Изготовление железобетонных изделий

Важнейшими технологическими операциями по производству железобетона являются приготовление бетонной смеси, заготовка стальной арматуры, формование и уплотнение смеси и термовлажностная обработка, обеспечивающая надлежащее твердение изделия.

Изготовление ненапрягаемой арматуры сводится к подготовке прутковой и проволочной арматуры на заводе, т. е. чистке, правке, резке, гнутью и сварке арматурных элементов, сборке плоских и объемных каркасов.

Арматурная сталь поступает на заводы железобетонных изделий в виде мотков (бухт) при диаметре до 14 мм или стержней-прутков большего диаметра. Размотку бухт, выпрямление и резку арматурной стали, диаметром 3—14 мм осуществляют обычно на правильно отрезанных станках-автоматах, которые позволяют при помощи дискового ножа разрезать очищенную и выправленную проволоку на прутки заданной длины от 2 до 8 м. Резку арматурной стали диаметром более 14 мм производят на станках гильотинного типа.

Сварку стержней малого диаметра и проволочных прутков при изготовлении арматурных сеток и плоских каркасов производят с помощью контактной точечной электросварки.

Для точечной электросварки используют сварочные машины, позволяющие почти полностью механизировать сварку арматурных сеток и плоских каркасов. Такие машины в сочетании с другими агрегатами позволяют компоновать технологические линии для изготовления готовых сеток и полуфабрикатов для пространственных каркасов.

Пространственные каркасы изготовляют в основном из плоских сеток-полуфабрикатов, которые соединяют между собой путем укрепительной сборки и сварки. При этом в ряде случаев для получения -пространственных каркасов требуется гнутье сеток под определенным углом, что осуществляется на гибочных станках..

Цилиндрические арматурные каркасы (наружный и внутренний) для армирования труб и других изделий изготовляют на навивочно-сварочной машине, а затем вставленные один в другой соединяют в общий арматурный каркас трубы.

При армировании предварительно напряженных железобетонных изделий и конструкций натяжение арматуры производят различными способами: механическим, электротермическим и химическим (при использовании энергии расширения специальных видов цементов).

Экономически эффективным является метод электротермического натяжения арматуры. Он основан на способности стальных стержней разогреваться и удлиняться при прохождении через них электрического тока большой силы. Если удлинившийся при нагревании стержень прочно закрепить по концам в упорах формы, то после охлаждения в нем появятся напряжения, которые используют для предварительного обжатия бетона.

Нагрев стержней электрическим током можно производить непосредственно в формах после укладки арматуры в проектное положение и размещения в вилочных упорах. Кроме того, существует более простой способ электротермического натяжения арматуры, не требующей подводки тока непосредственно к формам. В этом случае стержни арматуры нагревают электрическим током вне формы и укладывают в упоры в нагретом состоянии.

Расчетная температура нагрева стержней 250—400° С, зависящая от класса стали, достигается примерно за 2—3 мин. После указанного времени стержни, будучи закреплены в упорах, начинают охлаждаться и напрягаться. Спустя 10—15 мин, когда арматурные стержни охладятся до температуры 80—85° С, в форму подается и укладывается бетонная смесь.

При натяжении стержневой арматуры, особенно электротермическим способом, следует уделять большое внимание технике безопасности.
Величину натяжения арматуры необходимо тщательно контролировать, так как чрезмерное натяжение может привести к обрыву стержней или появлению трещин в сжатой зоне железобетонного изделия.

Процесс формования изделий состоит из сборки форм, установки арматуры, укладки бетонной смеси в формы и уплотнения.

При массовом изготовлении изделий применяют только металлические формы. После расформовки изделий формы очищают и смазывают перед новой укладкой в них бетонной смеси. Смазка должна хорошо наноситься на поверхность формы слоем 0,1 — 0,3 мм, обладать адгезией к металлу и сохраняться в процессе формования и уплотнения бетонной смеси. Кроме того, смазка не должна оставлять жирных пятен на поверхности изделия и вызывать коррозию металла.

В настоящее время для механизированной укладки и уплотнения бетонной смеси применяют вибрирование, виброштампование, вибропрокат, вибровакуумирование, центрифугирование и др.

Вибрирование можно сочетать с другими способами уплотнения, что значительно увеличивает эффект уплотнения. В процессе уплотнения бетонной смеси на виброплощадке, например, изделие можно дополнительно прессовать путем укладки на пего сверху тяжелой плиты (вибрирование с пригрузом). При оборудовании пригрузочной плиты вибратором смеси уплотняются одновременно вибрацией сверху и снизу.

Виброштампование — одновременное воздействие на уплотняемую бетонную смесь колебаний и нагрузки вибратора-штампа. Сущность виброштампования состоит в том, что вибрирующий штамп, установленный на поверхность бетонной смеси, в процессе работы разжижает ее и, погружаясь в бетонную смесь, выштамповывает изделие, имеющее очертание формы и штампа.

Вибропрокат — изготовление изделий на специальных вибропрокатных станах, которые обеспечивают уплотнение бетонной смеси путем последовательного вибрирования, а затем дополнительного обжатия вращающимися валками. Способом вибропроката изготовляют изделия из тяжелого и легкого бетонов.

Вибровакуумирование бетонной смеси осуществляют с помощью вакуум-щитов, вакуум-вкладышей и т. п. Вакуум-щиты укладывают на поверхность изделия, а вакуум-вкладыши вгводят во внутрь. При вакуумировании из свежеуложенной подвижной бетонной смеси извлекают до 20% общего количества воды затворения и частицы воздуха, заклинившиеся в шорах. Давление на бетонную смесь, создающееся в процессе вакуумирования, позволяет получить более плотный бетон, так как освободившиеся от воды и воздуха полости заполняются мелкими компонентами бетонной смеси. При одновременном воздействии вибрации и вакуумирования (вибровакуумирование) эффект отсоса избыточной воды и воздуха значительно усиливается.

Центрифугирование — центробежный способ укладки и уплотнения бетонной смеси. При этом способе бетонную смесь загружают в стальную форму, вращающуюся вокруг продольной оси. Возникающая при вращении центробежная сила распределяет бетонную смесь по стенкам формы и уплотняет ее. Центрифугирование применяют для бетонирования труб полых, мачт электропередач, колонн и других изделий цилиндрической формы. Для этого часто используют роликовые центрифуги, в которых форма бандажами ложится на катки и вследствие фрикционного зацепления с ними приводится во вращение от катков приводного вала. Разработаны роликовые центрифуги с пневматическими шинами вместо металлических катков, что значительно снижает шум при работе.