Технология производства железобетонных изделий

пределительный рабочий орган (пиноль) и закрепляется на упоре. В процессе движения рабочего органа по заданной траектории происходит предварительное напряжение арматуры как за счет механического натяжения, так и за счет остывания после электронагрева (нагрев - до температуры 350 °С) в период, когда арматура проходит между контактными блоками, соединенными с источником тока. После остывания закрепленная на упорах арматура дополнительно натягивается до проектной величины за счет температурных деформаций укорочения.

Конструкция арматурно-намоточного агрегата предусматривает синхронность скорости подачи и раскладки арматуры.

Места перегибов навиваемой арматуры могут располагаться внутри изделия и за его пределами. В первом случае перегибы могут быть использованы в качестве внутренних анкеров арматуры, во втором ее анкеровка обеспечивается за счет сцепления с бетоном.

На чертежах непрерывно армируемых изделий должна быть приведена схема, указаны последовательность навивки, места установки упоров и закрепления начала и конца арматурной нити.

Применяемые при непрерывном армировании упоры служат для навивки арматурной нити, закрепления ее концов, позволяют изменить направление навивки (как правило, под углом 180 и 90°).

Конструкцию упоров необходимо принимать в зависимости от технологии изготовления с учетом конструктивных особенностей изделия.

Упоры для непрерывной навивки делятся:

1)по расположению относительно изделия - на наружные (располагаемые за пределами изделия) и внутренние (располагаемые в пределах изделия);

2)по расположению в пространстве - на вертикальные и наклонные;

3)по конструкции - на цельные и составные;

4)по способности обеспечивать плавную передачу натяжения с арматуры на бетон - ка подвижные и неподвижные.

При изготовлении одного изделия могут применяться упоры различных типов (например, при навивке двухосно преднапряженного каркаса поперечные упоры могут быть неподвижными, а продольные - подвижными и т.д.).

3. Расчет параметров механического и электротермического натяжения арматуры производится следующим образом.

Величина начального преднапряжения в арматуре складывается из величины ее механического натяжения, осуществляемого за счет груза

291

или подтормаживающего устройства, и величины напряжения, создаваемого за счет ее электронагрева.

Начальное напряжение в арматуре для обеспечения безопасности навивки и надежности работы арматуры в условиях повышенных температур не должно превышать 65% предела прочности арматуры. Максимальная температура нагрева арматуры не должна превышать 350°С.

Величина груза Р, Н, определяется по формуле

натяжения арматуры, Н/мм2;

Asp - площадь сечения арматуры, мм2;

n - число ветвей в полиспасте грузовой клети;

η - КПД блочной системы, направляющей арматуру, принимаемый η =

0,85.

где α – коэффициент линейного удлинения арматуры, равный 12,5 ∙ 10-6

1/°С;

t - температура нагрева арматуры, °С;

Es - модуль упругости арматуры, Н/мм2.

Параметры злектронагрева арматуры следует определять с учетом скорости навивки Va, м/с, длины участка нагрева l, м, температуры нагрева t, °С:

1. Среднее значение силы тока Iср, А, нагрева определяется по формуле

(28)

где С - удельная теплоемкость арматурной стали, равная 0,12∙4,2∙103 Дж/(кг °С);

g - масса 1 пог.м арматуры, кг;

∆t = t-t0 (где t и t0 - температуры соответственно нагрева арматуры и окружающей среды, °С);

гср - среднее значение электрического сопротивления 1 пог.м арматуры,

где ρ – удельное сопротивление арматурной стали, равное 0,12 Ом∙мм2/м;

α1 - температурный коэффициент сопротивления арматурной стали, рав-

ный 0,0048 1/°С;

Asp - площадь поперечного сечения арматуры, мм2;

η - КПД нагревательной установки с учетом потерь тепла в окружающую среду при данном режиме работы машины, принимаемый η = 0,9;

Кэп = 1 и ввиду низкой частоты тока (50 Гц) и сильно развитой поверхности арматуры при достаточно малом ее сечении практически не учитывается.

Амперметр арматурно-навивочного агрегата устанавливают на полученное по формуле (28) значение силы тока.

По окончании навивки контролируют величину натяжения арматуры на соответствие проектной и в случае необходимости корректируют путем изменения силы тока.

2. Полная (кажущаяся) мощность преобразователя источника питания, кВА, равна

где U- вторичное напряжение преобразователя, В.

Пример.

Определить технологические параметры злектротермомеханического натяжения спиральной рабочей арматуры при изготовлении железобетонных напорных центрифугированных труб длиной 5 м, внутренним диаметром 800 мм, наружным диаметром железобетонного сердечника 926 мм.

