Железобетон — комплексный строительный материал, в котором совместно как единая система работают два материала: бетон и стальная арматура, имеющие прочное взаимное сцепление. Бетон, как большинство каменных материалов, хорошо работает на сжатие, но плохо — на растяжение и изгиб. Прочность бетона на растяжение в 10 — 15 раз меньше его прочности на сжатие. Поэтому в растянутые и изгибаемые зоны конструкций при их изготовлении в соответствии с рабочими чертежами закладывают стальную арматуру.
Вид арматуры (сетка, каркас, закладные детали и др.), марка стали, из которой изготовлена арматура, ее диаметры и пр. определяют при расчетах железобетонных конструкций. Сталь на растяжение работает хорошо, ее предельная растяжимость составляет до 12 мм/м, поэтому в железобетонных конструкциях растягивающие усилия (в нижней зоне) воспринимаются стальной арматурой, а сжимающие (в верхней зоне) — бетоном.
Взаимодействие этих различных материалов эффективно; бетон при твердении прочно сцепляется со стальной арматурой и защищает ее от внешней коррозии. Монолитность железобетона обеспечивается примерно одинаковыми коэффициентами линейного температурного расширения (7,5- 12,0)10-6 для бетона, 12* 10-6 для стальной арматуры) при изменениях температур от -50 ºС до +60 С. Железобетон — главнейший строительный материал, применяемый во всех климатических условиях. Использование арматуры периодического профиля, сварных каркасов и сеток увеличивает сцепление арматуры с бетоном.
Железобетонными могут быть конструкции из тяжелых, легких, ячеистых бетонов, для изготовления которых применяют различные цементы и портландцементы, смешанные цементы, вяжущие вещества на основе извести (известково-песчаное, известково-зольное и др.).
Железобетон может быть сборным, монолитным и сборно-монолитным, с обычной арматурой и с предварительно напряженной.
Железобетон широко применяется при строительстве жилых, общественных, промышленных, сельскохозяйственных зданий и сооружений, при строительстве мостов, туннелей, в дорожном строительстве. Сборные железобетонные конструкции изготовляют на специализированных предприятиях, а потом монтируют из них здания и сооружения на строительных площадках. Здания из монолитного железобетона возводятся на строительных площадках, причем при традиционном методе предварительно устанавливают опалубку, внутри которой — стальная арматура, затем в эту опалубку укладывают бетонную смесь. Существуют и другие способы современного монолитного строительства.
Производство бетона
... широко применяется в современном строительстве. Железобетон – это бетон, в который вводятся стальные стержни – арматура. Слово «арматура» – итальянское слово и ... шероховатая. Поэтому щебень прочнее сцепляется с цементным камнем, чем гравий. Прочность крупного заполнителя ... растянутую часть вводят несколько стальных стержней (арматуру) определенного сечения. Теперь уже бетонная конструкция не ломается ...
С каждым годом увеличивается объем сборно-монолитного железобетона, в котором эти две разновидности железобетона работают как единая система. Сборный железобетон в этой системе является и своеобразной опалубкой для монолитного железобетона. Сборно-монолитный железобетон целесообразен для зданий и сооружении, подвергающихся воздействию больших и динамических нагрузок, в сейсмически опасных районах, при строительстве гидростанций и т. п.
Предусматривается дальнейшее совершенствование железобетона за счет уменьшения его массы, использования высокопрочных бетонов и арматуры, механизации и автоматизации технологических процессов при изготовлении железобетонных конструкций, совершенствования методов расчета железобетона при сложных воздействиях и др.
Предварительно напряженный железобетон применяют в конструкциях с повышенной несущей способностью. В обычных железобетонных конструкциях (балках, панелях перекрытий и др.) в процессе эксплуатации под нагрузкой образуется прогиб и возможно образование отдельных микротрещин. При нормальных условиях эксплуатации трещины шириной до 0,3 мм не снижают несущей способности железобетонных конструкций.
Однако можно избежать трещинообразования, если использовать предварительно напряженный железобетон. В таком железобетоне бетон в растянутых зонах конструкции подвергается искусств венному обжатию и изготовленная конструкция имеет обратный прогиб, при этом в верхних зонах возникают растягивающие напряжения. Поэтому в процессе эксплуатации растягивающие усилия в нижней зоне могут возникнуть после того, как будут прея одолены в этой зоне искусственные сжимающие напряжения. Если сжимающие напряжения будут больше растягивающих, возникающих под нагрузкой, то можно избежать трещинообразования в бетоне.
Предварительное натяжение арматуры осуществляют разными способами — механическим, электротермическим, электротермомеханическим, химическим (при применении напрягающего цемента).
Наибольшее применение получил способ механического натяжения арматуры до бетонирования конструкций. При этом способе в очищенную и смазанную форму в соответствии с рабочими чертежами устанавливают арматурные стержни, затем их растягивают с помощью гидродомкратов (в пределах упругой деформации применяемой стали) с заданным усилием, после чего концы растянутой арматуры прочно закрепляют в бортах формы, а затем бетонируют. После того как бетон набирает необходимую прочность, арматуру освобождают и она, стремясь к сжатию, обжимает бетон обычно с усилием 5 — 6 МПа (до 12 МПа в предварительно напряженных железобетонных трубах) и при этом приобретает обратный прогиб.
