ТЕХНОЛОГИЯ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИИ

ФОРМОВАНИЕ НА ВИБРОПРОКАТНОМ СТАНЕ

Способ вибропроката на стане конструкции

Н. Я- Козлова применяется на заводах с 1957 г. и теперь зна­чительно усовершенствован. Отличительной особенностью изго­товления изделий на вибропрокатном стане является то, что все технологические операции от приготовления бетонной смеси до выдачи готового изделия осуществляются непрерывно на одной установке.

На прокатном стане модели БПС-4М изготовляются часто­ребристые панели-скорлупы, имеющие с одной стороны кессоно­образную поверхность, а с другой — ровную, гладкую, готовую под окраску или оклейку обоями. Из таких скорлуп комплекту­ются конструктивные элементы зданий: панели перекрытия и стеновые панели, состоящие из двух скорлуп, обращенных реб­рами внутрь, с прокладкой между ними утеплителя.

На стане модели БПС-6 изготавливаются плоские панели: внутренние несущие толщиной до 14 ся и наружные самонесу­щие из керамзитобетона толщиной до 32 См. Такие конструкции приняты для строительства 9—12-этажных крупнопанельных жилых домов.

Конструктивная схема вибропрокатной установки. Прокатный стан БПС-4М представляет собой полуавтоматиче­скую линию непрерывного действия, которая состоит из ком­плекса механизмов и устройств, выполняющих в определенной технологической последовательности все операции по производ­ству панелей [31].

Выполнение всех операций подчинено единому ритму — ско­рости движения формующей ленты. От этого зависит интенсив­ность подачи бетонной смеси, продолжительность формования изделий и количество выпускаемой продукции. Основные техно­логические операции на установке автоматизированы.

Прокатный стан представляет собой непрерывно движущий­ся конвейер'- В состав прокатного стана входят: формующая лента, натяжная станция, приводная станция, формующая и ка­либрующая секции и секция тепловой обработки (рис. 142).

Формующая, лента состоит из отдельных стальных, кессонообразных поперечных звеньев, собранных на шести тяго­вых цепях и плотно прилегающих друг к другу. Ширина каж­дого звена равна 300 Мм, длина — ширине формующей лен­ты—‘3600 Мм. Размеры кессонообразователей приняты для па­нелей междуэтажных перекрытий и крыш 300x600x100 Мм.

Необходимое натяжение формующей ленты обеспечивается натяжной станцией, расположенной в головной части стана. Движение ленте сообщается главным приводом стана через при­водную станцию.

Специальной установкой, работающей автоматически, на по­верхность формующей ленты тонким слоем (0,2—0,3 Мм) нано­сится петролатум, разгоретый до 70—80°. Создается устойчивая защитная пленка, способствующая, легкой распалубке изделий. Кроме того, застывшая петролатумная смазка закрывает воз­можные зазоры между звеньями ленты, препятствуя вытеканию цементного молока. После распалубки изделия поверхность лен­ты не требует очистки, так как петролатум в процессе тепловой обработки впитывается в отвердевший бетон.

Формующая секция предназначена для уплотнения бетонной смеси, поступающей непрерывным потоком из бетоно­мешалки на ленту. Основными механизмами секции являются бетоноукладчик, вибробалка и фреза. Шнек бетоноукладчика расположен перпендикулярно оси стана и вращается от само­стоятельного привода со скоростью 60 Об/мин. Лопасти шнека, направленные от середины ленты, имеют правую и левую навив­ку, перемещают и распределяют бетонную смесь по ширине лен­ты равномерным слоем. Виброщиток, расположенный за шнеком (по ходу формующей ленты), Возвышается над лентой на вели­чину, определяющую предварительную толщину изделия с уче­том уплотнения.

Вибробалка, предназначенная для уплотнения бетонной сме­си, расположена под формующей лентой перпендикулярно оси стана. Она представляет собой сварную коробчатую конструк­цию, на нижней поверхности которой расположен дебаланс - ный вал.

Дозировочное отделение расположено над про­катным станом в зоне формующей секции. Цемент, песок и ще­бень дозируются по объему непрерывно посредством ленточных питателей.

Расходные бункера металлические сварные емкостью для песка и щебня по 10 Мъ, для цемента 8,7 М3 каждый, в нижней, выходной части оборудованы шиберными задвижками, закры­вающими отверстия при перерывах в работе стана.

