Технологии производства железобетонных изделий

Содержание 
 
 
 

Введение...                                                                                           3

1. Основные свойства сырья и вспомогательных материалов...        5
2. Описание и назначение заданного технологического

процесса и  обоснование технологической схемы        

производства...                                                                                   11

3. Расчёт материального баланса и количество основных

аппаратов...                                                                                         20

4. Контроль и возможность автоматизации производства...             22       
5. Техника безопасности и охрана окружающей среды...                  25

Заключение...                                                                                      28

Список использованных источников...                                            29

Введение 

  Одно из важнейших свойств бетонной смеси - способность пластически растекаться под действием собственной массы или приложенной к ней нагрузки. Это и определяет сравнительную легкость изготовления из бетонной смеси изделий самого разнообразного профиля и возможность применения для ее уплотнения различных способов. При этом способ уплотнения и свойства смеси (ее подвижность или текучесть) находятся в тесной связи. Так, жесткие нетекучие смеси требуют энергичного уплотнения, и при формовании из них изделий следует применять интенсивную вибрацию или вибрацию с дополнительным прессованием (пригрузом). Возможны также и другие способы уплотнения жестких смесей - трамбование, прессование, прокат.Подвижные смеси легко и эффективно уплотняются вибрацией. Применение же сжимающих (прессующих) видов уплотнения - прессования, проката, а также и трамбования - для таких смесей непригодно. Под действием значительных прессующих усилий или часто повторяющихся ударов трамбовки смесь будет легко вытекать из-под штампа или разбрызгиваться трамбовкой.

  Вибрирование - уплотнение бетонной смеси в результате передачи ей часто повторяющихся вынужденных колебаний, в совокупности выражающихся встряхиванием. В каждый момент встряхивания частицы бетонной смеси находятся как бы в подвешенном состоянии и нарушается связь их с другими частицами. При последующем действии силы толчка частицы под собственной массой падают и занимают при этом более выгодное положение, при котором на них в меньшей степени могут воздействовать толчки. Это отвечает условию наиболее плотной их упаковки среди других, что в конечном итоге приводит к получению плотной бетонной смеси. Второй причиной уплотнения бетонной смеси при вибрировании является свойство переходить во временно текучее состояние под действием приложенных к ней внешних сил, которое называется тиксотропностью. Будучи в жидком состоянии, бетонная смесь при вибрировании начинает растекаться, приобретая конфигурацию формы, и под действием собственной массы уплотняться. Третья причина уплотнения определяет высокие технические свойства бетона. 

  Высокая степень уплотнения бетонной смеси вибрированием достигается применением оборудования незначительной мощности. Например, бетонные массивы емкостью несколько кубометров уплотняют вибраторами с мощностью привода всего 1... 1,5 кВт. Способность бетонных смесей переходить во временно текучее состояние под действием вибрации зависит от подвижности смеси и скорости перемещения при этом частиц ее относительно друг друга.Подвижные смеси легко переходят в текучее состояние и требуют небольшой скорости перемещения. Но с увеличением жесткости (уменьшением подвижности) бетонная смесь все более утрачивает это свойство или требует соответствующего увеличения скорости колебаний, т. е. необходимы более высокие затраты энергии на уплотнение.

  Интенсивность виброуплотнения также возрастает, если частота вынужденных колебаний оказывается равной частоте собственных колебаний. В связи с тем что бетонная смесь имеет большой диапазон размеров частиц (от нескольких микрометров для цемента до нескольких сантиметров для крупного заполнителя) и соответственно различия в частоте их собственных колебаний, наиболее интенсивное уплотнение смеси будет в том случае, когда режим вибрирования характеризуется различными частотами.

  В технологии сборного железобетона на заводах, работающих по поточно-агрегатной и конвейерной схемам, применяют виброплощадки.

  Виброплощадки отличаются большим разнообразием типов и конструкций вибраторов:

• электромеханические;
• электромагнитные;
• пневматические.

  Характер колебаний:

• гармонические;
• ударные;
• комбинированные.

  Форма колебаний:

• круговые направленные;
• вертикальные;
• горизонтальные.

  Для прочности крепления формы к столу площадки предусматриваются специальные механизмы - электромагниты пневматические или механические прижимы.

  При формовании изделий в неподвижных формах уплотнение бетонной смеси производят с помощью поверхностных, глубинных и навесных вибраторов, которые крепят к форме. 
 
 
 

  1. Основные свойства сырья и вспомогательных материалов

  Для проектирования технологии производства ж.б. изделий необходим правильный выбор сырьевых материалов, вида  и марки бетона, обеспечивающих экономию средств и необходимые свойства бетона в изделиях. 

Цемент

  Для ж.б. изделий заводского изготовления применяют следующие вяжущие вещества:

  портландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент и их разновидности, соответствующие ГОСТ 10178-76, 23646-79.

  В зависимости от минералогического состава  цементы различают по характеру твердения:

• при нормальных условиях;
• при тепловлажностной обработкие.

  Прочность бетонов на портландцементах с содержанием 6% С3А в начальный период твердения нарастает медленно при н.у. и при тепловлажностной обработке. При удлинении режимов тепловлажностной обработки (более 12...13 ч.) и при последующем твердении рост прочности бетона достаточно интенсивен.

  Бетоны на портлпндцементах с содержанием 6...9 % С3А в начальный период при н.у. твердения и тепловлажностной обработке отличаются ускоренным ростом прочности с последующим замедлением твердения, поэтому продолжительные сроки тепловлажностной обработки (более 13 ч.) не приводят к соответствующему росту прочности бетона. Использование этих цементов целесообразно при режиме тепловлажностной обработки до 13 ч.

  Бетоны на портлпндцементах с содержанием 10 % С3А в начальный период твердения имеют высокий темп роста прочности при нормальном твердении и тепловлажностной обработке. Затем темп твердения значительно замедляется. Применять эти цементы при тепловлажностной обработке рекомендуется при коротких режимах.

  При коротких режимах тепловлажностной обработки (до 10 ч.) также целесообразно применение быстротвердеющих цементов (БТЦ), которые обладают самым высоким темпом твердения и ростом прочности бетона.

  Шлакопортландцементы твердеют медленно при нормальных и особенно  при пониженных температурах, но являются высокоактивными вяжущими при тепловлажностной обработке изделий. Применение их наиболее эффективно при повышеных температурах (95° С) и длительных режимах тепловой обработки.

  Применение пуццолановых портландцементов при тепловлажностной обработке рекомендуется преимущественно для изделий с повышенными требованиями по водо-  и солестойкости.

  Пластифицированные цементы уменьшают воопотребность бетонной смеси, что позволяет изготовлять бетоны с меньшими расходами цемента, однако бетоны на этих цементах отличаются замедленными сроками схватывания и начального твердения. Режимы тепловлажностной обработки бетонов  на плстифицированных цементах должны подбираться

опытным путём  с продолжительным предварительным  выдерживанием (4...5 ч.).

  Гидрофобные цемены по своим свойствам аналогичны     пластифицированным. Применять их целесообразно для изделий с повышенными требованиями по морозостойкости и долговечности.

  В соответствии с требованиями СНиП 5.01.23-83 для приготовления тяжёлых и лёгких бетонов в зависимости от их проектной прочности рекомендуется использовать цементы следующих марок: 

  При проектировании ж.б. конструкций в зависимости от типа зданий и сооружений в соответствии со стандартом СЭВ 1406-78 вместо показателя прочности бетона на сжатие могут приниматься следующие классы бетона по прочности на сжатие: 

  Местные вяжущие вещества (известково-цементные, известково-пуццолановые, известково-зольные) применяют в основном для изготовления изделий автоклавного твердения.

  Для бетонов низких марок (150...250) с целью экономии цемента после опытной проверки целесообразно применение тонкодисперсных добавок (перлита, золы, керамзита и др.) при тепловой обработке бетона в заводских условиях. Дозировку этих добавок в пределах 10...20 % следует производить в зависимости от содержания минеральных добавок в составе цемента:

• в цементы без добавок до 20 %;
• в цементы с минеральной добавкой до 9...15 %, а при содержании минеральной добавки 10...18 % допустимо дополнительное введение гидравлических добавок до 10 %.

Вода

  Для затворения бетонных смесей используют воду, не содержащую вредных примесей. Водородный показатель РН не должен быть менее 4 и более 12,5 (4<РН<12,5). Вода не должна содержать плёнки нефтепродуктов, масел, жиров. Содержание органичесих ПАВ, сахаров и фенолов не должно быть более 10 мг/литр. Питьевая вода анализу не подлежит.

Заполнитель

  В качестве крупного заполнителя для тяжёлого бетона гравий или щебень из горныз пород. Щебень, гравий, и песок должны удовлетворять требованиям ГОСТ 10268-80. Кроме природных кварцевых песков для тяжёлых и лёгких бетонов используют искуственные, получаемые при дроблении горных пород или искусственных пористых заполнителей.

  В качестве заполнителей для лёгкого бетона применяют природные и искусственные сыпучие пористые материалы плотностью  не более

1200 кг/м³ при крупности зёрен до 5 мм (песок) и не более 1200 кг/м³ при крупности зёрен 5...40 мм (щебень, гравий). Природные пористые заполнители получают дроблением лёгких горных пород: пемзы, вулканических шлаков и туфов, пористых известняков, известняков-ракушечников, известковых туфов.

