Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Теоретические основы производства железобетонных изделий

2. Сырьё, используемое в процессе производства. Требования, предъявляемые к его качеству

3. Технология производства железобетонных изделий

4. Оборудование, используемое в процессе производства железобетонных изделий

5. Требования, предъявляемые к качеству железобетонных изделий и методы его контроля

6. Стандарты на железобетонные изделия, нормируемые показатели качества в соответствии с требованиями стандартов

Заключение

Список использованных источников

Приложения

качество железобетонный сырье производство

Введение

Железобетоном называют строительный материал, в котором бетон и стальная арматура работают как единое целое. Совместная работа двух крайне отличающихся по механическим свойствам материалов обусловлена следующими факторами. Сталь и бетон имеют практически одинаковые температурные коэффициенты линейного расширения, что обеспечивает полную монолитность железобетона и долговечную эксплуатацию железобетонных конструкций в жестких режимах работы. Бетон при твердении прочно сцепляется со стальной арматурой и защищает ее от коррозии. Бетон, как искусственный камень, хорошо сопротивляется сжимающим нагрузкам, но плохо противодействует растягивающим напряжениям. Прочность бетона на сжатие примерно в 10 - 18 раз больше, чем на растяжение. Сталь, обладая очень высоким пределом прочности при растяжении, способна воспринимать растягивающие напряжения, возникающие в железобетонной конструкции. Наиболее целесообразно сочетается работа двух совмещенных материалов с различными свойствами (бетона и стали) в строительных изделиях, подверженных изгибу. Стальную арматуру располагают таким образом, чтобы она воспринимала растягивающие усилия, а сжимающие напряжение возникали в бетоне. Железобетонное изделие в целом хорошо сопротивляется изгибающим нагрузкам, т.е. сочетается работа бетона и стали в одном материале.

Появление железобетона как строительного материала связано с именем французского садовника Ж. Монье, который в 1849 г. изготовил большие кадки для апельсиновых деревьев, заложив в цементный раствор сетку из тонких железных прутьев. Позже, в 1867 г., Монье запатентовал свое изобретение во Франции. Это удачное сочетание двух различных материалов явилось величайшим открытием века, сыгравшим важную роль в развитии строительной техники.

В строительной технике заметную роль железобетон начал играть в конце XIX в. -- его почти одновременно начали широко применять в России, в странах Западной Европы и Америке. В 1901-1902 гг. на железнодорожной линии Витебск-Жлобин было построено 27 железобетонных мостов и путепроводов. В конце 20-х - в начале 30-х годов XX в. появились первые здания, выполненные из сборных железобетонных изделий. Одним из значительных этапов развития железобетона стало изготовление предварительно напряженных изделий и конструкций, в которых оба компонента этого композиционного материала работают наилучшим образом: бетон всегда сжат, а стальная арматура растянута. Большой вклад в развитие производства железобетона внесли русские ученые Н.А. Белелюбский, И.Г. Малюга, СИ. Дружинин, Н.К. Лахтин, Я.В. Столяров, К.В. Михайлов и др.

Массовый выпуск сборных железобетонных изделий в Республике Беларусь начался с 1954 г. В настоящее время построены и действуют специализированные заводы по производству сборных железобетонных изделий и конструкций широкой номенклатуры.

Цель курсовой работы - рассмотреть и описать технологию производства железобетонных изделий.

Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:

- изучить теоретические основы производства железобетонных изделий;

- рассмотреть сырьё, используемое в процессе производства железобетонных изделий и требования, предъявляемые к его качеству;

- описать оборудование, используемое в процессе производства железобетонных изделий;

- рассмотреть требования, предъявляемые к качеству железобетонных изделий и методы его контроля; а также стандарты на железобетонные изделия, нормируемые показатели качества в соответствии с требованиями стандартов.

Предметом исследования курсовой работы является технологический процесс изготовления железобетонных изделий.

Для детального изучения темы курсовой работы использованы следующие методы исследования: наблюдение, описание, сравнение, анализ.

