Вопрос № 16 Технологический процесс формования изделий. Классификация методов формования изделий
Процесс формования изделий является важнейшей стадией их изготовления на заводах сборного железобетона, определяющей в основном технологию их производства. Принятый способ формования должен обеспечить заданные размеры изделий, не выходящие за пределы установленных для них допусков. Бетон в изделии должен быть однородным как по прочности, так и по объемной массе в любом сечении изделия.
Арматура и закладные элементы в процессе формования не должны смещаться с установленного по проекту положения. Желательно, чтобы в принятом способе формования не требовалось дополнительных операций на отделку лицевых поверхностей либо их было как можно меньше.
Процесс формования изделий состоит из следующих операций;
а) сборки и смазки форм и бортовой оснастки;
б) установки и фиксирования в требуемом положении ненапрягаемой арматуры и закладных деталей в форме, а при бетонировании преднапряженных конструкций также установки и натяжения напрягаемой арматуры;
в) укладки и уплотнения бетонной смеси в формах с отделкой лицевой поверхности;
г) распалубки готового изделия после тепловой обработки и очистки форм для следующего цикла формования.
Трудоемкость формования сборных железобетонных конструкций составляет около 40% общих трудовых затрат. Производительность цикла формования определяет производительность технологической линии, а принятый способ формования во многом предопределяет эффективность работы предприятия в целом.
Технологические задачи формования должны обеспечить получение изделий заданных размеров и формы, максимальной плотности и равномерной структуры бетона. Эти задачи решаются с помощью различных способов уплотнения при формовании изделий. Процесс формования включает следующие операции: установку форм и формообразующих элементов, укладку, распределение, уплотнение в форме и заглаживание открытой поверхности бетонной смеси и извлечение готовых изделий. Качественное выполнение процесса формования обеспечивается при соблюдении требований к бетонным смесям, формам и формующим установкам.
Подвижность и жесткость бетонной смеси должна соответствовать принятому способу формования с тем, чтобы уплотненная смесь во всем объеме изделия была равномерной и характеризовалась коэффициентом уплотнения не менее Ку=0,96.
В заводском производстве сборных бетонных и железобетонных конструкций применяются разные по показателям подвижности и жесткости бетонные смеси: от литых (ОК=16 см) до сверхжестких (Ж>200 сек). Существующие методы и средства уплотнения бетонной смеси по видам механического воздействия можно разделить на несколько групп.
Формование методом литья применяют при условии, если заполнение формы происходит от действия собственной массы без приложения внешних сил, причем после заливки формы необходимо лишь выравнивать открытую поверхность изделия. Метод литья осуществляют из весьма подвижных смесей, главным образом ячеистых. Литые смеси не требуют больших энергозатрат и трудоемкости на формование изделий.
Формование с применением прессования эффективно при использовании жестких и, особо жестких бетонных смесей, обладающих значительным внутренним трением и требующих принудительного перемещения частиц для наиболее компактного их размещения в форме и уплотнения. Принцип прессования положен в основу формования таких способов, как осевое и радиальное прессование при производстве труб и трубчатых конструкций, роликовое прессование, силовой прокат, прессование с вакуумированием. Формование изделий прессованием обеспечивает получение плотных и прочных бетонов, однако требует больших энергозатрат.
Вибрационные методы применяют для формования изделий из подвижных, малоподвижных и умеренно жестких смесей. Сущность этого метода заключается в том, что путем сообщения механических колебаний отдельным частичкам смеси нарушаются связи между ними, а следовательно, силы трения и сцепления. При этом даже относительно жесткие смеси превращаются как бы в тяжелую жидкость, приобретающую при вибрации свойства текучести. Смесь расплывается в форме, а частицы твердой фазы под влиянием силы тяжести, опускаясь вниз, стремятся занять наименьший объем и выжимают на поверхность воздушные пузырьки и избыточную воду. Вибрационный метод формования можно осуществлять при объемном, наружном, поверхностном и внутреннем виброуплотнении.
Объемное уплотнение на виброплощадках и других устройствах наиболее универсально, так как позволяет формовать на одной и той же машине однослойные и многослойные плоские изделия, панели с пустотами и другие конструкции, изготовляемые в формах.
Формование изделий наружным вибрированием осуществляют через стенки форм, к которым жестко прикреплены вибраторы. Этот метод применяется в кассетной технологии и одиночных формах. Поверхностное виброуплотнение характеризуется передачей колебаний бетонной смеси непосредственно со стороны открытой поверхности изделия при помощи вибрирующих плит, щитов, вибропротяжных устройств. Внутреннее виброуплотнение смеси может происходить при помощи вибровкладышей, заранее установленных внутри формы для образования пустот, а также под воздействием переставных глубинных вибраторов.
