Железобетонные конструкции и изделия

     При агрегатно-поточном способе все технологические операции (очистка и смазка форм, армирование, формование, твердение, распалубка) осуществляются на специализированных постах, оборудованных машинами и установками, образующими поточную технологическую линию, формы с изделиями последовательно перемещаются по технологической линии от поста к посту с произвольным интервалом времени, зависящим от длительности операции на данном посту, которая может колебаться от нескольких мин (например, смазка форм) до нескольких ч (твердение изделий в пропарочных камерах). Этот способ выгодно использовать на заводах средней мощности, в особенности при выпуске изделий широкой номенклатуры.

     Конвейерный способ применяют на заводах большой  мощности при выпуске однотипных изделий ограниченной номенклатуры. При этом способе технологическая линия работает по принципу пульсирующего конвейера, т.е. формы с изделиями перемещаются от поста к посту через строго определённое время, необходимое для выполнения самой длительной операции. Разновидностью этой технологии является способ вибропроката, применяемый для изготовления плоских и ребристых плит; в этом случае все технологические операции выполняются на одной движущейся стальной ленте. При стендовом способе изделия в процессе их изготовления и до затвердевания бетона остаются на месте (в стационарной форме), в то время как технологическое оборудование для выполнения отдельных операций перемещается от одной формы к другой. Этот способ применяют при изготовлении изделий большого размера (ферм, балок и т.п.). Для формования изделий сложной конфигурации (лестничных маршей, ребристых плит и т.п.) используют матрицы - железобетонные или стальные формы, воспроизводящие отпечаток ребристой поверхности изделия. При кассетном способе, являющемся разновидностью стендового, изделия изготовляют в вертикальных формах - кассетах, представляющих собой ряд отсеков, образованных стальными стенками. На кассетной установке происходят формование изделий и их твердение. Кассетная установка имеет устройства для обогрева изделий паром или электрическим током, что значительно ускоряет твердение бетона. Кассетный способ обычно применяют для массового производства тонкостенных изделий.

     Готовые изделия должны отвечать требованиям  действующих стандартов или технических  условий. Поверхности изделий обычно выполняют с такой степенью заводской готовности, чтобы на месте строительства не требовалось их дополнительной отделки.

       При монтаже сборные элементы зданий и сооружений соединяются друг с другом омоноличиванием или сваркой закладных деталей, рассчитанных на восприятие определенных силовых воздействий. Большое внимание уделяется снижению металлоемкости сварных соединений и их унификации. Наибольшее распространение сборные конструкции и изделия получили в жилищно-гражданском строительстве, где крупноэлементное домостроение (крупнопанельное, крупноблочное, объёмное) рассматривается как наиболее перспективное. Из сборного железобетона организовано также массовое производство изделий для инженерных сооружений (т. н. специального железобетона): пролётные строения мостов, опоры, сваи, водопропускные трубы, лотки, блоки и тюбинги для обделки туннелей, плиты покрытий дорог и аэродромов, шпалы, опоры контактной сети и линий электропередачи, элементы ограждений, напорные и безнапорные трубы и др. Значительная часть этих изделий выполняется из предварительно напряжённого железобетона стендовым или поточно-агрегатным способом. Для формования и уплотнения бетона применяются весьма эффективные методы: вибропрессование (напорные трубы), центрифугирование (трубы, опоры), виброштампование (сваи, лотки).

Для развития сборного железобетона характерна тенденция  к дальнейшему укрупнению изделий и повышению степени их заводской готовности. Так, например, для покрытий зданий используются многослойные панели, поступающие на строительство с утеплителем и слоем гидроизоляции; блоки размером 3x18 м и 3x24 м, сочетающие в себе функции несущей и ограждающей конструкций. Разработаны и успешно применяются совмещенные кровельные плиты из лёгкого и ячеистого бетонов. В многоэтажных зданиях используются предварительно напряжённые железобетонные колонны на высоту нескольких этажей. Для стен жилых зданий изготовляются панели размерами на одну-две комнаты с разнообразной внешней отделкой, снабженные оконными или дверными (балконными) блоками. Значительные перспективы для дальнейшей индустриализации жилищного строительства имеет способ возведения зданий из объёмных блоков. Такие блоки на одну-две комнаты или на квартиру изготовляются на заводе с полной внутренней отделкой и оборудованием; сборка домов из этих элементов занимает всего несколько дней.

     Сборно-монолитные железобетонные конструкции представляют собой такое сочетание сборных элементов (железобетонных колонн, ригелей, плит и т.д.) с монолитным бетоном, при котором обеспечивается надёжная совместно работа всех составных частей. Эти конструкции применяются главным образом в перекрытиях многоэтажных зданий, в мостах и путепроводах, при возведении некоторых видов оболочек и т.д. Они менее индустриальны (в отношении возведения и монтажа), чем сборные; их применение особенно целесообразно при больших динамических (в т. ч. сейсмических) нагрузках, а также при необходимости членения крупноразмерных конструкций на составные элементы из-за условий транспортировки и монтажа. Основное достоинство сборно-монолитных конструкций - меньший (по сравнению со сборными конструкциями) расход стали и высокая пространственная жёсткость.

     Наибольшая  часть Ж. к. и и. выполняется из тяжёлого бетона с объёмной массой 2400 кг/м3. Однако доля изделий из конструктивно-теплоизоляционного и конструктивного лёгкого бетонов  на пористых заполнителях, а также  из ячеистого бетона всех видов непрерывно возрастает. Такие изделия используются преимущественно для ограждающих конструкций (стены, покрытия) жилых и производственных зданий. Весьма перспективны несущие конструкции из высоко-прочного тяжёлого бетона марок 600-800 и лёгкого бетона марок 300-500. Существенный экономический эффект достигается в результате применения конструкций из жаростойкого бетона (вместо штучных огнеупоров) для тепловых агрегатов металлургической, нефтеперерабатывающей и др. отраслей промышленности; для ряда изделий (например, напорных труб) перспективно применение напрягающего бетона.

     Железобетонные  конструкции и изделия выполняются  в основном с гибкой арматурой  в виде отдельных стержней, сварных сеток и плоских каркасов. Для изготовления ненапрягаемой арматуры целесообразно использование контактной сварки, обеспечивающей высокую степень индустриализации арматурных работ. Конструкции с несущей (жёсткой) арматурой применяют сравнительно редко и главным образом в монолитном железобетоне при бетонировании в подвесной опалубке. В изгибаемых элементах продольная рабочая арматура устанавливается в соответствии с эпюрой максимальных изгибающих моментов; в колоннах продольная арматура воспринимает преимущественно сжимающие усилия и располагается по периметру сечения.

     Кроме продольной арматуры, в Ж. к. и и. устанавливается  распределительная, монтажная и  поперечная арматура (хомуты, отгибы), а в некоторых случаях предусматривается  т. н. косвенное армирование в виде сварных сеток и спиралей. Все эти виды арматуры соединяются между собой и обеспечивают создание арматурного каркаса, пространственно неизменяемого в процессе бетонирования. Для напрягаемой арматуры предварительно напряжённых Ж. к. и и. используют высокопрочные стержневую арматуру и проволоку, а также пряди и канаты из неё. При изготовлении сборных конструкций применяется в основном метод натяжения арматуры на упоры стендов или форм; для монолитных и сборно-монолитных конструкций - метод натяжения арматуры на бетон самой конструкции. Способы расчёта и конструирования Ж. к. и и. в СССР подробно разработаны и опубликованы в качестве нормативных документов.

                    4.Производство арматурных элементов

  Для армирования железобетонных элементов конструкций должна применяться арматура, отвечающая требованиям соответствующих государственных стандартов.

  Арматурную  сталь разделяют на классы, в зависимости  от механических свойств и технологий изготовления и обозначают следующими буквами: стержневая арматура – А, проволочная – В и канаты - К. 
 

               4.1.Производство арматурных ненапрягаемых элементов 

  Железобетонные  изделия армируются плоскими гнутыми и пространственными сетками и каркасами.

  Изготовление  арматурных элементов включает механическую обработку арматурных сталей, сварку сеток и плоских каркасов, сборку из них пространственных каркасов.

  Механическая  обработка стали состоит в  размотке, правке, отмеривании и резке стали, гибких отдельных стержней, сеток и каркасов, изготовление монтажных цепей. Использование машин и нестандартного оборудования для выполнения этих работ позволяет механизировать и автоматизировать все основные переделы механической обработки стали арматурного производства.

    Изготовление арматурных сеток производят на многоточечных автоматических машинах, на которых можно сваривать арматурные сетки шириной до 3,8 м. Эти машины имеют высокую производительность.

  Изготовление  плоских каркасов. В большинстве  случаев каркасы изготовляются на одноточечных машинах из предварительно выправленных и нарезанных стержней.

  Изготовление  объемных каркасов основано на следующих  принципах: расчленение сложного объемного каркаса на отдельные плоские или объемные элементы для изготовления их на серийном сварочном оборудовании; максимальное применение контактной точечной сварки и гибочных машин для гнутья элементов каркаса; организация поточного производства элементов каркаса и сокращение транспортных операций применения комплексно-механизированных линий и конвейеров; сварка объемных каркасов из отдельных деталей на горизонтальных и вертикальных кондукторах - манипуляторах, оборудованных подвесными сварочными машинами типа МТПГ-75, МТПП-75 и др.

  Изготовление  закладных деталей осуществляют из листовой, полосовой, уголковой и фасонной прокатной стали, отвечающей условиям свариваемости. Для анкерных стержней применяют арматурную сталь диаметром не менее 8 мм.

Процесс изготовления закладных деталей  состоит в заготовке элементов - резки, зачистки поверхностей, сверлению отверстий, гнутья стержней и их электрической сварки. Листовую сталь разрезают ножницами на полосы нужного размера, которые далее поступают на эксцентриковый пресс для рубки. Затем эти детали свариваются.

  Арматурная  сталь, поступающая на предприятие, подлежит приемке путем сопоставления результатов внешнего осмотра и замеров, данных, приведенных в сертификатах, и результатов контрольных испытаний с требованиями Государственных стандартов или технических условий. При изготовлении арматурных элементов должно быть установлено соответствие используемой арматурной стали требованиям проекта. 

  4.2.Технология армирования изделий предварительно напряженной арматурой 

  В обычных железобетонных конструкциях, испытывающих изгибающие и растягивающие напряжения, в период эксплуатации могут возникнуть трещины. Поэтому в растянутые зоны железобетонных конструкций устанавливается предварительно напряженная арматура. Это с одной стороны повышает трещиностойкость конструкций, а с другой стороны способствует существенному сокращению расхода арматурной стали.

  Предварительное напряжение железобетонных конструкций  можно осуществить несколькими  способами:

- передачи  бетону предварительного напряжения  арма1уры путем непосредственного сцепления бетона с арматурой, натянутой до бетонирования на упоры;

-  сцеплением, обеспечиваемым раствором нагнетаемым  в каналы, в которые укладывается  арматура, после того как бетон  наберет требуемую прочность;

-    без сцепления путем анкеровки концов арматурных элементов;

-  путем применения напрягающих бетонов, которые, расширяясь в процессе твердения, напрягают арматуру.

  На  заводах ЖБИ в основном используется первый способ. Второй и третий способ применяют при возведении массивных  сборно-монтажных конструкций. Способы  натяжения арматуры следующие:

-  механический, с помощью натяжных машин или  гидравлических домкратов;

- электрический,  при котором арматурные стержни  нагревают электрическим током с целью получения определенного удлинения. Уложенные в таком состоянии в форму на упоры они при остывании укорачиваются и в них возникают необходимые натяжения;

- электромеханический является совокупностью первых двух. Этот способ применяют преимущественно при армировании высокопрочной проволокой непрерывной навивкой при натяжении на затвердевший бетон изделия, например труб.

  Для фиксации предварительно-напряженной  арматуры используют анкеры и зажимы. 

5.Способы формирования бетонных и железобетонных изделий

    Процесс формования является важнейшей стадией изготовления бетонных и железобетонных изделий и состоит из следующих операций:

- сборки  и смазки форм и бортовой  оснастки;

- установки  и закреплении в требуемом  положении арматурных сеток, каркасов  и закладных деталей в форме,  а при формовании предварительно  напряженных конструкций - установки  и натяжения напрягаемой арматуры;