Сущность предварительного натяжения арматуры после бетонирования состоит в том, что сначала изготовляют бетонную конструкцию, внутри которой с помощью пустотообразователей созданы каналы. В этих каналах располагают арматурные стержни и натягивают их после того, как бетон приобретает необходимую (расчетную) прочность. Далее концы натянутой арматуры занкеривают в специальных анкерах, а в каналы закачивают «инъекционные» цементный раствор или мелкозернистую бетонную смесь, которые при твердении сцепляются с арматурой и бетоном конструкции. В этом случае усилия обжатия на бетон (от растянутой арматуры) передаются через анкеры.
При электротермическом способе натяжения арматуры через арматурные стержни на специальной установке пропускают электрический ток, при этом стержни нагреваются и удлиняются. Затем такие стержни устанавливают и закрепляют на поддоне формы будущего изделия. В стержнях возникают растягивающие напряжения, так как они закреплены в упорах и стремятся к укорачиванию при остывании. Таким способом (обычно на конвейерной линии) изготовляют пустотные панели перекрытий. Поддон со стержнями поступает на формовочный пост, оснащенный виброплощадкой. Отформованное изделие затем пропаривается в пропарочных камерах туннельного типа, где оно набирает необходимую прочность. После выхода из пропарочной камеры поддон с затвердевшим изделием подается на пост, где работает сварщик, который обрезает (освобождает от упоров) натянутую арматуру.
Железобетон и железобетонные изделия
... раствором, который после затвердения сцепляется с арматурой и с бетоном конструкции, обеспечивая монолитность железобетона. Предварительное напряжение арматуры не только предупреждает появление трещин в ... коррозии стальной арматуры. Избежать образования трещин в железобетонной конструкции можно предварительным сжатием бетона в местах, подверженных растяжению. В предварительно сжатом бетоне трещины ...
Предварительно напряженные конструкции имеют большие прочность, жесткость, долговечность. Они могут быть одно- двух- и трехоснонапряженными. Наибольшее распространение получили однооснонапряженные, применяемые в элементах, работающих на осевое растяжение, и в конструкциях, работающих на изгиб (балки, плиты), а также двухоснонапряженные конструкции: плиты с опорами по контуру, стенки резервуаров, напорные трубы, пролетные строения мостов. В двухоснонапряженных конструкциях натягивают продольную и поперечную арматуры или напрягаемую продольную арматуру размещают по кривой либо ломаной линии. Трехосное натяжение арматуры осуществляют при строительстве высотных сооружений, корпусов атомных реакторов.
Железобетонные изделия. Часть 2
Для изготовления самонапряженного железобетона применяют напрягающий цемент (НЦ), который состоит из смеси портландцементного клинкера (70 — 80%), гипса (15 — 20%) и вещества, содержащего активные алюминаты кальция (10 — 15%): золы ТЭС, глиноземсодержащие шлаки, каолины. При твердении НЦ увеличивается в объеме, при этом возникает напряжение 6-10 МПа, благодаря которому арматура растягивается, а бетон получает напряжение сжатия, поэтому конструкция становится самонапряженной. При этом возможно двухосное и объемное самонапряжение конструкции независимо от направления расположения арматуры. Конструкции могут быть изготовлены как из обычных и мелкозернистых тяжелых бетонов, так и из легких. Конструкции имеют высокую плотность, низкие вод( и газопроницаемость, выдерживают 300 — 500 циклов переменного замораживания и оттаивания. Напрягающие бетоны применяют в сборном и монолитном строительстве зданий и сооружений различного назначения (водопроводные и канализационные насосные станции, резервуары, фильтры, цилиндрические емкости), в мостостроении, метростроении, для гидроизоляции подземных сооружений, при строительстве взлетно-посадочных полос, перронов и стоянок для самолетов, в производстве безнапорных труб.
Предварительно напряженный железобетон особенно эффективен в сооружениях больших размеров, при значительных нагрузках (силовых и температурных).
В ближайшем будущем для предварительно напряженных конструкций все шире будут применяться высокопрочные бетоны классов В60-В80, проволочная арматура с временным сопротивлением на разрыв 1500-2000 МПа, стержневая арматура с временным сопротивлением на разрыв до 1300 МПа, разрабатываются технологические решения с использованием предварительного напряжения арматуры в монолитном и сборно-монолитном железобетоне.
Расчет железобетонных конструкций на надежность
... арматуры. Кроме того, высокая трещиностойкость предварительно напряженного железобетона повышает его жесткость, сопротивление динамическим нагрузкам, коррозионную стойкость, долговечность. 3. Методы расчета железобетонных конструкций 3.1 Метод расчета ... прочности арматуры. Поэтому высокопрочная арматура значительно выгоднее. Однако применять высокопрочную арматуру в конструкциях без предварительного ...
Железобетонные изделия и конструкции выпускаются различных типоразмеров, они могут быть сплошными и пустотелыми, однослойными, двух- и трехслойными в сочетании с теплоизоляционными и другими материалами. Для сборного строительства жилых, общественных, промышленных зданий широко используют железобетонные перекрытия, панели наружных и внутренних стен, лестничные площадки и марши, фундаментные плиты и блоки. В каркасно-панельных зданиях основные нагрузки воспринимает на себя каркас, состоящий из колонн и горизонтальных конструкций — ригелей. Плиты перекрытий опираются на ригели, при безригельных зданиях — на колонны. В зданиях без каркаса нагрузки воспринимают панели стен, перегородок, перекрытий. В некоторых зданиях металлические водопроводные и канализационные трубы монтируют внутрь железобетонных блоков и панелей, из которых путем стыкования на строительной площадке собирается канализационная или водопроводная сеть. Для устройства вентиляции применяют блоки с круглыми или прямоугольными отверстиями. Ускорение сроков строительства достигается при применении санитарно-технических кабин с установленным внутри них оборудованием, блоков-комнат, блоков-квартир, наружных стеновых панелей с максимальной степенью их наружной и внутренней отделки, выполняемой на заводах.