Напрягаемая арматура - стальная проволока класса S1400 (В-II) диаметром 5 мм; величина предварительного напряжения - 1000 Н/мм2, в том числе механическое натяжение - 30...35 % ( ~ 350 Н/мм2), электротерми-

ческое ~ 650 Н/мм2, допустимая температура нагрева стали ≤ 350 °С; скорость вращения железобетонного сердечника при навивке - 20 об/мин.

Определяем величину груза для обеспечения механического натяжения арматуры по формуле (26), установив по табл. 3 значение Asp = 19,6 мм2 и приняв число ветвей в полиспасте n = 2, при КПД блочной системы η = 0,85.

Тогда

Рм = 350 ∙ 19,6 ∙ 2 ∙ 0,85 = 11662 H;

Рм ≈ 11,7 кН.

293

Определим требуемую температуру нагрева проволоки, решив зависимость (27) относительно t:

(31)

При α = 13,4 ∙ 10-6, 1/°С, для проволоки в диапазоне температур 20...350 °С (табл. 13) и Е0 = 2,0 ∙ 105 Н/мм2 (табл. 2. п. 1.2) требуемая температура нагрева

что ниже максимально допустимой 350 °С.

Определим требуемые параметры электрического тока для нагрева арматуры.

Среднее значение электрического сопротивления 1 пог.м и арматуры по формуле (29) при удельном сопротивлении арматурной стали ρ = 0,12 Ом∙мм2/м, температурном коэффициенте сопротивления арматурной стали α1 = 0,0048, 1/°С, площади сечения Asp = 19,6 мм2 и разнице температуры нагрева и окружающей среды ∆t = 243 - 20 = 223 °С, будет равно

rср = 0,12 ∙ (1 + 0,0048 ∙ 223) /19,6 ≈ 0,0127 ≈ 12,7 ∙ 10-3 Ом/м.

Определим скорость навивки Va, которая соответствует линейной (окружной) скорости точки на внешней поверхности железобетонного сердечника радиусом R= 26/2 = 463 мм = 0,463 м.

При равномерной скорости вращения в 20 об/мин путь точки S за отрезок времени t составит:

S = 2π R ∙ t ∙ 20, м

Скорость навивки Va, м/с, за одну секунду (t = 1) составит

Va = 2π R ∙ 20/60 = 2 ∙ 3,14 ∙ 0,463 ∙ 20/60 = 0,969 м/с ~ 1 м/с.

Определим среднее значение силы тока для нагрева стали Iср, по формуле (28). При удельной теплоемкости стали С = 0,12 ∙ 4,2 ∙ 103 Дж/(кг∙°С), массе погонного метра арматуры (табл. 4) q= 0,154 кг, ∆t = 223 °С, скорости навивки арматуры Va = 1 м/с, длине участка нагрева, принятого 1 = 4 м, КПД нагревательной установки η| = 0,9, коэффициенте Кэп = 1

294

Амперметр арматурно-навивочного агрегата устанавливают на полученное значение силы тока для обеспечения и косвенного контроля температуры нагрева и величины преднапряжения арматуры.

Определим полную (потребляемую) мощность преобразователей тока (трансформаторов) по формуле (30), где U - вторичное напряжение, например, для преобразователя тока типа «ТДФЖ - 2002 УЗ», характеризующегося пределами регулирования силы тока 600...2200 А; номинальное рабочее напряжение U = 75 В.

Тогда

Р= 1255 ∙ 76/1000 ≈ 95,4 кВ∙А

при номинальной мощности для данного типа трансформатора в 260 кВ∙А.

Требуемое напряжение источника питания, обеспечивающее условия

Или

U= 1255 ∙ 0,0127 ∙ 4 ≈ 64 В,

что не превышает номинального напряжения, равного 76 В.

Время нагрева арматуры

t = 1/Va = 4/1 = 4с.

6. Контроль величины предварительного напряжения арматуры Контроль величины предварительного напряжения арматуры является

обязательной составной частью контроля качества предварительно напряженных железобетонных конструкций и состоит в сопоставлении действительных значений преднапряжения с установленными в рабочих чертежах или стандартах на изделия.

В рабочих чертежах или стандартах на изделия должны быть указаны:

ния р, Н/мм2, принятая при расчете конструкции.

Примечание. В случае отсутствия в рабочих чертежах изделия величины р ее значения при электротермическом способе натяжения следует принимать по табл. 11.

Контроль величины преднапряжения арматуры осуществляется по ГОСТ 22362.

295

Заданная точность натяжения арматурных стержней обеспечивается проведением двух видов контроля - технологического и приемочного.

6.1.Технологический контроль

Технологический контроль производится путем проверки основных параметров процесса заготовки и натяжения стержней. Выбор параметров определяется принятым способом натяжения арматуры.

