АРМАТУРНЫЕ И БЕТОННЫЕ. РАБОТЫ > БЕТОННЫЕ РАБОТЫ > Бетонополимеры > Бетоны

Формирование бетонных изделий методом вибропрессования

Вибропрессование — это современная и высокоэффективная технология производства бетонных изделий, которая широко применяется в строительной индустрии для создания тротуарной плитки, бордюрных камней, стеновых блоков и других мелкоштучных элементов. Метод основан на уплотнении полусухой бетонной смеси под воздействием вибрации и давления, что позволяет получать изделия с высокой прочностью, точной геометрией и долговечностью. В данной статье подробно рассмотрены основные аспекты технологии вибропрессования, включая процесс, оборудование, состав смеси, преимущества и области применения.

Что такое вибропрессование?

Вибропрессование представляет собой метод формования бетонных изделий из жестких (полусухих) смесей с низким водоцементным соотношением. Процесс заключается в уплотнении бетонной смеси в пресс-форме под действием вибрации, создаваемой снизу, и одновременного давления сверху с помощью пуансона. Это обеспечивает равномерное распределение материала, устранение пустот и достижение высокой плотности изделия. В отличие от вибролитья, вибропрессование не требует длительной выдержки в формах, что значительно ускоряет производственный цикл.

Технология полусухого вибропрессования особенно популярна в России и других странах благодаря возможности использования местных материалов, высокой автоматизации и универсальности оборудования.

Основные этапы производства

Производственный процесс вибропрессования можно разделить на несколько ключевых этапов:

1. Подготовка бетонной смеси

• Состав смеси: Для вибропрессования используется полусухая бетонная смесь с низким водоцементным соотношением (обычно 0,3–0,4). Основные компоненты включают:

  • Цемент: Марка не ниже М400, чаще всего портландцемент, обеспечивающий связующие свойства.

  • Заполнители: Песок (крупно- и мелкозернистый), щебень, керамзит, шлак или другие местные материалы. Использование отходов промышленности (например, золы, шлаков) снижает себестоимость.

  • Вода: Минимальное количество для достижения необходимой жесткости смеси.

  • Добавки: Пластификаторы, ускорители твердения, гидрофобизаторы или пигменты для улучшения свойств и внешнего вида изделий.

• Приготовление: Смесь готовится в бетоносмесителях принудительного действия. Для однослойных изделий достаточно одного смесителя, для двухслойных (с декоративным верхним слоем) требуется два. Точное дозирование компонентов контролируется автоматизированными системами.

2. Формование изделий

• Оборудование: Процесс осуществляется на вибропрессах — стационарных, мобильных или ручных. Вибропрессы оснащаются матрицами (пресс-формами), определяющими форму и размер изделия, и пуансоном, который оказывает давление на смесь.

• Процесс:

  1. Полусухая смесь подается в матрицу вибропресса, установленную на технологическом поддоне.

  2. Включается вибрация, которая равномерно распределяет смесь и устраняет воздушные пустоты (содержание воздуха снижается с 60% до 20–25%).

  3. Пуансон опускается, оказывая давление (обычно 0,5–2,0 МПа), что обеспечивает окончательное уплотнение.

  4. После достижения заданной высоты изделия или по истечении установленного времени матрица и пуансон поднимаются, оставляя готовое изделие на поддоне.

• Вибродозирование: Важный этап, обеспечивающий равномерное заполнение всех ячеек матрицы одинаковым количеством смеси для стабильного качества.

3. Сушка и твердение

• После формования изделия на поддонах отправляются в камеру для тепло-влажностной обработки (сушка паром при температуре 40–70°C). За 5–8 часов бетон достигает прочности 1,5–2,0 МПа, достаточной для снятия с поддонов.

• Полное твердение происходит в течение 28 дней, но изделия могут использоваться раньше при соблюдении требований ГОСТ.

4. Контроль качества и упаковка

• Готовые изделия проверяются на соответствие стандартам (например, ГОСТ 17608-91 для тротуарной плитки или ГОСТ 6665-91 для бортовых камней). Контролируются геометрические размеры, прочность, морозостойкость и водопоглощение.

• После проверки продукция маркируется, упаковывается и отправляется на склад или потребителю.

Оборудование для вибропрессования

Основным оборудованием является вибропресс, который может быть:

• Ручным: Низкая производительность, подходит для мелкосерийного производства.

• Мобильным («несушки»): Формование происходит непосредственно на ровной площадке без поддонов, что снижает затраты, но требует больших площадей.

• Стационарным: Высокопроизводительные линии (например, Multimat-2000RH от HESS или «Рифей» от завода «Стройтехника»), обеспечивающие автоматизацию и выпуск больших партий.

