Безнапорные железобетонные трубы

Аннотация

Курсовая работа включает в себя пояснительную записку, состоящую из 26 страниц, в том числе 4 таблиц, 3 рисунков, 6 источников, 7 формул, 1 схема.

В работе изложены основные положения, разработана технологическая линия по производству безнапорных труб, произведен расчет производственной программы, расчет технологической схемы. Производительность линии 100 тыс. м³.

Содержание

Введение

Рост производства сборного железобетона вызывается непрерывным  расширением объемов капитального строительства в России.

В связи с  этим, перед строителями и работниками  промышленности строительных материалов поставлена задача совершенствования  технологии производства железобетонных изделий и конструкций.

Промышленность  сборного железобетона в настоящее  время изготовляет почти целиком  перекрытия для промышленных, гражданских  и жилых зданий, более 30% фундаментов  зданий, более 30% стен зданий и сооружений, более 60% каркасов промышленных зданий.

Расход сборного железобетона за последние годы в  жилищном, гражданском и промышленном строительстве быстро растет за счет увеличения удельного веса полносборных домов.

В нашей стране разработана система унификации объемно-планировочных решений промышленных зданий, сооружений и объектов жилищно-гражданского строительства. Изданы единые каталоги бетонных и железобетонных изделий  для промышленного и жилищно-гражданского строительства. Унифицированные изделия  составляют около 80% общего объема железобетона.

Основным  направлением развития сборных железобетонных конструкций являются снижение материалоемкости и металлоемкости изделий и конструкций, повышение степени заводской  готовности, снижение энергетических затрат.

Однотипные  изделия различают по типоразмерам, если конструкции и размеры различны, а также по маркам, если изделия  одного типоразмера имеют различные  армирование, закладные детали или  технологические отверстия.

Выбор технологии изготовления определяется формой изделий, их габаритами, массой, видом бетона и принятым армированием.

В промышленности сборного ж/б в зависимости от номенклатуры и вида изготовляемой  продукции различают следующие  типы предприятий: специализированные – домостроительные комбинаты (ДСК); заводы и цехи крупнопанельного домостроения (КПД); заводы объемно-блочного домостроения (ОБД); заводостроительные комбинаты (ЗСК); сельские строительные комбинаты (ССК); узкоспециализированные заводы и цехи по строительству труб, шпал, опор ЛЭП  и других изделий специального назначения; универсальные заводы ж/б изделий; комбинаты промышленных предприятий; полигоны ж/б изделий.

Домостроительные  комбинаты выпускают комплекты  изделий и конструкций для  различных типов жилых домов  – панели наружных и внутренних стен, плиты перекрытий и покрытий, санитарно-технические кабины, лестничные марши и доборные элементы, а также  производят их монтаж.

В промышленном и гражданском строительстве  нашей страны около 90% сборного ж/б  составляют типовые унифицированные  конструкции, при разработке которых  определяющим является требование заводской  технологичности изделий. Это требование обуславливает предельную массу изделий, их форму и размеры, вид армирование и т.п.

Сборные железобетонные изделия производят, в основном, линейными, плоскостными, блочными и  объемными. К линейным относят колонны, фермы, ригели, балки, прогоны; к плоскостным  – плиты покрытий и перекрытий, панели стен и перегородок, стенки бункеров и резервуаров; к блочным –  массивные фундаменты, стены подвалов и прочее; к объемным – санитарно-технические  кабины, блок-комнаты, коробчатые элементы силосов, кольца колодцев.

По условиям транспортного оборудования длина  элементов, как правило, не превышает 25 м, ширина 3 м и масса 25 т. Армируют изделия в большинстве случаев  сварными сетками, каркасами и укрупненными арматурными блоками.

Для сборным  ж/б конструкций применяют бетоны в широком диапазоне плотности, прочности, морозостойкости и водонепроницаемости. Для несущих ж/б конструкций  широко используют тяжелый бетон  марок М 150 – М 800, плотностью 2200-2500 кг/м³, конструкционные бетоны на пористых заполнителях марок М 150 – М 500, плотностью 1200-2200 кг/м³; для ограждающих конструкций используют легкие бетоны марок М 50 – М 100 плотностью 700-1000 кг/м³.