В промышленных большепролетных зданиях применяют своды-оболочки разнообразных конструкций (цилиндрические, двойной кривизны и др.).
При строительстве промышленных зданий используют колонны, балки, арки, фермы, а также специальные сооружения из сборного железобетона: резервуары, водонапорные башни, силосы, градирни. Все более широкое применение находят армоцементные конструкции, в которых мелкозернистый бетон и стальная арматура в виде сеток равномерно распределены по сечению конструкции и работают под нагрузкой как единая монолитная система. Эти конструкции применяют в пространственных покрытиях зданий и сооружений. Армоцемент отличается более высокой трещиностойкостью, огнестойкостью, водонепроницаемостью по сравнению с обычным железобетоном.
Теория железобетона продолжает развиваться и совершенствоваться. Для увеличения сцепления с бетоном на концах гладких арматурных стержней делают крюки, применяют арматуру периодического профиля, используют различные анкера (коротыши, шайбы, кольцевые петли), применяют сварные сетки и каркасы. Для защиты стальной арматуры от коррозии используют специальные покрытия; в железобетонных изделиях стальная арматура защищена в растянутых зонах бетоном, слой которого составляет 10 — 30 мм. Применение железобетона, особенно предварительно напряженного, позволяет экономить сталь, древесину, ускоряет темпы строительных работ.
Железобетонные изделия. Часть 3
Материалами для железобетона служат различные бетоны я арматура. Для изготовления сборных железобетонных конструкций применяют тяжелые, легкие и ячеистые бетоны. В зависимости от назначения конструкций и условий их эксплуатации для бетонов применяют разнообразные вяжущие вещества: портландцемент и его разновидности, для силикатных бетонов — известь, известково-шлаковые, известково-зольные и др.
Армируют железобетонные изделия отдельными стержнями, сетками, плоскими и пространственными каркасами, проволокой; перед бетонированием в форму устанавливают также закладные детали, монтажные петли. Стержневая арматура может быть горячекатаной, термически упрочненной и упрочненной в холодном состоянии.
Стеновые изделия и конструкции
... перегородки. По виду применяемого сырья: минеральные (кирпич, газобетонные изделия и др.); органические (стеновые конструкции из древесины); органо-минеральные (стеновые изделия из арболита, древесно- и ... преференции. Рост спроса на кирпич со стороны малоэтажного сегмента вполне предсказуем. Кирпич — один из основных стеновых материалов, используемых в малоэтажном строительстве. Огнеупорные виды, ...
Стержневая горячекатаная арматура выпускается гладкой (класс A-I) и периодического профиля — классов А-П, А-Ш, A-IV, A-V. Горячекатаная арматура периодического профиля имеет более высокий предел текучести, при изготовлении ее подвергают термическому упрочнению, поэтому при обозначении класса стали добавляют букву «т»: Ат-IV, Aт-V И Aт-VI. Если такую сталь применяют в районах Севера, то еще добавляется буква «с», например, Ат-IVc. Коррозионностойкие стали в обозначении класса содержат букву «К», например, A-IVK, A-VK, А-VIК. Арматурные стержни, из которых свариваются арматурные сетки, каркасы имеют диаметр 6 — 80 мм. Арматурная проволока также может быть гладкой (классы B-I и В-II) и периодического профиля (Вр-I и Вр-II).
Для изготовления предварительно напряженных железобетонных конструкций предпочтение отдается стержневой арматуре классов A-V, А-VI и Ат-V, Aт-IV, высокопрочной проволоке и арматурным канатам из нее. Помимо рабочей арматуры (обычной и предварительно напряженной) при изготовлении железобетонных конструкций и изделий используют монтажную и распределительную арматуру.
Количество, класс, диаметр стали для рабочей арматуры определяют методом расчета, а монтажную и распределительную арматуру выбирают, руководствуясь конструктивными соображениями. Для стыкования сборных конструкций и изделий (на строительной площадке при возведении зданий и сооружений) в них предусматривают стальные закладные детали определенной конфигурации и размеров. Их выполняют из фасонного проката (уголков, швеллеров) в виде фасонных сварных профилей из стали класса A-I или из других хорошо сваривающихся сталей. Толщина листов закладных деталей должна быть не менее 4 мм во избежание «прожогов» во время сварочных работ.
В последние годы в России вместо стальной арматуры иногда используют стеклопластиковую арматуру, изготовленную из алюмоборосиликатных волокон. Ее применяют взамен высокопрочной! проволоки Вр-II и стальных канатов из проволоки в предварительно напряженных конструкциях.
В ненапряженных конструкциях предлагается использовать базальто-пластиковую арматуру, которая более долговечна за счет склеивания связующих волокон в монолитный стержень. По сравнению со стальной такая арматура более стойка к действию влаги и агрессивных веществ, поэтому повышается долговечность самой
Производство сборных железобетонных изделий и конструкций осуществляют на заводах и полигонах. Процесс изготовления состоит из следующих основных технологических операций: подготовка сырьевых материалов; приготовление бетонной смеси; изготовление арматуры; чистка, сборка, смазка формы, в которую устанавливают арматуру; укладка бетонной смеси в форму и ее уплотнение; твердение отформованных изделий и конструкций (обычно в условиях тепловлажностной обработки).
