Строительные материалы и изделия

Армирование железобетонных изделий |Н

В заводском производстве на долю арматуры приходится около 20% себестоимости железобетонных изделий, поэтому вопросы организации арматурных работ на заводах сборного железобетона являются важнейшими и в техническом, и в эконо­мическом отношениях.

Различают армирование железобетонных изделий ненапря­женное (обыкновенное) и предварительно напряженное. Опера­ции армирования и виды арматуры, применяемые при каждом [{3 этих способов армирования, имеют ряд принципиальных

оТЛичий.

# Ненапряженное армирование осуществляется с помощью „лоских сеток и пространственных (объемных) каркасов, изго­товленных из стальных стержней различного диаметра, сва­ренных между собой в местах пересечений. В железобетоне различают арматуру несущую (основную) и монтажную (вспо­могательную). Несущая арматура располагается в местах изде­лия, в которых под нагрузкой возникают растягивающие на­пряжения; арматура воспринимает их. Монтажная арматура располагается в сжатых или ненапряженных участках изделия. Кроме этих видов арматуры применяют петли и крюки, необ­ходимые при погрузочных работах, а также закладные части, крепления и связи сборных элементов между собой.

Наименьшие трудовые затраты на армирование изделий и кон­струкций будут при применении арматурных каркасов наиболь­шей степени готовности, т. е. состоящих не только из основной арматуры, но и из вспомогательной с приваренными петлями, крюками, закладными деталями. В этом случае операция по армированию сводится к установке готового арматурного карка­са в форму его и закреплению.

Арматурные сетки и каркасы изготовляют в арматурном цехе, оборудованном резательными, гибочными и сварочными аппаратами. Процесс производства строится по принципу еди­ного технологического потока, от подготовки арматурной стали до получения готового изделия. Арматурные сетки и каркасы изготовляют в соответствии с рабочими чертежами, в которых указаны длина и диаметр стержней, их количество, расстояние между ними, места приварки закладных деталей и расположения монтажных петель. При установке и раскреплении каркасов в форме необходима высокая точность, так как от этого зависит величина защитного слоя бетона в изделии, иначе может возникнуть коррозия арматурной стали.

Стержневую арматурную сталь диаметром до 10 мм постав­ляют на завод в мотках (бухтах), а диаметром от 10мм и бо­лее— прутках длиной 6... 12 м или мерной длины, оговариваемой в заказах. Арматурную проволоку поставляют в мотках, причем каждый моток состоит из одного отрезка проволоки. Изготов­ление арматуры складывается из следующих операций: подго­товки проволочной и прутковой стали — чистки, правки, резки, стыкования, гнутья; сборки стальных стержней в виде плоских сеток и каркасов; изготовления объемных арматурных карка­сов, включая приварку монтажных петель, закладных частей, фиксаторов. Подготовка арматуры, поступающей на завод в мот­ках и бухтах, заключается в их размотке, выпрямлении (прав­ке), очистке и разрезке на отдельные стержни заданной длины. Правку и резку арматурной стали осуществляют на правильно - отрезных станках-автоматах.

Прутковую арматурную сталь разрезают на стержни задан­ной длины, а также стыкуют сваркой в целях уменьшения отхо ДОВ. Стыкуют стержни посредством контактной СТЫКОВКОЙ Элек тросварки и только в отдельных случаях при использовании стержней больших диаметров применяют дуговую сварку. 1(0н тактную стыковую сварку осуществляют методом оплавления электрическим ТОКОМ торцов стержней В местах ИХ будущего стыка. При этом стержни сильно сжимают и сваривают между собой.

При изготовлении монтажных петель, хомутов И других фигурных элементов арматуры прутковую и проволочную арма­турную сталь после разрезки подвергают гнутью.

Сборку сеток и каркасов из стальных арматурных стерж­ней производят посредством точечной контактной электросварки Сущность ее заключается в следующем. При прохождении элек­трического тока через два пересекающихся стержня в местах их контакта электрическое сопротивление оказывается наибольшим, стержни в этом месте разогреваются и, достигнув пластического состояния металла, свариваются между собой. Прочной сварке способствует также сильное сжатие стержней между собой. Процесс точечной сварки может длиться доли секунды при при­менении тока в несколько десятков тысяч ампер.

Точечную сварку осуществляют с помощью специальных сварочных аппаратов. Они отличаются мощностью трансформа­тора, количеством одновременно свариваемых точек (одно - и многоточечные), характером используемых устройств для сжатия свариваемых стержней. Сварочные машины позволяют создавать в комплексе с другими машинами и установками поточные автоматические линии изготовления плоских сеток как гото­вого арматурного элемента, так и полуфабрикатов для изготов­ления пространственных каркасов.

На рис. 11.3 приведена автоматическая линия для сварки широких сеток. В состав линии входят групповые бухтодержа - тели продольной и поперечной подачи, правильные устройства, сварочная машина М. ТМ. С с отрезным устройством. В линии пре­дусмотрена электромагнитная система программирования подачи поперечных и дополнительных продольных стержней, пневматиче­ские ножницы для поперечной резки сетки, посты для приварки закладных деталей и устройства для фиксаторов. Поточное выполнение всех операций по изготовлению арматурных сеток на одной технологической линии значительно снижает трудоем­кость процесса по сравнению с доработкой сеток на кондукто­рах, выполняемой обычно вручную.

Изготовление пространственных арматурных каркасов про­изводят в основном из плоских сеток, соединяемых между собой на специальных сварочных машинах. Сборка каркасов может производиться в горизонтальном и вертикальном положениях.

Для удобства соединения узлов клещами для точечной сварки применяют вертикальный кондуктор (рис. 11.4). Плоские элемен­ты арматуры укладывают между штырями кондуктора, которЫ-

Рис. 11.3. Автоматизированная линия для сварки широких сеток:

/ — передвижной приемный стол сеток; 2 — устройство для приварки и изгиба фиксато­ров; 5 — агрегат для приварки закладиых деталей; 4 — устройство для вырубки от верстий, 5 — пневматические ножницы; 6 — сварочная машина МТМС 18X75; 7 — меха­низм подачи продольной арматуры; S — бухтодержатели с консольным краном; 9— сты ковая сварочная машина; 10 — бухтодержатель для поперечной арматуры; 11 — станок для правки и резки арматуры

Рис. 11.4. Кондуктор для сварки пространственных каркасов:

1 — пульт управления; 2 — противовес; 3 — сварочные клещи; 4 — кондуктор; 5 — блок: б — свариваемый каркас; 7 — лебедка

ми они удерживаются на поворотной консоли, и кондуктор с ап матурой можно перемещать вверх и вниз с помощью лебедку Некоторые узлы кондуктора соединены между собой болтами Это позволяет применять один и тот же кондуктор для сборКи различных арматурных каркасов, закрепляя его элементы в со­ответствии с размером собираемого каркаса.

При необходимости (например, для ребристых плит) плоские сетки и каркасы можно гнуть на специальных гибочных станках • Напряженное армирование — создание в бетоне по всему се­чению или только в зоне растягивающих напряжений предвари­тельного обжатия, величина которого превышает напряжение растяжения, возникающее в бетоне при эксплуатации. Обычно предварительное обжатие бетона 5...6 МПа, а при изготовлении железобетонных напорных труб 10... 12 МПа. Обжатие бетона, как отмечалось выше, осуществляют силами упругого последействия натянутой арматуры. Это достигается силами сцепления армату­ры с бетоном или с помощью анкерных устройств.

Для обеспечения обжатия бетона применяемая арматурная сталь должна находиться в пределах упругих деформаций и не превышать 85...90% от предела текучести стали, а для углеро­дистых сталей, не имеющих четко выраженного предела теку­чести, — 65...70% от предела прочности на разрыв.

В качестве основной напрягаемой арматуры применяют про­волочную и прутковую арматурные стали, а в качестве вспомо­гательной ненапрягаемой арматуры, если она имеет место в напряженных изделиях, — сварные сетки и каркасы.

При изготовлении предварительно напряженных изделий пользуются одноосным обжатием бетона отдельными стержнями или пучками проволок, располагаемых в изделии вдоль его про­дольной оси, и объемным обжатием путем навивки напряженной проволоки в двух или нескольких направлениях. Можно навивать проволоку и на готовое изделие с последующей защитой арма­туры слоем бетона.

Арматурные элементы, применяемые в конструкциях, состоят из собственно арматуры, устройств для закрепления арматуры при натяжении и приспособлений для обеспечения проектного расположения отдельных стержней и проволок, из которых комп­лектуется арматурный элемент. Конструкция устройств для за - крепления арматуры связана с технологией изготовления арма-j турного элемента, типом натяжения машин и приспособлений. 1 Применяют два вида этих устройств: зажимы и анкеры. В свою очередь, зажимы и анкеры подразделяют по способу закрепления арматуры на клиновые, плоские, конические, волновые, петлевые, резьбовые, шпоночные и глухие анкеры, в которых концы арма­турных пучков опрессовываются в обойме из мягкой стали. Все приведенные устройства, за исключением резьбовых, применяют для закрепления как круглых стержней, так и стержней периодиче­ского профиля.

Для захвата и закрепления стержневой арматуры применяют

наконечники с винтовой нарезкой или различные клиновые су- рИ с профилем, обратным профилю натягиваемой арматуры. Прогрессивной конструкцией зажимных устройств являются групповые зажимы, применяемые при предварительной механи­зированной сборке проволочных пакетов. Зажимы применяют для закрепления каждого стержня, нити проволоки или группы их.

Анкеры для проволочных пучков различают по способу натя­жения и закрепления концов. Для закрепления пучков применя­ют два типа анкеров: конический с натяжением арматуры дом­кратом двойного действия и гильзовый с натяжением арматуры

стержневым домкратом.

Передачу предварительного напряжения арматуры на бетон осуществляют тремя способами: 1) посредством сцепления арма­туры диаметром 2,5...3 мм с бетоном; при большем диаметре арматуры сцепление обеспечивается путем устройства вмятин на поверхности проволоки или свивкой прядей из 2...3 проволок либо применением арматуры периодического профиля; 2) посред­ством сцепления арматуры с бетоном, усиленного анкерными устройствами; 3) посредством передачи усилий натяжения на бе­тон через анкерные устройства на концах арматурного элемента без учета сцепления арматуры и бетона.

• Натяжение арматуры производят различными способами: ме­ханическим, электротермическим, а также химическим при при­менении напрягающегося цемента. При механическом способе натяжения арматура растягивается осевой нагрузкой, создавае­мой домкратами. Сначала арматуру натягивают до усилия, рав­ного 50% проектного напряжения, при этом производят осмотр зажимных устройств и расположения арматуры. Затем натяже­ние арматуры доводят до величины, превышающей на 10% про­ектное натяжение, но не более 85% предела прочности проволоки при растяжении, и в таком состоянии выдерживают в течение 5 мин, после чего натяжение снижают до проектной величины. Отпуск напряженной арматуры (обжатие бетона) производят после достижения бетоном изделия необходимой прочности и проверки заанкеривания концов проволоки в бетоне. Фактиче­скую прочность бетона определяют испытанием контрольных об­разцов. Прочность бетона во время отпуска арматуры состав­ляет обычно 70% проектной прочности. Отпуск натяжения на стендах осуществляют постепенно, в 2...3 этапа. Разгрузку натя­нутых проволок при невозможности постепенного отпуска натя­жения производят симметрично относительно оси поперечного сечения с числом одновременно разрезаемых проволок не более Ю... 15% от общего числа проволок.

Сущность электротермического способа натяжения заключа­ется в том, что удлинение арматуры достигается электрическим нагревом до определенной температуры, после чего нагретый стержень заанкеривается с двух сторон в упорах формы или стенда, которые препятствуют укорочению стержня при его охлаждении. После бетонирования конструкции и отвердения

бетона арматура освобождается от упоров и усилия натяжени арматуры передаются на бетон. Этот способ натяжения армат Я ры по сравнению с силовыми имеет преимущества как по просТр те оборудования, так и по трудоемкости. Электротермически'' способ применяют для натяжения стержневой арматурной стали*

Для натяжения арматуры электротермическим способом при меняют установки с последовательным и одновременным натя­жением нескольких стержней. Кроме того, установки могут быть С нагревом стержней вне формы ИЛИ непосредственно В ней На установке (рис. 11.5) вне формы можно производить нагрев

3.. .4 арматурных стержней диаметром 12... 14 мм, что соответ­ствует числу стержней в изделии. Установка состоит из дВух контактных опор (неподвижной И ПОДВИЖНОЙ) И средней ПОДДер. живающей. Каждый контакт имеет две губки: токопроводящую и прижимную. Нагрев стержней контролируется по их удлинению автоматически. Нагретые стержни с установки снимаются и укла­дываются в упоры форм, которые препятствуют укорочению стержня при его охлаждении. После бетонирования конструкции и отвердения бетона арматуру освобождают от упоров и усилие натяжения арматуры передается на бетон.

Непрерывное механическое и электромеханическое натяжение арматуры сводится к тому, что проволока, предварительно на­пряженная до заданной величины, укладывается на поддон формы в соответствии с принятой схемой армирования. Фиксация натянутой проволоки производится навивкой ее вокруг штырей, расставленных по периметру поддона или стенда. Усилие от на­тяжения арматуры передается через штыри на стенд или форму

я0 отвердения бетона в изделии. После достижения бетоном необходимой прочности проволока обрезается и усилие натяже­ния передается с арматуры на бетон. Арматура может распола­гаться в продольном или поперечном направлении по отношению к оси изделия, перекрестно или по диагонали. Бетон в изделии получает двух-трехслойное и даже объемное предварительное обжатие.

Преимуществом непрерывного армирования является возмож­ность комплексной механизации и автоматизации технологиче­ского процесса. Непрерывная навивка и натяжение проволоки производятся на нескольких типах машин: с поворотным столом - платформой, с поворотной траверсой, с продольно-поперечным перемещением каретки и неподвижным поддоном (контуром), с возвратно-поступательным движением каретки и вращающимся сердечником или контуром. Основными узлами каждой из этих машин являются: узел для размотки бухт и подачи проволоки с заданным натяжением; узел для перемещения поддона или подающего ролика; узел укладки проволоки на штыри или на сердечник по заданной схеме.

На рис. 11.6 представлена схема машины ДН-7 с продольно­поперечным движением каретки для непрерывной навивки прово­лочной арматуры при стендовом изготовлении напряженно-арми­рованных конструкций. Навивка арматуры производится при возвратно-поступательном движении навивочной машины ДН-7, перемещающейся по рельсовым путям стенда вдоль линии фор­мования со скоростью 30...40 м/мин, и возвратно-поступательном перемещении в поперечном направлении к оси стенда примерно с такой же скоростью каретки со шпинделем. Шпиндель закан­чивается пинолью, через которую проволока выдается на стенд. Анкеровка натянутой проволоки производится на штырях, уста-

новленных по периметру стенда (вне зоны бетонирования). В На вивочных машинах от усилий натяжения имеют место часты обрывы проволоки. Для предупреждения ЭТОГО на определенном участке прохождения проволока нагревается электрическим То - ком, для чего машина снабжается трансформатором. При этом не только предупреждается обрыв проволоки, но и уменьшается работа по натяжению арматуры.