Основными направлениями  в совершенствовании железобетонных конструкций (снижение стоимости при  одновременном повышении качества) являются:

• удовлетворение требований непрерывно развивающихся «Технических правил но экономному расходованию строительных материалов» (ТП-101-81);
• применение конструктивных решений, снижающих массу конструкций и позволяющих наиболее полно использовать: физико-механические свойства исходных материалов, местные строительные материалы, бетоны высоких классов (40 и выше), лёгкие бетоны, холодную пропитку бетонов мономерами и высокопрочную арматуру (1000 МПа и выше), механизированное и автоматизированное изготовление конструкций;
• повышение долговечности, надежности и технологичности конструкций, снижение их приведённых затрат, материалоёмкости, энергоёмкости, трудоемкости изготовления и монтажа;
• разработка новых, уточнение и упрощение существующих методов расчета конструкций, особенно пространственных, тонкостенных и с предварительным напряжением арматуры;
• развитие методов расчета с использованием ЭВМ и высокопроизводительных методов конструирования (САПР), технологии изготовления и возведения конструкций сборных, сборно-монолитных и монолитных;
• повышение качества, упрочнение и удешевление стыков сборных и сборно-монолитных конструкций;
• изучение физико-химических и механических процессов взаимодействия стальной арматуры с бетоном в целях наиболее эффективной борьбы с появлением и раскрытием трещин в конструкциях;
• совершенствование методов подбора и изготовления бетона (особенно легкого и ячеистого), с тем чтобы получать железобетон с заранее заданными свойствами;
• повышение сейсмической и динамической стойкости конструкций;
• увеличение долговечности конструкций в зданиях с агрессивными средами, а также при эксплуатации в низких и высоких температурах.

Основным  направлением технической политики в области строительства являются снижение его стоимости, энергоемкости  и трудоемкости при высокой долговечности  и надежности зданий, повышение технологичности  как отдельных элементов, так  и конструкций в целом. К настоящему времени наибольшее распространение  в жилищно-гражданском строительстве  получили полносборные каркасные и  бескаркасные многоэтажные здания и  здания из объемных элементов.

1 Описание изделий

Железобетонные  безнапорные трубы предназначены для прокладки подземных трубопроводов, транспортирующих самотеком бытовые жидкости и атмосферные сточные воды, а также подземные воды и производственные жидкости, не агрессивные к железобетону.

Производство  железобетонных труб осуществляют из тяжелого бетона. Их изготавливают  по технологии виброгидропрессования. Такие железобетонные трубы имеют  более высокие технические характеристики по сравнению с известными аналогами. Более высокие показатели по прочности  и трещиностойкости, морозостойкости (не менее F200) и водонепроницаемости (не менее W6).

Качество  поверхностей внутренней части раструба позволяет обеспечивать быстроту и  технологичность монтажа, а также  достигать практически абсолютной герметичности трубопровода, т. к. поверхность  обработана методом шлифования.

По несущей  способности железобетонные трубы  безнапорные делят на три класса прочности, причём увеличение несущей  способности осуществляется в основном за счет армирования при неизменной толщине стенки для одного диаметра:

1 группа – до 2 метров до верха трубы;

2 группа – до 4 метров до верха трубы;

3 группа – применяется при расчетной высоте засыпки грунтом до 6 метров до верха трубы.

Трубы предназначены  для прокладки подземных трубопроводов, транспортирующих самотеком бытовые  жидкости и атмосферные сточные  воды, а также подземные воды и  производственные жидкости, не агрессивные  к железобетону и уплотняющим  резиновым кольцам.

Трубы имеют  диаметр условного прохода 400, 500, 800, 1000, 1200 и 1500 мм и полезную длину - 2,5 м.