Материалом для написания курсовой работы послужила учебная литература, в которой описывается технология производства железобетонных изделий.

1. Теоретические основы производства железобетонных изделий

Железобетонные конструкции и изделия по способу изготовления разделяют на монолитные и сборные, по способу армирования и состоянию арматуры - на обычные и предварительно напряженные [1, с. 204].

Монолитные железобетонные конструкции изготовляют непосредственно на месте строительства. Для этого подготавливают опалубку из металла, древесины или других материалов, которая соответствует будущей форме сооружения. В зависимости от конфигурации бетонируемой конструкции используют различные виды опалубки: стационарную, скользящую, разборно-переставную, перемещаемую и др. Затем укрепляют арматуру, производят подачу, укладку и уплотнение бетонной смеси. После твердения и достижения бетоном необходимой проектной прочности производят распалубливание конструкции [1, с. 205].

Монолитные конструкции обладают высокой жесткостью, архитектурные формы зданий и сооружений из монолитного железобетона разнообразны, отличаются индивидуальностью и своеобразной пластикой. Однако при бетонировании монолитных конструкций в зимнее время возникают значительные трудности, затрачиваются материалы на изготовление опалубки и большое количество ручного труда при возведении монолитных конструкций. Сборные железобетонные изделия и конструкции изготовляют на специализированных заводах, где производят сборные материалы для всех видов строительства. Сборные изделия доставляются на строительство в готовом виде, строительная площадка превращается в монтажную, значительно сокращается трудоемкость бетонных и железобетонных работ, ускоряются темпы и снижается стоимость строительства. По сравнению с монолитными железобетонными конструкциями сборные отличаются высоким качеством и долговечностью; их использование позволяет сократить расход стали и бетона, исключить нерациональное использование древесины для устройства подмостей, опалубки, перенести основную часть работ по возведению зданий и сооружений на завод с высокомеханизированным технологическим процессом, упростить производство работ в зимний период; создаются широкие возможности для индустриализации строительства. Недостатком сборных железобетонных изделий являются их значительный вес и размеры, что требует специализированного транспорта при их перевозке и грузоподъемных средств при монтаже [2, с. 105].

Благодаря применению сборного железобетона возведение жилых и промышленных зданий перешло на строительство по типовым проектам из конструкций заводского изготовления. Промышленность сборного железобетона превратилась в технически оснащенную отрасль строительной индустрии. Сборный железобетон является ведущим конструкционным материалом в индустриальном строительстве.

В обычном железобетоне арматура находится в нормальном состоянии, она не растянута и не сжата. Изделие может выдерживать значительные нагрузки. Однако обычный способ армирования не предохраняет растянутую зону конструкции от образования трещин, так как бетон обладает незначительной растяжимостью (1...2 мм на 1 м), тогда как сталь при таких же нагрузках растягивается в 5...6 раз больше бетона. Из-за появления трещин увеличивается прогиб железобетонного элемента, возникает опасность проникновения к арматуре влаги и газов, которые вызывают коррозию арматуры. Чтобы избежать образования трещин, несущая способность арматуры используется не полностью, что делает нерациональным применение высокопрочной арматуры.

В предварительно напряженном железобетоне бетон предварительно сжат. В сжатом бетоне трещины появляются только в том случае, если растягивающие напряжения превысят напряжения предварительного сжатия. Бетон сжимают предварительным напряжением (растяжением) арматуры. Различают два метода предварительного натяжения арматуры: натяжение арматуры до бетонирования и натяжение арматуры после бетонирования [1, с. 206].