Для некоторых видов изделий (наружные и внутренние стеновые панели, лестничные площадки, стеновые блоки и т.п.) производятся дополнительные работы, связанные с различными видами отделки: оштукатуривание, окрашивание, укладка фактурного слоя, облицовка керамической плиткой, укладка теплоизоляционного слоя (при изготовлении двух или трехслойных наружных стеновых панелей) в процессе формования изделия. Некоторые конструкции проходят после изготовления мелкий ремонт либо обработку гидрофобизирующими составами для защиты от атмосферных и агрессивных воздействий.
Технология приготовления бетонной смеси
... изменения бетона могут вызвать значительные деформации конструкций и даже появление трещин. Для предотвращения их массивных бетонных конструкциях устраивают специальные температурные швы. Чтобы уменьшить экзотермию бетона, применяют ... вначале объём несколько увеличивается и воздушно - сухих условиях бетон даёт усадку. Значительную усадку имеют бетоны из жидких смесей (с большим расходом цемента, а ...
Подготовка сырьевых материалов и приготовление бетонной смеси были описаны ранее. Изготовление ненапрягаемой арматуры осуществляется в арматурном цехе предприятия. Сначала арматурная сталь подвергается очистке, правке, резке на заготовки определенной длины и гнутью стержней. Некоторые перечисленные операции при выполнении их на автоматических станках совмещаются. Из полученных заготовок сваривают арматурные сетки, каркасы и другие арматурные элементы либо осуществляют укрупненную сборку объемных арматурных каркасов. В целях экономии стали применяют контактную стыковую сварку прутков в плеть с последующей безотходной резкой на стержни требуемой длины. Арматурные сетки и каркасы изготовляются обычно с помощью контактной точечной сварки. Дуговую сварку применяют для соединения стержней большого диаметра, когда мощность контактных машин для этих целей недостаточна. Гнутые сетки и каркасы готовят на гибочных станках. Пространственные каркасы изготовляют, как правило, из плоских сеток и каркасов путем гнутья плоских элементов и соединения их контактной точечной сваркой на специальных подвесных машинах со сварочными клещами. Для сборки пространственных каркасов используют установки, допускающие изготовление на них каркасов различной формы и размеров. Цилиндрические арматурные каркасы (наружный и внутренний) для армирования труб и других изделий изготовляют на навивочно-сварочной машине.
Для закладных деталей используют листовую, полосовую, уголковую и фасонную прокатную стали. Стали листовая и профильная должны иметь толщину не менее 6 мм; для анкерных стержней используют арматурную сталь диаметром не менее 8 мм. Работы по изготовлению закладных деталей состоят в заготовке элементов: резке, зачистке поверхностей, сверлении отверстий, гнутье стержней с последующей сваркой готовых элементов.
Железобетонные изделия. Часть 4
При изготовлении предварительно напряженных железобетонных конструкций натяжение арматуры производится разными способами: механическим с помощью домкратов, представляющих собой переносные, передвижные или стационарные устройства; электротермическим на установках, где осуществляется электронагрев стержней, и химическим — за счет использования энергии расширения напрягающего цемента.
Формование изделий и конструкций осуществляется обычно в металлических формах, этот процесс состоит из сборки форм, установки арматуры и закладных деталей с их фиксацией, укладки бетонной смеси в форму и уплотнения. Применение металлических форм (прочных и жестких) обеспечивает получение изделий точных геометрических размеров и с гладкой поверхностью. В зависимости от технологической схемы производства формы подразделяют на неподвижные (при стендовом и кассетном способах) и передвижные (конвейерный и агрегатно-поточный способы).
Неподвижные формы остаются на одном постоянном месте во время изготовления изделий и конструкций, а передвижные формы перемещаются краном или по конвейеру от поста к посту, на которых выполняются определенные работы. По количеству изделий, одновременно изготовляемых в формах, последние бывают одиночными (индивидуальными) и пакетными (групповыми).
Технология бетонных работ
... ТЕХНОЛОГИЯ МОНОЛИТНОГО БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА 1. Опалубливание конструкций 1.1. Состав бетонных и железобетонных работ Широкое применение в современном строительстве бетона ... большие расстояния. Из бетона можно создавать конструкции и изделия практически любой формы и размера с ... и сетки, товарную бетонную смесь, сухие смеси для растворов и бетонов, различные добавки к бетонным смесям и растворам, при ...
Изделия могут формоваться в горизонтальных или вертикальных формах. Формование многопустотных изделий (панелей перекрытий) производится в специальных формах с помощью выдвижных пустотообразователей — вибросердечников. Формование железобетонных труб производится в горизонтальных или вертикальных формах. При изготовлении труб и колец большого диаметра (1,5 — 3,0 м) с толстыми стенками предпочтение отдают вертикальному формованию. Блоки-санузлы, блоки-квартиры, блоки-комнаты формуют в монолите на специальных установках. Монолитные блоки изготовляют в виде колпака при бетонировании вертикальных стен вместе с несущим потолком, а снизу прикрепляют отдельно изготовленную панель (пол), либо в виде стакана, к которому прикрепляют панель — потолок.
Различают также силовые формы, воспринимающие усилие от натяжения арматуры, и несиловые — для изготовления обычного железобетона. Формы могут быть с плоским и профильным днищем, разъемные, неразъемные и частично неразъемные. Применяют также формы без днища, устанавливаемые на поддон или на гладкую площадку стенда. При применении жестких бетонным смесей можно немедленно удалять бортовую оснастку после окончания формования изделия, и в этих случаях применяют съемные и сдвигаемые бортовые оснастки. Они имеют большой срок эксплуатации. Деревянные и железобетонные формы применяют реже металлических, их используют при небольшом выпуске изделий при стендовом производстве. Наибольшее количество циклон формования у металлических форм — до 1000 (при тепловлажностной обработке изделий), у деревянных форм — около 20.
Для изготовления крупноразмерных тонкостенных плит, панелей, криволинейных элементов сборных оболочек и подобных им конструкций применяют неразборные железобетонные формы -матрицы из бетона марок М 2 00-М3 00.
После каждого цикла формования формы очищают специальными машинами, оборудованными цилиндрическими щетками из стальной проволоки, абразивными кругами, инерционной фрезой из металлических колец. Затем формы смазывают для уменьшения прилипания бетона к металлу форм при распалубке; смазка способствует получению гладкой поверхности железобетонных изделий. Смазками для фор служат: водные и водно-масляные суспензии (известковая, меловая, глиняная и др.), водомасляные и водо-мыльные керосиновые эмульсии, машинные масла, нефтепродукты и их смеси. Наиболее часто для смазок употребляют масла: соляровое, веретенное, автол. Приготовляют смазки в смесителях, которые позволяют смешивать между собой жидкости, не смешивающиеся в обычных условиях (бензин с водой, масло Ц водой и т. п.).
Готовую смазку наносят на поверхность форм обычно распылителем.
После установки арматуры в смазанную форму производится укладка бетонной смеси и ее уплотнение. Виброплощадки являются наиболее универсальными формовочными машинами, так как позволяют изготовлять на одной и той же машине изделия разных типоразмеров. Внутреннее вибрирование осуществляется при помощи вибровкладышей и переставными глубинными вибраторами. Поверхностное вибрирование производится через вибрирующую плоскость, устанавливаемую на поверхность заполнившей форму бетонной смеси (поверхностный вибратор, виброрейка) либо при помощи виброштампа. Наружное вибрирование осуществляется вибраторами, прикрепленными к днищу или стенкам формы.
Реферат бетонные работы
... бетонной смеси на месте в специально подготовленные формы (опалубку); сборно-монолитные — с применением монолитной смеси и сборных элементов. В современном строительстве бетон ... 5. Виды арматуры и арматурных изделий, Арматурой Арматура, применяемая для изготовления ... размера существенно снижается трудоемкость опалубочных работ и улучшается качество поверхностей конструкций ...
Железобетонные изделия. Часть 5
При изготовлении изделий и конструкций из жестких и малоподвижных бетонных смесей применяют комбинированные способы: виброуплотнение, вибропрессование, вибрирование с пригрузом, позволяющие обеспечить качественное уплотнение бетонных смесей с В/Ц < 0,35. К невибрационным методам формования относятся: центробежный способ при быстром вращении формы-центрифуги; метод торкретирования, при котором на поверхность наносят тонкие слои цементно-песчаного раствора или мелкозернистого бетона сжатым воздухом при помощи цемент-пушки; метод штампования изделий из песчаного или мелкозернистого бетона под давлением прессующего штампа и др.
Твердение отформованных изделий редко происходит в естественных условиях, так как продолжается более 7 сут для получения отпускной прочности бетона (не менее 70 % от проектной марки по прочности на сжатие).
При ускоренных способах твердения изделия получают намного быстрее с отпускной прочностью, при этом повышается оборачиваемость форм и другого оборудования, эффективнее используются производственные площади.
Ускоряют твердение бетонных и железобетонных изделий следующими способами:
- пропаривание в камерах периодического и непрерывного действия при нормальном давлении и температуре 70- 100 ºС;
- автоклавная обработка насыщенным паром при давлении 0,8 — 1,3 МПа и температуре 174-193 ºС;
- контактный обогрев в результате непосредственного соприкосновения изделия с острым паром, горячей водой, нагретым маслом, обогреваемыми стенками формы;
- электропрогрев методом пропускания электрического тока через толщу бетона, в роли электродов выступает стальная арматура или специальные металлические пластины. При прохождении электрического тока через бетонную смесь выделяется теплота, так как бетонная смесь является «сопротивлением» для электрического тока;
- обогрев инфракрасными лучами;
- горячее формование, при котором бетонная смесь за 8 — 12 мин разогревается электрическим током до температуры 75 — 85 ºС, после чего укладывается в форму и выдерживается в ней 4 — 5 ч.
При сохранении влаги в бетоне и повышенных температурах ускоряются химические реакции взаимодействия цемента с водой, вследствие чего существенно увеличивается нарастание прочности бетона.
На заводах железобетонных изделий широко используют камеры периодического действия — ямного типа глубиной до 2 м. По своим размерам в плане камеры соответствуют кратным размерам изделий, которые загружают с помощью кранов (кран-балок) в формах или на поддонах. Загружают отформованные изделия в пропарочные камеры так, чтобы при максимально возможном их заполнении обеспечить обтекание изделий паром со всех сторон, поэтому между формами по высоте с помощью прокладок оставляют зазоры не менее 3 см. При формовании изделий с немедленной распалубкой каждый поддон с изделием обычно опирается на опорные подставки нижерасположенного поддона. После загрузки камеру закрывают крышкой, которая имеет водяной затвор (чтобы не было потери пара).
Производство сборных железобетонных конструкций
... производства сборных бетонных и железобетонных изделий Железобетонные изделия для сборного строительства изготовляют на железобетонных заводах и полигонах. Производство состоит в основном из следующих операций: приготовления бетонной смеси, ... 56. Основной деятельностью завода является выпуск железобетона, железобетонных изделий, железобетонных конструкций предназначенных для гражданского и ...
Пар в камеру подают с таким расчетом, чтобы температура повышалась со скоростью 15 — 35 ºС в час до максимальной (80 — 100 ºС).
За это время (3 -5 ч) изделие прогревается на всю толщину, плавный подъем температуры необходим для уменьшения температурных напряжений в бетоне и предотвращения образования трещин. Затем изделия выдерживают при максимальной температуре 5 -8 ч (изотермический подогрев), после чего температуру плавно понижают.
Продолжительность пропаривания зависит от вида цемента, подвижности бетонной смеси и толщины изделий. Обычно изделия из пластичных бетонных смесей пропаривают в течение 12 — 15 ч, а из жестких — 4 — 8 ч. Применение быстротвердеющих цементов позволяет сократить время изотермической выдержки и снизить максимальную температуру (70 — 80ºС), т.е. уменьшить общее время пропаривания. Предварительное выдерживание от формованных изделий перед пропариванием повышает прочность бетонов на портландцементе и позволяет применять более форсированные режимы тепловой обработки. Время такой выдержки для жестких бетонных смесей не менее 2 ч, для подвижных — 3 — 6 1 при температуре 15 — 20 ºС. Прочность пропаренного бетона в возрасте 1 сут с момента изготовления составляет 65 — 75 % от марочной, т.е. твердение бетона ускоряется в 6 -8 раз по сравнению с естественным.
Камеры непрерывного действия горизонтального типа представляют собой туннель, по которому движутся изделия на вагонетках или поддонах. За время прохождения всей длины туннеля изделия сначала находятся в зоне прогрева, затем проходят зону изотермической выдержки при максимальной температуре и, пройдя зону охлаждения, выходят из камеры.
В вертикальных камерах непрерывного действия процесс тепловлажностной обработки осуществляется по принципу противотока. Пар поступает в верхнюю часть камеры (зону изотермического прогрева).
Загружают изделия в нижней части камеры и они затем движутся вверх навстречу все более горячей паро-воздушной среде. После прохождения зоны изотермического прогрева изделия опускаются вниз и при этом постепенно охлаждаются.
Более дорогой установкой для тепловлажностной обработки железобетонных изделий является автоклав. Запаривание в автоклавах целесообразно для ячеистых бетонов, особенно для газо- и пеносиликатных. Изделия запаривают в автоклавах по определенным режимам, которые зависят от времени предварительной их выдержки, максимального давления пара при изотермическом запаривании, скорости подъема и снижения давления пара и других факторов. В условиях запаривания изделий в автоклавах паром под давлением до 1,3 МПа и при температурах до 200 ºС процессы твердения ускоряются и изделия приобретают более высокую прочность.
При электропрогреве применяют трехфазный переменный ток нормальной частоты (50 Гц).
Электроды, располагаемые на поверхности бетона, имеют форму стальных пластин или полос, а внутри бетона — стержневые или струнные. Электропрогрев обычно применяют при зимнем бетонировании.
Для тонкостенных полых изделий эффективна обработка лучистой энергией. При этом нагревательные устройства, излучающие инфракрасные лучи, помещают в пустоты изделий. Бетонные поверхности поглощают лучистую энергию, которая аккумулируется в изделиях в виде теплоты. Этот способ значительно проще в обслуживании, чем электродный прогрев, так как он не зависит от степени и характера армирования изделий, санитарно-гигиенические условия в цехе лучше, чем при пропаривании. Для предохранения бетона от испарения из него влаги открытую поверхность изделия закрывают полиамидной пленкой и ведут обогрев через нее. Односторонний прогрев применяют для изделий толщиной до 20 см, при большей толщине — двусторонний.
Горячее формование состоит из предварительного электроразогрева за 6-15 мин до температуры бетонной смеси 95 ºС с последующей укладкой ее в кассету или другую форму. Напряжение электрического тока 220-380 В. Дальнейшее твердение бетона происходит за счет имеющегося в бетоне тепла (предложение А. С. Арбепьева).
При этом деструктивные явления практически отсутствуют, так как бетонная смесь разогревается в начале процесса схватывания, а разрыхление разогреваемой смеси ликвидируется ее последующим виброуплотнением при формовании. Нарастание прочности идет от центра изделия, где температура выше, к периферии, и при медленном остывании в бетоне практически не возникают растягивающие напряжения и не появляются трещины. Отформованные изделия можно подвергать термосному выдерживанию в камерах или тепловой обработке. Оптимальная температура разогревания смеси зависит от видов цемента, бетонной смеси, изделий, условий твердения и т.д.
Железобетонные изделия. Часть 6
Технологические схемы изготовления сборных железобетонных изделий составляются в соответствии со способами их производства. Производство железобетонных изделий осуществляется в неперемещаемых формах — при стендовой и кассетной технологии, I перемещаемых формах — при агрегатно-поточной и конвейерной технологии, а также непрерывном формовании на прокатных станах.
При стендовом и кассетном способах форма (кассета) в течение всего цикла производства остается на одном месте — стенде, который представляет собой железобетонную площадку с гладкой поверхностью, разделенную полосами на отдельные технологические участки. Технологическое оборудование для выполнения отдельных операций по укладке арматуры, бетонной смеси и ее уплотнению перемещается последовательно от одной формы (кассеты) к другой. Твердение отформованных изделий и их распалубка после набора отпускной прочности бетоном осуществляются также на этом месте без перемещения форм.
Стендовый способ целесообразен при производстве железобетонных изделий большого размера: плит перекрытий, ферм, балок, колонн и других изделий для промышленного и транспортного строительства, так как перемещать такие формы в процессе производства сложно. Стендовый способ часто применяется на полигонах.