Трубы подразделяются на три группы несущей способности:

• первую - при расчетной высоте засыпки грунтом 2м;
• вторую - при расчетной высоте засыпки грунтом 4м;
• третью - при расчетной высоте засыпки грунтом 6м;

Рисунок 1 – Эскиз трубы

Прочностные характеристики труб должны обеспечивать их эксплуатацию при расчетной высоте засыпки грунтом в следующих  усредненных условиях укладки:

- основание  под трубой – грунтовое плоское для труб диаметром условного прохода 400-500 мм. или грунтовое профилированное с углом охвата 90 градусов для труб, диаметром условного прохода 800-1500 мм;

- засыпка  грунтом, плотностью 16,7 кН/куб.м. (1,7 тс/куб.м.) с углом внутреннего  трения - 30 градусов и нормальной (неконтролируемой) степенью уплотнения  для труб диаметром условного  прохода 400-800 мм. и повышенным  уплотнением для труб, диаметром  условного прохода 1000-1500 мм.;

- временная  нагрузка на поверхности земли  класса НК-80 по СНи12.05.03-84.

Трубы обозначаются марками в соответствии с ГОСТ 23009 и ГОСТ 6482-88. Марка труб состоит  из буквенно-цифровых групп, разделенных  дефисом.

Первая группа содержит обозначение трубы, ее диаметр  условного прохода в сантиметрах  и полезную длину в дециметрах. Во второй группе указывается несущая способность, обозначаемая арабской цифрой. Например, диаметр условного прохода 800 мм, полезной длиной 2,5 м 2-й группы по несущей способности: ТС-80.25-2; диаметр условного прохода 1500 мм., полезной длиной 2,5 м. с подошвой 3-й группы по несущей способности: ТСП-150.25-3.

Трубы – водонепроницаемые и выдерживают испытательное гидравлическое давление, равное 0,05 МПа (0,5 кгс/кв. см.).

Трубы удовлетворяют  ГОСТ 13015-200:

- по показателям  фактической прочности бетона;

- по морозостойкости  бетона;

- по отклонению  защитного слоя бетона до арматуры;

- по маркам  стали для арматурных изделий.

Трубы изготовлены  из тяжелого бетона по ГОСТ 26633-91* класса по прочности при сжатии не ниже В30.

Качество  материалов, применяемых при изготовлении бетона, обеспечивает выполнение технических  требований, установленных ТУ, и  удовлетворяют требованиям следующих  стандартов:

- цемент - ГОСТ 10178-85*;

- заполнители  - ГОСТ 8267-93 и ГОСТ 8736-93* (наибольшая  крупность зерен крупного заполнителя  - 10 мм.);

- вода - ГОСТ 23732-79.

Качество  применяемых при изготовлении бетона добавок соответствует требованиям ГОСТ и ТУ на эти добавки.

Армирование труб, в зависимости от их несущей  способности, а также арматурные изделия труб приведены в приложении 2.

Резиновые кольца круглого сечения, применяемые для  стыковых соединений, изготовляют в  соответствии с требованиями нормативно-технической  документации (НТД) на эти кольца. Размеры  колец в нерастянутом состоянии  должны соответствовать указанным  в таблице 1.

Таблица 1 - Размеры колец в зависимости от диаметра трубы

Трубы должны быть прочными и трещиностойкими  и при испытании их нагружением выдерживать контрольные нагрузки, указанные в таблице 2.

Таблица 2 – Контрольные нагрузки

Трубы должны быть водонепроницаемыми и выдерживать внутреннее испытательное гидростатическое давление, равное 0,05 МПа (0,5 кгс/см²).

Отклонения от номинального диаметра и длины каркаса, шаг спиральной арматуры каркасов не должны превышать  ±5 мм.

Отклонения по числу шагов спиральной арматуры каркасов не должны превышать:

±2 - для труб полезной длины 5 м;

±1 - для труб полезной длины 2,5 или 3,5 м.

Значения действительных отклонений геометрических параметров труб не должны превышать предельных, указанных  в таблице 3.

Таблица 3 - Предельные отклонения номинального значения

Отклонения от перпендикулярности торцевой поверхности к продольной оси фальцевых труб не должны превышать, мм:

10 - для труб диаметрами условного  прохода 1000 - 1600 мм;

12 - для труб диаметрами условного  прохода 2000 - 2400 мм. 

2Технологическая  схема производства

2.1Производство  безнапорных труб методом центрифугирования

Безнапорные трубы можно изготовлять на центрифугах, используя при этом ненапрягаемую  арматуру. Для производства этих труб не требуется навиваемой арматуры и  укладки защитного слоя. Стальные формы для 6езнапорных труб применяют  двух типов: для труб диаметром 

500… 1000 мм  – длиной 4200 мм, а для труб диаметром 

300… 400 мм - длиной 3200 мм 

Изготовление  безнапорных труб, так же как и  напорных, начинают с подготовки форм: очистки, смазки и сборки. Внутрь форм вставляют арматурные каркасы, а  затем надевают днища форм. После  этого форму с каркасом устанавливают  на центрифугу. При вращении центрифуги внутрь формы с помощью ленточного питателя или ложечного бетоноукладчика  подают бетонную смесь, которая ложится  ровным слоем по всей поверхности  формы. После укладки бетона формы  с изделием с помощью крана  или кантователя устанавливают  раструбом вниз в вертикальном положении  на пост пропаривания. Пропаривание ведут  по такому же режиму, как и для  напорных труб. После приобретения бетоном 70% проектной прочности форму  приводят в горизонтальное положение, разбирают, извлекают из нее изделие  и направляют на склад готовой  продукции.

Производство  железобетонных безнапорных труб можно  вести и в вертикальных установках. Установка для изготовления труб диаметром 400 и 500 мм состоит из формовочной  рамы с полуформой, находящейся в  вертикальном положении, и горизонтальной рамы с поддоном. Пустотообразователи  с виброголовкой заглублены в  колодце. На очищенный и смазанный  поддон укладывают два арматурных каркаса. Затем формовочную раму переводят  в горизонтальное положение и  соединяют с поддоном замковым механизмом. Далее формовочную и горизонтальную рамы возвращают в первоначальное положение; После подачи пустотообразователя  в формы через направляющие и  раструбообразователи начинают укладывать бетон. Процесс формования длится 15 мин, затем извлекают пустотообразователи  и формовочную раму устанавливают  в горизонтальное положение: Верхнюю  полуформу возвращают в вертикальное положение, а поддон с отформованным  изделием перемещают в камеру пропаривания. На одной установке одновременно формуют две раструбные трубы.

Безнапорные трубы диаметром 700 мм и длиной 5000 мм можно изготовлять на поточно-конвейерной  линии с помощью центрифугирования. Изготовление труб начинают с процесса навивки на сердечники напряжения продольной арматуры. Затем на специальном стенде собирают спиральную напряженную арматуру и скрепляют ее с продольной. После  этого сердечник с арматурным каркасом укладывают в полуформу, установленную  на тележке формовочного конвейера. Бетонную смесь укладывают бетоноукладчиком, затем устанавливают верхнюю полуформу, и собранная форма поступает на центрифугу. При скорости центрифугирования 60 об/мин бетон распределяется по внутренней поверхности формы. При повышении скорости до 380 об/мин бетон уплотняется и химически связанная вода удаляется через фильтрующее полотно, которым выкладывается форма изнутри. Далее форму устанавливают на конвейер, а затем на кантователь и распалубливают. Тележка и подвешенный к ней сердечник с трубкой перемещаются к тоннельной пропарочной камере непрерывного действия, состоящей из двух параллельно расположенных секций.

Рисунок 2 - Схема производства труб по поточно-агрегатной технологии

1 - форма  для труб диаметром 1000 мм; 2 - рама: 3 - форма для труб диаметром  1200 мм; 4, 5 - мостовые краиы; 6 - автоматический "ах ват грузоподъемиостью  8 т для труб длииой 4120 мм: 7 - стенд  для гидроиспыtаииЯ железобетонных  труб диаметром 1000 мм: 8 - с,еид  для гидроиспытаиий железобетоииых  труб диаметром 1200 и 1~00 мм: 9 - бетоиораздатчик: 10 - стеид для бетонирования; 11 - поддон; 12 - промежуточный склад. труб; 13 - участок хранения форм; 14 - формы  для труб диаметром 1500 мм 

Каждая секция камеры по длине разбита на три  зоны: 1 - разогрев изделия до 700С, 2 - выдержка при температуре 70⁰С и 3 – остывание изделия до 20⁰С. У выходного конца камеры передаточная тележка передает трубу на кантователь, который поднимает трубу для расцепки с транспортной тележкой и поворачивает ее в горизонтальное положение. Трубу укладывают на катки самоходной тележки и перемещают к съемнику стержня, где стержни арматурного каркаса обрезают и тем самым передают напряжение на бетон. Продолжительность технологического процесса 22 ч.

При поточно-агрегатной схеме производства каждая труба  и форма последовательно проходят соответствующие посты технологической  линии (рис. 2). Такая схема наиболее приемлема при центробежном способе производства труб.

Загрузку  центрифуг бетонной смесью осуществляют ложковыми питателями, бетононасосами или бетонораздатчиками, а пропаривание труб производят в горизонтальном или  вертикальном положении. С технико-экономической  стороны. себя оправдывает двухступенчатое  пропаривание труб с предварительным  пропариванием труб в течение 2…3 ч. Последнее обеспечивает получение бетона с прочностью 6…8МПа и позволяет производить распалубку форм.  

2.2Производство труб методом радиального прессования

Безнапорные железобетонные трубы и кольца широко применяют для трубопроводов  ливневой, хозяйственно-бытовой и  промышленной канализации, дренажных, ирригационных и дргуих сетей  водопровода; изготавливают их по способу  радиального прессования. Этот метод по сравнению с центрифугированием и виброформованием более производителен, экономичен, его легче механизировать и автоматизировать, а это приводит к улучшению качества выпускаемой продукции.Технологический процесс показан на схеме 1.

Сборка форм с поддоном

↓

Формование  трубы

↓

Немедленная распалубка

↓

Тепловая  обработка

↓

Дозревание

↓

Складирование

Схема 1 –  Технологический процесс производства безнапорных железобетонных труб способом радиального прессования

Способ радиального  прессования заключается в безвибрационном  уплотнении бетонной смеси роликовой  головкой. Роликовая головка состоит  из основания, на котором свободно закреплены ролики, распределительного диска с  разбрасывающими лопатками. На роликах  также имеются разбрасывающие лопатки. Для заглаживания внутренней поверхности  стенки трубы служит цилиндрическая часть основания головки. Уплотнение бетонной смеси происходит следующим  образом. С помощью центробежных сил вращающихся лопаток набрызгивается бетонная смесь, образующая слабоуплотненную стенку трубы. Далее роликами производится укатка бетона предварительно отформованной  стенки трубы. Цилиндрической частью основания  головки заглаживается внутренняя поверхность трубы.

Раструбная  часть трубы уплотняется вибрированием.

Трубы по конструкции  стыкового соединения бывают: а) раструбные со стыковым соединением, уплотняемым  герметиками; б) раструбные со стыковым соединением, уплотняемым резиновым  кольцом; в) фальцевые со стыковым соединением, уплотняемым герметиками.

К трубам предъявляются  требования по коррозионной стойкости, морозостойкости, водонепроницаемости, бетон должен иметь отпускную  прочность, равную 70...90% марочной.

Испытания на водопоглащение и водонепроницаемость  проводят один раз в три месяца, на морозостойкость - один раз в шесть  месяцев. Морозостойкость бетона определяется по ГОСТ 10060-76.

Арматурные  каркасы раструбных труб диаметром 500...1500 мм при формовании способом радиального  прессования изготовляют на станке СМЖ -117 А. Станок имеет планшайбу  с приводом вращения, сменные цилиндрические и конусные оправки, тележку, на которой  размещается конусная оправка; механизм перемещения, используемый для протягивания продольных стержней; сварочный агрегат, установленный на тележке; механизм подачи спиральной арматуры; диск для  укладки продольных стержней.