Технология производства железобетонных изделий

На рис. 67 показана так называемая много (десяти) гнездная силовая форма, предназначенная для одновременного изготовления 10 железобетонных предварительно напряженных железнодорожных шпал. Изделия армируют пакетами из высокопрочной холоднотянутой проволоки диаметром 3 мм (до 44 проволоки в сечение шпалы), 5 мм (20 проволок). Освоено производство преднапряженных железнодорожных шпал (Осиповичский завод ЖБИ), армированных стержневой арматурой.

Рис. 68. Установка-форма СМЖ-340А для формования санитарнотехнических кабин:

1 - воронка бортоснастки, 2 — бортоснастка, 3 — замок, 4 — тяга, 5, 12 — рамы, 6— виброрама, 7 привод вибростола, 8 – гидроцилиндр, 9 – кожух, 10 — вкладыш, 11 — электрооборудование, 12— вибратор, 14 — вал, 15— опора виброрамы.

На рис. 68 показана установка-форма, как вариант устройства для изготовления объемных (прямоугольного сечения в плане) железобетонных изделий: сантехкабин, шахт лифтов, элементов коллекторов, труб прямоугольного сечения и т. п. Их характеризует наличие внутреннего сердечника, который выполняется с сужением к верху (с технологическим уклоном) для облегчения процесса распалубки (съема) изделия, а также откидных (или съемных) бортов, образующих внешний контур изделия. На начальной фазе распалубки (перед съемом изделия краном со специальной траверсой) данные устройства обеспечивают «подрыв» изделия - смещение относительно сердечника (до 300...350 мм) по вертикальной оси (до ~ 100 мм после 3…3,5 ч тепловой обработки) либо за счет опускания сердечника, либо за счет подъема силовой рамы-платформы, на которую опирается изделие. С учетом наличия технологического уклона сердечника и смазки его поверхности до формования этим обеспечивается снижение нагрузки на кран при последующем съеме изделия и его бездефектная распалубка.

121

На рис. 69 и рис. 70 показаны варианты форм для изготовления трубчатых изделий кольцевого сечения.

Форма рис. 69 предназначена для изготовления бетонных и железобетонных труб методами радиального (роликового) прессования или виброформования с последующей немедленной распалубкой изделий в вертикальном положении на участке (посту) естественного твердения либо в камере тепловой обработки. Распалубка обеспечивается разъемом (разведением) полуформ по шарнирному соединению и съему формы краном.

Форма рис. 70 - более сложной конструкции, включающей силовую внешнюю часть (с напряжением на нее в сборе продольной арматуры) и внутренний сердечник с надетым на него глухим (непроницаемым) резиновым чехлом. Металлические стенки сердечника имеют пазуху, куда нагнетается при опрессовке бетона вода; при этом внешняя стенка - перфорирована, благодаря чему давление воды передается на стенку резинового чехла, расширяет его, передавая усилие на бетон, а через "каркас" заполнителя в отформованном бетоне - на спиральную арматуру, создавая в ней напряжение.

122

При этом внешняя часть формы, состоящие из 2-х или 4-х частей (для диаметра ≥ 1200 мм), расширяется за счёт разъемов, оснащенных системой пружинных болтовых соединений. В этом расширенном состоянии формы проходит тепловая обработка (подачей пара внутрь сердечника) и твердеющий бетон фиксирует в своем объеме растянутая спиральную арматуру. Ее последующие сжатие обеспечивает преднапряжение бетона изделия в поперечном направлении, а продольной - вдоль продольной оси.

На рис. 71 показан силовой поддон, который в сборе с бортоснасткой рис. 72, составляет форму для изготовления преднапряженных плит пустотного настила.

Рис. 71. Поддон СМЖ-548А:

1 – рама; 2 – стальной лист; 3,5 – упоры; 4 – фаскообразователи.

Данный типаж сборной формы (в том числе с иными вариантами бортовой оснастки, формирующими внешний контур изделия) в основном используется на технологических линиях агрегатно-поточного способа производства. Общим для всех случаев является преднапряжение рабочей арматуры на упоры поддона и частичная немедленная распалубка изделий со съемом (удалением) бортоснастки для последующего оборота.

