При производстве промышленным способом бетонных и железобетонных изделий технологический процесс уплотнения бетонного раствора смесей одной из ключевых, ответственных и наиболее важных операций, от результата которой зависит целый ряд параметров и характеристик готовых изделий и поверхностей. Для уплотнения бетонной смеси в зависимости от оснащенности производства и технических возможностей могут находить применение, как вибрационный, так и безвибрационный метод, а также комбинированная техника формования.
Принципы и цели формования бетонных и железобетонных конструкций
Технологический процесс формования предназначен для того чтобы придать формовочной строительной бетонной смеси необходимую геометрию с заданными параметрами длины, ширины и высоты с учетом допусков на погрешность с требуемым внешним видом. Формование выступает в качестве основной технологической операции при производстве железобетонных изделий, в процессе которой производитель ставит перед собой задачу получения результата, а также обеспечение плотности и однородности бетонной смеси с минимальными затратами. Выполнение технологической операции зависит от технологической оснащенности конкретных предприятий.
Формование в общей доле занимает около 60% обработки изделий. На реализацию процесса отводится около 30% трудовых ресурсов с использованием основных фондов предприятия в виде оборудования. От правильного выбора способа формования в конечном итоге зависит качество готовых изделий, их долговечность, а также экономическая эффективность всего производства.
Процесс формования состоит из нескольких этапов и включает в себя:
- подготовительные работы по приготовлению форм в виде чистки, смазочной обработки, а также сборки конструкций;
- установка в рабочее положение, монтаж и размещение внутри форм напрягаемой и ненапрягаемой арматуры;
- размещение бетонной смеси и ее последующее уплотнение;
- процедура отделки железобетонных изделий в ходе производства;
- снятие форм и извлечение готовых изделий из опалубки после того, как бетон набирает заданную прочность.
Виды форм для изготовления ЖБИ
Конструкции, виды размеры форм, которые находят применение при изготовлении железобетонных изделий, а также требования в области допусков и линейных размеров, состояния поверхности, прямоугольности, перпендикулярности и отклонения от плоскостей граней регламентируются отраслевыми стандартами ГОСТ 27204-87, ГОСТ 25781-83, а также ГОСТ 25878-85.
Формы как вид технологического оборудования находят применение при всех видах формовки и призваны обеспечить габариты и заданное качество поверхностей изделий. Различают подвижные и неподвижные виды форм, которые делятся на следующие виды:
- групповые и одиночные;
- вертикальные и горизонтальные;
- с профильным и гладким днищем основания;
- термические;
- силовой и не силовой конструкции.
Кроме того, в зависимости от вида производства находят применение универсальные, переналаживаемые и непереналаживаемые формы, которые состоят из бортооснастки и поддона. Перед использованием формы подлежат очитке и смазыванию, чтобы исключить сцепление с бетоном. В качестве материала для смазывания форм используют консистентную, прямую, обратную и восковую эмульсии.
Уплотнение бетонного раствора
Для исключения воздушных прослоек из состава цементного раствора, снижения его прочности и качества, после заливки цемента в формы производится уплотнение бетонной смеси. Уплотнение строительного раствора может осуществлять по вибрационной, безвибрационной и комбинированно технологии.
К числу способов безвибрационных методов уплотнения бетонной смеси относят вакуумирование, прессование, роликовое формование, центробежный прокат, центрифугирование, литьевое формование и т.д.
В категории процессов комбинированного уплотнения такие способы, в ходе которых вибрирование сочетается с методами безвибрационного уплотнения бетонной смеси, то есть вакуумированием, прессованием, центрифугированием или прокатом.
Вибрационное воздействие на бетонные смеси
По разновидности передачи колебаний на бетонную смесь вибрационные техники дифференцируются объемный, глубинный, поверхностный и контактный способы.
При проведении объемного виброуплотнения бетонная смесь подвергается механическим колебаниям вместе с формой. Основным преимуществом методики является конструктивная простота используемого в производственном цикле оборудования и его универсальность. Преимущественно данный вид уплотнения производится посредством использования фиброплощадок, которые конструктивно делятся на четыре типа.
При уплотнение поверхностного типа воздействие на бетонная смесь в виде колебаний осуществляется со стороны открытой поверхности изделия. Данная методика чаще всего реализуется на практике при помощи такого оснащения, как: виброштампы и виброрейки, поверхностные вибраторы, вибропригрузы, а также вибропротяжные установки. Использование поверхностной технологии уплотнения является актуальным и эффективным при толщине железобетонных и бетонных изделий до 250 мм.
С целью улучшения качества ЖБИ и формирования условий для создания равномерной плотности бетонного раствора по всей высоте конструктивного элемента требуется применение вибрационных механизмов, у которых частота колебаний составляет более 1500 оборотов в минуту. При этом значение амплитуды должно насчитывать 0,1-0,2 мм. В случае если в производственном процесс задействуются вибраторы с пониженной частотой колебаний, которая насчитывает 3000 об/мин, оптимальное значение амплитуды колебаний должно варьироваться от 0,3 мм до 0,35 мм.