  Искусственные пористые заполнители изготовляют из отходов промышленности или путём термической обработки силикатного сырья с последующим рассевом или дроблением и рассевом. Отходы промышленности - гранулированные или вспученные металлургические шлаки – перерабатывают в песок и щебень.

Химические  добавки

  Применяют их при изготовлении изделий в заводских условиях для сокращения режимов тепловлажностной обработки (на 10...35 %), увеличения прочности бетона (на 10...20 %), снижения расхода цемента (на 5...10 %), а также улучшения плотности, морозостойкости и других свойств бетона.

  Ускорители твердения бетона - вид добавок в бетон, позволяющий искусственно увеличивать скорость затвердевания бетона. Основное применение подобных добавок - это строительство сооружений, требующих быстрого «схватывания» бетона. Например, строительство туннелей и других ответственных объектов. Большинство химических неорганических добавок в бетон, к которым относятся ускорители твердения бетона, являются электролитами, и, в то же время, центрами кристаллизации. Активным веществом, способствующим более быстрому затвердеванию бетона, является хлорид кальция СаCl2.

  Для изготовления  изделий из тяжёлых и лёгких бетонов применяют добавки - ускорители твердения 0,5...3 % от массы бетона.

  С целью снижения расхода цемента следует применять пластифицирующие и пластифицирующе - воздухововлекающие добавки следующих видов:

• ПАЩ-1;
• сульфитно - дрожжевую бражку (СДБ);
• омыленную растворимую смолу (ВЛХК-1);
• силиконаты натрия (ГКЖ-10 и ГКЖ-11) и др., а также

суперпластификаторы и комплексные добавки (смесь  с добавками ускорителями). Использование этих добавок целесообразно также с целью улучшения прочности и плотности бетона (добавки СДБ и ВЛХК-1), морозостойкости и непроницаемости бетона (добавки СНВ, СПД, ЦНИПС-1, ГКЖ-10 и ГКЖ-11) при неизменном расходе цемента.

  При введении пластифицирующих добавок и суперпластификаторов их состовляющие адсорбируются на поверхности зёрен цемента в виде молекулярной плёнки и тем самым уменьшают трение между частицами; бетонная смесь приобретает большую пластичность и лучшую удобоукладываемость.

  Рекомендуемые количества пластифицирующих добавок - 0,03...0,1 %, а суперпластификаторов – 0,2...1,2 % от массы цемента. Введение воздухововлекающих добавок (СНВ, СПД, ЦНИПС-1) повышает связноять, однородность и удобоукладываемость бетонной смеси. Бетоны, изготовленные с воздухововлекающей добавкой, имеют значительно большую морозостойкость и водонепроницаемость.

  Для изделий, предназначаемых для работы в сильно агрессивных средах в условиях постоянного воздействия растворов солей и попеременного увлажнения и высушивания, рекомендуется введение в бетонную смесь добавки ГКЖ-94 (полигидросилоксан) в количестве 0,03...0,10 % от массы цемента. Эта добавка значительно замедляет интенсивность твердения бетона и требует длительного предварительного выдерживания перед тепловой обработкой.

  Применение комплексных химических добавок (смесь ускорителя с другими видами добавок) при изготовлении сборных изделий весьма целесообразно, так как позволяет снизить расход цемента и улучшить свойства бетона при обычных режимах тепловой обработки изделий.

  Эффективно совместное введение химических добавок (пластифицирующих или комплексных) совместно с тонкодисперсными гидравлическими добавками (перлит, зола, керамзит и др.). Это позволяет достигнуть суммарной экономии цемента в среднем до 25 % для бетонов 150...250 заводского изготовления. 

Арматура  и армирование  изделий

  Стальную арматуру по способу изготовления делят не два основных вида:

• горячекатанную - стержневую;
• холоднотянутую - проволочную.

   Стержневая арматура в зависимости от механических характеристик бывает горячекатанная:

• без термического упрочнения (А-I, А-II, A-III, A-IV, A-V);
• с термическим упрочнением (Ат);
• упрочнённая вытяжкой (Ав).

  Холоднотянутую проволочную арматуру подразделяют на:

• арматурную проволоку обыкновенную (В-I);
• арматурную проволоку высокопрочную (В-II);
• витую (пряди, канаты);
• арматурные изделия (сетки).

  Для ненапрягаемой арматуры должны применяться преимущественно арматурная сталь классов А-II, А-III и обыкновенная арматурная проволока.

