Производство железобетонных труб

 

2.2 Производство труб методом радиального прессования

 

 Безнапорные железобетонные трубы и кольца широко применяют для трубопроводов ливневой, хозяйственно-бытовой и промышленной канализации, дренажных, ирригационных и дргуих сетей водопровода; изготавливают их по способу радиального прессования. Этот метод по сравнению с центрифугированием и виброформованием более производителен, экономичен, его легче механизировать и автоматизировать, а это приводит к улучшению качества выпускаемой продукции.Технологический процесс показан на схеме 1.

 

Сборка форм с поддоном

↓

Формование трубы

↓

Немедленная распалубка

↓

Тепловая обработка

↓

Дозревание

↓

Складирование

 

Схема 1 – Технологический  процесс производства безнапорных  железобетонных труб способом радиального  прессования

 

Способ радиального  прессования заключается в безвибрационном  уплотнении бетонной смеси роликовой  головкой. Роликовая головка состоит  из основания, на котором свободно закреплены ролики, распределительного диска с  разбрасывающими лопатками. На роликах  также имеются разбрасывающие лопатки. Для заглаживания внутренней поверхности стенки трубы служит цилиндрическая часть основания головки. Уплотнение бетонной смеси происходит следующим образом. С помощью центробежных сил вращающихся лопаток набрызгивается бетонная смесь, образующая слабоуплотненную стенку трубы. Далее роликами производится укатка бетона предварительно отформованной стенки трубы. Цилиндрической частью основания головки заглаживается внутренняя поверхность трубы.

Раструбная часть трубы  уплотняется вибрированием.

Трубы по конструкции  стыкового соединения бывают: а) раструбные со стыковым соединением, уплотняемым  герметиками; б) раструбные со стыковым соединением, уплотняемым резиновым  кольцом; в) фальцевые со стыковым соединением, уплотняемым герметиками.

К трубам предъявляются  требования по коррозионной стойкости, морозостойкости, водонепроницаемости, бетон должен иметь отпускную  прочность, равную 70...90% марочной.

Испытания на водопоглащение и водонепроницаемость проводят один раз в три месяца, на морозостойкость - один раз в шесть месяцев. Морозостойкость бетона определяется по ГОСТ 10060-76.

Арматурные каркасы  раструбных труб диаметром 500...1500 мм при  формовании способом радиального прессования  изготовляют на станке СМЖ -117 А. Станок имеет планшайбу с приводом вращения, сменные цилиндрические и конусные оправки, тележку, на которой размещается конусная оправка; механизм перемещения, используемый для протягивания продольных стержней; сварочный агрегат, установленный на тележке; механизм подачи спиральной арматуры; диск для укладки продольных стержней.

Для изготовления арматурных каркасов труб с диаметром свыше 1400 мм применяют станок СМЖ-420. Для  радиального прессования труб –  станки СМЖ-194, СМЖ-329 и СМЖ-419 и для  производства колец - станок СМЖ-542.

В состав станка СМЖ-194, используемого  для формования труб диаметром 300...600 мм, входят: механизм вращения и подъем роликовой головки, воронка, раструбообразователь, питатель, поворотный стол, насосная станция, электрооборудование, станина, бункер; комплект оснастки для формования труб различных диаметров (формы, роликовые головки, поддоны, переходные и сменные кольца для воронки, поворотного стола и раструбообразовaoтеля). В посадочное гнездо поворотного стола устанавливают форму с поддоном и перемещают на ось формования. Роликовая головка и воронка находятся в верхнем положении, а платформа фиксируется фиксаторами и приподнимает вибростол с поддоном. Подающаяся на роликовую головку бетонная смесь отбрасывается на поддон, которому передается вибрация от вибростола.

По окончании формования раструбной части трубы вибраторы  отключают, роликовая головка поднимается, вибростол опускается. Затем формуют  цилиндрическую часть трубы.

Для обеспечения качественной поверхности втулочной части  трубы используют возвратно-поступательное перемещение затирочного кольца воронки. Во время формования следующей трубы происходит сброс излишков бетонной смеси с роликовой головки.

Отформованная готовая  трубка в форме после подъема  воронки и поворота стола переводится в зону съема, а на ее место устанавливают новую форму.