Для глубинного уплотнения раствора характерно конструктивное отличие, при котором вибровозбудитель, выступающий в качестве источника колебаний, располагается внутри бетонной смеси.
Глубинное виброуплотнение раствора реализуется посредством специализированного оборудования в виде вибровкладышей или глубинных вибраторов или при производстве многопустотных плит. Использование глубинных вибраторов для уплотнения является допустимым при условии подвижности бетонной смеси на уровне не менее 10 мм.
Уплотнение бетонной смеси с использованием вибропустотообразователей при изготовлении железобетонных изделий в виде многопустотных плит является наиболее рациональным по сравнению с виброплощадками за счет экономии энергии.
Безвибрационные методы уплотнения
В процессе комбинированного формования при производстве железобетонных изделий активно используют техники вакуумирования, прессованием, центрифугирования, центробежного проката, напорного формования и т. д.
Прессование используют чтобы достичь плотности и прочности бетонного раствора после его затвердения более высоки, чем при вибрировании. Однако в случае комбинированного формования обе методики одновременного позволяют добиться максимального эффекта в уплотнении строительного раствора при производстве железобетонных изделий. Помимо этого, благодаря использованию формования можно добиться уменьшения износа форм, усовершенствовать условия труда и сократить затраты на энергию.
Прочность и плотность прессованного бетона в результате проведения технологической операции достигается за счет снижения их водосодержания до уровня жидких смесей. При этом прессование подвижных и литых смесей позволяет сократить объем защемленного в них воздуха. Технологическая операция может производиться, как посредством статического прессования, так и динамического нажима с циклическим увеличением давления.
Статическое прессование находит применение для бетонных смесей любой формы и консистенции и подразумевает операцию с использованием пресса с рабочим давлением величиной от 3 до 10 МПа. Учитывая значительное значение давления в ходе работ данная технология чаще всего задействуется при производстве изделий малого и среднего размера, например, тротуарных плит или бордюрного камня.
Циклическое прессование рационально использовать при применении в качестве сырья умеренно жестких, а также подвижных и литых бетонных смесей. Для удаления избыточной влаги из состава материала формируется давление величиной от 0,05 до 0,4 МПа.
С целью удаления избыточной влаги из бетонного раствора довольно часто на производстве используют вакуумирование, которое нередко совмещают с прессованием.
Технический прием роликового формования актуален для изготовления различных бетонных и железобетонных изделий, выполненных с применением напряженной и ненапряженной арматуры. Метод наиболее эффективен для плоских изделий, толщина которых может варьироваться в широких пределах от 15 мм до 200 мм. Применяя данную технику, производят бортовой камень и ажурные плиты, плиты для покрытия взлетно-посадочных полос аэродромов, дорог, тротуаров, различные перегородки, ограждения и т. д. Технология роликового формования считается одной из наиболее актуальных для уплотнения составов в виде мелкозернистых бетонов, выполненных с использованием золо- и шлакобетонов, песков с фракцией зерен до 10 мм. При сочетании роликового уплотнения с виброформованием удается достичь повышенной плотности бетона, который в эксплуатации отличается не только прочностью, но высокой долговечностью.
Центрифугирование, а также виброгидропрессование – технологии, которые находят применение при производстве кольцевых, а также трубчатых железобетонных изделий. Подобным образом на производственных предприятиях по изготовлению ЖБИ делают колонны и стойки, кольца, шпалеры, трубы и т. д. Центрифугирование применимо для уплотнения бетонных смесей с подвижностью 40 – 50 мм. Комбинированное формование при этом позволяет совместить методику с вибрированием и получить максимально качественные изделия, которые могут использоваться на ответственных сооружениях, испытывать в течение всего срока службы значительные механические нагрузки. Центрифугированный бетон выделяется высокими прочностными, физико-механическими параметрами.
Технология центробежного проката актуальна для производства железобетонных изделий, имеющих кольцевое сечение, с немедленной распалубкой. Данная технология позволяет максимально нарастить производство и повысить коэффициент использования оборудования. Центробежный способ проката востребован для уплотнения жестких бетонных растворов, что позитивно сказывается на себестоимости продукции за счет снижения трудозатратности, экономии энергии и цемента.
Напорное и вибрационное формование изделий, реализуемое посредством бетононасосов и пневмонагнетательным оборудованием предназначено для работы с литыми и подвижными смесями, позволяя при этом позволяет совместить в одном технологическом процессе распределение, укладку и уплотнение раствора. Этот способ позволяет сформировать надежные изделия с доступной стоимостью. В ходе уплотнения за счет прессования подвижной смеси удаление влаги осуществляется за счет сближения частиц.