123

Рис. 72. Поддон СМЖ-548А:

1 – рама; 2 - стальной лист; 3,5 – упоры; 4 – фаскообразователи.

На рис. 73 и 74 приведены варианты силовых форм для изготовления различных балок.

Рис. 73. Силовые формы для предварительно напряженных балок:

а – для подкрановой балки длиной 12 м; б – для ригеля; 1 – изделие; 2 – силовая часть формы; 3 – съемный борт; 4 – откидной борт.

124

Рис. 74. Форма для двускатной балки:

а – боковой вид бортовой оснастки; б – вид формы с торца; в – поперечный разрез формы; 1 – ось балки; 2 – стенка формы; 3 – обшивка тепловой рубашки.

Форма для изготовления подкрановых (и иных с параллельными поясами) балок (рис. 73 а) имеет один (или оба) откидных боковых борта. Пазухи последних (рис. 74), утепленных по внешнему контуру, служат паровыми рубашками для осуществления тепловой обработки изделий.

На рис. 75 приведен вариант формы для изготовления разнообразных балок (включая совмещенные с бортовыми отбойниками) мостовых (автомобильных, железнодорожных) пролетных строений, показывающий высокую степень сложности конструкции таких форм. Приведенные выборочно примеры видов форм и бортоснастки, используемых в производстве бетонных и железобетонных изделий, свидетельствуют о необходимости тщательного ухода за парком форм в процессе эксплуатации как для обеспечения качества изготавливаемых изделий, так и с целью их и долговременной эксплуатации, учитывая высокую стоимость форм.

125

Ряс. 75. Передвижной стенд-форма для изготовления балок-блоков мостовых пролетных строений:

1 — опалубка, 2 — тележка, 3 — поддон, 4 — упор

5.3Подготовка форм к формованию изделий.

Подготовка форм (бортоснастки) к формованию изделий включает чистку и смазку; в отдельных случаях (в основном в связи с преднапряжением арматуры) дополнительные операции по герметизации выпусков арматуры от протекания цементного теста при формовании изделий (например, герметизация (парафинирование) нижнего кольца форм виброгидропрессованных труб).

Пооперационная чистка форм выполняется перед каждым циклом формования; специальная (технологическая) осуществляется с выводом из оборота форм (бортоснастки, формовочных устройств) с определенной периодичностью по специально разработанному графику.

Организация работ при пооперационной чистке может отличаться для конвейерных, агрегатно - поточных линий и стендов, с учетом их специфики.

В частности, чистка поддонов и форм конвейерных линий легче поддается механизации с использованием машин, оснащенных «мягкими» металли-

126

ческими или синтетическими вращающимися щетками, реализуя чистку при перемещении конвейера.

Для реализации механической чистки на агрегатно-поточных линиях соответствующими приводными портальными машинами подобного типа следует оснащать пост распалубки изделий.

Для механической чистки стендов (например, многоотсечных кассет) используют специальные устройства с перемещающимися в вертикальной плоскости и вращающимися щетками тарельчатого типа; из отсека в отсек устройство переставляют с помощью крана.

Необходимо отметить, что разнообразие форм, их конструктивных и конфигурационных особенностей затрудняет реализацию полной механизации и автоматизации операции очистки. Исключение составляют чистка гладких плоских поддонов (для всех типов линий, включая поддоны стендовых линии безопалубочного формования) и съемных, с креплением на магнитах бортов, конфигурация которых упрощена и постоянна для определенных видов изделий.

В этой связи пооперационная очистка форм, реализуемая вручную с помощью ручного механического инструмента: пневмоскребков, скребков, щеток (пневмо-, электромеханических и ручных), абразивных приводных шлифовальных машинок и т. д., широко применяется в технологии заводского производства бетонных и железобетонных изделий.

Технологическая чистка форм (бортоснастки) осуществляется периодически, по мере необходимости либо по разработанному графику, в том числе с учетом необходимой переналадки (переоснащения) их и (или) ремонта.

Ее осуществляют в основном путем механической обработки рабочих поверхностей поддонов и бортов, а в отдельных случаях - химической обработкой.

Механическую обработку реализуют с помощью вращающихся щеток из «твердой» стали, шлифованием, пескоструированием.