Формование на станке СМЖ-194 осуществляют как в ручном, так и в автоматическом режиме.

Для формования труб диаметром 80...1200 мм применяют станок СМЖ-329. Конструкция  станка принципиально не отличается от станка СМЖ-194. Особенность состоит лишь в том, что поворотный стол за счет выноса оси формования расположен перед станком.

Для формования труб диаметром 1400...2400 мм предназначен станок СМЖ -419. Станок имеет небольшую высоту за счет использования катков, служащих направляющими для перемещения механизма вращения, расположенных в два яруса в поперечной раме. Такое конструктивное решение облегчает обслуживание станка, уменьшает его металлоемкость.

Для формования колец  колодцев диаметром 700...1500 мм с высотой 890 мм используют станок СМЖ-512.  .

Использование станков  радиального прессования значительно  расширило номенклатуру выпускаемых  изделий. На станке СМЖ-329 выпускают  раструбные и фальцевые трубы  диаметром 500...1200 мм, кольца - 700... 1000 мм.

Особенности технологии изготовления радиально-прессованных труб определяют режимы тепловлажностной обработки. В тоннельных камерах  непрерывного действия трубы на тележках перемещаются по рельсовым путям.

 

Рис. 3. Технологическая линия по производству труб методом радиального прессования

 

1 - приемный бункер  для бетона; 2 - пульт управления; З, 4 - горизонтальные и наклонные  ленточные конвейеры; 5 - автоматический  захват для транспортирования  форм и распалубки; 6 - поддон-тележка  для накопления труб; 7 - камера тепловой обработки; 8 - манипулятор для транспортирования поддонов-тележек в камеру тепловой обработки; 9 - кантователь для перевода труб в горизонтальное положение; 10 - автоматический захват для переноса труб с кантователя на пост выдержки и готовой продукции; 11, 12 - стенды для испытания труб; 13 - устройство для перемещения поддонов-тележек; 14 - привод возврата поддонов-тележек из зоны кантования в зону распалубки.

 

Для обеспечения необходимого режима тепловой обработки камера разделена на 4 зоны: предварительной выдержки, подъема температуры, изотермической выдержки, охлаждения.

Изготовление труб диаметром 300...600 мм может производиться на опытно-промышленной линии, на которой  организовано их производство способом радиального прессования (рис. 3).

В качестве оборудования используют механизмы для подачи бетонной смеси, транспортеры поддонов-тележек  и форм труб, стенды для испытания  труб и пр.

Толщина защитного слоя труб из бетона не менее 200 может быть уменьшена на 5 мм, но должна быть не менее 20 мм.

В элементах, имеющих  подрезку у опор, толщина защитного  слоя нижней продольной арматуры на длине  подрезки должна быть не больше толщины  защитного слоя этой арматуры в пролете  элемента.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Режим работы завода и основных цехов

 

Отправным для расчета  технологического оборудования, потоков  сырья, состава рабочих и т.д. является режим работы завода, основных цехов.

Режим работы завода, цехов, определяет количество рабочих дней в году, количество смен работы в  сутки и рабочих часов в смене.

Режим работы устанавливают  в соответствии с трудовым законодательством  по нормам технологического проектирования предприятий.

При 8 –часовой работе в  смену режим работы предприятий  строительных материалов рекомендуется  следующий:

-для цехов с обжигом  или другим непрерывно действующим  оборудованием принимается режим  с непрерывной работой цеха  в сутки с учетом коэффициента  использования оборудования для  ежегодного капитального ремонта  : Д=365к.

-для цехов с периодической  работой оборудования по заготовке транспортировании сырья и полуфабрикатов, подготовка сырьевой смеси принята работа по непрерывной рабочей неделе с 260 рабочими днями в год.

При оттеке готовой продукции  при любых видах транспорта, кроме  железнодорожного применяется 2-сменная работа с 260 рабочими днями.

При оттеке готовой продукции  потребителю на железнодорожный  транспорт применяется трехсменная  работа по непрерывной рабочей неделе с 365 рабочими днями.

Для того чтобы назначить  режим работы предприятия, необходимо знать из каких технологических операций состоит процесс производства железобетонных безнапорных труб. Данные режима работы предприятия показаны в таблице 2.