Калибрующая секция предназначается для точной калибровки изделий по толщине и получения ровной, гладкой лицевой поверхности. Проходя, через калибрующую секцию, из­

Делия обжимаются рядом валков, обтянутых общей прорезинен­ной лентой.

Калибрующий агрегат подвешен к станине посредством двух механизмов подъема и может перемещаться в вертикальной плоскости. Очистка калибрующей ленты осуществляется особым автоматическим устройством.

Секция тепловой обработки — часть прокатного стана длиной около 60 М — представляет собой щелевую камеру, изолированную от окружающей среды и утепленную. Изделия в камере укрываются сверху резиновой лентой (в последней модели стана — стальной), натянутой на два барабана. Во вре­мя работы стана лента перемещается вследствие сцепления с поверхностью отформованных изделий.

Технология производства. Для изготовления желе­зобетонных изделий способом непрерывного вибропроката при­меняют мелкозернистые и цементно-песчаные бетонные смеси. Чтобы обеспечить условия для ускоренного твердения бетона, материалы должны удовлетворять ряду дополнительных требо­ваний.

Состав бетонной смеси, применяемой для изготов­ления вибропрокатных изделий, должен обеспечить получение достаточной прочности их ко времени выхода со стана, а также иметь необходимую удобоукладываемость и однородность. Же­сткость бетонной смеси принимают не менее 40—45 Сек, так как более пластичная смесь приводит к снижению прочности бетона.

Для приготовления бетонной смеси принимается высокоалито - вый быстротвердеющий портландцемент марки 500—600 С со­держанием не менее 52—55% Трехкальциевого силиката. Для приготовления цементно-песчаной бетонной смеси песок должен быть более крупным по своему зерновому составу, чем для мел­козернистых бетонов со щебнем. Лучшие результаты получаются при использовании чистых, хорошо промытых песков.

Для керамзитобетонных панелей применяют три фракции ке­рамзитового заполнителя: две гравия (5—10 и 10—20 Мм) и од­ну керамзитового песка (0—5 Мм). Расход воды подбирается с учетом скорости водопоглощения составляющих, чтобы получить необходимую подвижность смеси.

Дозирование материалов обеспечивается опреде­ленной скоростью движения транспортерных лент питателей и установленным размером щели, через которую материал выхо­дит из горловины бункера на ленту питателя. В бункерах для цемента дополнительно установлены барабанные питатели, вы­дающие цемент в горловину бункера равномерно отдельными порциями, обеспечивая этим его равномерное разрыхление не­зависимо от высоты загрузки бункера цементом. Этим обеспечи­вается постоянный объемный вес цемента, а следовательно, и точность дозирования.

Автоматический влагорегулятор позволяет получить постоян­ное водоцементное отношение смеси (в зависимости от влаж­ности песка). Подача компонентов в бетоносмеситель с одновре­менным их перемешиванием производится шнеком длиной око­ло 6 М.

Приготовление бетонной смеси осуществляется в бетоносмесителе принудительного действия шнекового типа. При принудительном перемешивании жесткой бетонной смеси со ско­ростью вращения лопастного вала 180 Об/мин вся масса нахо­дится во взвешенном состоянии. Максимальная производитель­ность бетоносмесителя до 15 М?/ч.

Укладка и уплотнение бетонной смеси выполняет­ся механизмами формующей секции. Бетонная смесь, поступаю­щая непрерывным потоком из бетономешалки, распределяется бетоноукладчиком по всей ширине формующей ленты. Одновре­менно с разравниванием бетонной смеси производится уплотне­ние ее вибробалкой через формующую ленту.

Выровненный и уплотненный слой бетонной смеси подре­зается нижней частью виброщитка для получения предва­рительной толщины изделия. Вслед за этим фреза срезает местные излишки бетона и заравнивает впадины, одно­временно создавая припуск бетона в пределах 3—5% толщины изделия.

При дальнейшем движении формующей ленты изделие под­вергается калибровке путем проката его валками калибрующей секции. Здесь изделие получает проектную толщину.

Тепловая обработка изделий осуществляется кон­тактным прогревом бетона снизу от формующей ленты. Острый пар подается в паровую полость стана. Через 30—40 Мин после начала прогрева в бетоне устанавливается максимальная тем­пература 95—98°, которая сохраняется до конца тепловой обра­ботки, продолжающейся 3 часа.

Кратковременный прогрев при температуре, близкой к 100°, значительно ускоряет процесс твердения бетонов в первые часы, однако необходимо считаться, с тем, что не в полной мере ис­пользуются возможности получения высокой конечной проч­ности. Практически на действующих заводах средняя прочность бетона при снятии изделий со стана составляет 120—150 Кг/см2 И через 28 суток 300—350 Кг/см2.

Расход пара на тепловую обработку 1 М3 железобетонных изделий на прокатных станах составляет 200—250 Кг.

Съем изделий со стана после тепловой обработки осу­ществляется посредством обгонного рольганга, который являет­ся продолжением конвейера. При выходе из стана, пока изделие большей частью опирается, на формующую ленту, оно само при­водит в движение цепной транспортер рольганга. Когда изделие полностью освободится от формующей ленты, с пульта управле-

Яия включают привод обгонного рольганга, который со скоро­стью, значительно превышающей скорость формующей ленты, передвигает изделие на опрокидыватель, освобождая место для •следующего изделия.

Опрокидыватель поворачивает готовое изделие на 80° к го­ризонту, мостовым краном снимают изделие и в вертикальном положении направляют на промежуточный склад или к месту комплектации изделий.

На прокатном стане БПС-6 формуются наружные стеновые панели длиной до 8 М из керамзитобетона объемным весом 900 Кг/м3. В связи с применением легкого бетона значительно повышена интенсивность вибрационных воздействий на бетон­ную смесь, что компенсирует недостаток собственного веса и неоднородность заполнителя, обеспечивая получение необходи­мой плотности бетона.

Бортовая, оснастка для получения изделий выполняется в ви­де съемных профильных брусьев или является постоянно закре­пленной, разрезной, автоматически освобождающейся от изде­лия при его сходе со стана.

Обрамление проема в стеновых панелях изготовляется от­дельно в формах также из керамзитобетона, устанавливается на формующую ленту стана вместе с арматурным каркасом и при формовании панели замоноличивается. в ней.

При формовании возможно одновременное получение наруж­ного декоративного и внутреннего фактурного слоев. Наружный слой из белого цемента с мраморной крошкой укладывается на формующую ленту стана перед установкой арматурного карка­са. После выхода панели из калибрующей секции на нее нано­сится внутренний отделочный слой, который выравнивается и заглаживается виброрейкой.

Скорость движения формующей ленты при изготовлении ке - рамзитобетонных панелей принимается 15 М/ч. Это обеспечивает 4-часовый прогрев изделий, при котором они набирают проч­ность, достаточную для распалубки и дальнейшего транспорти­рования.

Повышение эффективности тепловой обработки и предохра­нение поверхности изделия от вспучивания достигается приме­нением пригруза в пределах 40—50 Г/см2, действующего в на­чальный период тепловой обработки (30—50 Мин). Стальная накрывная. лента пригрузочного устройства (рис. 144) передает давление на поверхность бетона от веса грузовых металличе­ских валков; величина давления регулируется гидроцилиндра­ми, расположенными по обе стороны ленты.

Новые экспериментальные конструктивные и технологические решения станов предусматривают устранение недостатков виб- ропрокатного стана Н. Я. Козлова (рис. 143). Сущность новых предложений сводится, главным образом, к следующему:

Создание жесткой базы для формования из­делий путем замены формующей ленты формами-тележками, соединенными между собой в непрерывную цепь;

Обеспечение возможности изготовления напряженн о-а р - мированных конструкций;

Использование нижней ветви стана для тепловой об­работки изделий, что позволяет довести ее продолжительность до 5,5—б Ч, не увеличивая длины стана;

Повышение заводской готовности изделий.

Для формования, изделий применяется самоходный бетоно­укладчик, оборудованный вибронасадкой. Для лучшего уплотне­ния бетонной смеси на участке формования формы-тележки под­пружиниваются. Затем наносится отделочный слой, который за­глаживается валком.

Далее тележка с изделием поступает в щелевую камеру предварительной тепловой обработки с паровыми регистрами, изделия нагреваются в течение 1,5 Ч до 45—50°; за это время происходит схватывание цемента. На открытом участке стана производится окончательная калибровка изделия и отделка его поверхности металлическими дисками.

Заслуживает внимания устройство для вертикального пере­мещения тележек с одного яруса на другой без их поворота по отношению к горизонтальной плоскости. Горизонтальное и вер­тикальное перемещение тележек осуществляется посредством тяговой цепи. На концах стана применены дополнительные уст­ройства для вертикальной передачи тележек.

Возможна как цикличная, так и непрерывная работа кон­вейера со средней скоростью движения, тележек 20—25 М/ч.

Основные параметры. Принцип скользящего виб­роштампования широко применяется в производстве железобе­тонных изделий при формовании длинномерных элементов сложного профиля, плоских и криволинейных оболочек и т. п.

В зависимости от размеров и формы изделия, вида его ар­матуры и принятой организации процесса скользящее вибро­штампование можно осуществлять стационарным вибро­штампом с перемещением изделия на конвейере или отдельной тележке и передвижным виброштампом, перемещающим­ся вдоль неподвижного изделия.

Формование тонкостенных изделий скользящим виброштам­пованием возможно только в достаточно жестких металлических формах или железобетонных матрицах. При формовании изде­лий на упругом основании под влиянием работы вибратора про­является «мембранный эффект», резко снижающий степень уп­лотнения бетонной смеси.

Особенностью работы скользящего виброштампа является возможность бокового расширения уплотняемой бетонной смеси. Степень уплотнения смеси характеризуется, при этом видом дви­жения виброштампа. Для получения наибольшего эффекта уп­лотнения бетонной смеси отношение веса штампа (2 к величине возмущающей силы вибратора Р должно находиться в преде­лах 0,4—0,5.

Эффективность работы скользящего виброштампа при задан­ном 0/Р зависит от направленности, частоты и амплитуды ко­лебаний, а также величины удельного давления на бетон.

Если давление на бетон достигнет величины, при которой на­чинается интенсивное выдавливание бетонной смеси из-под виб­роштампа, смесь не успевает хорошо уплотняться, в то же время валик выжатой смеси препятствует движению виброштампа и этим способствует возникновению трещин в изделии. Величина допустимого давления виброштампа зависит от степени подвиж­ности смеси. Лучшие результаты получались при удельном ста­тическом давлении на бетонную смесь около 50 г/сл*2 для смесей жесткостью 200 Сек и 80—100 Г 1см2 — для смесей жесткостью 300 Сек.

Направленная вибрация с углом наклона 5—15° (в сторону движения виброштампа) обеспечивает равномерность работы виброштампа и отсутствие трещин в изделии.

Форма скользящего виброштампа существенно влияет на ка­чество получаемой поверхности. Рациональным является плав­ный переход от толщины неуплотненного слоя к толщине изде­лия путем постепенного изменения угла наклона передней части виброштампа. Чтобы устранить возможность прилипания штам­па, устраивают систему воздушных клапанов, применяют до-

Зоа

Полнительную высокочастотную вибрацию и, в простейших слу­чаях, прокладывают мешковину.

Первоначальная толщина слоя бетонной смеси должна при­ниматься с таким расчетом, чтобы при полном уплотнении бе­тона достигалась проектная толщина изделия. При жестких сме­сях возможно повторное прохождение виброштампа.

Формование криволинейных панелей. Примером передвижного вибрационного устройства может служить машина для формования тонкостенных пане­лей двоякой кривизны, предложенная в НИИСК УССР [115].

Конструкция машины представляет собой пространственную раму, на которой смонтированы бункер, виброшаблон, механиз­мы перемещения машины и подъема бункера с виброшаблоном, а также электрооборудование и пульт управления. Передвигаясь по рельсам вдоль линии последовательно расположенных мат­риц, машина, обслуживаемая одним оператором-машинистом, поочередно формует панели.

Схема работы машины заключается в следующем (рис. 145). Бетонная смесь, загруженная в бункер, заполняет пространство между нижней кромкой бункера и поверхностью матрицы, об­разуя естественный затвор для остальной части бетонной смеси. По мере движения машины бетонная смесь, выходя из бункера, поступает на поверхность матрицы. Заслонка задней стенки бун­

Кера, имеющая очертание поперечного профиля панели, срезает лишнюю бетонную смесь, оставляя слой, необходимый для фор­мования панели с припуском на уплотнение.