Кассетный способ — разновидность стендового, изделия изготовляют в вертикальных формах — кассетах, состоящих из ряда отсеков, разделенных друг от друга стальными стенками — перегородками. В кассетной установке полностью осуществляется весь технологический процесс производства тонкостенных изделий (панелей наружных и внутренних стен, лестничных площадок и маршей).
Кассетная установка оснащена вибрирующими устройствами для уплотнения уложенной в нее бетонной смеси и специальными устройствами для обогрева изделий паром или электрическим способом. После затвердения бетона стенки кассет раздвигаются и готовое изделие поднимается краном (кран-бал-кой) вверх и переносится на промежуточный склад, а затем в камеру дозревания. Если бетон в кассете набирает отпускную прочность, изделие сразу отправляется на заводской склад готовой продукции либо на стройку. Кассеты занимают небольшую производственную площадь. Поскольку изделия имеют небольшую толщину и практически закрыты металлическими стенками, то применяют ускоренный режим тепловой или тепловлажностной обработки, не опасаясь больших температурных напряжений и испарения воды из бетона. Эта технология дает экономию стали, так как монтажной арматуры в изделиях нет, поскольку они (чаще всего панели наружных и внутренних стен) находятся в вертикальном положении с момента изготовления до монтажа в зданиях и кантовать их не приходится. Однако на изготовление самих кассет требуется большое количество стали и при формовании необходимо применять высокопластичные или литые бетонные смеси, что приводит к повышенному расходу цемента и трещинообразованию за счет большой усадки.
При агрегатно-поточном способе формы (поддоны) при изготовлении изделий перемещаются от поста к посту краном или тельфером (количество постов обычно составляет 4 — 6).
На каждом посту выполняются определенные работы. Продолжительность работ может колебаться от нескольких минут (сборка или смазка формы) до нескольких часов (твердение изделий в камерах), поэтому перемещение формы происходит с различными интервалами времени. Преимущество агрегатно-поточного способа состоит в универсальности основного технологического оборудования (бетоноукладчики, виброплощадки и др.), поэтому при замене форм можно быстро наладить выпуск новых изделий. Эта технология экономически целесообразна при выпуске изделий широкой номенклатуры. В России ее используют на заводах со средней годовой производительностью до 100 тыс. м 3 железобетонных изделий.
Конвейерный способ применяют на заводах с большой производительностью при выпуске однотипных изделий (например, два типоразмера железобетонных панелей перекрытий).
При этом способе технологическая линия работает по принципу замкнутого пульсирующего конвейера. Изделие перемещается на тележках по рельсовому пути от поста к посту с интервалом времени, необходимым для выполнения наиболее продолжительных работ на каком-либо посту (например, через 15 мин), т.е. через строго одинаковые промежутки времени. Эта технология позволяет максимально механизировать и автоматизировать основные операции, однако при строительстве цехов требуются большие капиталовложения и достаточно трудно перейти на выпуск изделий других типоразмеров. На заводах с конвейерной технологией пропаривание изделий обычно осуществляется в пропарочных камерах туннельного типа. По этой технологии работают заводы большой мощности.
Разновидностью конвейерной технологии является производство железобетонных изделий на вибропрокатных станах. Это производство полностью механизировано и осуществляется непрерывно. Первая конструкция вибропрокатного стана была предложена Н.Я.Козловым. Весь процесс изготовления изделий, начиная от приготовления бетонной смеси и заканчивая выдачей готовых изделий, осуществляется на одном агрегате — вибропрокатном стане. Этим методом изготовляют ребристые и плоские плиты для подземных коллекторов, плоские железобетонные панели перекрытий толщиной 140 мм размером на комнату, панели для межкомнатных и межквартирных несущих стен толщиной 140 — 160 мм и др.
Вибропрокатный стан представляет собой движущийся конвейер, состоящий из бесконечной формующей ленты, натяжной и приводной станции, формующей и калибрующей секций, а также из секции тепловой обработки. Рельеф поверхности формующей ленты выбирается в зависимости от вида изделия. Например, при формовании ребристых изделий ленту набирают из звеньев с кессонообразователями, а для изготовления плоских панелей — из плоских звеньев (листов).
Лента является своеобразной формой, на которой происходит изготовление изделия.
Над вибропрокатным станом монтируется узел по изготовлению бетонной смеси (дозаторы, шнек-смеситель, бетоносмеситель непрерывного действия).
В конце установки монтируются обгонный рольганг и опрокидыватель, с помощью которого изделие, отформованное в горизонтальном положении, переводится в вертикальное, после чего поднимается краном и транспортируется на склад готовой продукции.
Формующая секция прокатного стана состоит из бетоноукладчика, вибробалки и шнековой фрезы, срезающей избыток бетона после его предварительного уплотнения вибробалкой. Дальнейшее уплотнение бетонной смеси осуществляется калибрующей секцией. Секция тепловой обработки представляет собой щелевую камеру длиной 60 м, в которой свежеотформованные изделия подвергаются контактному прогреву паром с температурой 105 — 110 ºС, подаваемым под формующую ленту. Изделия в этой секции стана плотно закрыты со всех сторон: снизу — формующей лентой, сверху — паронепроницаемой теплостойкой накрывочной лентой, а с боков — бортовой оснасткой. Время тепловлажностной обработки составляет — 2 -5 ч в зависимости от видов бетона и изделия. На заводах России работают прокатные станы других конструкций, например двухъярусные.