Лучшие результаты дает шлифование, т.к. при этом в слое отшлифованного металла проявляется эффект наклепа стали; поверхности придается меньшая степень шероховатости (что снижает в последующем силы сцепление ее с бетоном) и большая твердость (т.е. способность сопротивляться абразивному износу в процессе последующей эксплуатации). Одновременно следует учитывать, что при шлифовании (как и при обработке вращающимися щетками из «твердой» стали) имеет место уменьшение сечения обрабатываемого слоя металла.

Пескоструирование - обработка поверхности направленным под давлением воздуха (0,4…0,6 МПа) «факелом» распыляемого песка (крупнозернистого, предварительно высушенного), позволяет эффективно очищать как плоские (поддоны), так и сложные по конфигурации элементы форм. Процесс

127

осуществляется на специализированных участках (постах) и при мерах специальной защиты исполнителей из-за сильного пылеобразования и спонтанного разлета (оседания) частиц песка и пыли. Следует учитывать, что в отличие от шлифования, при пескоструировании удары зерен песка наносится многократно, но - точечно. Как следствие, шероховатость обработанной поверхности высше и такая чистка должна выполняется чаще.

Химическая обработка (чистка) поверхности форм основывается на реакции нейтрализации остатков цементного камня, характеризующихся щелочной средой из-за наличия Ca(OH)2, слабыми (концентраций ≤ 5%) водными растворами кислот (Н2SO4, HCl и др.). В результате развития реакции между ними цементный камень теряет прочность, размягчается и легко удаляется с очищаемой поверхности механический (щетками, скребками и т.п.). Кроме растворов кислот могут использоваться пастообразные материалы, содержащие в составе кислоту, ингибитор коррозии стали и тонкодисперсный наполнитель. При реализации химической обработки раствор или пасту наносят на обрабатываемую поверхность, выдерживают необходимое для реакции время, механические удаляют размягченный цементный камень, промывают и сушат, а затем наносят на поверхность защитную смазку от коррозии. Рекомендуется в состав защитной смазки на основе минеральных масел вводить ингибиторы коррозии стали.

Химическая обработка может быть единственно применяемым вариантом чистки поверхностей пластиковых форм. В этом случае необходима предварительная опытная проверка совместимости (отсутствия реакции) планируемой к использованию кислоты и материала очищаемых форм.

5.4Смазка форм.

Основная цель смазки форм заключается в решении задачи по сведению к минимуму или полному устранению сил сцепления затвердевшего бетона с поверхностью бортоснастки. Кроме этого (например, при вибропрессовании) решается задача исключения или сведения к минимуму адгезии свежеотформованного бетона к бортоснастке (поверхностям вибропригрузов, формообразующих матриц).

К смазкам предъявляют следующие основные требования:

-обладать консистенцией, обеспечивающей нанесение распылением сжатым воздухом на поверхности при t = -20…+50ºС сплошным тонким

(0,1…0,3 мм) слоем;

-обладать вязкостью, достаточной, чтобы не стекать с вертикальных и наклонных поверхностей;

-быть водостойкой и не смешиваться с пристенным слоем бетона (кроме специальных смазок);

-не оказывать разрушающего воздействия на бетон;

128

-не оставлять жировых и цветовых пятен;

-не быть токсичной и пожаровзрывоопасной;

-не вызывать коррозии рабочих поверхностей форм.

Разновидности смазок: эмульсионные; на основе нефтепродуктов; на основе технических жиров и вощин; замедлители схватывания; суспензионные и пленкообразующие.

Эмульсионные смазки наиболее широко применяются в производстве бетонных и железобетонных изделий. В их состав входят гидрофобные вещества, вода и стабилизаторы. «Механизм» действия заключается в образовании гидрофобной пленки на поверхности форм (бортоснастки), которая способствует снижению сил сцепления с затвердевшим бетоном. В качестве гидрофобного компонента используют, например, эмульсол кислый синтетический (ЭКС; концентрированная эмульсия, состоящие из ~ 35% веретеного масла, ~ 5% высокомолекулярных синтетических кислот и ~ 60% воды) и его аналогов.

Для стабилизации эмульсий в состав вводят кальцинированную соду, хозяйственное мыло и др. На этой основе готовят прямые эмульсии, в которых воды ≤ 90 ч; ЭКС (или аналогов) ~ 10 ч; стабилизатора – 0,7…1 ч, с областью применения – для смазки плоских поддонов и форм с высотой борта до 1,0 м.

Для смазки форм с высотой борта до 1,5 м (иногда более) используют обратные эмульсии, в составе которых доля ЭКС (или аналогов) возрастает до 20 ч. Для кассетных установок и подобных по высоте форм целесообразно использование водно-мыльно-масленых эмульсий. В их состав входят высоковязкие минеральные масла (например, нигрол) в количестве ≥ 20 ч, стабилизатор (~ 1 ч) и вода – до 80 ч.

Смазки на основе нефтепродуктов эффективны, но дороги, если основу жидких смазок составляют масла и растворители - солярная масло, керосин; уайт-спирит и др. Работа с ними требует особых мер техники безопасности (пожароопасны) и производственной санитарии (испарение растворителя).

В большей степени на основе нефтепродуктов используют консистентные смазки, в состав которых входят солидол (или аналоги), солярное масло и тонкодисперсный наполнитель - известь пушонка (золы ТЭС), для смазки вкладышей, других пустотообразующих или конфигурационно сложных элементов и т.п.

Смазки на основе технических жиров и вощин представляют собой эмульсии, приготовленные с использованием жировых отходов шерстобитных производств (например, смазка ОПЛ), а также технических вощин и парафинов. Особенностью их использования является нанесение с натиранием смазываемой поверхности. Образуется глянцевый тонкий слой (расход смазки - 70...100 г/м2 поверхности), способствующих повышению качества поверхности изделия. Рационально их использование для смазки поддонов (ре-

129

комендуется - с оборота, после тепловой обработки на не остывший поддон) в производстве плит перекрытий (например, пустотного настила) с целью повышения качества потолочной поверхности.

Смазки - замедлители схватывания (или смазки – «вскрыватели»), кото-

рые в своем составе содержат вещества, замедляющие процессы схватывания и твердения цемента. Известно, что в процессе твердения в объеме цементного камня и бетона создается разрежение, из-за чего в его контактный (пристенный) слой впитывается вещество смазки, в результате резко снижается прочность внешнего слоя цементного камня, который затем очищается, оголяя декоративный заполнитель. Необходимо отметить, что применение таких составов в качестве смазки ограничено. Чаще их используют в варианте пропитки пористого картона или войлочных материалов, которые укладываются подстилающим слоем в форму на поддон с целью последующего оголения декоративного заполнителя.

В качестве замедлителей используют ЛСТ (лигносульфанаты технические), мылонафт, животный клей (костный), кормовую и сахарную патоки. Состав смазок входит: вода; гидрофобное вещество (масла); замедлитель; известковое молоко, в соотношении, зависящим от цели и условий использования.

Смазки - суспензии (или - дисперсии) представляют собой взвесь тонкодисперсного твердофазного материала в воде. При испарении воды на обрабатываемой поверхности образуется «пленка» в виде тонкого сплошного слоя дисперсного порошка, практически полностью исключающего ее сцепление с затвердевшим бетоном. Такие смазки готовят в виде водных суспензий: известковой, меловой, глиняной, шламовой. Для усиления эффекта используют водно-масляные суспензии, которые кроме указанного содержат гидрофобизирующие вещество (например, мылонафт, петролатум и пр.).

Данная разновидность смазок может быть применена в производстве изделий с неотделываемыми и невидимыми в процессе эксплуатации поверхностями, либо с их очисткой от остатков смазки и дополнительной обработкой.

Пленкообразующие смазки - развивающееся, имеющее широкую перспективу применения направление, характеризующееся тем, что на обрабатываемой поверхности форм (бортоснастки) формируется тонкая полимерная пленка, практически исключающая сцепление с затвердевшим бетоном. Ее глянцевая поверхность обеспечивает высокое качество поверхности бетона. Одним из обязательных условий при изготовлении изделий, поверхность которых подлежит последующей отделке, является самораспадение пленки после однократного оборота форм. В современных условиях составы таких смазок являются «ноу-хау» фирм-производителей.

130