7 Изготовление сборных железобетонных (бетонных) изделий
Применение сборного железобетона существенно упрощает работы по возведению железобетонных конструкций, повышает производительность и качество таких работ. Это обусловливается тем, что операции по приготовлению и укладке бетонной смеси, изготовлению и установке арматуры, опалубки, обеспечению нормальных условий твердения бетона переносятся со стройки на завод или полигон, где условия для работы несравненно благоприятней. Строительная площадка в этом случае превращается в сборочную, что создает возможность достижения значительно более высоких темпов работ. Недостатком сборных железобетонных конструкций является относительно высокая стоимость, но этот недостаток может с избытком компенсироваться упомянутым ускорением и соответственно сокращением продолжительности строительства, что обеспечивает решение важнейшей экономической задачи – ускорения оборачиваемости инвестиций.
Эффективность сборного железобетона возрастает с увеличением унификации применяемых изделий: чем меньшее число типоразмеров конструкций требуется для монтажа сооружений, тем успешней проходит строительство. Кроме того, большое значение имеет характер строящихся объектов и условия их возведения. Типичные для природообустройства малые и разбросанные на большой территории сооружения с технологической точки зрения значительно легче возводить из сборного железобетона. Использование в таких случаях монолитных конструкций, как правило, влечет за собой низкую производительность труда, неполное использование строительных машин по времени, затруднение контроля качества работ. Следует также учитывать, что холодный климат нашей страны представляет дополнительный аргумент в пользу применения сборного железобетона.
С технологической точки зрения к недостатком сборного железобетона можно отнести большое количество швов между монтируемыми элементами. Соединение сборных железобетонных элементов, как правило, является трудоемким процессом (30…60% от трудоемкости их монтажа), причем оно всегда требует большой тщательности выполнения и высокой технологической дисциплины. Некачественные соединения могут обесценить всю работу по возведению сборных железобетонных конструкций, как бы хорошо ни выполнялись все предшествующие операции (на стадии изготовления конструкций, их доставки, монтажа). Технология выполнения соединений сборных железобетонных элементов рассматривается в разделе 3.1.4.
При централизованной организации строительства, ориентированного преимущественно на типовые решения, в б. СССР сборный железобетон применялся очень широко и составлял примерно две трети от общего объема железобетона. Это позволило накопить богатый опыт возведения сборных железобетонных сооружений, в чем наша страна может считаться бесспорным мировым лидером. В нынешних рыночных условиях России доля сборного железобетона снизилась, но она все равно составляет значительную величину (40%), поэтому рациональное использование опыта СССР в этой области следует считать важнейшим условием дальнейшего развития отечественной строительной индустрии.
В соответствии с установившейся в нашей стране традицией предприятия по изготовлению сборных бетонных и железобетонных изделий организуют в виде заводов или полигонов. Заводы – это постоянно действующие предприятия, хорошо оснащенные оборудованием с ограниченной номенклатурой изделий. Полигоны – это в основном временные предприятия, организуемые на период строительства, отличающиеся от заводов бóльшим разнообразием выпускаемых изделий, но меньшими их объемами. По сравнению с заводами они обычно хуже оснащены оборудованием, имеют меньшую производственную мощность и, как правило, не имеют капитальных построек. Создание полигонов обычно в 3…5 раз дешевле строительства заводов (в пересчете на такую же мощность).
Типичная схема завода или полигона по изготовлению сборных железобетонных изделий приведена на рисунке 64.
На заводах или полигонах выполняются практически те же процессы, что и на стройке, но условия работы на них значительно проще. Продукция и полуфабрикаты производятся в стабильных условиях, когда отпадает необходимость приспособления к условиям конкретной стройки, обеспечиваются неограниченные возможности механизации и автоматизации выполняемых операций, существенно облегчается контроль качества изделий и ремонт оборудования. Благодаря использованию пропарочных камер процесс твердения бетона происходит в 20…30 раз быстрее, чем в естественных температурно-влажностных условиях на стройке.
Рисунок 64 Схема предприятия (завода или полигона) по изготовлению сборных бетонных и железобетонных изделий:
а – генеральный план, б – обслуживание стендов козловым краном, в – то же башенным, г – то же мостовым и башенным; I – бетоносмесительный цех, II – котельная, III – арматурный цех, IV – склад арматуры, V – формовочный цех, VI – цех ремонта форм, VII – служебные, бытовые помещения, лаборатория, VIII – цех твердения, IX – склад готовых деталей; 1 –камеры пропаривания, 2 – готовые детали
Опалубка выполняется, как правило, из металла, что обеспечивает высокую точность размеров, жесткость, большой срок службы (примерно 5 лет). На заводах легко организовать изготовление предварительно напряженных конструкций, что в условиях стройки удается лишь в особых случаях.
Производство сборных железобетонных изделий обычно выполняется по одной из трех технологических схем (рисунок 65):
стендовой,
конвейерной,
поточно-агрегатной.
Стендовая технологическая схема (рисунок 65а) характеризуется тем, что формуемые конструкции остаются на одном месте от момента укладки бетонной смеси до подачи готовых конструкций на склад. Этот способ относительно малопроизводителен, но он приемлем для изготовления конструкций самых разнообразных размеров и форм. Чаще всего он применяется при изготовлении тяжелых, громоздких блоков и предварительно напряженных конструкций.
Конвейерная технологическая схема (рисунок 65б) характеризуется тем, что изделия непрерывно и равномерно перемещаются на своих опалубочных формах от поста к посту, что продолжается и в пропарочных камерах. Кроме опалубочных форм, все остальное оборудование остается на месте. Производительность труда при конвейерной технологии значительно выше, чем при стендовой, поэтому конвейерная технология является основной применительно к изготовлению железобетонных изделий массового применения. Она характерна в основном для специализированных заводов.
Поточно-агрегатная технологическая схема (рисунок 65в) характеризуется тем, что изделия, как и при конвейерной схеме, перемещаются на своих формах, но выполнение операций концентрируется на отдельных постах, т.е. перемещение идет неравномерно – на каждом посту изделия находятся разное время. При тепловой обработке изделия вообще остаются неподвижными. Поточно-агрегатная схема в определенной мере обладает достоинствами стендовой, так как позволяет параллельно обрабатывать изделия разных форм и размеров, и достоинствами конвейерной схемы в связи с возможностью использования высокотехнологичного оборудования. Производительность труда при ней примерно вдвое выше, чем при стендовой схеме.
Для обслуживания цехов формования, твердения, склада готовой продукции могут применяться самые различные краны, но в большинстве случаев используются козловые, башенные или мостовые краны (рисунок 64 б, в, г).
Бетонная смесь обычно подается при небольших объемах изготовления конструкций с помощью вибробадей, при массовом производстве – специализированными распределителями, перемещающимися над формами по рельсам. Уплотнение смеси производится так же, как и на стройплощадке, т.е. в основном вибрированием, но уровень механизации и автоматизации выполняемых операций, как правило, выше. Значительно шире, чем на стройке, используются специальные методы уплотнения – вакуумирование, вибропрессование и проч.
При необходимости изготовления предварительно напряженных конструкций в формовочном цехе должны быть оборудованы специальные посты для выполнения операций, связанных с натяжением арматуры. Заготовка стержней напрягаемой арматуры обычно производится в арматурном цехе и включает кроме операций, описанных в разделе 3.6 (чистка, правка, резка), ряд дополнительных операций – устройство анкеров на концах стержней, установку инвентарных зажимов и т.д. После установки арматуры краном в формы или стенды и ее закрепления приступают к ее натяжению. Натяжения арматуры может производиться двумя способами:
на упоры, т.е. до укладки бетонной смеси,
на бетон после его твердения.
Во втором случае в бетоне оставляют специальные цилиндрические каналы, в которые вводится напрягаемая арматура. После натяжения этой арматуры каналы заполняются цементным раствором.
Пост ускорения твердения может иметь оборудование для разных методов термовлажностной обработки бетона (прогрев паром, горячим воздухом, электропрогрев и т.д.). Основным методом является пропаривание при нормальном атмосферном давлении. Такое пропаривание производится в ямных пропарочных камерах, под колпаками, при относительной влажности воздуха 85…100%. Подъем температуры в камере и разогрев бетона продолжается 3…4 часа, изотермический прогрев 8…16 часов, остывание 2…3 часа. Таким образом, изделие за 15…20 часов нахождения в пропарочной камере набирает 70% марочной прочности. В естественных температурно-влажностных условиях (на стройплощадке) для достижения такой прочности потребовалось бы примерно 10 суток.
Склады готовой продукции представляют собой открытые площадки, аналогичные складским площадкам на стройке, но требующие особо тщательного соблюдения всех правил складирования железобетона. Такие площадки должны иметь бетонное или щебеночное покрытие с уклоном для отвода сточных вод, а в теплый период времени – водопровод и приспособления для поливки конструкций.
Контрольные вопросы:
Какие достоинства и недостатки у сборного железобетона?
В чем основные различия между заводами и полигонами железобетонных изделий?
Какие цеха обычно включают заводы или полигоны железобетонных изделий?
Какие технологические схемы производства сборного железобетона обычно используются на заводах или полигонах? Чем они различаются?