Железобетонные изделия. Часть 7
Монолитный железобетон в отличие от сборного железобетона применяется для возведения зданий и сооружений, разнообразных по конструктивным решениям и архитектурным формам. В бывшем СССР преобладал сборный железобетон, из которого по типовым проектам строились жилые дома, заводы, обще-стенные здания. В последние годы увеличился объем монолитных железобетонных зданий и сооружений. При их возведении основные технологические операции — монтаж опалубки, установка арматуры и укладка бетонной смеси в опалубку, уплотнение бетонной смеси, твердение бетона и уход за ним — осуществляются на строительных площадках. Монолитный железобетон экономически выгоден при использовании индустриальных методов строительного производства. В зависимости от архитектурных форм используют различную опалубку: стационарную; разборно-переставную; скользящую, перемещаемую в горизонтальном направлении и др. Монолитное строительство ведется в основном из тяжелого или легкого бетона на пористых заполнителях, наружные стены — из легких и особо легких (ячеистых) бетонов. При строительстве атомных станций, химических предприятий и других объектов соответственно используют специальные бетоны: особо тяжелые, кислотоупорные, жаростойкие, гидротехнические и др. Арматуру изготовляют в арматурно-сварочных цехах или на железобетонных заводах в виде укрупненных элементов, транспортируют на строительную площадку и устанавливают в соответствии с рабочими чертежами в опалубку.
Бетонную смесь и товарный бетон доставляют с механизированных (автоматизированных) бетоносмесительных узлов (заводов) автосамосвалами, а при значительных расстояниях — автобетоносмесителями. В автобетоносмесителях бетонные смеси не расслаиваются, так как перемешиваются при транспортировке Я сохраняют однородность. Бетонную смесь часто приготовляют в барабане автобетоносмесителя, в этом случае сухие компоненты бетонной смеси в заданных количествах загружают в барабан автобетоносмесителя на центральном бетоносмесительном узле завода, за 5 — 8 мин до доставки ее на строительную площадку в смеситель добавляют воду, жидкие добавки и перемешивают в пути.
При монолитном строительстве применяют обычно бетонные смеси с осадкой стандартного конуса 1 -3 см (фундаменты, подпорные стенки и т.п.); при бетонировании конструкций, густо насыщенных арматурой, тонких стенок, колонн с малым поперечным сечением и других применяют смеси с осадкой конуса 6 — 8 см.
На строительной площадке для транспортирования и укладки бетонной смеси применяют краны, транспортеры, пневмонасосы и пневмонагнетатели. При пневматическом способе бетонные смеси транспортируются по трубам с помощью сжатого воздуха на расстояние до 150 м. Уложенную в опалубку бетонную смесь уплотняют навесными и переносными глубинными или поверхностными вибраторами. Бетонирование монолитных строений ведется непрерывно или с перерывами, т.е. участка ми, блоками.
Непрерывную укладку бетонной смеси осуществляют в тех случаях, когда необходимо получить повышенную монолитность и однородность бетона, и поэтому рабочие швы нежелательны (в предварительно напряженном железобетоне, при бетонировании фундаментов, которые будут воспринимать динамические нагрузки).
При бетонировании массивных конструкций и сооружений (плотины, шлюзы, набережные) работы ведут участками и оставляют рабочие швы в местах с наименьшим напряжениями.
Для укладки бетонной смеси во избежание ее расслоения используют вертикальные «хоботы», наклонные лотки, виброжелоба, чтобы высота падения смеси не превышала 2 м. Бетонную смесь укладывают слоями, хорошо уплотняя вибраторами. Шаг перестановки внутренних вибраторов не должен превышать полутора радиусов их действия. Чтобы обеспечить благоприятные температурно-влажностные условия для твердения, сразу же после уплотнения бетона за ним начинается уход до достижения проектной прочности.
В летнее время поверхность свежеуложенного бетона предохраняют от высыхания, а в первые часы — от дождя. Поэтому открытые горизонтальные поверхности покрывают слоем влажного песка, опилок или увлажненной мешковиной, пленками и такое защитное покрытие периодически увлажняют по достижении бетоном не менее 70 % проектной прочности.
Вертикальные поверхности после снятия опалубки периодически поливают водой. В районах с сухим жарким климатом при бетонировании больших площадей для сохранения влаги в бетонной смеси используют пленкообразующие защитные составы, отражающие солнечный свет, полимерные пленки.
При монолитном строительстве зимой в России разработаны методы зимнего бетонирования: закрывают опалубку утеплителями — «метод термоса» для сохранения тепла в бетонной смеси; изготовляют теплые бетонные смеси, подогревая воду и заполнители; применяют электропрогрев; вводят противоморозные добавки, понижающие температуру замерзания воды, а также добавки, ускоряющие твердение бетона, и комплексные добавки. После достижения бетоном проектной прочности производят распалубку и загружают конструкцию реально действующей (по проекту) нагрузкой.
Сборно-монолитный железобетон представляет собой сочетание сборных железобетонных элементов с монолитным бетоном (бетоном омоноличивания).
После затвердения монолитного бетона сборно-монолитная конструкция работает как единое целое. В этих случаях необходимо обеспечить надежное сцепление нового и старого бетона. Старым называют сборные элементы, а новым — монолитный бетон. Преимущество сборно-монолитного железобетона состоит в том, что он не требует специальной опалубки, его стоимость ниже. Сборные элементы (колонны, балки, фермы) обычно являются предварительно напряженными. В новом (монолитном) бетоне в опорных участках устанавливают арматуру, что обеспечивает неразъемность соединений элементов.
