Принципиальные технологические схемы производства

Короткий стенд состоит из отдельных  стационарных формовочных постов в  виде силовых форм (рис. 81), предназначенных  для изготовления предварительно напряженных  железобетонных ферм, балок и других конструкций для промышленного  строительства. Стенды могут быть одноярусными, когда формование изделий осуществляется по высоте в один ряд, и многоярусными (пакетными), когда изделия формуют  в несколько рядов по высоте. Вся  технология изготовления изделий —  подготовка стенда, натяжение арматуры, укладка и уплотнение бетонной смеси, тепловая обработка и, наконец, распалубка изделий — осуществляется теми же методами, что и при изготовлении изделий на длинных стендах. Однако преимуществом короткого пакетного  стенда по сравнению с длинным  является более полное использование  производственной площади цеха.

Формование в кассетах. При кассетном  способе формование и твердение  изделий осуществляются в неподвижной  вертикальной форме-кассете (рис. 82). Кассета  представляет собой ряд отсеков, образованных стальными или железобетонными  вертикальными стенками, в каждом из которых формуется одно изделие. Таким образом, количество изделий, одновременно формуемых в кассете, соответствует числу отсеков. Это  существенно повышает производительность труда, а изготовление изделий в  вертикальном положении резко сокращает  производственные площади, что является важнейшим преимуществом кассетного способа. Бетонную смесь подают к  кассетной установке насосом  по бетоноводу, а затем через гаситель по гибкому шлангу она поступает  в отсек, в который заранее  укладывается арматура. Уплотняют смесь  навесными и глубинными вибраторами. Кассета имеет специальные паровые  рубашки для обогрева изделий  в период их температурно-влажностной  обработки. Для этой цели можно использовать и отдельные отсеки, а также  электропрогрев изделий. По достижении бетоном заданной прочности стенки отсеков кассеты несколько раздвигаются механизмом, и изделие краном извлекается  из кассеты.

При поточно-агрегатном способе укладку  арматуры и бетонной смеси в форму  и уплотнение смеси производят на одном технологическом посту, а  твердение изделий — в специальных  тепловых аппаратах (пропарочных камерах  или автоклавах), т. е. общий технологический  процесс расчленяется по операциям (рис. 83). Собранная и смазанная  форма с уложенной в нее  арматурой устанавливается на виброплощадку, бетоноукладчиком заполняется бетонной смесью, и включается виброплощадка. Отформованное изделие вместе с  формой краном переносят в пропарочную  камеру, а затем, после осмотра  ОТК, на тележке вывозят на склад. Бетонная смесь из бетоносмесительного  отделения к бетоноукладчикам поступает  по эстакаде. Па каждой линии дополнительно  предусмотрены посты отделки  изделий, укладки арматуры, распалубки форм, их очистки и смазки. Отдельные  посты могут быть объединены, а  пост отделки изделий перенесен  к месту распалубки.

Конвейерный способ от поточно-агрегатного  отличается большой расчлененностью  технологических операций по отдельным  специализированным постам. Всего таких  постов на конвейерной линии до девяти: распалубка изделий, чистка и смазка форм, осмотр форм, укладка арматуры и закладных деталей, укладка  бетонной смеси, уплотнение бетонной смеси, выдержка .изделий перед тепловой обработкой (рис. 84). Изделия формуют  на вагонетках-поддонах, оснащенных специальной  оснасткой, образующей стенки формы. Размер поддона 7X4,5 м, что позволяет одновременно формовать одно изделие площадью 6,8X4,4м или несколько изделий  равновеликой площади, если установить на поддоне разделительные детали. В процессе выполнения операций формовочного комплекса вагонетка толкателем ритмично через каждые 12—15 мин перемещается от поста к посту по специально проложенным путям. Сформованное изделие  подвергают затем пропариванию в  камере непрерывного действия, имеющей  несколько ярусов по высоте. Подъем изделий с формой на верхние ярусы  и спуск их после окончания  тепловой обработки осуществляется специальными подъемниками (снижателя-ми), установленными со стороны загрузки и разгрузки камер. Перемещением вагонеток управляет оператор дистанционно с пульта управления. При этом способе  предусматривается также то, что  большинство операций формования выполняется  и управляется дистанционно. С  этой целью процесс формования максимально  расчленен на отдельные операции, и организованы соответствующие  специализированные посты, что является необходимым фактором автоматизации  производства.

Способ непрерывного формования осуществляется на вибропрокатном стане (рис. 85). Он имеет  непрерывно движущуюся ленту, состоящую  из отдельных объемных или плоских  пластин; первые обеспечивают получение  ребристой поверхности панелей, а вторые — гладкой. На непрерывно движущуюся ленту в начале стана  укладывается арматура, затем на следующем  участке подается бетонная смесь  и уплотняется вибрированием  и частично прокатом калибрующими валками; последние позволяют получать изделия  строго постоянной толщины и с  гладкой поверхностью. Сформованное изделие по мере движения ленты поступает  в зону тепловлажностной обработки  и после двухчасового про-паривания  в готовом виде сходит с ленты и направляется на склад. Скорость движения ленты стана до 25 м/ч. При наибольшей ширине изделия 3,2 м производительность достигает 80 м2/ч. Это самый производительный и автоматизированный способ производства панелей.

4. ТВЕРДЕНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

Твердение отформованных изделий  — заключительная операция технологии сборного железобетона, когда изделия  приобретают требуемую прочность. Последняя может быть равна марке  бетона для одних изделий или  быть меньше ее для других. Так, прочность  бетона изделий при отгрузке их потребителю  должна быть равна: не менее 70% марочной (28-суточной) прочности для изделий  из бетона на портландцементе или  его разновидностях и 100%-ной для  изделий из силикатного (из-вестково-песчакого) или ячеистого бетона. Однако для  некоторых изделий из портландцементного бетона отпускная прочность должна превышать 70%. Например, прочность бетона шпал для железных дорог должна быть равна марке пролетных строений мостов — не менее 80% от марки. Допускаемое  снижение отпускной прочности изделий  определяется исключительно экономическими соображениями, так как в этом случае сокращается продолжительность  производственного цикла и соответственно повышается оборачиваемость средств. При этом имеется в виду, что  прочность, недостающую до марочной, изделия наберут в процессе их транспортирования и монтажа  и к моменту загружения эксплуатационной нагрузкой прочность их будет  не ниже проектной (марочной).

В зависимости от температуры среды  различают следующие три принципиально  различных режима твердения изделий:

нормальный — температура 15—20° С;тепловая обработка при температуре до 100° С при нормальном давлении; автоклавная обработка — пропариваиие при повышенном давлении пара и температуре среды выше 100° С.

Независимо от режима твердения  относительная влажность среды  должна быть близкой 100%, иначе изделия  сохнут, а это приводит к замедлению или прекращению роста их прочности, так как твердение бетона есть в первую очередь гидратация цемента, т. е. взаимодействие цемента с водой.

Нормальные условия твердения  достигаются в естественных условиях без использования каких-либо тепловых аппаратов и затрат тепла. Это  важнейшее технико-экономическое  преимущество естественного способа  твердения, отличающегося простотой  в организации и минимальными капитальными затратами. В то же время  способ экономически оправдан может  быть только в исключительных случаях. В естественных условиях изделия  достигают отпускной 70%-ной марочной прочности в течение 7—10 сут., тогда  как при искусственном твердении (пропарива-нии или автоклавной  обработке) эта прочность достигается  в 15—20 раз быстрее — за 10—16 ч. Соответственно снижается потребность  в производственных площадях, объеме парка форм, сокращается продолжительность  оборачиваемости средств. Это и  является причиной применения на большинстве  заводов искусственного твердения.

 В то же время стремление  отказаться от последнего является  акту-алыгай проблемой современной  технологии бетона. Уже имеются  бетоны, которые в течение 1 сут.  нормальных условий твердения  приобретают до 40—50% марочной прочности.  Это достигается применением  высокомарочных быстротвердеющих  цементов, жестких бетонных смесей, интенсивного уплотнения вибрацией  с дополнительным пригрузом, применением  добавок — ускорителей твердения,  виброактивацией бетонной смеси  перед формованием, применением  горячих бетонных смесей. Дальнейшее  развитие работ в этом направлении  позволит, по-видимому, в ближайшие  годы отказаться в ряде случаев  от искусственного твердения.  Однако в настоящее время искусственный  способ твердения изделий по  своим технико-экономическим показателям  превосходит естественный.

Тепловая обработка при нормальном давлении. Различают несколько способов тепловой обработки железобетонных изделий при нормальном давлении: пропаривание в камерах, электропрогрев, контактный обогрев, выдержка в теплобассейнах (в горячей воде). Технико-экономическое  преимущество пока еще остается за пропариванием в камерах, и этот способ применяется на подавляющем  большинстве предприятий сборного железобетона.

Пропаривание осуществляют в камерах  периодического и непрерывного действия. В последних свежесформованные  изделия непрерывно поступают на Еагонетках, и также непрерывно с  противоположного конца туннеля  камеры выходят готовые изделия. В процессе твердения изделия  в камере проходят зоны подогрева, изотермического  прогрева (с постоянной максимальной температурой пропаривания) и охлаждения. В принципе камеры непрерывного действия, как и вообще всякое непрерывно действующее  оборудование, обеспечивают наиболее высокий съем продукции с единицы  объема. Однако в данном случае необходимость  применения вагонеток и механизмов для перемещения изделия, а также  ряд конструктивных сложностей и  неполадок в теплотехническом отношении  туннельных камер не позволяют широко применять этот вид пропарочных камер. Применяются они только при конвейерном способе производства и вряд ли получат дальнейшее развитие. Перспективными являются вертикальные камеры непрерывного действия.

Среди камер периодического действия основное применение находят камеры ямного типа (рис. 86) глубиной примерно 2 м и на 0,5—0,7 м выступающие  над уровнем пола цеха. Размер камеры в плане соответствует размеру  изделий или кратен им. Наиболее выгодным является размер камеры, соответствующий  размеру одного изделия в плане, так как загрузочная емкость  камеры наименьшая и минимальным  оказывается непроизводительный простой  камеры под загрузкой. Однако при  этом возрастает количество камер. Технико-экономическим  анализом этих двух показателей (положительного и отрицательного) установлено, что  наиболее выгодным оказывается размер камеры в плане, соответствующий  размеру двух изделий.

Стенки камеры выкладывают из кирпича  или делают бетонными. Сверху камеру закрывают массивной крышкой  с теплоизоляционным слоем, предупреждающим  потери тепла. Для предупреждения выбивания  пара в стенках камеры сверху ее предусмотрена канавка, засыпаемая песком или заливаемая водой, в которую  входят соответствующие выступы  на крышке камеры. Это создает затвор, препятствующий выбиванию пара из камеры. Изделия в камеру загружают сверху краном в несколько рядов по высоте. Если изделия загружаются в форме, то каждый верхний ряд устанавливается  на стенки нижележащей формы (через  деревянные прокладки). Если изделия  формуют с частичной немедленной  распалубкой, то они поступают в  камеру только на поддоне. В этом случае поддон с изделием устанавливается  на специальные откидывающиеся выступы, предусмотренные на стенках камеры.

Режим пропаривания в камерах характеризуется  продолжительностью подъема температуры, выдержкой при максимальной температуре  и продолжительностью охлаждения, а  также наибольшей температурой в  период изотермического прогрева. Применяют  самые разнообразные режимы твердения  в зависимости от свойств цемента  и его вида, свойств бетонной смеси (жесткая или подвижная), вида бетона (тяжелый или легкий), размеров изделий (тонкие или массивные). В качестве усредненного можно привести следующий  режим: подъем температуры со скоростью 25—35 град/ч, снижение температуры со скоростью 30— 40 град/ч, изотермическая выдержка в течение 6—8 н и максимальная температура нагрева 80—90° С. Таким  образом, общая продолжительность  пропаривания для изделий на обыкновенном портландцементе в среднем составляет 12—15 ч. Как видно, твердение изделий  — наиболее продолжительная операция, в десятки раз превышающая  все другие (например, формование одного настила длится 12—15 мин, а стеновой панели, имеющей отделочный слой, не превышает 20—25 мин). Это делает необходимым  изыскание путей для снижения продолжительности пропаривания, для  чего необходимо знать факторы, его  определяющие.

В первую очередь на режим твердения  оказывает влияние вид цемента. Применение быстротвердеющих цементов (алитовых и алитоалюминатных портландцементов) позволяет примерно в 2 раза сократить  продолжительность изотермической выдержки. Кроме того, оптимальная  температура прогрева изделий на этих цементах оказывается в пределах 70—80° С, что также существенно  сокращает время, потребное на нагрев и охлаждение. В совокупности общая  продолжительность тепловой обработки  изделий на алитовых и алитоалюминатных быстротвердеющих портландцементах снижается  до 8—10 ч, а прочность бетона достигает 70—80% марочной.