Разновидности способов организации, производства железобетонных изделий
Основными технологическими переделами при производстве железобетонных изделий и конструкций являются: армирование, формование, тепловая обработка и отделка лицевых поверхностей. Приготовление бетонной смеси и изготовление арматурных каркасов и закладных деталей могут рассматриваться как самостоятельные производства. Продукция их является полуфабрикатами, используемыми в основном производстве. Возможно получение бетонной смеси и арматурных элементов с других специализированных предприятий.
Организация технологического процесса на основных переделах определяет характер производства в целом.
Существуют два принципиально отличных способа организации производства железобетонных изделий и конструкций:
1. В перемещаемых формах, которые в процессе изготовления изделий с помощью кранов или других средств перемещаются от одного рабочего поста технологической линии к другому. Посты стационарны и специализированы для выполнения одной или нескольких технологически однородных операций. За каждым из основных постов закреплено соответствующее оборудование и обслуживающий персонал.
2. В неподвижных формах, которые остаются на стенде от момента их сборки, до разборки по окончании цикла и отправки готового изделия на склад. Необходимое технологическое оборудование и обслуживающий персонал последовательно перемещаются от одной формы (или стенда) к другой для выполнения производственных операций.
Изготовление изделий по первому способу может осуществляться на агрегатно-поточных, полуконвейерных и конвейерных линиях. Организация технологического процесса в неперемещаемых формах производится по стендовому и кассетному способам, а также методом непрерывного формования (экструзия).
При агрегатно-поточном способе производства изделия формуют на виброплощадке или на специально оборудованных установках-агрегатах, состоящих из формовочной машины, бетоноукладчика и машины для укладки формы на формовочный пост. Формы с изделиями, перемещаясь по потоку, могут останавливаться не на всех постах, а только на тех, которые нужны для данного типа изделий.
Время остановки на каждом посту может быть разным, в зависимости то того, сколько его требуется на выполнение данной технологической операции. Это позволяет производить одновременно несколько видов изделий, различающихся не только по типу и размерам, но в некоторой степени и по своей технологии, что дает возможность легко переходить с одного типа выпускаемых изделий к другому.
Основное преимущество этого способа производства - универсальность. Изготовление новых видов изделий осуществляется с небольшими затратами средств (в основном на изготовление металлических форм и оснастки) и времени.
Этот способ применяется при изготовлении изделий шириной до 3 м, длиной до 12 м и высотой до 1 м. Основными постами агрегатно-поточной линии являются подготовительный, формовочный, тепловой обработки и распалубки изделий.
Производительность агрегатно-поточной технологической линии определяется продолжительностью цикла формования изделия, который в зависимости от вида и размеров формуемых изделий может колебаться в значительных пределах от 5 до 35 минут.
По агрегатно-поточному методу формуются: плиты перекрытий и покрытий (плоские, пустотные и ребристые), колонны, сваи, балки, ригели и прогоны, шпалы, безнапорные трубы, и др.
Конвейерный способ – это усовершенствованный агрегатно-поточный.
Конвейерные технологические линии характеризуются наличием конвейера, состоящего из форм-вагонеток, перемещающихся по кольцевому пути, либо представляющего собой движущуюся бесконечную ленту. Возможны и более простые по конструкции типы конвейеров, например, в виде обычных форм, перемещаемых по рольгангу.
На конвейерной линии изделия перемещаются относительно стационарно расположенных специализированных постов по строго установленному принудительному ритму. Длина пути конвейера рассчитана на выполнение всего производственного цикла. Тепловые агрегаты являются частью конвейерного кольца. Конвейерные линии могут быть периодического действия (пульсирующие) с остановкой на рабочих постах и непрерывного действия, когда выполнение операций осуществляется в процессе движения конвейера.
Конвейерные линии наиболее эффективны при специализированном серийном выпуске изделий близких по типам и размерам. Высокая степень комплексной механизации и автоматизации процессов, в сочетании с принудительным ритмом его работы обусловливает большую производительность таких линий. Это делает их экономически рентабельными, несмотря на большие первоначальные затраты.
При полуконвейерном способе производства формование изделий организовано по конвейерной технологии, а тепловая обработка осуществляется в ямных пропарочных камерах. Технологическая линия оснащается необходимыми транспортными средствами для передачи форм с поста на пост. При этом соблюдается единый ритм перемещения и, соответственно, выполнения элементных операций на каждом посту.
При стендовой технологии изделия формуются и твердеют в стационарном положении на стенде или установке без перемещения, а все необходимые для этого материалы и формующее оборудование подаются к стенду. При этом, стационарно размещаемые формы, рассредоточены по значительной площади цеха. Тем большей, чем крупнее габариты изделий и чем длительнее цикл их изготовления. Оборачиваемость стендов намного меньше оборачиваемости форм поточных линий и использование производственной площади значительно ниже.
Несмотря на это, стендовая технология единственно целесообразна при изготовлении крупногабаритных конструкций большой массы – ферм, двускатных балок больших пролетов, колонн длиной более 12 м и др. Особенно эффективен этот способ для предварительно напряженных изделий.
Стендовый способ позволяет производить широкую номенклатуру изделий, при сравнительно не сложной переналадке оборудования.
Стенды бывают трех типов: длинные, короткие и силовые формы. Силовые формы предназначены для изготовления изделий по одной штуке в длину. Стенды, соответствующие длине 2 или 3-х наибольших размеров изделий называются короткими, а от 4 до 15 одинаковых элементов – длинными (или линейными).
В силовых формах и на коротких стендах производят изделия с любой напрягаемой арматурой, а на длинных – главным образом, изделия с проволочной и прядевой арматурой.
В состав технологических линий стендов, как правило, входят:
- железобетонные рабочие полосы с упорами для восприятия усилий от натяжения арматуры;
- механизмы для ее протаскивания вдоль стенда (или для подачи готового пакета);
- бухтодержатели и приспособления для натяжения арматуры (гидродомкраты или навивочные машины);
- бетонораздатчик и устройство для подачи в него бетонной смеси;
- оборудование и приборы для тепловой обработки изделий.
Суть кассетного способа производства заключается в том, что формование изделий происходит в вертикальном положении в стационарных разъемных групповых формах-кассетах. В этих кассетах изделия находятся до приобретения бетоном заданной прочности. Рабочие, формующие изделия, в процессе производства перемещаются от одной кассетной формы к другой.
Кассетным способом изготавливают внутренние перегородки и несущие стеновые панели, панели перекрытия, балконные и карнизные плиты, лестничные марши и площадки и другие элементы, имеющие небольшую толщину и относительно простую конфигурацию.
Кассетный способ перед другими способами производства имеет ряд преимуществ:
- в кассетных формах изделия получаются с высокой точностью размеров и хорошим качеством их поверхностей;
- можно применять более жесткий режим тепловой обработки;
- обеспечивается высокая производительность труда, меньший расход пара и электроэнергии.
К недостаткам кассетного способа формования изделий можно отнести то, что для этого способа требуются пластичные бетонные смеси, что приводит к перерасходу цемента, а также большая удельная металлоемкость форм и оборудования.
В последнее время все большее распространение получает метод непрерывного формования способом экструзии.
Экструзия – это способ, основанный на одновременном воздействии вибрирования и прессования выдавливаемой бетонной смеси. Бетонная смесь с жесткостью 30 с, под действием вибрации несколько разжижается и одновременно нагнетается шнеком в камеру прессования. Здесь смесь сжимается в замкнутом пространстве между торцовой частью свежеотформованного изделия, боковыми стенками камеры и прессующей поверхностью рабочего органа.
При изготовлении изделий непрерывным формованием методом экструзии используется специальная формующая установка – экструдер, который состоит из приемного бункера, площадочного вибратора, шнекового нагнетателя с приводом и механизма передвижения . Бетонная смесь захватывается шнеком и подается в камеру прессования экструдера. Новые порции смеси выпрессовываются в отформованную часть изделия, и реактивная сила отталкивает формовочный агрегат в направлении, противоположном движению шнека.
Этим способом формуют изделия на поддонах или, чаще всего, на стендах без бортовых элементов, так как прочность свежеотформованных изделий 0,3 – 0,4 МПа. Используется экструзия для формования изделий, имеющих постоянное сечение относительно простой формы и преднапряженное армирование проволочной или прядевой арматурой. Толщина прорабатываемого слоя бетона по этому способу составляет не более 400 мм.
Лекция 8
Тема: Приготовление бетонных смесей
1. Доставка, хранение, подготовка составляющих бетона.
2. Физико-механические основы процессов перемешивания бетонных смесей.
3. Операции, выполняемые на бетоносмесительных узлах и заводах.
4. Технологические линии по приготовлению бетонных смесей.
1. Доставка, хранение, подготовка составляющих бетона.
Склады цемента являются неотъемлемой частью заводов ЖБИ. Принимая во внимание свойства цемента, к складированию его предъявляются определенные требования. Прежде всего необходимо обеспечить раздельное хранение цемента по видам и маркам. Эти требования должны строго соблюдаться, так как в случае смешивания цементов различных марок смесь используется как цемент самой низкой марки из числа попавших в общую емкость.
Хранение цемента должно производиться в стационарных или инвентарных (сборно-разборных) силосных складах, которые в зависимости от назначения и расположения к транспортным путям делятся на две группы:
1 - прирельсовые (привязаны к железнодорожному пути);
2 – притрассовые (расположены вдоль автомагистрали).
Обычно склады силосного типа бывают прямоугольно-пирамидальные с днищем в виде усеченной пирамиды или цилиндрические с коническим днищем диаметром или стороной прямоугольного сечения от 5 до 10 м. Вместимость складов может быть от 25 до 1500 и более т. Для малых производств применяются инвентарные силосы объемом 10-20 т.
Компоновка силосов в складе возможна по схемам в один, два или несколько рядов. Общая компоновка склада для цемента должна обеспечивать примыкание к нему внешних путей сообщения, достаточные разгрузочные фронты и удобство маневровых операций.
Изготавливаются силосы из металла или железобетона.
Количество силосов и вместимость каждого определяется необходимой емкостью склада и условием раздельного хранения цемента по видам и маркам.
При хранении цемента в силосах он слеживается, т.е. теряет свою сыпучесть. Так, при хранении более 15 сут насыпная плотность цемента, находящегося в нижней части силоса, увеличивается на 50-70 %. Для предотвращения слеживаемости в силосах необходимо периодическое аэрационно-пневматическое разрыхление и перекачивание цемента в другой силос не реже 1 раза в 15 дней.
Необходимая емкость склада определяется мощностью завода и принятого расчетного запаса. Величина расчетного запаса в свою очередь зависит от дальности и условий доставки цемента на завод. Обычно нормируемый запас равен 5 – 10 суточной потребности предприятия.
Основная часть цемента поступает на заводы в железнодорожных вагонах-цементовозах или в автоцементовозах. Железнодорожные цементовозы бывают бункерного типа (хопры) и в виде цистерн грузоподъемностью 60 т. Из бункеров цемент самотеком через люки выгружается в приемные устройства складов. Разгрузка цементовозов-цистерн и автоцементовозов производится с помощью сжатого воздуха.
Автоцементовозы используются для доставки цемента с цементных заводов на заводы железобетонных изделий на расстояние не более 150 км.
Для подачи цемента в силосы и перемещения его в пределах завода чаще всего применяются пневматические устройства. Иногда механические – ковшовые элеваторы, шнеки. Пневматический способ более совершенен. Он основан на перемещении взвешенных частиц материала движущимся потоком воздуха. Для него характерны герметизация и отсутствие потерь цемента, лучшие условия труда, компактность, полная механизация.
Склады заполнителей бывают:
А. Открытые и закрытые (полностью или частично).
Б. В зависимости от вида транспортных средств для доставки заполнителей склады подразделяются на прирельсовые, притрассовые и береговые.
В. По способу хранения: штабельные, полубункерные, бункерные и силосные. Штабельные – материал складируется на выровненной открытой площадке. Полубункерные – ограниченные с продольных сторон стенками. Бункерные и силосные – состоят из многоугольных или круглых металлических или железобетонных банок диаметром 5 – 10 м.
Склады полубункерные и, иногда, штабельные разделены железобетонными перегородками на отсеки для раздельного хранения заполнителей по видам и фракциям.
Г. Штабельные и полубункерные склады при загрузке их сверху при помощи ленточного конвейера, размещенного вдоль склада на эстакаде, называются эстакадными. Эти склады оборудованы устройством для сбрасывания материала в любом месте по длине склада,
Д. Если забор материала на складе происходит снизу, через ленточный конвейер, размещенный в подземной подштабельной галерее (траншее), склад дополнительно называется траншейным.
В зимнее время заполнитель поступает в смерзшемся состоянии. Перед подачей в бетоносмесительный цех его необходимо подогреть. Для оттаивания и подогрева заполнителей используются:
- бункера подогрева;
- паровые регистры;
- сушильные барабаны.
Бункера подогрева и сушильные барабаны применяются редко.
Наибольшее распространение контактный способ оттаивания и подогрева с помощью паровых регистров, которые устанавливаются внутри штабеля заполнителя или над течками для выгрузки его на конвейер. Для предотвращения зависания, образования сводов трубы паровых регистров необходимо размещать на расстоянии не менее 50-60 см друг от друга. Однако этот способ обладает недостатками: 1 – разрушение паровых регистров при ударе о них смерзшихся кусков заполнителя; 2 - неравномерный прогрев заполнителя. Паровые регистры нужно применять лишь с дополнительной защитой от ударов.
Более эффективным в данном случае является конвективный теплообмен. Он состоит в продувке горячего воздуха или дымовых газов сквозь слой материала. Но пока такой способ распространен мало.
В складах заполнителей предусматривается прием материалов из полувагонов и автомобилей-самосвалов. Разгрузка полувагонов, как правило, осуществляется в приемном устройстве, оборудованном подрельсовыми бункерами. Предусматривается комплекс оборудования для выгрузки смерзшихся заполнителей. Разгрузка самосвалов производится в другое приемное устройство.
На складах предусматривается раздельное хранение заполнителей по видам и фракциям в емкостях, представляющих собой бункера или пространство, разделенное перегородками на отсеки.
Как правило, транспортировка заполнителей на склад из приемных устройств и внутри склада осуществляется по ленточным конвейерам. Надбункерный конвейер оборудован дополнительно сбрасывающей тележкой для пофракционной отсыпки заполнителя. Подача заполнителей в бетоносмесительный цех происходит по горизонтальному конвейеру, расположенному под бункерами, а затем по наклонному конвейеру. Угол наклона конвейера для транспортирования заполнителей должен быть не более 18º.
Вода для приготовления бетонной смеси должна отвечать требованиям ГОСТ 23732-79. По качеству пригодна любая питьевая вода. В случае технической воды предпочтительней вода из поверхностных источников - несолёная, мягкой или средней жесткости.
Необходимое количество воды надо определить достаточно точно. Излишек воды, обусловленный неоправданным большим ее количеством, приводит как правило к снижению прочности бетона и увеличению размера пор, а также значительно увеличивает риск трещинообразования и удлиняет время отвердения смеси. Поэтому, определение необходимого количества воды в составе бетонной смеси очень важно.
Так же необходимо обеспечить подогрев необходимого количества воды до температуры 40-60 ºС. Чем выше будет температура воды, тем быстрее будет протекать реакция цемента и выше прочность готового бетона. Как правило, затраты на подогрев воды в несколько раз окупаются за счет экономии цемента и гораздо большей производительности линии.