Производство железобетонных труб

     После центрифугирования форма с изделием на специальном посту переводится в вертикальное положение и в нее впускается пар; продолжительность тепловой обработки при температуре 80... 85°С составляет 6...7 ч. При тепловой обработке центрифугированных гидротехнических бетонов с комплексной химической добавкой создание давления паровоздушной среды до 0,05 МПа позволяет осуществить форсированный подъем температуры за 1,5...2 ч со скоростью до 50°С без нарушения сплошности структуры бетона и сократить продолжительность тепловой обработки на 3...4 ч по сравнению с прогревом при атмосферном давлении. Оптимальное давление паровоздушной среды — 0,02...0,03 МПа; при таком давлении прочность бетона увеличивается на 20%, а водопроницаемость уменьшается на 10—15%.

     Распалубку  сердечника и передачу напряжения на бетон производят в горизонтальном положении формы на стенде при температуре изделия не более 50°С. . После обрезки напряженной арматуры бетон сердечника получает продольное обжатие.

     Освобожденный от формы сердечник подают в бассейн  водного прогрева и выдерживают  сутки-двое при температуре воды 45...50°С. По окончании водного прогрева прочность сердечника должна быть не менее 35 МПа (70% проектной прочности).

     Затем на сердечник навивается предварительно напряженная спиральная арматура и  бетон получает поперечное обжатие. Спиральная арматура из высокопрочной проволоки диаметром 3...5 мм навивается на сердечник с помощью арматурно-навивочной машины. Способ напряжения — электротермомеханический. Шаг навивки проволоки — 24 мм, на концах трубы (на длине 150... 200 мм) — 12 мм. Концы проволок закрепляются анкерными скобками.

     Навивка спиральной предварительно напряженной  арматуры на железобетонный сердечник  состоит из следующих операций: установки  сердечника на арматурно-навивочный станок; запассовки проволоки в станок и  приваривание ее конца к соединительному кольцу; навивки проволоки на сердечник и приваривания конца проволоки к другому соединительному кольцу; резки проволоки. Установка усилия натяжения проволоки производится 1 раз в неделю.

     Навивку спиральной арматуры производят на арматурно-навивочном станке, обеспечивающем соблюдение проектных величин шага спирали и натяжения проволоки 120 МПа. Усилие натяжения проволоки диаметром 5 мм - 235 кг, 6 мм - 340 кг и 8 мм - 605 кг.

     Величину  натяжения арматуры контролируют по показаниям динамометра, установленного на арматурно-навивочном станке. Отклонение натяжения от проектных величин не должно превышать +5 %.

     Арматурную  проволоку приваривают в начале навивки к втулочному соединительному  кольцу на расстоянии 105 мм от торца  и в конце навивки - к раструбному соединительному кольцу на расстоянии 25 мм от торца. Во избежание прожогов приваривать проволоку к стальному цилиндру запрещается.

     Конец предыдущей бухты и начало последующей  должны быть сварены встык на стыкосварочной машине типа АСИФ-5 с предварительной обрезкой концов. Место стыка зачищают заподлицо шлифовальной машиной.

     В процессе навивки спиральной арматуры на наружную поверхность железобетонного  сердечника непосредственно под  навиваемую проволоку методом напыления  наносят слой цементной пасты с В/Ц ≤ 0,8. Цементную пасту (цемент + вода) приготовляют в смесителях типа СБ-43 в течение 3 - 5 мин. Расход цементной пасты должен быть около 1 л/м2 поверхности сердечника.

     Чтобы предохранить спиральную напряженную  арматуру от коррозии, ее дополнительно покрывают защитным слоем. Сердечник подают на пост нанесения защитного слоя. Непосредственно перед формованием наружного слоя бетона на сердечник наносят цементную пасту с В/Ц ≤ 0,8. Расход цементной пасты должен быть около 1 л/м².

     Нанесения защитного слоя (толщина защитного слоя— 20...25 мм) выполняется путем набрызга на вращающуюся трубу цементно-песчаной смеси, выходящей под давлением из сопла, перемещающегося вдоль трубы.

     Для формования наружного слоя применяют бетонную смесь состава 1:2,5 (цемент: песок по массе) с В/Ц - отношением в пределах 1 - 1,1 величины нормальной густоты цементного теста. С целью повышения трещиностойкости и долговечности труб рекомендуется использовать добавку водорастворимого полимера (ВДП)

     При нанесении наружного слоя отскок смеси может быть использован повторно. Отскок следует перемешивать с остальными компонентами бетонной смеси в течение не менее 2 мин.

     При использовании отскока не позже 30 мин с момента его образования  отскок в количестве 15 % общей массы  составляющих бетонной смеси используют как добавку в бетонную смесь, остальное его количество - для замены равного количества песка в смеси. При использовании отскока в период 30 - 60 мин после его образования весь отскок используют для замены равного количества песка. Отскок, не использованный в течение 1 ч, непригоден для повторного применения.

     Режимы  работы установки для нанесения  наружного бетонного слоя зависят  от конструкции установки. Для ускоренного твердения защитного слоя трубу помещают в камеру или на стеллаж с подогревом.

     После нанесения защитного слоя для  ускорения его твердения труба  может дополнительно подвергаться тепловой обработке.

     Затем железобетонные трубы проверяют  на отсутствие отслоений наружного  слоя бетона простукиванием легким молотком. Если в трубах обнаруживают отслоение бетона, то в этих местах бетон отбивают и трубы подвергают ремонту. В трубах, имеющих более 15 % поврежденной поверхности, заменяют весь наружный защитный слой.

     Трубы с поврежденными или отколотыми участками бетона подвергают ремонту путем заделки дефектных мест мелкозернистым бетоном, имеющим состав, аналогичный рабочему и нанесенным торкретированием. Толщина отремонтированного слоя должна иметь проектную толщину.

     Трубы с околами и отслоениями внутреннего  защитного слоя бетона, которые не могут быть отремонтированы, должны выбраковываться.

     Наружный  слой всех труб после термообработки обрабатывают пропиточной композицией  с целью повышения коррозионной стойкости труб. Время от момента извлечения труб из пропарочной камеры после окончания тепловлажностной обработки наружного бетонного слоя до их укладки в пропиточную камеру не ограничивается. Температура труб перед пропиткой должна быть не ниже 20 °С.

     Технологический процесс пропитки наружного бетонного  слоя состоит из приемки и хранения исходных материалов, приготовления пропиточной композиции, транспортирования пропиточной композиции, пропитки наружного бетонного слоя. Пропиточная композиция должна состоять из петролатума 90 ± 2 % и высших жирных кислот 10 ± 1 %. Поступающие в цистерны материалы разогревают паром с помощью переносных змеевиковых паровых подогревателей ТП 709-9-5А-Ш.

     Расплавленный петролатум и жирные кислоты сливают  в специальные резервуары для  последующего хранения. Резервуары должны быть снабжены крышками для предохранения от попадания атмосферных осадков, пыли, грязи и др. и паровыми регистрами для разогрева. Срок хранения петролатума и высших жирных кислот в приемных резервуарах после охлаждения материалов не ограничивается.

     Для приготовления пропиточной композиции материалы разогревают в резервуарах и подают в емкость, в которой производится их перемешивание в течение 2 ч сжатым воздухом. Дозируют материалы по объему. Готовую пропиточную композицию из емкости подают в камеры пропитки насосной установкой типа ДС-134.

       Пропитывают трубы в специальных  изолированных камерах, оборудованных  паровыми регистрами отопления.  Камеры снабжаются крышками и  специальными устройствами для  установки в них контейнеров  с трубами. Перед укладкой в пропиточную камеру внутреннюю полость труб герметизируют с помощью специальных заглушек.

     В технологический процесс пропитки входит: пропитка труб при изотермическом режиме с температурой 80 - 90 °С в течение 2 ч; удаление после пропитки избыточного  петролатума с труб путем выдерживания труб в наклонном положении над ванной в течение 15 - 20 мин.

     Качество  пропитки труб контролируют на образцах-фрагментах наружного слоя бетона труб. После извлечения труб и образцов-фрагментов из пропиточной камеры образцы испытывают на прочность и водопоглощение.

     На  этих же образцах определяют глубину  пропитки с точностью до 1 мм. Проводят шесть измерений на образцах, отобранных из различных мест фрагмента, и определяют среднее значение глубины пропитки. Глубина пропитки наружного слоя бетона должна быть от 10 до 18 мм.

     При глубине пропитки менее 10 мм производят дополнительную пропитку всей партии проверенных труб до достижения требуемой  глубины. Глубину пропитки проверяют 1 раз в смену.

     Водопоглощение  пропитанного бетона определяют по следующей  методике. Насыщают образец водой до постоянной массы; насыщенный водой образец помещают в сухой стеклянный сосуд, взвешивают вместе с сосудом и помещают в сушильный шкаф; сушат до постоянной массы при температуре 105 °С. Сосуд с образцом взвешивают.

     Водопоглощение, %, определяют по формуле

     W = 100(m₁ - m₂)/m₀,

     где m₁ - масса образца (со стеклянным сосудом) насыщенного водой; m₂ - то же, после высушивания; m₀ - масса пропитанного бетонного образца без сосуда до насыщения водой.

     Водопоглощение  пропитанного бетона должно быть 2 - 3 % .

     Эксплуатация  труб, обработанных пропиточной композицией  допускается в грунтах и грунтовых  водах, содержащих сульфат-ионы до 5000 кг/л. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Расчетная часть

     Расчет  ведем согласно методическим указаниям Колесникова, все ссылки в данном разделе на этот источник.

     Процесс формования изделий центрифугированием включает две основные стадии –  распределение бетонной смеси, уплотнение бетонной смеси.

     Бетонная  смесь распределяется в форме  при минимальной частоте вращения центрифуги n_кр¹, при которой исключается возможность расслоения бетона на составные части (цемент, песок, щебень, воду), имеющие разную плотность, а, следовательно и разную величину центробежной силы. Кроме того, на этой стадии частицы бетона должны удерживаться в верхнем положении за счет центробежной силы.

     

     где r – средний радиус кольцевого сечения трубы

     D = 1,420 м – наружный диаметр трубы

     d = 1,200 м – внутренний диаметр трубы.(согласно Таблице П.4.2)

     

     

     

     С учетом возможной вибрации, толчков и других отклонений от равномерного вращения реальная скорость распределения увеличивается по сравнению с расчетной в 1,5…2 раза. Принимаем n_распр= 65 об/мин.

     На  второй стадии формования происходит уплотнение бетонной смеси. Необходимая  для этого скорость вращения

     

     где – заданное формовочное давление в роликовых центрифугах

         - плотность бетонной смеси

     R=0.710 м – внешний радиус трубы

     r=0,600 м – внутренний радиус трубы

     

     С учетом запаса принимаем n_упл в 1,5…2 раза больше расчетной.  n_упл= 300 об/мин

     Центрифуга  СМЖ-104А (Таблица П.4.1) по всем показателям (диаметр формуемого сердечника, частоты вращения) удовлетворяет необходимому технологическому процессу.

     Годовая производительность центрифуги рассчитывается по формуле

     

     где N= 260 – количество рабочих дней в году

     T =8– количество рабочих часов в сутки