 

Таблица 2 – Режим работы предприятия

 

 

 

 

 

4 Материальные расчеты  процесса

 

Материальный расчет производства заключается в определении количества загружаемых и получаемых продуктов на каждой стадии технологического процесса с обоснованием расходных коэффициентов по сырью и составам и количеством отходов.

Материальный  расчет каждой стадии технологического процесса производят на основании закона сохранения масс.

 

∑G _исх = ∑G _получ + ∑G _отх

 

где ∑G _исх и ∑G _отх - сумма масс исходных и полученных материалов;

∑G _отх - потери (отходы)

 

Расчет ведется  в порядке обратном технологическому потоку, начиная с отпуска готовой продукции.

 

Таблица  3 – Потребность  в сырье и полуфабрикатах

 

Наименование технологической  операции	Потери, %	Производительность, м3
		в год	в сутки	в смену	в час
Склад готовой продукции	0	105000	403,8	201,9	25,24
Транспортировка и складирование готовой продукции	0,5	105525	405,8	202,9	25,36
Формование	2	107636	414	207	25,9
Тепловая обработка	6	114094	312,6	104,2	13,025
Подготовка сырьевых материалов	1	115235	443,2	221,6	27,7
Транспортировка сырья	0,5	115811	445,4	222,7	27,84
Заготовка сырья в карьере	1	116969	449,88	224,94	28,12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Расчет основного  аппарата

 

Центрифугирование. Под  центрифугированием труб в промышленности строительных материалов понимают процесс  уплотнения неоднородных смесей в поле центробежных сил.

Центробежная сила инерции, действующая  на частицу смеси:

 

где т – ее масса; ω – угловая скорость вращения; r – радиус вращения центра тяжести частицы; G – вес частицы; g – ускорение силы тяжести; n – число оборотов.

Существует понятие  о критической окружной скорости, начиная с которой частицы под действием силы тяжести не будут отрываться от внутренней поверхности формы в верхнем положении, представленной на рисунке 5.2, I. Для этого должно быть соблюдено условие , тогда

 

Уплотнение смеси следует  проводить при такой скорости вращения, которая обеспечивает необходимую начальную прочность изделия, достаточную для распалубки его и дальнейшей транспортировки.

Обычно начальная прочность  свежеотформованной трубы характеризуется  величиной уплотняющей силы на наружной поверхности

 

где  – центробежная сила;  – наружная поверхность трубы; – плотность смеси (усредненная); ω – угловая скорость; r – внутренний радиус изделия; – наружный радиус изделия; g – ускорение свободного падения.

 

Рисунок 5.2 – Расчетная I и принципиальные II схемы центрифуг

 

Зная необходимую прочность  наружной поверхности трубы , можно рассчитать требуемое число оборотов центрифуги

 

Внутреннее давление, развивающееся в формуемой массе  в результате действия центробежных сил, непосредственно воспринимается жидкой фазой. В результате этого возникает избыточное гидростатическое давление, под влиянием которого жидкость фильтруется. Фильтрация будет проходить до тех пор, пока сопротивление движению жидкости в поровых каналах формуемой смеси за счет ее уплотнения не сравняется с избыточным гидростатическим давлением. Гидростатическое давление изменяется по толщине изделия неравномерно. Оно минимально на внутренней поверхности и максимально на внешней. Поэтому вначале жидкость наиболее полно отжимается из наружных слоев массы и все в меньших количествах по мере приближения к внутренней поверхности. Отсюда и водосодержание массы неравномерно – оно больше во внутренних слоях и меньше во внешних. Так, для бетонных изделий из-за неравнопрочности внутренних и внешних слоев (в результате В/Ц) это имеет первостепенное значение.

Неравноплотность центрифугированной массы выражается не только структурной  неоднородностью гидратированного связующего за счет отжатия из него воды к уменьшения толщины гидратных  оболочек, но и в характере распределения зерен заполнителя по толщине изделия. Более крупные зерна за счет большей центробежной силы прижимаются к наружной поверхности, а мелкие зерна концентрируются ближе к внутренним слоям. Поэтому центрифугированные массы в отличие от вибрированных имеют меньшую однородность распределения зерен заполнителя по толщине изделия. Этот органический недостаток центрифугированных масс может быть устранен при послойном уплотнении.