Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Способы формования легкобетонных смесей

16.04.2019

Изделия из легкобетонных смесей можно формовать практически всеми способами, применяемыми для изготовления изделий из обычных бетонов: вибрационным воздействием, центрифугированием, прессованием, трамбованием или одновременно несколькими способами (например, вибропрессованием, вибротрамбованием и т. д.).

Наибольшее распространение в производстве легких бетонов получил вибрационный способ уплотнения. В зависимости от вида изделий и принятой технологии их изготовления формование осуществляют: на виброплощадках, стендовым способом с применением поверхностных или глубинных вибраторов, в кассетных установках, непрерывным способом с использованием вибропроката, скользящих виброштампов и вибронасадков.

Сущность вибрационного воздействия на бетонную смесь, в том числе и легко бетонную, заключается в одновременном тиксотропном разжижении цементного теста и изменении пространственного расположения заполнителя. В результате этого получается наиболее компактная упаковка зерен и, следовательно, наиболее плотная структура бетона.

Поскольку пористые заполнители имеют меньшую объемную массу, чем плотные (тяжелые), для уплотнения бетонной смеси требуется более интенсивное разжижение цементного теста, обеспечивающее сближение зерен заполнителя. По данным И.Н. Ахвердова, структурная вязкость цементного теста резко снижается с повышением частоты колебаний. Поэтому при высокочастотной вибрации (4500—6000 кол/мин) в уплотняемой легкобетонной смеси достигается требуемое смещение зерен пористого заполнителя и их наиболее компактное расположение. Однако повышение частоты вибрации при сохранении необходимой величины амплитуды колебаний возможно лишь в результате применения вибрирующего механизма более высокой мощности. Поэтому в зависимости от вида изделия и применяемого технологического оборудования в каждом конкретном случае необходимо установить оптимальный режим вибрации, при котором обеспечивается равномерное уплотнение легкобетонной смеси по всему объему изделия, необходимая плотность и в некоторых случаях прочность свежеуплотненной структуры бетона при минимальных затратах мощности, а также безопасной норме вибрации на рабочих местах у виброуплотняющего оборудования. Рекомендуемые оптимальные режимы вибрации приведены в табл. 6.9.
Способы формования легкобетонных смесей

При выборе оптимальных режимов виброуплотнения следует также учитывать, что на себестоимость железобетонных изделий в значительной степени влияют высокие амортизационные отчисления по парку форм. Поэтому прогрессивным направлением в технологии формования легко бетонных изделий является применение немедленной распалубки. При такой технологии необходимо использовать жесткие легкобетонные смеси, что в большинстве случаев позволяет сэкономить 15—25% цемента. Кроме того, применение немедленной распалубки снижает трудоемкость производства за счет механизации процессов сборки-разборки форм и подготовки их к бетонированию.

Пo данным - ВНИИЖелезобетона, для немедленной распалубки легкобетонных изделий необходимо, чтобы предел прочности при растяжении уплотненной керамзитобетонной смеси был значительно больше, чем предельное напряжение сдвига, возникающее при отрыве бортов формы от поверхности бетона; остаточные деформации свежеотформованного бетона при распалубке вместе с деформациями распалубленного изделия под влиянием собственной массы не должны превышать предела, установленного для каждого вида бетонной смеси опытным путем.

Прочность свежеотформованного легкого бетона зависит от жесткости бетонной смеси, расхода цемента, интенсивности уплотнения при формовании и оптимального зернового состава заполнителя.

Как видно из рис. 6.12, при неизменном расходе цемента прочность свежеотформованного бетона повышается с увеличением жесткости бетонной смеси лишь до определенного предела (в данном случае отвечающего показателю виброуплотняемости 40 сек).

Формование изделий из жестких легкобетонных смесей предусматривает применение вибропригрузочных щитов; их габариты и конструкция зависят от номенклатуры изготовляемых панелей. Массу вибропригрузочного щита назначают из расчета создания давления около 40 гс/см2. Чтобы повысить эффективность воздействия пригруза, а также облегчить отрыв щита от поверхности бетона мосле формования, и а верхнюю часть его устанавливают вибраторы с амплитудой колебания порядка 0,2 мм.