Формование вибропрессованием представляет собой одновременное воздействие на бетонную смесь вибрирования с давлением; такой вид формования изделий пригоден для жестких бетонных смесей. Формование тонкостенных плитных конструкций производят виброштампованием.
Способ вакуумирования при одновременном вибрировании или прессовании применим для формования изделий из подвижных бетонных смесей. Указанные комбинированные способы уплотнения бетонной смеси позволяют получать изделия повышенной плотности и значительно снижают формоемкость производства.
Центробежный способ формования изделий в виде трубчатых конструкций производят из подвижных бетонных смесей на центрифугах. Распределение и уплотнение бетонной смеси в процессе центрифугирования происходит под действием центробежной силы, возникающей при быстром вращении барабана центрифуги.
Изготовление изделий методом торкретирования. При этом способе нанесение на поверхность арматурной сетки, формы или специальной матрицы тонких слоев цементно-песчаного раствора или мелкозернистого бетона производится пневматическим или механическим путем с применением роторной установки.
Вопрос № 17. Способы вибрационного формования
Способы виброформования бетонных и железобетонных изделий классифицируются по характерным признакам, основными из которых являются: способ передачи колебаний на бетонную смесь, способ распределения бетонной смеси, совместимость процесса укладки, уплотнения смеси и формообразования изделия, возможность переналадки на изготовление различных изделий, периодичность процесса формования.
Выбор рационального способа формования определяется конструктивными особенностями формуемых изделий, технологической схемой производства, степенью и видом армирования изделий, их массой и габаритами, требованиями к качеству уплотнения бетонной смеси и качеству поверхности изделия, номенклатурой и объемом производства изделий, изготовляемых заводом.
По характеру передачи колебаний на бетонную смесь способы виброформования подразделяются на объемное, поверхностное виброформование, вибропротяжку, глубинное, контактное виброформование, вибровакуумирование, комбинированное виброформование.
Объемное виброформование характеризуется тем, что бетонная смесь во всем объеме изделия вибрирует совместно с формой. Основное достоинство способа - универсальность и конструктивная простота формовочного оборудования. Объемное виброформование осуществляется главным образом на виброплощадках (рис.1) грузоподъемностью до 30 т.
Поверхностное виброформование характеризуется передачей колебаний на бетонную смесь со стороны открытой поверхности изделия; вибрация на форму передается через бетонную смесь. Поверхностное виброформование осуществляется с помощью виброштампов или вибропригрузов. Система может работать в отрывном и безотрывном режимах.
Вибропротяжка - способ поверхностного формования, в котором формовочный агрегат и форма в процессе формования изделия перемещаются относительно друг друга. Вибропротяжное формование осуществляется с помощью вибронасадков и подвижных щитов, применяется для формования плоских из-делий и конструкций с криволинейным поперечным сечением.
Глубинное формование характеризуется тем, что вибровозбудитель размещается внутри бетон-ной смеси и извлекается из нее в процессе или после завершения процесса уплотнения. Глубинное виброформование осуществляется с помощью глубинных вибраторов или вибровкладышей и применяется при формовании пустотных или густоармированных крупногабаритных изделий.
Контактное виброформование осуществляется за счет изгибных колебаний формы, главным обра-зом, за счет применения прикрепляемых (навесных) вибраторов, применяется в кассетном производстве, в стендовой технологии и при формовании изделий сложной конфигурации.
Вибровакуумирование - способ формования изделий, при котором вибрация бетонной смеси, осу-ществляемая одним из выше перечисленных способов, сочетается с удалением из нее воздуха и избыточ-ной воды. Вибровакуумирование применяется при формовании крупноразмерных объемных элементов.
Комбинированные способы - способы формования, в которых вибрирование бетонной смеси соче-тается с другими известными способами формования: прессованием, центрифугированием, прокатом и т.п.
По признаку распределения бетонной смеси в форме способы виброформования подразделяются на способы с принудительно-механическим распределением и способы с естественно-вибрационном растечением смеси. Первые обычно применяются при формовании изделий из жестких, вторые - из пластичных бетонных смесей.
По совместимости процесса укладки, уплотнения смеси и формообразования изделия и отделки поверхности способы виброформования подразделяются на последовательно-операционный, когда каждая последующая операция на изделии, исключая уплотнение и формообразование, производится после завер-шения предыдущей, и совмещенный, когда вышеперечисленные операции осуществляются одновременно. Второй способ характерен для вибропротяжки.
По возможности переналадки технологии на изготовление различных изделий способы формования подразделяются на конвейерный, переналаживаемый и гибкий.
По периодичности процесса способы формования подразделяются на непрерывный, когда переход на следующую форму осуществляется без остановки виброформующего устройства, цикличный с оста-новкой устройства после окончания формования изделия или группы изделий в одной форме, и прерыви-стый, когда уплотнение смеси осуществляется послойно или позонно.