  Для арматуры предварительно напряжённых конструкций используют высокопрочную проволоку, арматурные пряди, арматуру класса А-IV, а также термически упрочнённую арматуру. Для улучшения свойств сталей  низкого качетсва (малоуглеродистых и низколегированных) производят упрочнение с помощью различных механических способов воздействия:

волочением и  вытяжкой. В зависимости от вида стали и диаметра арматуры прочность  стали после механического упрочнения повышают на  25...50 % и несколько  снижают пластические свойства (повышается хрупкость).

  Упрочнение арматурной стали может производиться также термическим способом – путём закалки. В этих случаях арматуру нагревают электрическим током до 900...1000°С и быстро охлаждают в воде. Термически упрочнённая сталь имеет механическую прочность в 2...2,5 раза больше прочности аналогичной неупрочнённой арматуры. Арматуру для ж.б. конструкций применяют в виде отдельных стержней, сварных сеток, плоских и пространственных каркасов, прядей, канатов и закладных деталей.

  Основные технологические операции при изготовлении арматуры:

• механическая обработка арматурной стали (правка, резка, гнутье);
• упрочнение (преимущественно для предварительно напряжённых конструкций);
• изготовление арматурных сеток, каркасов и закладных деталей.  

  Соединение арматуры между собой производится с помощью контактной точечной сварки. Различают жёсткие и мягкие режимы точечной сварки.[2]

2. Описание и назначение  заданного 

технологического  процесса и 

обоснование технологической схемы

производства

  Технологический процесс производства сборных бетонных и железобетонных изделий состоит из ряда самостоятельных операций, объединяемых в отдельные процессы. Операции условно разделяют на основные, вспомогательные и транспортные.

  К основным операциям относят:

• приготовление бетонной смеси, включая подготовку составляющих материалов;
• изготовление арматурных элементов и каркасов;
• формирование изделий, куда входит их армирование;
• тепловую обработку отформованных изделий, освобождение готовых изделий от форм и подготовка форм к очередному циклу;
• отделка и обработка лицевой поверхности некоторых видов изделий и т. п.

  В данной работе описывается схема изготовления ж.б. ребристых плит агрегатно - поточным методом. 

  Оборудование данной технологической схемы:

1. раздаточный бункер;
2. бетоноукладчик;
3. автоматический захват;
4. виброплощадка;
5. рольганг;
6. траверса для плит;
7. гидродомкрат с насосной станцией;
8. кантователь;
9. пакетировщик ямных камер;
10. тележка - прицеп;
11. самоходная тележка для вывоза изделий на склад готовой продукции;
12. установка для приготовления и нанесения смазки;
13. установка для заготовки стержней;
14. линия для заготовки прядевой арматуры;
15. линия для заготовки проволочной арматуры.

  Процесс изготовления ж.б. ребристых плит происходит следующим образом:

  подготовленная к бетонированию форма передаётся на секцию рольганга, смонтированную на домкратах и размещённую вдоль виброплощадки СМЖ-198. При снижении секции форма опускается на виброплощадку. Далее в форму при помощи бетоноукладчика укладывают бетонную смесь, включают виброплощадку СМЖ-198 и уплотняют смесь с одновременным разравниванием и заглаживанием. После окончания формования форма с изделием транспортируется мостовым краном с автоматическим захватом к камерам тепловой обработки.

  Форма с изделием, прошедшим тепловую обработку, устанавливается на рольганг, где производится спуск натяжения, обрезка арматуры, распалубка, очистка, смазка и сборка формы. На следующих постах рольганга натягивают арматуру и устанавливают каркасы и сетки. Готовое изделие мостовым краном с траверсой устанавливается на тележку с прицепом и вывозится на склад готовой продукции.

  Бетонная смесь поступает в бетоноукладчик при помощи раздаточного бункера СМЖ-1А, который представляет собой отдельную машину. Машина имеет бункер с шиберным затвором, привод открывание шибера и привод передвижения. Бункер имеет форму усечённой пирамиды, выполнен он из листовой стали.

  Шибер открывается механически с помощью рейки или винтовой резьбовой пары.

  Для пробуждения бетонной смеси на стенках бункера размещён выбропобудитель. 

  Техническая характеристика раздаточного бункера СМЖ-1А представлена в таблице:

  Непосредственно в форму бетонная смесь подаётся с помощью бетоноукладчика СМЖ-162, предназначенного для распределения, укладки и разравнивания бетонной смеси при изготовлении ж.б. изделий.

В состав бетоноукладчика  входят рама портального типа, вибронасадок, оборудованный заглаживающим устройством, большой бункер с ленточным питателем (самоходный), 2 малых бункера с ленточными питателями (самоходные), привод подъёма - опускания, вибронасадка лебёдочного типа, 2 привода передвижения бетоноукладчика, водоопрыскиватель и элетрооборудование.

  Технические характеристики бетоноукладчика СМЖ-162 приведены в таблице: