7. БЕЗВИБРАЦИОННОЕ ФОРМОВАНИЕ
Способы безвибрационного формования
7.1. К способам безвибрационного формования относятся: прессование; вакуумирование; роликовое формование; центрифугирование; центробежный прокат; напорное формование, экструзионное и др.
7.2. Прессование применяют с целью достижения прочности и плотности бетона в затвердевшем состоянии, превышающих аналогичные показатели вибрированного бетона (при одинаковых водосодержаниях бетонных смесей). Кроме того, прессование позволяет улучшить условия труда, уменьшить износ форм и в ряде случаев сократить энергетические затраты на формование.
Эффект повышения прочности и плотности прессованного бетона связан с меньшей пористостью материала, получаемого из подвижных и литых смесей, в которых почти нет защемленного воздуха, а прессованием уменьшают их водосодержание до уровня водосодержания жестких смесей. Прессованием жестких смесей уменьшают объем защемленного в них воздуха.
Уплотнение может производиться статическим прессованием и прессованием с циклическим режимом наложения давления.
Статическое прессование применяют для смесей любой консистенции, при давлении 3…10 МПа.
В связи со значительной величиной давления статическое прессование применимо в основном для формования изделий небольшого размера, например, тротуарных плит, бордюрного камня и т.п.
Циклическое прессование применяют при умеренно жестких, подвижных и литых смесях для уплотнения бетона или уплотнения с удалением избыточной воды, используя давление порядка 0,05…0,4 МПа.
7.3. Для удаления избыточной воды из бетонной смеси применяют вакуумирование. Наиболее часто вакуумирование совмещают с прессованием.
7.4. Методом роликового формования рекомендуется изготовлять различные бетонные и железобетонные изделия, в том числе предварительно напряженные и армоцементные, имеющие открытую плоскую поверхность и толщину от 1,5 до 20 см, например, плиты покрытия дорог, аэродромов, каналов, тротуаров и полов, бортовой камень, перегородки промышленных зданий, решетчатые или ажурные плиты полов животноводческих помещений, рельефные экраны лоджий, ограждения и т.п.
Наиболее эффективно роликовое формование для мелкозернистых бетонов из песков любой крупности, золо-шлакобетонов с наибольшей крупностью зерен заполнителя 10 мм.
Бетон, полученный роликовым уплотнением, отличается повышенной плотностью, прочностью и долговечностью.
7.5. Центрифугирование применяется для формования трубчатых и кольцевых изделий. Этим способом изготовляют трубы, кольца, стойки линий электропередач, колонны, шпалеры и др.
Центрифугированием уплотняют бетонные смеси подвижностью 4 - 5 см осадки стандартного конуса, состав которых может подбираться любым расчетно-экспериментальным методом. Тип и крупность заполнителя регламентируется видом изделия. Центрифугированный бетон отличается высокими физико-механическими характеристиками.
7.6. Центробежным прокатом формуют изделия кольцевого сечения с немедленной распалубкой, что позволяет увеличить коэффициент использования оборудования.
Центробежный прокат применяют для уплотнения жестких бетонных смесей, что по сравнению с традиционными методами уплотнения дает экономию цемента, тепловой энергии, снижает трудозатраты, улучшает санитарно-гигиенические условия труда.
7.7. Напорное формование изделий бетононасосами и пневмонагнетательными установками позволяет совместить в одном непрерывном процессе укладку, распределение и уплотнение бетонной смеси. Этим способом формуют подвижные и литые смеси.
Режимы безвибрационного формования
А. Технологические режимы формования изделий
способом статического прессования и вакуумирования
7.8. При давлении на бетонную смесь, находящуюся в замкнутом объеме, преодолеваются внутренние силы сцепления частиц и вязкости системы, происходит сближение частиц компонентов смеси и ее уплотнение.
7.9. В процессе уплотнения прессованием подвижной смеси сближение частиц происходит при одновременном удалении части воды затворения, приводящем к снижению подвижности смеси и превращению ее в жесткую, а жесткой смеси - в результате уменьшения объема защемленного смесью воздуха.
7.10. Прессование может производиться в статическом или циклическом режимах. Статическое прессование предполагает одноразовое приложение нагрузки к смеси и выдерживание под ней до стабилизации деформаций, циклическое прессование - многократное приложение и снятие нагрузки с определенной периодичностью. При циклическом прессовании величина формующего давления может быть в 50 - 100 раз меньше, чем при статическом.
Эффективность прессования определяется в случае статического давления только его величиной, а при циклическом - величиной давления и количеством циклов его приложения, при этом количество циклов возрастает с увеличением толщины изделия.
7.11. Режим прессования определяется завершением процесса уплотнения, т.е. стабилизацией толщины изделия на одном уровне и прекращением отделения воды.
7.12. При использовании статического прессования длительность приложения нагрузки принимается не свыше 15 - 20 мин и не дольше продолжительности ритма работающей технологической линии. При этом верхний предел давления определяется мощностью оборудования и величиной поверхности изделия, а длительность приложения - прекращением дальнейшего уплотнений бетона, зависящего при конкретном давлении от консистенции смеси и толщины изделия.
В соответствии с существующими промышленными данными величина давления должна находиться в диапазоне 28 - 56 МПа при длительности его приложения, значительно меньшей ритма работы линии.
7.13. При прессовании в циклическом режиме длительность приложения нагрузки цикла принимают порядка 80 % его продолжительности, но не менее 4 с. Длительность импульса определяется работой гидравлической системы прессующей установки, а также длительностью выдерживания уплотненной смеси под постоянным давлением, в ходе которого происходит фильтрация воды из смеси.
Верхний предел давления обычно принимают не более 0,2 МПа, а число циклов пульсации нагрузки принимают обратно пропорциональным величине давления. Так, при давлении 0,1 МПа число циклов принимают равным 15 - 25, а при давлении 0,05 МПа - 35 - 45 (при частоте не более 0,2 Гц).
7.14. Процесс формования при использовании статического прессования включает очистку и сборку формы; смазку ее; установку и фиксацию арматуры; установку и фиксацию по форме дозирующей рамы, выбранной в соответствии с консистенцией приготовленной смеси; дозирование смеси (по весу, если жесткая, или по объему, если подвижная или литая) заполнением жидкой смесью формы заподлицо с верхом дозирующей рамы; установку замыкающего элемента (применяемого при приготовлении разнотипной продукции); подачу на пост прессования; прессование наложением давления от пресса; выкатывание сформованного изделия; съем дозирующей рамы и замыкающего элемента с возвратом их к постам повторного использования; удаление с поверхности изделия отделившейся воды (наклоном формы); отделка поверхности изделия вровень с верхом бортов.
7.15. Для удаления воды, отжатой в ходе прессования, пост формования может быть оснащен вакуумной системой, включающей вакуумный насос, водосборник, вакуумный трубопровод с запорно-регулирующей системой и вакуумные щиты с фильтрующей поверхностью. Вакуумная система создает разрежение порядка 0,065…0,092 МПа.
7.16. Перед началом формования загружают приемный бункер бетонной смесью объемом не менее 6,3 м. Подачу бетонной смеси в приемный бункер рекомендуется производить при помощи ленточных транспортеров. Допускается также транспортирование смеси в бадьях, оборудованных механизированными затворами. Периодичность загрузки устанавливается с таким расчетом, чтобы в бункере постоянно поддерживался минимальный объем смеси, равной 0,3 м3.
7.17. На приемном бункере или бадье следует устанавливать решетку, исключающую возможность попадания зерен заполнителя размером более 30 мм.
7.18. Продолжительность выдержки дозатора в открытом положении с включенным вибратором устанавливается опытным путем исходя из условия заполнения пресс-формы, частично уплотненной бетонной смесью, съем которой обеспечивает получение заданной толщины при соблюдении установленных допусков. Для тротуарных плит при объеме пространства между поднятой пресс-формой и дозирующим устройством 75 л это время составляет: для мелкозернистой бетонной смеси - 14 с и для бетонной смеси с крупным заполнителем до 20 мм и с расходом цемента 340 - 380 кг/м3 - 7 с.
7.19. Продолжительность прессования и вакуумирования бетонной смеси устанавливается опытным путем в зависимости от толщины формуемых изделий, состава бетонной смеси, степени разрежения в вакуум-системе, наличия фильтров в прессующем штампе. Например, при изготовлении плит толщиной 70 мм из бетона класса В35 рекомендуется производить одновременно прессование и вакуумирование в течение 60 с. Прессующее давление в первые 10 с должно составлять не менее 0,5 МПа и в последующие 50 с - не менее 1 МПа. Степень разрежения в вакуум-полости пресс-формы должна быть не менее 0,07 МПа. После окончания прессования и вакуумирования бетонной смеси перед началом подъема прессующего штампа в его вакуум-полости следует создать атмосферное давление.
7.20. В процессе формования изделий фильтры прессующего штампа нужно периодически (не реже одного раза каждые 2 ч работы) очищать и промывать при помощи специальной капроновой щетки.
7.21. При съеме свежеотформованных изделий степень разрежения в подводящих вакуум-шлангах при зависании изделий на вакуум-траверсе Рв.з должна быть не менее величины, определяемой по формуле
Рв.з ³ 1,5(rhg + Pв.откр),
где r - плотность бетона свежеотформованных изделий; h - толщина изделий; g - ускорение силы тяжести; Pв.откр - степень разрежения в подводящих вакуум-шлангах при открытых фильтрах вакуум-траверсы.
7.22. При перерывах в работе более 2 ч оборудование линии должно быть очищено от остатков бетона и тщательно промыто. Особое внимание следует обращать на качество очистки дозаторов, всех фильтров и бортов пресс-форм.
Б. Технологические режимы роликового формования
7.23. Изготовление изделий роликовым формованием может быть осуществлено как конвейерным, так и агрегатно-поточным способом производства. При разработке формовочного оборудования целесообразно предусматривать возможность повторного прохождения формы (или поддона) под прессующими роликами.
7.24. Поверхности форм перед формованием должны быть очищены от остатков бетона. Особенно тщательная очистка требуется при формовании рельефных изделий, например для архитектурного оформления.
7.25. В связи с тем, что бетонные смеси, формуемые роликовым способом, имеют сравнительно малую влажность и повышенную сорбционность, на поверхностях подготовленных форм не допускается наличие подтеков или луж жидкой смазки. Рекомендуется применять консистентные смазки, например, эмульсол, петролатум и т.п.
7.26. Для стабилизации работы прессующих роликов рекомендуется продольные формообразующие борта выполнять инвентарными, входящими в состав оборудования формовочной установки. Это уменьшит износ бортоснастки, упростит распалубку изделий, снизит металлоемкость линии.
7.27. Остановка в процессе изготовления изделий не допускается. В случае перерыва запуск оборудования осуществляется в следующей последовательности:
при неподвижной форме включается привод перемещения балки и подача смеси;
после образования выдавленного роликами валика смеси включается привод перемещения формы. Валик смеси должен иметь длину, примерно равную длине подпитываемой части ролика.
7.28. При переходе с формы на форму контроль за длиной валика осуществляется после захода прессующего ролика примерно на 1/2 - 1/4 его формующей части.
7.29. При изготовлении мелкоразмерных изделий, в которых один из линейных размеров в плане не более длины роликов, формование одиночных изделий следует осуществлять не непрерывно, а циклично, устанавливая форму под прессующие ролики на всю ее длину. При этом процесс формования заключается только в статическом прессовании (без прокатки).
В тех случаях, когда на поддоне может размещаться несколько мелких изделий, процесс формования рекомендуется осуществлять непрерывно, располагая формуемые изделия таким образом, чтобы грани меньшего размера находились вдоль оси роликов. При этом перегородки между изделиями способствуют увеличению степени уплотнения.
В. Режимы производства железобетонных труб
и колец с применением ременных центрифуг
7.30. Технологический процесс производства трубчатых и кольцевых изделий на ременных центрифугах включает следующие операции:
изготовление арматурных каркасов;
подготовку формы к бетонированию;
загрузку формы бетонной смесью;
уплотнение бетонной смеси;
установку формы со свежеотформованным изделием на пост тепловлажностной обработки;
распалубку готового изделия;
приемку, маркировку, транспортирование и складирование.
Таблица 3
Операции
|
Продолжительность операций, мин
|
трубы диаметром, мм
|
кольца диаметром 100 мм
|
400
|
100
|
600
|
800
|
1000
|
Загрузка и распределение
|
3
|
3
|
4
|
4
|
6
|
4
|
Уплотнение
|
4
|
5
|
6
|
8
|
10
|
8
|
Остановка
|
1
|
2
|
2
|
2
|
3
|
2
|
Примечание. При изменении скорости вращения формы и состава бетонной смеси режимы формования корректируются заводской лабораторией.
7.31. Железобетонные центрифугированные изделия изготовляют в металлических разъемных формах, не допускающих фильтрации цементного молока.
7.32. Формование железобетонных центрифугированных изделий осуществляют в такой последовательности: сначала загрузка бетонной смеси; затем распределение и уплотнение.
7.33. Загрузку формы бетонной смесью осуществляют ленточным питателем в неподвижную форму при изготовлении изделий менее 5000 мм и во вращающуюся форму при изготовлении изделий 500 мм и более.
Необходимое число оборотов формы при загрузке определяется по формуле
где R, r - соответственно наружный и внутренний радиусы трубы, м.
7.34. Число оборотов формы, необходимое для равномерного распределения бетонной смеси, определяют по формуле
7.35. Число оборотов формы в минуту, необходимое для уплотнения бетона, определяют по формуле
nуп = V60/Dбp
где V - линейная скорость ремня, м/с; Dб - наружный диаметр бандажа формы, м.
7.36. Величину уплотняющего усилия при центрифугировании бетона изделий определяют по формуле
Pупл = 90 · 10-10 - [(R3 - r3) / R]n2,
где п - число оборотов формы, об/мин.
7.37. Усредненная продолжительность периодов формования изделий при V = 30 м/с должна соответствовать величинам, приведенным в табл. 3.
Г. Режимы производства изделий кольцевого сечения методом центробежного проката с немедленной распалубкой
7.38. Укладку бетонной смеси в форму следует производить при скорости ее вращения в пределах значений, приведенных в табл. 4.
Таблица 4
Внутренний диаметр изделия, мм
|
Пределы скорости вращения форм, с-1 (об/мин)
|
700 и менее
|
От 0,92 (55) до 1,08 (65)
|
1000
|
« 0,83 (50) « 1 (60)
|
1500
|
« 0,67 (40) « 0,83 (50)
|
2000 и более
|
« 0,58 (35) « 0,75 (45)
|
7.39. Перед укладкой бетонной смеси внутреннюю поверхность вращающейся формы следует смочить водой из удочки-распылителя и посыпать песком с Мкр 2,5 и влажностью не более 2 %. Расход песка на 1 м2 внутренней поверхности формы от 0,6 до 1 кг.
7.40. Укладку бетонной смеси в форму следует производить за несколько проходов ленточного питателя бетоноукладчика равномерными по всей длине формы слоями до появления следа от уплотняющего вала. Толщина каждого укладываемого слоя не должна превышать 25 мм.
7.41. После появления следа от уплотняющего вала на внутренней поверхности формуемого изделия последний слой бетонной смеси следует уложить с избытком до выхода ее на боковые дорожки формы за один проход ленточного питателя бетоноукладчика.
7.42. Уплотняющий вал и беговые дорожки формы в процессе работы следует периодически очищать от налипающей смеси.
7.43. После укладки бетонной смеси уплотнение следует производить при скорости и продолжительности вращения формы в пределах значений, приведенных в табл. 5.
Таблица 5
Диаметр изделия, мм
|
Пределы скорости вращения формы, с-1 (об/мин)
|
Продолжительность вращения формы, мин
|
700 и более
|
От 1,33 (80) до 1,42 (85)
|
2
|
1000
|
« 1,17 (70) « 1,25 (75)
|
2
|
1500
|
« 1 (60) « 1,08 (65)
|
3
|
2000 и более
|
« 0,83 (50) « 0,92 (55)
|
3
|
7.44. Уплотнение бетонной смеси следует заканчивать посыпкой внутренней поверхности формуемого изделия песком с Мкр 2,5 и влажностью не более 2 %.
7.45. Остановку вращения формы следует производить плавно снижением скорости вращения формы в течение одной минуты.
7.46. После остановки вращения форму вместе с изделием необходимо снять с прокатного вала и перевести из горизонтального в вертикальное положение при помощи кантователя и крана. Затем отсоединить нижнее торцовое кольцо от фланца обечайки формы и технологического поддона. Оставшуюся часть формы с изделием перенести на пост распалубки и завершить распалубку свежеотформованного изделия путем освобождения его от обечайки формы.
Д. Технологические режимы напорного формования
7.47. Бетононасосами и пневмонагнетателями укладываются умеренно-подвижные, подвижные и литые смеси, имеющие осадку стандартного конуса более 6 см.
7.48. Наименьший размер формы и минимальное расстояние между стержнями арматуры должны быть не менее трех наибольших размеров частиц заполнителя.
7.49. Перед началом формования бетонной смеси средствами трубопроводного транспортирования необходимо проверить герметичность всех узлов и сопряжений бетоноводов и форм.
7.50. Необходимое давление для напорного формования Р, МПа, находят из суммы сопротивления движению смеси при транспортировании ее до формы Р1 и сопротивления при заполнении формы Р2:
Р = (Р1 + Р2) £ РС,
где РС - максимальное давление, развиваемое бетононасосом или пневмонагнетателем.
7.51. При недостаточности давления бетононасоса или пневмонагнетателя для полного заполнения формы выполняется два или более вводов. Формование в этом случае осуществляется разными вводами в несколько приемов. Допускается синхронное формование двумя установками.
7.52. Для повышения эффективности напорного формования допускается применять периодическое воздействие на форму навесными вибраторами.
7.53. Бетонная смесь может оставаться в бетоноводе в случае использования пневмонагнетателей не более 15 мин, бетоноводов - 45 мин; во втором случае через каждые 10 - 12 мин необходимы кратковременные включения бетононасоса. При более длительных остановках следует выгружать смесь из бетоновода и бетоновод промывать.
7.54. После завершения цикла формования установку и бетоновод очищают и промывают от остатков бетонной смеси со сливом загрязненной воды в отстойник, а затем в канализацию.
|
