| 5. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ЖЕСТКИХ СМЕСЕЙ МЕТОДОМ НЕПРЕРЫВНОГО БЕТОНИРОВАНИЯ
Жесткие смеси с успехом применяются при формовании изделий методом непрерывного бетонирования. По такому методу работают бетонирующие комбайны, изготовляющие многопустотные предварительно напряженные железобетонные настилы.
В 1955—1956 гг. введено в действие около 20 полигонов с бетонирующими комбайнами. В ближайшие годы будет построено еще около 30 полигонов. Опыт работы полигонов в Харькове и Ростове-на-Дону показывает, что строительство полигонов с бетонирующими комбайнами является надежным и эффективным способом быстрого развития производства предварительно напряженных железобетонных конструкций. Оборудование для подготовки, раскладки и натяжения арматуры, распределения и укладки бетонной смеси на полигонах с бетонирующими комбайнами отличается простотой и надежностью действия при сравнительно высоком уровне механизации процессов и незначительной трудоемкости. Характерными особенностями работы (бетонирующих комбайнов являются: непрерывность процесса бетонирования изделий, отсутствие форм, возможность работы с жесткими бетонными смесями при наилучшем использовании материалов по отдельным слоям [2, 16].
Бетонирующая машина комбайна (рис. 61), непрерывно двигаясь во время работы, оставляет после себя полосу готовых пустотелых настилов. Эта машина, предназначенная для изготовления трехслойных пустотелых плит-настилов с различными видами бетона в каждом слое, имеет четыре бункера; в три бункера засыпается бетонная смесь — в бункер для нижнего слоя тяжелая бетонная смесь (жесткость 100—150 сек.), в бункер для среднего слоя — жесткая легкая бетонная смесь и в бункер для верхнего слоя — пластичный раствор. В четвертый бункер засылается сухой, просеянный через сито 3 мм, песок, служащий для предупреждения сцепления бетона между вертикальными рядами изделий.
На машине имеются приспособления для раскладки арматуры вдоль стенда и поддержания ее в надлежащем положении при бетонировании и механизмы для формования изделий: два поверхностных вибратора для уплотнения бетонной смеси нижнего слоя две пары вибраторов для проработки бетонной смеси среднего слоя, пустотообразователи для образования пустот в этом слое и два вибратора для заглаживания поверхности верхнего слоя.
Пустотообразователи представляют собой набор эллиптических или круглых трубок с заостренными спереди концами и приваренными планками. В процессе бетонирования пустотообразователи передвигаются толчкообразно двумя группами. Этот принцип движения пустотообразователей предотвращает сцепление бетонной смеси с их поверхностью и способствует беспрепятственном скольжению пустотообразователей в толще уплотненного среднего слоя бетонной смеси изделия. Для распиливания забетонированной полосы на элементы требуемой длины используется передвижное устройство типа тележки.
По такому же примерно методу безопалубочного послойного формования железобетонных изделий с помощью скользящей виброопалубки намечено изготовление струнобетонных стержней из жесткой бетонной смеси. Сущность этого метода заключается в следующем: жесткая бетонная смесь (жесткость 100—150 сек.), подаваемая из бункера на рабочую поверхность стенда, попадает под движущуюся вдоль стенда виброопалубку 19. Виброопалубка представляет площадку шириной и длиной 500—700 мм, изготовленную из листового металла толщиной 7—10 мм. Передняя часть площадки сгибается на длину 200 мм под углом около 5° к поверхности стенда. К нижней стороне площадки на специальных скобах жестко крепятся металлические борта из полосового железа толщиной 5 мм. Высота бортов должна быть на 5 мм меньше высоты стержня. Полосы закрепляются на скобе на расстоянии в свету, равном ширине стержня.
Для уплотнения смеси используется стандартный вибратор типа И-117, прикрепленный на болтах к площадке. Бетонная смесь, падая под скользящую виброопалубку, уплотняется как под действием трехсторонней вибрации (сверху и с боков), так и под действием пригрузки около 100 г/см2 под весом вибратора и добавочных грузов.
Таким образом, при движении виброопалубки бетонная смесь приобретает необходимую форму и достаточно уплотняется. Этим методом можно формовать железобетонные изделия различной формы: трапецоидальной, рельсовидной, тавровой, с соответственным изменением формы бортовых элементов.
Совместно с заводом № 6 Главмосжелезобетона изготовлен и испытан самоходный агрегат для формования струнобетонных стержней на стенде с помощью скользящей виброопалубки. Предусмотрена возможность последовательного формования 3—5 слоев изделий, причем каждый слой состоит из 13 стержней 50X50 мм или 11 стержней 60X60 мм.
Слои разделяются между собой песчаной прослойкой толщиной 3—5 мм, препятствующей их сцеплению между собой.
6. ВЕСОВОЙ ДОЗИРУЮЩИЙ БУНКЕР
Как уже указывалось выше, одним из условий получения изделий высокого качества при работе на жестких бетонных смесях (в особенности при уплотнении с пригрузкой) является весовая дозировка смеси при подаче ее в бетоноукладчик и далее в форму.
Основным оборудованием для весового дозирования являются дозирующие бункера (рис. 62). Они представляют собой емкости, в которые поступает бетонная смесь из бетоносмесительного отделения и из которых производится загрузка бетоноукладчика дозой смеси, соответствующей количеству ее в изделии, при условии полного уплотнения смеси. При помощи весового устройства порция смеси отвешивается и загружается в расходные бункера бетоноукладчика.
С введением в технологический цикл завода дозирующих бункеров упрощается процесс укладки бетонной смеси. Бетоноукладчик в этом случае должен только распределить смесь по форме без дозирования.
Бункера устанавливаются на галерее транспортеров, подающих бетон из бетоносмесительного отделения на пост формовки, и обслуживаются одним оператором. Комплект дозирующих бункеров состоит из двух дозирующих и двух распределительных бункеров, весов, пневмопривода и электрооборудования. Объем дозирующего бункера составляет 1,8—2 м3 бетона. Бункер сварной из листовой стали толщиной 6 мм. Выходное отверстие его перекрыто затвором створчатого типа. На стенке бункера установлен электромагнитный вибратор-побудитель (резонансный, однотактный).
Створки затвора закрываются и открываются от пневмопривода при помощи рычажной системы. В закрытом положении створки затвора удерживаются от открытия замков. Для того чтобы раскрытие затвора и опорожнение бункера происходило постепенно, в механизме открытия установлен гидравлический буфер. Время полного раскрытия затвора составляет 10—12 сек. и может регулироваться за счет площади отверстий в поршне бункера. Объем обоих распределительных бункеров составляет 0,8—0,9 м3. Бункер сварной из листовой стали толщиной 4 мм.
Выходные отверстия бункеров перекрыты шиберами. Шиберы представляют собой каретки, перемещающиеся на колесах по направляющим. Колеса установлены на цапфы и вращаются на шарикоподшипниках. Перемещение шиберов производится при помощи пневмоцилиндров. При открытии шибера производится, автоматическая очистка «зеркала» шибера при помощи скребка, установленного на стенке распределительного бункера.
Бетонная смесь с транспортера загружается в распределительные бункера через перекидной клапан. Перекидной клапан представляет собой двусторонний лоток, установленный на оси, поворачивающейся при помощи пневмоцилиндра.
Весовой механизм (рис. 62) представляет собой сочетание грузоприемных или главных рычагов, на которые подвешиваются бункера, и передаточных рычагов, передающих посредством тяги действующую на главный рычаг нагрузку на циферблатный указатель. На опорные призмы главных рычагов подвешиваются дозирующие бункера. Подвеска рычагов и соединение их между собой производятся при помощи скоб и серег.
Открывание и закрывание затворов бункеров, а также перемещение шиберов и поворачивание педекидного клапана осуществляются от пневмопривода. Рабочее давление воздуха в сети 7 ати. Диаметры пневмоцилиндров рассчитаны на работу при падении давления до 6 ати. Управление пневмоцилиндрами дистанционное от четырехходовых кранов, смонтированных на пульте оператора. Питание электромагнитных вибраторов, установленных на бункерах, осуществляется переменным пульсирующим током от автономной выпрямительной установки, состоящей из пакетов селеновых выпрямителей. Включение и выключение вибраторов осуществляется оператором при помощи кнопок, смонтированных на пульте.
Перед началом загрузки шиберы бункеров раздвинуты в крайнее положение, а створчатые затворы бункеров закрыты (рис. 63). Бетонная смесь, доставляемая транспортером, падает на перекидной клапан и поступает в один из дозирующих бункеров; оператор включает в действие весы и наблюдает за заполнением бункера. Вес смеси, поступающей в бункер, контролируется оператором по циферблатному указателю весов (положение а).
Когда вес смеси в бункере достигнет заданной величины, оператор включает пневмоцилиндр перекидного клапана, который изменяет свое положение, вследствие чего смесь начинает поступать во второй дозирующий бункер. Одновременно оператор включает пневмоцилиндр закрытия шибера, который перекрывает входное отверстие первого дозирующего бункера (положение б). Когда вес смеси во втором бункере достигнет необходимого веса, оператор включает пневмоцилиндр перекидного клапана, который повертывается на оси в положение для загрузки первого бункера. Одновременно оператор включает пневмоцилиндр закрытия шибера, который перекрывает входное отверстие второго бункера (положение в). Если из бетономешалки выдано бетонной смеси больше, чем необходимо для изготовления данного изделия, избыток смеси собирается в одном из распределительных бункеров. Затем оператор включает пневмоцилиндры затворов обоих дозирующих бункеров, затворы раскрываются, а находящаяся в бункерах бетонная смесь попадает в расходные бункера бетоноукладчика. Одновременно с включением пневмоцилиндров затворов оператор включает вибраторы-побудители, установленные на дозирующих бункерах (положение г).
После опорожнения дозирующих бункеров оператор включает пневмоцилиндры затворов на закрытие, а когда затворы бункеров закроются, он включает пневмоцилиндры на открытие шиберов.
Бетонная смесь, находящаяся в распределительных бункерах, поступает в дозирующие бункера, и в дальнейшем цикл повторяется.
7. ОПЫТ РАБОТЫ ЗАВОДОВ ПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ ИЗДЕЛИЯ ИЗ ЖЕСТКИХ СМЕСЕЙ
Как уже указывалось, пионером применения жестких бетонных смесей в России является Ленинградский завод «Баррикада». На этом заводе на жестких растворах в течение многих лет работают станки системы «Кильберг». На этих станках изготовляются раструбные трубы с немедленным снятием форм тотчас же после уплотнения.
В послевоенные годы завод изготовлял бетонный бортовой камень (тротуарный бордюр). Эти изделия формовались из жесткой бетонной смеси. Уложенная в форму бетонная смесь подвергалась кратковременному воздействию накладного вибратора, после чего форма опрокидывалась и изделие оказывалось на поддоне. Свежеотформованный бортовый камень был настолько прочным, что выдерживал вес человека.
На применении жестких бетонных смесей основывается и технология формования деталей для канализационных колодцев (колец и днищ). Эти изделия изготовляются на полигоне завода в разборных формах. Сразу же после окончания вибрации форма разбирается и переносится на соседний участок. Свежеотформованное изделие остается на месте 2—3 дня, после чего отправляется потребителям.
Массовый выпуск двухпустотных и (частично) четырехпустотных настилов, а также длинномерных труб, изготовляемых вибрированием [45, 50], организован на основе использования жестких смесей. Формовочная установка для изготовления двухпустотных настилов состоит из виброплощадки, двух пустотообразующих машин, самоходного бункера-бетоноукладчика, устройства для пневматической пригрузки и парка металлических форм (рис. 64).
Устройство для пневматической пригрузки состоит из передвижной компрессорной установки 0-16, двух связанных между собой цепями жестких щитов, резиновых баллонов (кислородных подушек площадью 0,4 м2 каждая, уложенных между двумя щитами) и трех шлангов диаметром 25 мм, подающих во время прессования воздух от компрессора в подушки.
Процесс изготовления двухпустотных настилов начинается с подготовки форм, освободившихся после распалубки уже готовых изделий. В собранные и смазанные формы мостовым краном вставляется полностью сваренный арматурный каркас. Форма с установленной арматурой подается на вибростол. По концам ее укладываются балочки с фигурными вкладышами и закрепляются винтовыми прижимами. Включаются электродвигатели бетоноукладчика; последний, передвигаясь над вибростолом, заполняет форму жесткой бетонной смесью на толщину нижней плиты. Вс это происходит при включенном вибраторе вибростола. Затем вибратор выключается, в действие приводятся электродвигатели пустотообразующих машин, и вкладыши вдвигаются с двух сторон формы. Бункер-бетоноукладчик подает бетонную смесь в ребра и в верхнюю плиту настила с некоторым избытком по сравнению с проектной высотой.
При включенных вибраторах стола бункер отходит на первоначальную позицию. Вибрирование продолжается от 70 до 100 сек. Жесткость бетонной смеси равна 50—60 сек. В результате вибрирования бетонная смесь в нижней части изделий; хорошо уплотняется, о чем свидетельствует появление цементного клея в щелях и открытых торцах форм.
Мостовой кран накладывает на поверхность формуемого настила пригрузочный щит, положение которого фиксируется специальными ограничителями. Цепи верхнего щита присоединяются к верхней раме вибростола. Резиновые подушки, укрепленные между двумя рамами пригрузочного щита, с помощью гибких шлангов присоединяются к компрессору и заполняются сжатым воздухом при давлении до 1 ати. При площади верхней поверхности изделия 60 тыс. см2 создается давление до 160—200 г/см2. Такая значительная величина пригрузки вряд ли необходима при сравнительна небольшой (50—60 сек.) жесткости бетонной смеси. Пригрузке служит в данном случае главным образом для заглаживания поверхности изделия.
Пневматическая пригрузка осуществляется при включенных вибраторах стола и продолжается 1—1,5 мин. Во время вибрирования с пневмопригрузкой из щели между пригрузочным щитом и формой начинает выделяться избыточный раствор. Обильное выделение раствора свидетельствует о полном уплотнении бетонной смеси. Затем подушки отключаются от компрессора, пригрузочный шит и балочки с фигурными вкладышами снимаются с формы, а вкладыши пустотообразующей машины извлекаются из изделия. Форма с уложенной и уплотненной смесью поднимается мостовым краном и транспортируется в одну из пропарочных камер. Продолжительность тепловлажностной обработки настилов — 8—10 час.
Бетонная смесь изготовляется из цемента Волховского завода, гранитного щебня и смеси горного и морского песков. Расход цемента сотавляет около 300 кг/м3, водосодержание—140 л/м3, жесткость такой смеси — 50—60 сек.
На заводе создана еще одна установка по изготовлению двухпустотных настилов междуэтажных перекрытий с овальными пустотами. Она состоит из виброплощадки на упругих прокладках, самоходного бункера-бетоноукладчика, передвигающегося над вибростолом, одной пустотообразующей машины и устройства для пневматической пригрузки.
Пустотообразующая машина новой установки имеет два вкладыша на всю длину, настила. Это позволило уменьшить габариты установки, снизить общий вес и потребность в электроэнергии и упростить работу по заводке пустотообразующих вкладышей.
Производственный опыт завода «Баррикада» показал, что можно успешно изготовлять железобетонные длинномерные трубы не с помощью центрифугирования, а методом вибрирования жесткой бетонной смеси в разъемных горизонтальных металлических формах. Изготовление железобетонных труб вибрированием жестких смесей имеет преимущества как по сравнению с методом центрифугирования, так и вакуумвибрирования.
В обоих способах в бетонную смесь вводится при затворении излишняя вода, необходимая для облегчения уплотнения бетонной смеси при вакуумвибрировании и для распределения смеси по форме при центрифугировании. Необходимость отжатия избыточной воды как при вакуумировании, так и при центрифугировании вызывает усложнение формующего оборудования. Особенно это относится к изготовлению труб центрифугированием, при котором расходуется большое количество электроэнергии на вращение центробежных станков и дорого стоит содержание сложного электрохозяйства. Весьма значительны затраты и на изготовление металлических форм, вращающихся с большой окружной скоростью (30 м/сек) и требующих поэтому статической и динамической балансировки. Использование центрифугирования было оправдано до тех пор, пока не были разработаны и внедрены эффективные методы уплотнения жестких бетонных смесей. При этих методах возможно формование труб или трубчатых изделий путем извлечения пустотообразователя большого диаметра сразу по окончании уплотнения смеси.
Формовочный агрегат для труб состоит из виброплощадки грузоподъемностью 5 т, пустотообразующей машины и самоходного вибробункера-бетонораздатчика, передвигающегося по рельсовому пути (рис. 65).
Формы изготовлены из листовой стали, с ребрами жесткости через каждые 800 мм. Форма состоит из двух полуцилиндров, соединенных между собой шарнирно. В верхней части формы при ее сборке образуется щель шириной 15—20 см, через которую в форму подается бетонная смесь из передвигающегося вибробункера. Торцовые фланцы, изготовленные из стали толщиной 10 мм. соединяются болтами с наружным кожухом формы.
Фланцы имеют центрированные отверстия, равные внутреннему диаметру формует мой трубы. Половины формы стягиваются специальными стяжками. Собранная форма представляет собой жесткую конструкцию, которую крепят струбцинами к верхней раме виброплощадки.
Пустотообразующая установка состоит из подвижной каретки и шарнирно прикрепленного к ней съемного цельнометаллического пустотообразователя (сердечника), изготовленного из цельнотянутой металлической трубы. В центре конусной носовой части сердечника приварена металлическая планка, которая служит для крепления сердечника струбциной к виброплощадке. Благодаря этому жесткая бетонная смесь подвергается вибрационному воздействию через кожух формы и небольшой вибрации через сердечник. Каретка с сердечником перемещается на катках по швеллерам направляющей рамы посредством канатно-блочного механизма и лебедки со скоростью 0,06 м/сек. При движении сердечник опирается на ролики, установленные в торцовой части опорной рамы.
На заводе имеются два формовочных агрегата. Один из них — одноместный, предназначенный для формования труб длиной 3 м, внутренним диаметром 0,4; 0,5; 0,6 и 0,7 м. Другой агрегат — двухместный, он служит для формования труб длиной 6 м, внутренним диаметром 0,25; 0,3 и 0,4 м. Эти формовочные агрегаты ежесуточно формуют до 250 м армированных бетонных труб диаметром 250— 700 мм.
Формуют трубы так. В тщательно очищенную от бетона и смазанную мазутом металлическую форму укладывают арматурный сварной каркас. Подготовленную форму устанавливает мостовым краном на виброплощадку и прикрепляют к кронштейну. После этого вводят в отверстие формы сердечник. При помощи торцовых струбцин, надетых на металлическую планку в носовой части сердечника и на центральный стержень в хвостовой части сердечника, его прижимают к форме. Таким образом фиксируют правильное положение сердечника при формовании и обеспечивают сообщение вибрации от виброплощадки сердечнику.
Жесткую смесь (жесткость около 100 сек.) подают постепенно, порциями, открывая щелевой затвор в процессе работы виброплощадки. Регулированием высоты горизонтальной оси сердечника достигается равномерная толщина стенки трубы. Бетонная смесь, заполняя под действием вибрации пространство между наружным кожухом и сердечником, испытывает в процессе уплотнения давление от стенок кожуха и сердечника, что создает дополнительное прессующее воздействие, повышающее плотность бетонной смеси. Вибрирование длится 240—280 сек., после чего по верхней щели формы, заполненной бетонной смесью с некоторым избытком, проводят площадочный вибратор, который имеет форму площадки, вогнутую по наружному радиусу трубы, и тем самым дополнительно уплотняют полосу бетона, остававшуюся открытой между двумя половинами формы. Закончив формование, немедленно извлекают сердечник. Усилие, необходимое для отрыва сердечника от уплотненной бетонной смеси, равно около 45 г/см2 (около 4 т при 6- метровой трубе внутренним диаметром 0,3 м). При извлечении сердечника бетонная смесь затирается им и, таким образом, создается гладкая внутренняя поверхность трубы. Цикл формования одной 6-мётровой или двух 3-метровых труб длится 18—20 мин.
В НИИЖелезобетоном совместно с заводом были проведены дальнейшие работы по усовершенствованию изготовления вибрированием безнапорных железобетонных труб диаметром от 400 до 700 мм и длиной от 3 до 5 м. При изготовлении этих труб в горизонтальном положении на вибрационной площадке с цилиндрическим пустотообразователем была затруднена подача бетонной смеси в форму и имело место иногда недостаточно качественное ее уплотнение, особенно в верхней части сечения трубы.
Был запроектирован и испытан вибропустотообразователь и специальная траверса с дополнительными наружными вибраторами, которые облегчали и ускоряли поступление бетонной смеси форму.
С применением этих приспособлений продолжительность цикла формования составила около 10 мин. при хорошем качестве формования труб. Жесткость бетонной смеси в производственных опытах доходила до 100 сек. Из такой полностью уплотненной бетонной смеси получаются трубы хорошего качества.
Завод № 6 Главмосжелезобетона достиг значительных успехов в области внедрения жестких бетонных смесей и смесей повышенной жесткости.
Применение жестких смесей и немедленной распалубки изделий после формования позволило отказаться от постоянной дорогостоящей бортоснастки поддонов. Для перемещения изделий применены простые и удобные траверсные тележки. Замена рольганго тележками позволяет предотвратить повреждение изделий в результате толчков при передвижении на рольгангах свежеотформованного сразу распалубленного изделия.
Жесткие бетонные смеси в производстве сборного железобетона
д-р техн. наук В.И.Сорокер, инж. В.Г.Довжик
Москва 1958
|
