Выбор и обоснование способа производства и технологической схемы

Железобетонные изделия одного вида можно изготавливать принципиально различными способами производства и по разным технологиям.

Существуют следующие способы формования труб:

• а) основные — центрифугирование, виброформование в горизонтальном положении, виброформование в вертикальном положении, прессование, трамбование, торкретирование.
• б) комбинированные — виброгидропрессование, центрифугирование с вибрацией и прессованием, вибрационное формование с вакуумированием, вибрирование инъецируемой смеси и др.

Виброгидропрессование применяют при изготовлении напорных труб по одноступенчатой технологии. Бетонную смесь укладывают и уплотняют вибрированием в вертикально стоящих формах. Затем свежеотформованные трубы подвергаются воздействию прессующего давления изнутри, при этом благодаря упругости соединения наружных частей форм (секторов) трубы расширяются и растягивают спиральную арматуру каркасов. В таком состоянии бетон затвердевает. Применяется для изготовления напорных труб с предварительным напряжением арматуры.

Горизонтальное виброформование осуществляется в горизонтальном положении на виброплощадках или вибропуансонами с использованием одиночных шарнирных форм или инвентарных взаимозаменяемых поддонов с групповыми нижними полуформами и пневмовиброштампа, прессующего верхние половины труб.

Укладывают и уплотняют первый слой бетонной смеси. В форму или на поддон вводят вибропуансоны. Укладывают и уплотняют второй и третий слой. На бетонную смесь опускают прессующий пневмовиброштамп с пригрузочным сектором или верхними полуформами. Вибрация сопровождается давлением на смесь до ее полного уплотнения, когда изделие принимает заданную форму. Отформованное изделие подвергают тепловой обработке в обычных камерах. Продолжительность формования без переноса форм на другие посты составляет 25 минут. Вес формующего оборудования 11−13 т. Горизонтальное виброформование рационально применять при изготовлении безнапорных труб диаметром 300−600 мм.

Вертикальное виброформование: при вертикальном формовании труб подача смеси может осуществляться следующими способами: — из переносного кабеля на загрузочный конус формы. У загрузочного конуса рабочая поверхность наклонена под углом, нижняя часть конуса разделена перегородками на отдельные отсеки шириной 300−600 мм. Снизу на конусе закреплен вибратор. Недостаток этого способа — отсутствие регулировки скорости выдачи смеси во всех направлениях;

— подача смеси специальным питателем на загрузочный конус существенно улучшает условия бетонирования труб диаметром до 1000 мм. В этом случае равномерное стекание смеси во все стороны регулируется оператором, а скорость подачи на конус — соответствующей наладкой питателя. Применяются ленточные и шнековые питатели. Шнековые передвижные питатели имеют ряд преимуществ — смесь подают с небольшой высоты точно на вершину разгрузочного конуса, смесь в питателе не расслаивается. Характеристика шнекового питателя (табл. 1), имеющего четыре скорости, для производства труб методом виброгидропрессования следующая:

Таблица 1 — Характеристика шнекового питателя.

— распределение смеси вращающимися устройствами применяют при формовании труб большого диаметра на стационарных формовочных постах. Смесь из питателя подают по лоткам непосредственно в формы. Изменением скорости вращения лотка и объема его приемной части достигается равномерная подача смеси в форму. При формовании напорных и безнапорных труб диаметром 600−1200 мм применяют различные распределительные устройства, состоящие из загрузочного конуса и вращающихся по его краю лопастей, которые сгребают смесь и сбрасывают ее в форму.

При применении вертикального виброформования используются следующие приемы формования:

• — вертикально подвижное формование с опусканием наружной формы на неподвижную вибрирующую внутреннюю (вибропуансон). Вибропуансон закреплен на жесткой несущей конструкции. Внутри его расположен дебалансный вибратор с электродвигателем, на верхнем конце размещена виброголовка. Наружную форму с арматурным каркасом в вертикальном положении устанавливают на подвижную платформу поста формования и закрепляют. В форму опускают бункер с бетонной смесью, которую высыпают. Подвижная платформа начинает опускать форму при включенных вибраторах. По окончании формования бункер поднимают, выключают вибраторы, поднимают форму с трубой и переносят на пост тепловлажностной обработки.
• — вертикально-подвижное формование с подъемом вибрирующей внутренней формы на неподвижную наружную. Питатель подает бетонную смесь в две одновременно заполняемые формы. На встречу смеси из приямка поднимаются пуансоны с вибрирующими головками и уплотняют стенки трубы. Способ перспективен, но необходимо усовершенствовать оборудование.
• — виброформование в неподвижных формах. Наружную и внутреннюю формы собирают на поддоне, затем в пространство между формами вставляют арматурный каркас. Бетонную смесь подают питателем и уплотняют вибрированием. При этом способе применяют различные по консистенции смесиподвижные 6−10 см или жесткие 50−80 сек. Способ широко применяется при формовании труб диаметром 500−3500 мм.
• — формование с одновременным наращиванием стенок форм, применяют в том случае, когда необходимо тщательно уплотнить бетонную смесь в крупноразмерных трубах, но отсутствуют навесные вибраторы.

Конструкции форм:

При вертикальных способах виброформования применяют разъемные и неразъемные формы. Преимущество формования в неразъемных формах состоит в следующем: оборачиваемость их больше, чем разъемных, производство изделий менее трудоемко, срок службы дольше, металлоемкость и стоимость ниже.

Виброоборудование для вертикального формования труб: виброплощадки для вертикального формования можно рекомендовать для формования трубчатых конструкций высотой до 2,2 м. В этом случае целесообразно применять вертикально направленную вибрацию. Достоинство виброплощадок — их универсальность, позволяющая быстро переходить с производства одних труб на другие; недостаток — ограниченная высота формуемых труб и опасность расслоения смесей в нижних слоях.

Дебалансные вибраторы, объединенные на общем валу во внутренней форме, устанавливают только в неразъемных формах, извлекаемых немедленно после окончания формования.

Вибраторы, располагаемые в виброголовках над внутренними формами при вертикально-подвижном формовании позволяют получить одинаковую продолжительность вибрирования отдельных слоев, без большой затраты мощности увеличить амплитуды и частоты колебаний, облегчить выделение защемленных пузырьков воздуха.

Несинхронизированные вибраторы электромеханические, пневматические и электромагнитные закрепляют на стенках наружных и внутренних форм. Преимущество вибрирования с помощью вибраторов, установленных в несколько рядов по высоте, состоит в том, что при этом способе, возможно, последовательно выключать нижние ряды по мере заполнения формы бетонной смесью. При использовании быстродействующих зажимных соединений вибраторы можно переставлять с формы на форму.

Глубинные вибраторы, опускаемые в смесь между стенками форм, применяют при малых объемах производства, большой толщине стенок труб, использовании одиночных каркасов или только продольных стержней сердечников напорных труб, укладки подвижных смесей при высоте установленного яруса наружной формы не более 1300−1500 мм.

Формование прессованием и трамбованием. Бетонные трубчатые конструкции формуют на прессующих и трамбующих станках. Смеси уплотняют трамбовкой с наклоненными лопастями, которая вращается шпинделем. Смесь засыпают в разъемную форму, стоящую на кольцеобразном поддоне. По мере уплотнения смеси трамбовка поднимается вверх, оставляя за собой свежеотформованные стенки трубы. Трубы распалубленные немедленно после формования, твердеют на поддонах.

Комбинированные способы формования.

Центрифугирование с последующим вибрированием. Этим способом изготавливают напорные трубы с наружным стальным цилиндром, на который навита спиральная арматура, и с внутренним каркасом. Внутренний слой толщиной 30 мм наносят центрифугированием, после его затвердевания наружный слой толщиной 50 мм наносят вибрированием.

Центрифугирование с одновременным вибрированием и прессованием. Между роликами вдоль оси центрифуги размещена вибробалка с тремя вибраторами, которые во время распределения жесткой бетонной смеси и вначале уплотнения прижимаются к форме и передают ей вибрационные колебания. От вибрации смесь становится более пластичной и легче распределяется. Смесь подвергается прессованию с помощью внутреннего катка. Этим же катком в конце формования заглаживается внутренняя поверхность.

Прессование с одновременным вибрированием используется для изготовления безнапорных и малонапорных труб длиной до 2 м.

Вибрирование с вакуумированием применяют при изготовлении железобетонных сердечников напорных труб диаметром 2850−4200 мм, длинной до 4500 мм. Изделия формуют в приспособленных для вакуумирования вертикальных неподвижных формах с навесными вибраторами.

Выбор технологической схемы и организация формования изделия определяются многими факторами, ведущими среди которых являются производственная мощность предприятия, вид и размеры изделия, техническая возможность и экономическая целесообразность механизации и автоматизации процессов, характер применяемых бетонных смесей при том или ином способе. Правильная оценка перечисленных факторов определяется, в конечном счете, рациональную технологию, наиболее выгодную для конкретных условий.