При механическом натяжении арматуры по одному стержню технологический контроль должен производиться по показаниям манометра гидродомкрата или динамометра, включенного в силовую цепь напрягаемого стержня. Технологический контроль с помощью динамометра одновременно является и приемочным.

При групповом механическом натяжении арматуры с контролем общего усилия натяжения технологический контроль включает в себя:

1)контроль общего усилия натяжения группы стержней по показаниям манометра гидродомкрата или динамометра;

2)выборочный контроль длин арматурных заготовок.

При групповом механическом натяжении арматуры с контролем заданного удлинения технологический контроль включает в себя:

1)контроль задаваемого удлинения;

2)выборочный контроль длин арматурных заготовок.

При электротермическом и групповом механическом с фиксированным ходом натяжной траверсы способе натяжения технологический контроль включает в себя:

1)ежесменный выборочный контроль длин арматурных заготовок;

2)комплексный контроль не реже одного раза в квартал расстояний между упорами форм, деформативности форм, длин арматурных заготовок, размеров кондукторов, смещения анкеров после натяжения с устранением установленных нарушений.

6.2.Приемочный контроль

Приемочный контроль является основным видом контроля, определяющим фактическую точность натяжения арматуры, и производится после завершения всех операций по натяжению арматуры, а при электротермическом и электротермомеханическом способах натяжения - после остывания арматуры до температуры окружающего воздуха.

Приемочный контроль осуществляется приборами, отвечающими требованиям ГОСТ 22362 и работающими на принципах:

296

1)измерения усилий поперечной оттяжки напряженной арматуры (оттяжные динамометры);

2)измерения периода установившихся колебаний напряженной арматуры (приборы частотного типа - периодомеры);

3)измерения усилия натяжения арматуры с помощью концевых динамометров, включаемых непосредственно в силовую цепь напрягаемых стержней.

Допускается применять кроме указанных другие типы приборов, отвечающих требованиям ГОСТ 22362 и прошедших метрологическую аттестацию, а также проверку или градуировку по утвержденным государственными метрологическими службами методикам.

Контроль усилия натяжения проволочной и стержневой арматуры диаметром 5...22 мм и длиной до 18 м (включительно), напрягаемой механическим или электротермическим способами на упорах форм или поддонов, можно осуществлять приборами частотного типа. Предпочтение следует отдавать приборам с прямым отсчетом результатов измерений.

При применении приборов частотного типа должно быть исключено касание контролируемой арматуры сетками, закладными деталями, элементами форм, препятствующими свободным колебаниям стержней. Если указанное условие обеспечить сложно или невозможно, контроль может осуществляться приборами динамометрического типа: ПРД, ПИН-5, ПИН-8, ПИН-10 и АДК.

При выборе типа прибора следует учитывать не только время, необходимое для проведения измерений, но и затрачиваемое на осуществление подготовительных операций.

Контроль усилия натяжения арматурных стержней диаметром более 22 мм следует проводить оттяжными динамометрами типа ПРД и ПИН-10 на базе формы и концевыми динамометрами типа АДК. Базой измерений при этом является расстояние между упорами форм.

Контроль усилия натяжения проволочной арматуры, напрягаемой электротермическим и электротермомеханическим способами, проволочной или стержневой продольной напрягаемой арматуры труб, изготавливаемых вибрированием и центрифугированием опор ЛЭП, снабженных спиралью или каркасами косвенного армирования, независимо от способа натяжения следует проводить приборами с собственной базой типа ПИН-5, ПИН-8 или ПИН-10.

Контроль усилия натяжения проволочной или стержневой арматуры, напрягаемой механическим способом (групповым или по одному стержню) на стендах или длинных формах, рекомендуется проводить с помощью концевых арматурных динамометров типа АДК.

297

При контроле величины задаваемого напряжения с помощью арматурного динамометра, включенного непосредственно в силовую цепь напрягаемого стержня, технологический контроль одновременно является и приемочным.

Таблица 17 – Допускаемые отклонения средних напряжений в арматуре изделия от заданного в проекте

Примечание. В пустотных и сплошных плоских плитах перекрытий и покрытий со стержневой арматурой при специальном обосновании допускаемые отклонения могут составлять ±15%.

Измерения величины преднапряжения арматуры приборами частотного типа проводятся по следующей методике:

1)устанавливается датчик колебаний в средней части контролируемой арматуры;

2)производится плавный толчок (либо удар) арматурного стержня;

3)осуществляется нажатие на кнопку «Пуск» на передней панели прибора, после чего через 1...7 с на цифровом табло появляется значение величины периода колебаний, а в приборах с прямым отсчетом - значение величины напряжения в контролируемой арматуре.

Способ возбуждения колебаний контролируемого стержня, величина допускаемой погрешности установки датчика колебаний, зависимость для перевода периода колебаний в величину напряжения арматуры должны приниматься согласно Инструкции по эксплуатации применяемого прибора.

В прибор с прямым отсчетом перед началом измерений необходимо ввести значения длины и диаметра контролируемой арматуры.

298

Измерения силы натяжения арматуры оттяжными динамометрами проводятся по следующей методике:

1)приборы, производящие оттяжку арматуры на базе формы (ПРД, ПИН-10), устанавливаются в середине длины контролируемого стержня (смещение места установки прибора от середины стержня не должно превышать 2 %);

2)приборы с собственной базой измерений (ПИН-5, ПИН-8, ПИН-

10)устанавливаются на любом свободном участке контролируемого стержня; длина свободного участка должна быть на 0,1 м больше базы прибора (на этом участке не допускается наличия сварных или иных стыков и соединений);

3)вращением натяжного винта (ПРД, ПИН-10) либо эксцентриком (ПИН-5, ПИН-8, ПИН-10) задается необходимая величина оттяжки арматуры;

4)результат измерения считывается с цифрового табло (ПИН-8, ПИН-10) или по шкале индикатора часового типа (ПРД);

5)перевод показаний приборов в величины усилий натяжения арматуры производится по градуировочным зависимостям;

6)в прибор с прямым отсчетом (ПИН-10) перед началом измерений необходимо ввести значение диаметра контролируемой арматуры.

Измерения силы натяжения арматуры концевыми динамометрами обеспечивают наибольшую оперативность и достоверность контроля. Приборы могут устанавливаться на натяжных тягах или траверсах стендов и силовых форм, а также использоваться в составе гидродомкратов и других натяжных устройств. При этом отпадает необходимость в периодической градуировке гидродомкратов.

Контроль величины предварительного напряжения арматуры должен производиться выборочными методами в форме статистического приемочного контроля или статистического регулирования.

Статистический приемочный контроль осуществляется путем избирательного измерения величины предварительного напряжения в некотором числе стержней из всего объема напрягаемой арматуры за смену.

Отклонение средних напряжений в арматуре изделия от заданного в проекте не должно превышать значений, указанных в табл. 17.

Статистическое регулирование процесса натяжения арматуры рекомендуется проводить для уменьшения объема контроля напрягаемых стержней с помощью контрольных карт (X - R) средних арифметических значений и размахов.

299

7.Передача усилия обжатия на бетон

Передача предварительного напряжения на бетон (отпуск натяжения арматуры) должна производиться после достижения бетоном передаточной прочности.

Под передаточной прочностью бетона изделий понимается нормируемая прочность бетона предварительно напряженных конструкций к моменту передачи на него усилия обжатия (предварительного натяжения) арматуры. Величина передаточной прочности бетона регламентируется проектом, ГОСТом или техническими условиями на данный вид изделий. Контроль и оценка передаточной прочности бетона производятся в соответствии с требованиями ГОСТ 101180 и ГОСТ 18105.

В зависимости от принятой технологии, вида изделия и класса арматуры могут быть приняты следующие способы передачи на бетон усилия от натяжения арматуры:

1)одновременная передача натяжения всех арматурных элементов или группы их с помощью домкратов, специальных устройств (клиновых, песочниц), предварительного нагрева или обрезки арматуры (газовым пламенем, электродугой и т.д.);

2)поочередная передача натяжения отдельных арматурных элементов или группы их.

Втабл. 18 приведены рекомендуемые способы передачи напряжения.

Впроцессе обжатия конструкция не должна воспринимать нагрузок, не предусмотренных расчетом, влияющих на нее или способствующих заклиниванию, образованию трещин или других повреждений и деформаций.

Формы, вкладыши и другие устройства, которые могут воспрепятствовать продольному перемещению элементов вдоль стенда, должны быть распалублены или удалены, чтобы не происходило заклинивания изделий в формах и в другом оборудовании в процессе отпуска.

Чтобы свести к минимуму возможную сдвижку элементов, отпуск арматуры рекомендуется осуществлять на обоих концах стенда (например, нагрев и перерезание арматуры газокислородным пламенем и др.).

Для преднапряженных конструкций, имеющих отогнутую арматуру, передачу усилий обжатия следует производить только после извлечения штырей, фиксирующих точки перегиба (на штыри перед бетонированием надевается трубка). При этом наиболее целесообразно осуществлять отпуск всей арматуры одновременно; в случае отсутствия такой возможности допускается отпускать, в первую очередь, отогнутую арматуру, а затем - прямолинейную. Порядок отпуска должен быть указан в технологической карте и чертежах.

300