При поступательном движении машины из бункера-питателя непрерывно выдается бетонная смесь для формования изделия и одновременно производится, ее уплотнение скользящим по сме­си виброшаблоном. Бункер и виброшаблон, опираясь катками на направляющие мат­рицы, совершают кри­волинейные движения, соответствующие про­дольному профилю па­нели.

Направленность ко­лебания виброшаблона достигается благодаря жесткой установке двух электровибрато­ров С-413, оси враще­ния которых соосно го­ризонтальны и парал­лельны передней кром­ке рамы шаблона. Кат­ки, обтянутые резиной, ограничивают опуска­ния виброшаблона, что обеспечивает необхо­димую толщину форму­емой оболочки.

Для окончательной отделки поверхности панели бункер и вибро­шаблон поднимают вверх и машину воз­вращают в исходное положение. Затем опускают на отформованную панель виб­рошаблон, включают его вибраторы и вторым проходом загла­живают поверхность панели.

Рабочие скорости машины находятся в пределах 0,25—

1 М/мин, скорости заглаживания и холостого хода 15—30 М/мин. Проектная производительность машины в смену составляет 12 панелей длиной до 4 М.

Панели-оболочки двоякой кривизны шириной до 3 и длиной

9— 24 М конструируются с переменной высотой поперечного про­филя: от нулевой на опорах до максимальной в середине проле­та. Для формования таких панелей применяется машина с из­меняющимся очертанием профиля виброшаблона (рис. 146).

Самоходная рама машины перемещается по рельсовому пу­ти, уложенному вдоль линии матриц. Виброшаблон состоит из нескольких секций, соединенных между собой. Края виброшаб­лона опираются катками на продольные направляющие матри­цы, а середина подвешена к раме машины. Так как направляю­щие матрицы в вертикальной плоскости не параллельны поддо­ну, то при продольном перемещении машины края виброшабло­на совершают вертикальные перемещения относительно точки их подвеса, в результате получается переменная высота профиля.

Распределение бетонной смеси по форме и предварительное уплотнение производится бетоноукладчиком, оборудованным профилирующим шаблоном с вибратором И-7, который придает поверхности смеси необходимое очертание. Окончательное уп­лотнение бетонной смеси осуществляется скользящим вибро­штампом, смонтированным на самоходной раме второго бето­ноукладчика.

При изготовлении армоцементных криволинейных скорлуп чаще всего применяется способ скользящего виброштампования. При формовании применяется приспособление в виде набора стальных полос для равномерного распределения арматурных сеток по сечению элемента. Фиксирующее устройство перемеща­ется при формовании одновременно с виброшаблоном или виб­роштампом.

Неоднократно экспериментировались другие способы формо­вания криволинейных железобетонных и армоцементных скор­луп; вибролитье в двойной металлической форм£ (для элемен­тов любого очертания) и последующее гнутье свежеотформован - ной тонкостенной плиты вокруг жесткого сердечника.

Технология изготовления криволинейных тонкостенных пане­лей имеет ряд особенностей, зависящих от их формы и разме­ров. Для формования панелей наиболее удобны железобетонные матрицы, рабочая поверхность которых должна быть отшлифо­вана и по форме строго соответствовать нижней поверхности па­нели. Для изделий большого размера следует применять различ­ные распалубочные устройства: гидравлические, пневматиче­ские и т. п.

Подвижность бетонной смеси обычно принимается в преде­лах 60—70 Сек. Смесь должна свободно выходить из бункера и не сползать с наклонной поверхности матрицы при уплотне­нии. Толщину слоя укладываемой смеси определяют во время опытного формования путем контрольных замеров получаемой толщины уплотненного бетона.

Арматура укладывается в формы в виде готовых арматур­ных каркасов, которые закрепляются в проектном положении специальными фиксаторами. Закладные детали, предназначен­ные для съема изделий с форм, не должны препятствовать дви­жению формовочной машины, поэтому рекомендуется применять монтажные петли с откидными кольцами, втопленные скобы и т. п. После окончания формования необходимо оголить в нуж­ных местах закладные детали и извлечь поворотные кольца монтажных петель.

Панели снимают с матриц только после достижения бетоном 70% проектной прочности. Перед съемом в случае необходи­мости устанавливают временные крепления, снижающие дефор - мативность поперечного контура тонкостенной - оболочки. Эти крепления используют также при перевозке и монтаже панелей, поэтому их рекомендуется делать инвентарными.