Дополнительное оборудование включает:

• Бетоносмесители принудительного действия.

• Технологические поддоны (размеры, например, 1350х870 мм или 1200х670 мм).

• Системы подачи и дозирования сырья.

• Камеры тепло-влажностной обработки.

Сменные пресс-формы позволяют быстро перенастраивать оборудование для выпуска изделий различной номенклатуры, что делает вибропрессы универсальными.

Преимущества вибропрессования

Метод вибропрессования обладает рядом преимуществ по сравнению с вибролитьем и другими технологиями:

1. Высокое качество изделий:

   • Прочность (М400–М500), морозостойкость (F200–F300), низкое водопоглощение (<5%).

   • Точная геометрия (отклонения не более 1 мм, согласно ГОСТ 6133-99).

2. Экономичность:

   • Использование местных материалов и промышленных отходов снижает себестоимость.

   • Низкое водоцементное соотношение уменьшает расход цемента.

3. Высокая производительность:

   • Автоматизация и быстрая переналадка оборудования позволяют выпускать большие объемы продукции (до 2 млн м² плитки в год на современных линиях).

4. Быстрый цикл производства:

   • Отсутствие необходимости выдержки в формах ускоряет процесс (распалубка сразу после формования).

5. Долговечность:

   • Изделия сохраняют свойства и внешний вид десятилетиями (срок службы 30–50 лет).

6. Универсальность:

   • Возможность выпуска широкого ассортимента продукции (плитка, бордюры, блоки, водостоки) с различными цветами и фактурами.

Недостатки и ограничения

Несмотря на преимущества, у технологии есть ограничения:

• Высокая начальная стоимость оборудования, особенно стационарных линий.

• Необходимость точного подбора рецептуры смеси, так как избыток или недостаток воды может привести к расслоению или расплыванию изделия.

• Требуется квалифицированный персонал для настройки и эксплуатации оборудования.

• Ограниченная пластичность смеси затрудняет производство изделий со сложной конфигурацией.

Области применения

Вибропрессованные изделия находят применение в различных сферах:

• Дорожное строительство: Тротуарная плитка, бордюрные камни, плиты для трамвайных путей.

• Благоустройство: Элементы мощения, декоративные дорожные покрытия.

• Жилищное строительство: Стеновые и перегородочные блоки, фасадные и цокольные плиты.

• Инженерные конструкции: Плиты для защиты кабелей, водостоки.

• Ландшафтный дизайн: Фигурные элементы мощения, декоративные блоки.

Спрос на продукцию стабильно высок, особенно в городском строительстве, где востребованы долговечные и эстетичные материалы.

Составы смеси для вибропрессования

Примерный состав смеси на 1 м³ (на основе данных для вибропресса ВИПР1-2м):

• Цемент: 300–400 кг (марка М400 или выше).

• Песок: 600–800 кг (сочетание крупно- и мелкозернистого).

• Щебень или шлак: 800–1000 кг (фракция 5–10 мм).

• Вода: 120–150 л.

• Добавки: Пластификаторы (0,5–1% от массы цемента), пигменты (для цветных изделий).

Точные пропорции корректируются опытным путем в зависимости от местных материалов и требований к изделию. Плотность бетона варьируется от 2000 до 2400 кг/м³, а марка прочности — от М200 до М500.

Современные тенденции и инновации

1. Автоматизация: Использование линий с компьютерным управлением (например, Siemens) для точного дозирования и контроля качества.

2. Экологичность: Применение переработанных материалов (бой кирпича, зола) и энергосберегающих технологий.

3. Добавки: Разработка высокофункциональных добавок, улучшающих уплотнение и гидрофобные свойства.

4. Декоративные изделия: Использование пигментов и текстурных форм для создания эстетичных покрытий.

5. Легкие бетоны: Введение микросфер и фибры для производства тонкостенных плит с улучшенными теплоизоляционными свойствами.

Заключение

Вибропрессование — это прогрессивная технология, сочетающая высокую производительность, экономичность и качество продукции. Она позволяет производить долговечные и эстетичные бетонные изделия, соответствующие строгим стандартам ГОСТ. Благодаря универсальности оборудования и возможности использования местных материалов метод остается востребованным в строительной отрасли. Несмотря на высокие первоначальные затраты, вибропрессование окупается за счет сокращения производственных расходов и высокого спроса на продукцию.

Для производителей, стремящихся к оптимизации, важно уделять внимание подбору рецептур, автоматизации процессов и внедрению инновационных добавок. Это обеспечит конкурентоспособность и позволит удовлетворять растущие требования рынка.