Необходимость применения пригруза вызывается тем, что в верхних слоях изделий, изготовляемых в горизонтальных формах на виброплощадке, жесткая бетонная смесь полностью не уплотняется. В результате колебания частиц смеси, возбуждаемых вибрацией, возникает внутреннее давление в направлении, противоположном действию силы тяжести. В каждый период колебаний наступает момент, когда частицы отрываются друг от друга и при достаточно интенсивной вибрации возникающие импульсы разрыхления могут превысить силы тяжести, способствующие уплотнению смеси. Наиболее заметно это проявляется при уплотнении смеси на пористых заполнителях.

Чтобы снизить внутреннее давление, направленное снизу вверх, с помощью пригруза создается дополнительное давление. При вибрации с пригрузом изделия рекомендуется формовать в такой последовательности. На первом этапе одновременно с заполнением формы бетонной смесью включают вибрацию. В этот период ее действие наиболее интенсивно, поскольку виброплощадка полностью еще не загружена и амплитуда ее колебаний велика. На втором этапе, когда в форму уложено необходимое количество бетонной смеси, виброщит опускается и производится дополнительное уплотнение вибрацией одновременно сверху и снизу.

Устанавливать щит для уплотнения бетонной смеси и снимать его после окончания формования следует в возможно короткие сроки, чтобы не удлинять общий цикл формования. Это достигается одним из следующих способов; при поточно-агрегатной технологии мостовым краном или подъемно-консольным устройством, при конвейерной технологии — самоходной тележкой.

Применение пригруза осложняется тем, что стеновые панели имеют разные типоразмеры и конфигурацию. В связи с этим требуется большое количество вибропригрузочных щитов. Взамен вибропригруза во ВНИИЖелезобетоне предложили применять установку для трамбования легкобетонной смеси в формах с предварительной вибрацией. Конструкция этой установки (рис. 6.13) представляет собой уплотняющее устройство в виде самоходного портала, перемещающегося вдоль технологической линии. Портал оборудован траверсной тележкой, которая может передвигаться в поперечном направлении. На траверсной тележке смонтирован трамбующий механизм, оборудованный электродвигателем с редуктором и шатунно-кривошипным устройством с подвешенным к нему брусом. Нa брусе установлен вибратор С-414.

Трамбующий брус совершает возвратно-поступательное движение в вертикальном направлении и одновременно передвигается в горизонтальной плоскости в результате перемещения траверсной тележки и портала. При этом происходит дополнительное уплотнение легкобетонной смеси после ее предварительной вибрации на вибростоле. Для смягчения возможных ударов бруса о борта формы служат пружинные амортизаторы. Установлено, что оптимальная частота ударов бруса составляет 300 в 1 мин при скорости передвижения портала 6 м/мин.

Продолжительность дополнительного уплотнения зависит от типоразмеров панели и в среднем составляет от 2 до 5 мин. Техническая характеристика трамбующего устройства следующая:


Применение смесей с излишне высокой степенью жесткости не только не приводит к получению более высокой прочности свежеотформованного бетона, но увеличивает силу сцепления уплотненной бетонной смеси с поверхностью металлических форм, что ухудшает условия немедленной распалубки.

Как показали результаты исследований, проведенных В НИИ Железо бетоном, при немедленной распалубке, чтобы не нарушалась целостность свежеотформованного изделия, распалубливающее усилие следует прилагать под определенным углом к боковой поверхности изделия. Этот угол (рис. 6.14) определяют из отношения tga = Ру/Рх где соответственно касательная и нормальная составляющие распалубливающего усилия. Их вычисляют соответственно по формулам:

Отсюда следует, что

Чем больше угол а (между направлением распалубочного усилия и его нормальной составляющей), тем лучше условия распалубки.

Направление распалубливающего усилия определяют, исходя из условия, что отрыв произойдет тогда, когда касательные напряжения тс станут равными предельным для данной бетонной смеси. Расчетную величину предельного касательного напряжения, так же как и предельную прочность уплотненной бетонной смеси при растяжении, вычисляют по опытным данным. В зависимости от вида пористого заполнителя и виброуплотняемости бетонной смеси она колеблется от 31 до 61 гс/см2,

Использование жестких легкобетонных смесей позволяет снизить расход, цемента и применить немедленную распалубку изделии. Однако при изготовлении изделий из таких смесей требуется применять интенсивную вибрацию, вибропригруз, повышать длительность цикла формования; при этом невозможно обеспечить эффект поризации и получить минимальную объемную массу легкого бетона в ограждающих конструкциях. Для изготовления тонкостенных и густоармированных изделий, вертикально-кассетного способа формования, изготовления объемных элементов и в ряде других случаев применение жестких смесей невозможно.

При изготовлении легкобетонных ограждающих конструкций, особенно при наличии в изделиях оконных и дверных проемов, весьма трудоемка операция укладки легкобетонной смеси в форму. Степень механизации этого процесса зависит от рациональной конструкции бетоноукладчика, который должен не только непрерывно подавать легкобетонную смесь, но и равномерно распределять ее, преимущественно в углах формы. Отсюда возникла необходимость в создании специализированных бетоноукладчиков для изготовления наружных стеновых панелей из легких бетонов. Бетоноукладчик 6529-Б используют как при агрегатно-поточном, так и при стендовом изготовлении стеновых панелей. Максимальная ширина формуемого изделия 2720 мм (рис. 6.15).


Бетоноукладчик 6529-Б имеет один бункер, под ним параллельно расположены три ленточных питателя. Одновременно могут работать все три питателя или два, в разных комбинациях. Это дает возможность изменять ширину потока укладываемой бетонной смеси в зависимости от ширины панели и наличия или отсутствия проемов.

Зазоры между стенками бункера и лентами питателя перекрыты резиновыми прокладками. Они прикреплены к бункеру и могут поворачиваться на определенный угол, в результате чего бетонная смесь не попадает на бортовую оснастку и в пространство, занимаемое проемами.

Keрамзитораствороукладчик 641-02 конструкции СКТБ Главмоспромстройматериалы состоит из металлического сварного портала, по верхней обвязке рамы которого перемещаются в поперечном направлении две тележки. На одной из них установлен на катках бункер для керамзитобетонной смеси, на второй — бункер для раствора. Каждая тележка имеет самостоятельный привод, Бункера могут поворачиваться вокруг вертикальной оси. К каждому из них снизу подвешен ленточный питатель с приводом. Благодаря перемещениям рамы в продольном направлении, а верхних тележек в поперечном направлении и вращению бункеров с питателем бетонную смесь можно подавать и укладывать в любую точку формуемого изделия.

Наличие у бетоноукладчиков 641-02 и 6529-Б портала с приводом осложняет их обслуживание, затрудняет подход к формуемым изделиям и уменьшает освещенность рабочего места. Значительно лучшую характеристику имеет универсальный бетоноукладчик, конструкция которого разработана во ВНИИЖелезобетоне. Он не имеет портала, поскольку устанавливается на эстакаде с рельсовыми путями, по которым движется в продольном направлении со скоростью 16 м/мин. Каретка бетоноукладчика с бункером может передвигаться в поперечном направлении со скоростью 20 м/мин и вращаться со скоростью 4 об/мин. Бетоноукладчик оборудован поворотным подъемно-опускающимся устройством (рис. 6.16), позволяющим одновременно укладывать, смесь, разравнивать ее и дозировать по объему. Бункер имеет три отделения общей емкостью 3 м3; два для керамзитобетонной смеси и одно для раствора. Затворы-питатели буккера ленточные.

На основе этой конструкции разработан новый вариант бетоноукладчика (СМЖ-166) и организовано его серийное производство. Новый укладчик (рис. 6.17) смонтирован на самоходном портале с шириной колен 4500 мм. Его рабочим органом служит поворотная, подъемно-опускающаяся, разравнивающая виброворонка, которая располагается под бункерами и обеспечивает механизированную укладку бетонных и растворных смесей в любой точке формы. Воронка может выполнять и функции объемного дозатора. Для этого нижнюю плоскость воронки устанавливают над верхней плоскостью формы на требуемую высоту в зависимости от коэффициента уплоткняемости легкобетонной смеси, который равен отношению объемных масс бетонной смеси в уплотненном и рыхлом состоянии.

Бетоноукладчик имеет два бункера; один для бетонной смеси, другой для растворной. Он является универсальным: обеспечивает формование стеновых панелей «лицом» вниз и вверх. Бункера оборудованы ленточными затворами-питателями, которые подают смесь в поворотную воронку. Одна из них имеет съемные вибролыжи, уплотняющие верхний фактурный растворный слой при формовании панели «лицом» вверх. Вторая оборудована съемной откидной виброрешеткой, обеспечивающей укладку нижнего растворного слоя требуемой толщины при изготовлении панелей «лицом» вниз.

В табл. 6.10 приводятся технические характеристики рассмотренных бетоноукладчиков.

В производстве легкобетонных конструкций наибольшее распространение получили малоподвижные бетонные смеси. Изделия из них формуют на виброплощадках с применением вибронасадок, глубинных или поверхностных вибраторов. Такие методы формования используют, в частности, при изготовлении наружных стеновых панелей и крупных блоков из поризованных легкобетонных смесей.

Для изготовления легкобетонных панелей междуэтажных перекрытий и покрытий зданий, не имеющих проемов, применяют формующие машины со скользящим вибронасадком (рис. 6.18), которые в зависимости от толщины изделия можно использовать без виброплощадки или вместе с ней.

На самоходном портале (на рис. 6.18 он условно не показан) смонтированы бункер для бетонной смеси с ленточным питателем; формующее устройство в виде вибронасадка, скользящее по верхнему краю бортов формы, и гладилки для заглаживания верхней поверхности изделия. Вибронасадок представляет собой трапецеидальную воронку со стенками коробчатого сечения, в которой смонтировано по два вибровала. Длина щели вибронасадка регулируется двумя передвижными щитами, которые устанавливают в соответствии с шириной формуемого изделия. Вибронасадок подвешен к порталу на пружинных амортизаторах.

При загрузке бетонной смеси машину передвигают от формовочного поста к посту подачи бетонной смеси и устанавливают так, чтобы копильник вибронасадка перекрывался съемным поддоном, смонтированным на опорном столике и упирающимся в борт формы. После загрузки машина движется обратно к посту формования, а бетонная смесь из копилькика укладывается в форму. Когда край копильника вибронасадка окажется над формой, включают вибраторы и бетонная смесь в нижней части формы начинает уплотняться. При перемещении в обратном направлении включают вибраторы с другой стороны вибронасадка. При таком возвратно-поступательном движении машины бетонная смесь укладывается и уплотняется послойно до тех пор, пока форма не будет полностью заполнена. После этого верхняя поверхность панелей заглаживается виброрейкой, имеющей возвратно-поступательное перемещение в поперечном направлении по ходу машины.

Наряду со специальными бетоноукладчиками используют вибронасадки, которые распределяют, укладывают и уплотняют бетонную смесь. Вибронасадки применяют для изготовления наружных стеновых панелей из поризованных легкобетонных смесей, а также плоских изделий из конструктивных легких бетонов.

Вибронасадок непрерывно перемещается по поверхности, опираясь на борта формы. При этом бетонная смесь испытывает воздействие поверхностной и отчасти наружной вибрации, передаваемой на смесь бортовыми элементами формы. Однако такая динамическая нагрузка на формы может приводить к их преждевременному износу. Поэтому в машинах новой конструкции предусматривается применение вибронасадка на пневматических опорах (пневмоподушках), т.е. форма располагается не на жестком, а на упругом основании (па пружинах или воздушных подушках).

Кассетные установки успешно используют для изготовления тонких (4—5 см) керамзитобетонных панелей для междуэтажных перекрытий с раздельной конструкцией пола. Формовать такие тонкостенные конструкции в кассете можно лишь из пластифицированных легко бетонных смесей (добавки ЦНИПС-1, CBН), в которых крупность керамзитового гравия не превышает 10 мм.

При вертикально-кассетном способе формования легкобетонная смесь может расслаиваться. Это нежелательное явление можно предотвратить. Так, при использовании в качестве мелкого заполнителя кварцевого песка рекомендуется применять смеси с максимальным содержанием крупного заполнителя. В то же время имеет большое значение вязкость цементного теста, поскольку по мере ее увеличения возрастает сопротивление сдвигу и гранулы заполнителя при вибрации не всплывают. Однако чем больше степень насыщения смеси крупным заполнителем и вязкость цементного теста, тем меньше становится подвижность легкобетонной смеси. Оптимальная жесткость смеси зависит от толщины формуемого изделия и способа передачи вибрации. Чтобы получить изделия хорошего качества и обеспечить высокую производительность кассетных установок, рекомендуется применять легкобетонные смеси следующей подвижности:

Интенсивность уплотнения керамзитобетонной смеси в кассетах устанавливают в зависимости от ряда факторов: предельного напряжения сдвига цементного теста; объемной массы заполнителя в куске, коэффициента формы и диаметра гранул заполнителя; объемной массы растворной части. Для данного вида крупного пористого заполнителя интенсивность колебаний должна быть тем больше, чем выше вязкость цементного теста и чем больше объемная масса растворной части (для смеси па кварцевом песке требуется большая интенсивность колебаний, чем на пористом).

При уменьшении объемной массы крупного заполнителя (при прочих равных условиях) также необходимо повышать интенсивность виброуплотнения, для чего усиливают вибрацию металлических листов, разделяющих кассету на отсеки. На каждом разделительном листе ставят по два вибратора типа ИВ-2 (С-414) с каждой стороны. Вибраторы на кассетах устанавливают в вертикальном положении, т. е. так, чтобы ось вибратора была параллельна поверхности листа. Крепить вибраторы к стенкам паровых отсеков нельзя. При необходимости ставят дополнительные вибраторы как на торцах, так и на верхней кромке разделительных листов,

Повышенная амплитуда колебании листа достигается в результате увеличения вылета консоли, на которой крепится вибратор. Общая продолжительность вибрации составляет 15—20 мин.

При послойной укладке керамзита бетонной смеси в кассету вибрация каждого слоя длится 2—3 мин. Если бетонная смесь непрерывно подается в кассету, вибрация должна продолжаться в течение всего времени бетонирования.

Кассеты, заполненные легко бетонной смесью, требуют продолжительного разогрева, что снижает оборачиваемость кассетных установок. Поэтому пар следует подавать в отсеки установки сразу жe по окончании бетонирования. Его отключают, как только будет достигнута требуемая температура прогрева, Последующее твердение изделии происходит за счет аккумулированного тепла в период медленного остывания кассетной установки. Общая продолжительность цикла твердения составляет 14—16 ч. Интенсифицировать этот процесс можно за счет применения предварительно разогретой бетонной смеси.

Центрифугирование применяют в производстве конструкций кольцевого сечения: труб и опор высоковольтных линий электропередач. В процессе формования при вращении формы возникают центробежные силы, воздействующие на бетонную смесь. Интенсивность этого действия пропорциональна массе частиц бетонной смеси, их расстоянию от оси вращения и квадрату угловой скорости. В результате прессования часть воды затворения отжимается и бетонная смесь интенсивно уплотняется.

Опоры ЛЭП изготовляют из керамзитобетона марок 400—500 с объемной массой 1700—1860 кг/м3. Применение легких бетонов позволяет уменьшить массу опор и труб на 20—30% и сократить транспортные расходы. Успешно применяется центробежный способ формования для изготовления труб из легкобетонных смесей в Белоруссии. Проведенные под руководством И.Н. Ахвердова исследования показали, что из аглопоритобетона могут быть изготовлены центробежные напорные трубы, не уступающие по своему качеству изделиям, изготовленным из бетонной смеси на плотных заполнителях. При этом рекомендуется послойное формование, для чего бетонную смесь во вращающуюся форму подают в два-три приема. В результате значительно снижается пористость цементного камня и резко повышается водонепроницаемость легкого бетона. Однако при этом несколько увеличивается продолжительность цикла формования и снижается производительность установки.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: