повышению качества продукции и производиться ее аттестация. Особое вни­ мание следует обращать на вопросы, определяющие ка­ чество изделий. Важное значение имеет содержание форм в чистоте, систематическая проверка их состояния, использование доброкачественной смазки и т. п. — все эти мероприятия способствуют повышению качества про­ дукции.

Распространенный дефект железобетонных изде­ лий— отклонение установленной арматуры и закладных деталей от проектного положения. В результате ухудша­ ются технические свойства изделия, затрудняется мон­ таж на строительной площадке, поэтому необходимо предусматривать принудительную надежную фиксацию арматуры и закладных деталей в формах.

Для уменьшения металлоемкости изделий особоешшмание следует уделять конструкции и способам крепле­ ния закладных деталей. Очень часто эти детали излишне массивны и громоздки. Необходимо предусматривать пе­ реход на закладные детали из профилированного и штампованного металла, по возможности сокращать число закладных деталей, вместо тяжелых петель при­ менять съемные устройства для транспортирования и монтажа изделий.

Решающее значение для качества и надежности сборного железобетона имеет качество бетона. Органи­ зация пооперационного контроля за его изготовлением и применение неразрушающих или других методов конт­ роля прочности бетона — обязательное условие получе­ ния изделии высокого качества. На производстве необ­ ходимо проводить систематический контроль за состоя­ нием дозаторов и бетоносмесителей, за соблюдением длительности перемешивания, применять такие способы транспортирования бетонной смеси, которые не приво­ дят к ее расслаиванию.

При укладке бетонной смеси не следует допускать ее падения с большой высоты, применять смеси, техно­ логические свойства которых соответствуют параметрам вибрационного или другого уплотняющего оборудова­ ния, систематически проверять амплитуду и частоту ко­ лебаний виброоборудования, так как его загрязнение, налипание на нем бетона могут привести к ухудшению его рабочих параметров.

При отсутствии специальных механизмов открытая поверхность бетона получается излишне шероховатой, особенно при применении слишком жесткой бетонной смеси. Это ухудшает внешний вид, часто приводит к на­ рушению заданной толщины изделий и увеличивает тру­ доемкость работ на строительстве при сопряжении от­ дельных сборных элементов. Поэтому в технологии сле­ дует предусматривать соответствующие меры, которые гарантировали бы хорошее качество открытой поверх­ ности изделия: равномерное распределение бетонной смеси при укладке, создание эффективной вибрации при уплотнении, применение пригруза или специальных за­ глаживающих устройств (виброрейки, вращающегося ролика, дисковой заглаживающей машины, шлифоваль­ ных кругов).

Для получения высокого качества поверхностей из­ делий, прилегающих к форме, следует хорошо очищать и смазыпать формы, применять специальные смазки, пластифицировать бетон, использовать отделочные и подстилающие составы, сохранять требуемое соответст­ вие подвижности бетонной смеси параметрам вибрации, избегать применения слишком жестких бетонных сме­ сей.

Заданные размеры изделий достигаются образцовым содержанием парка форм, так как от состояния послед­ них зависит, насколько размеры изделий будут отвечать проекту. Необходимо систематически проверять разме­ ры изделий и форм.

Необходимо предусматривать мероприятия, обеспе­ чивающие сохранение высокого качества изделий после их изготовления. Бетон — хрупкий материал, поэтому при небрежном хранении и транспортировании в издели­ ях легко могут появиться дефекты: отколы углов и кро­ мок, трещины и др. Во избежание этого следует скла­ дировать изделия с выполнением всех предупредитель­ ных мер — установкой специальных Прокладок в соответствующих местах, применять при погрузке специ­ альные захваты, использовать соответствующим образом оборудованные транспортные средства.