По первому методу арматуру предварительно растягивают при помощи домкрата и закрепляют концы на упоры, затем укладывают и уплотняют бетонную смесь. После твердения бетона концы арматурных стержней освобождают от упоров, арматура стремится вернуться в первоначальное состояние и сжимает бетон. Таким образом, в растянутой зоне бетон будет предварительно сжат, в результате чего предельная растяжимость бетона в конструкции как бы увеличивается, бетон хорошо воспринимает растягивающие усилия, образование трещин в растянутой зоне исключается. При натяжении арматуры по второму методу ее располагают в каналах бетонной конструкции после того, как бетон приобрел заданную прочность. Арматуру растягивают и анкерными устройствами закрепляют на торцах конструкции (натяжение на «бетон»). Каналы заполняют специальным цементным раствором (инъекционным) для защиты арматуры от коррозии, который после затвердевания сцепляется с арматурой. Применение предварительно напряженного железобетона позволяет снизить массу конструкций, увеличить их жесткость, сократить расход арматуры и предупредить появление трещин в растянутой зоне, а значит, повысить долговечность конструкций. Применение железобетонных изделий и конструкций с предварительным напряжением постоянно расширяется.

В настоящее время сборные бетонные и железобетонные изделия изготовляют для всех основных частей современных зданий и сооружений: фундаментные плиты и блоки, элементы каркаса зданий и междуэтажных перекрытий, стеновые панели и блоки, лестничные марши и площадки, элементы для специальных видов строительства (подземного, дорожного, гидротехнического, мостостроения) и т.д.

В зависимости от назначения разнообразные сборные железобетонные изделия подразделяют на группы: для жилых и гражданских зданий, для промышленных зданий, для инженерных сооружений и сооружений различного назначения [6, с. 145].

Современные предприятия сборного железобетона изготовляют изделия следующими способами по трем схемам производства: в стационарных неперемещающихся формах - стендовый и кассетный способы: в формах, перемещающихся по отдельным технологическим постам, - поточно-агрегатный и конвейерный способы; методом непрерывного формования - вибропрокат изделий на стане [1, с. 207].

При стендовом способе изделия изготовляют в неподвижных формах (на стенде). Механизмы (бетоноукладчики, вибраторы и др.) поочередно подают к стенду для выполнения необходимых операций. Изделие, находясь в стационарной форме в течение всего производственного цикла (до момента затвердевания бетона), остается на месте. В то же время технологическое оборудование для выполнения отдельных операций по укладке арматуры, бетонной смеси и уплотнению перемещается последовательно от одной формы к другой. Этим способом изготовляют, как правило, крупногабаритные изделия (фермы, колонны, балки) на полигонах [15, с. 342].

При кассетном способе формование и твердение изделий происходит в неподвижной вертикальной форме-кассете, которая представляет собой ряд отсеков, образованных стальными перегородками. Количество одновременно формуемых изделий соответствует числу отсеков в кассете. На кассетной установке осуществляется полный цикл производства изделий -- укладка арматуры, укладка и уплотнение бетонной смеси и твердение бетона. Для ускорения твердения бетона в кассете установлены специальные паровые рубашки (с температурой около 100 °С) или предусматривается электрообогрев изделий.

Наиболее эффективен этот способ для производства тонкостенных изделий (стеновые панели, панели перекрытий, балконные плиты), санитарно-технических кабин и т.п. [14, с. 248].

При агрегатно-поточном способе формы с изделиями перемещаются от одного технологического агрегата к другому краном, а при конвейерном - на вагонетках, движущихся по рельсовому пути. Все операции по изготовлению изделия (распалубка, чистка и смазка форм, укладка арматуры и бетонной смеси, твердение) выполняются на специализированных постах, образующих определенную поточную технологическую линию.

Основное преимущество агрегатно-поточного способа производства заключается в универсальности основного технологического оборудования. Так, при незначительной затрате средств на изготовление новых форм можно быстро переходить на выпуск другого вида изделий. Этот способ производства железобетона получил в Республике Беларусь наибольшее распространение [15, с. 343].

Конвейерный способ производства представляет собой более совершенную поточную технологию и позволяет максимально механизировать и автоматизировать основные операции. Технологическая линия работает по принципу замкнутого пульсирующего конвейера. Тепловлажностную обработку изделий в этом случае осуществляют в камерах непрерывного действия. Конвейерный способ -высокопроизводительный, но на каждой нитке конвейера можно выпускать изделие только одного типоразмера.

При вибропрокатном способе процессы получения железобетонного изделия происходят на одной установке непрерывного действия - вибропрокатном стане. Вибропрокатный стан - это конвейер из стальной обрезиненной формующей ленты, движущейся вдоль постов укладки арматуры и бетона, виброуплотнения бетона и контактной тепловой обработки. Вибропрокатным способом получают плиты перекрытий, легкобетонные панели наружных стен, перегородочные панели. Этот способ - самый производительный, но переход с выпуска одного вида изделий на другой затруднен, так как связан с полной переоснасткой стана.

2. Сырьё, используемое в процессе производства. Требования, предъявляемые к его качеству

В процессе производства железобетонных изделий используется бетон и арматура.

Бетон создан специально для нужд строительства и производится только для строительных целей. И состав его тоже исключительно прост: цемент, вода, мелкий и крупный заполнитель типа песка, гравия или щебня. Вместо цемента может быть использовано другое вяжущее. Вода вступает в химическую реакцию с цементом, в результате которой вязкопластичная вначале масса постепенно превращается в прочный цементный камень. Он и связывает в единую систему (конгломерат) заполнители. При необходимости в состав бетона вводят добавки различного назначения [10, с. 263].

Бетоном называют искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания правильно подобранной, тщательно перемешанной и уплотненной смеси вяжущего вещества, воды, заполнителей и в необходимых случаях - специальных добавок.

Классифицируют бетоны по следующим основным признакам: назначению, средней плотности, виду вяжущего, виду заполнителей, структуре и условиям твердения.

По основному назначению различают следующие бетоны: конструкционные и специальные (жаростойкие, коррозионно-стойкие, декоративные, бетонополимеры, теплоизоляционные, радиационно-защитные, полимербетоны и др.) [15, с. 234].

Конструкционные бетоны - это бетоны несущих и ограждающих конструкций зданий и сооружений, определяющими требованиями к качеству которых являются требования по физико-механическим характеристикам. Конструкционные бетоны делят на обычные, гидротехнические, дорожные и др.

Обычным называют бетон, к которому не предъявляются особые требования.

К гидротехническим относят бетоны, применяемые для возведения гидротехнических сооружений (плотин, водорегулирующих, водозаборных и других сооружений).

Дорожным называют бетон, применяемый в покрытиях дорог, аэродромов и других подобных сооружений.

Жаростойкие бетоны применяют для изготовления конструкций, которые в условиях эксплуатации подвергаются постоянному или периодическому воздействию температур от 200 до 1800 °С.

Конструкционно-теплоизоляционные бетоны предназначены для железобетонных конструкций, к которым предъявляются требования как по несущей способности, так и по теплоизоляционным свойствам.

Коррозионностойкими называют бетоны, способные в условиях эксплуатации противостоять действию агрессивных сред.

В зависимости от средней плотности различают особо тяжелые, тяжелые, легкие и особо легкие бетоны [15, с. 235].

Особо тяжелые бетоны со средней плотностью более 2500 кг/м³ изготовляют на особо тяжелых заполнителях (магнетит, лимонит, барит, чугунная дробь, обрезки стали). Эти бетоны применяют для изготовления специальных конструкций, например при сооружении зданий атомных электростанций для защиты от радиоактивного излучения.

Тяжелые бетоны со средней плотностью 2000-2500 кг/м³ изготовляют на плотном песке и крупном заполнителе из плотных горных пород и используют во всех несущих конструкциях.

Легкие бетоны со средней плотностью 500-2000 кг/м³ выпускают на пористом крупном заполнителе и пористом или плотном мелком заполнителе. Их используют в основном для производства ограждающих или несущих конструкций.

Особо легкие бетоны (ячеистые) со средней плотностью менее 500 кг/м³ изготовляют на основе вяжущего вещества, кремнеземистого компонента и порообразователя. Они применяются в качестве теплоизоляционного материала в виде плит, скорлуп, стеновых изделий (мелких блоков и панелей).

По виду вяжущего бетоны подразделяют следующим образом: бетоны на цементных вяжущих; бетоны на известковых вяжущих; бетоны на гипсовых вяжущих; бетоны на шлаковых и бетоны на специальных вяжущих [15, с. 236].

По виду заполнителей различают: бетоны на плотных заполнителях; бетоны на пористых заполнителях; бетоны на специальных заполнителях.

По крупности зерен заполнителей различают бетоны мелкозернистые и крупнозернистые. Мелкозернистым считается бетон, в котором размеры зерен крупного заполнителя менее 10 мм.

В зависимости от характера структуры различают следующие виды бетонов:

- бетоны плотной (слитной) структуры, в которых пространство между зернами заполнителей полностью занято затвердевшим вяжущим веществом;

- крупнопористые бетоны (беспесчаные или малопесчаные), в которых значительная часть объема межзерновых пустот остается не занятой мелким заполнителем и затвердевшим вяжущим веществом;

- поризованные бетоны, в которых пространство между зернами заполнителей занято вяжущим веществом, поризованным пенообразующими или газообразующими добавками;

- ячеистые бетоны - бетоны с искусственно созданными ячейками-порами, состоящие из смеси вяжущего вещества, тонкодисперсного кремнеземистого компонента и порообразующей добавки.

По условиям твердения бетоны подразделяются на:

- бетоны естественного твердения, твердеющие при температуре 15-20 °С и атмосферном давлении;

- бетоны, подвергнутые с целью ускорения твердения тепловой обработке (70-90 °С) при атмосферном давлении;

- бетоны, твердеющие в автоклавах при температуре 175-200 °С и давлении пара 0,9-1,6 МПа.

По функциональному назначению арматура подразделяется на рабочую, конструктивную (распределительную) и монтажную. Рабочая арматура воспринимает усилия, возникающие под действием нагрузок на конструкцию и ее собственной массы. Количество арматуры рассчитывают в соответствии с этими нагрузками. В зависимости от ориентации в железобетонной конструкции рабочая арматура может быть продольной или поперечной [13, с. 25].

Продольная рабочая арматура воспринимает усилия растяжения или сжатия, действующие по продольной оси элемента. Например, в изображенной на рисунке 2.1 балке, опирающейся по концам, продольная рабочая арматура выполнена из стержней 2, 3, 5, которые сопротивляются растягивающим усилиям в нижней зоне конструкции. Для восприятия усилий, действующих при изгибе под углом 45° к продольной оси балки, стержни 2 и 3 отгибают. В колоннах продольную арматуру устанавливают для повышения сопротивляемости усилиям сжатия.

Рисунок 2.1 Армирование балки 1 - распределительная арматура; 2, 3, 5 - продольные рабочие арматурные стержни; 4-поперечная арматура (хомуты); 6 - монтажные петли

Поперечная арматура воспринимает усилия, действующие поперек оси балки. Такую арматуру выполняют в виде хомутов 4 либо расположенных поперечно отрезков стержней в сварных каркасах и сетках.

Конструктивная (распределительная) арматура 1 обеспечивает цельность конструкции, учитываемой при расчете прочности, а также в распределении действия сосредоточенных сил или ударной нагрузки на большую площадь. Стержни рабочей и распределительной арматуры сваривают либо связывают в единый пространственный каркас или плоские сетки. Иногда распределительную арматуру используют для того, чтобы придать арматурному каркасу необходимую жесткость.

Конструктивная арматура служит для восприятия таких усилий, на которые конструкцию не рассчитывают. В частности, сюда относятся усилия от усадки бетона, температурных деформаций. Конструктивную арматуру обязательно устанавливают в местах резкого изменения сечения конструкций, где происходит концентрация напряжений.

Монтажную арматуру устанавливают в зависимости от конструктивных и технологических требований, она не имеет непосредственного статического значения. Монтажная арматура необходима для создания из рабочих и конструктивных стержней жесткого транспортабельного каркаса. Рабочая и конструктивная арматура одновременно могут выполнять функции монтажной. По способу изготовления стальную арматуру железобетонных конструкций подразделяют на горячекатаную стержневую, холоднотянутую проволочную и проволочную обыкновенную катаную [15, с. 327].

Стержневую арматуру железобетонных конструкций изготовляют следующих видов: горячекатаную - диаметром 6-80 мм; термически или термомеханически упрочненную - диаметром 6-40 мм; упрочненную вытяжкой - диаметром 20-40 мм.

Стержневую горячекатаную арматуру в зависимости от механических характеристик подразделяют на шесть классов, условно обозначаемых A-I (A240), А-II (А300), А-III (А400), A-IV (A600), A-V (A800), А-VI (А1000). Арматуру класса A-I (A240) выпускают гладкого профиля, остальных классов - периодического. В арматурных стержнях класса А-II (А300) профиль образован двумя диаметрально расположенными продольными ребрами и многочисленными поперечными выступами, идущими по винтовым линиям с одинаковым заходом. В арматуре остальных классов поперечные выступы расположены «в елочку».

Термическому и термомеханическому упрочнению подвергают стержневую арматуру десяти классов; в ее обозначении упрочнение отмечается дополнительным индексом т: Ат400С, Ат500С, Ат600, Ат600С, Ат600К, Ат800, Ат800К, Ат1000, Ат1000К и Ат1200. Буква С указывает на возможность стыкования стержней сваркой, К - на повышенную стойкость арматуры против коррозионного растрескивания. Арматурную сталь изготовляют с периодическим профилем согласно ГОСТ 5781-82 или ГОСТ 10884-94 [12, с. 20].

Стержневую арматуру, упрочненную вытяжкой, производят на предприятиях строительной индустрии. Ее выпускают классов А-IIв и А-IIIв (что соответствует Ат400 и Ат500).

Характеристики стержневой арматурной стали приведены в приложении А.

Сортамент арматуры составлен по номинальным диаметрам стержней d_H. Для стержней гладкого профиля (класса A-I (А240)) номинальный диаметр равен фактическому. В стержнях периодического профиля d_H соответствуют диаметрам одинаковых с ними по площади поперечного сечения круглых гладких стержней. В условном обозначении арматуры указывают номер профиля, класс арматуры и номер стандарта, регламентирующего ее качество. Например, обозначение 16Ат600С ГОСТ 10884-94 следует расшифровывать так: 16 - номинальный диаметр арматуры, мм, Ат600С - арматура термически упрочненная свариваемая.

С повышением класса арматуры возрастает ее прочность, характеризуемая пределом текучести и временным сопротивлением разрыву. Одновременно уменьшается относительное удлинение после разрыва. Наибольшее удлинение наблюдается в арматуре класса A-I (A240) - не менее 25 %.

Класс прочности арматурной стали обозначается числом поперечных выступов и окраской концов стержней: Ат400 - 3 выступа (белый цвет), Ат500 - 1 (белый и синий цвет), Ат600 - 4 (желтый цвет), Ат800 - 5 (зеленый), Ат1000 - 6 (синий) и Ат1200 - 7 (черный цвет).

3. Технология производства железобетонных изделий

Основные операции при производстве железобетонных изделий: приготовление бетонной смеси, изготовление арматурных изделий, армирование и формование изделий и их ускоренное твердение (Приложение Б).

Бетонные смеси готовят в бетоносмесительных цехах. Для выпуска товарных бетонных смесей предназначены бетонные заводы и инвентарные бетоносмесительные установки. Производство бетонных смесей может быть организовано как в стационарных, так и в перебазируемых или мобильных установках. Последние применяют в основном в начальный период строительства объектов, при значительном удалении их от стационарных заводов.

Приготовление бетонной смеси осуществляют в бетоносмесителях периодического и непрерывного действия.

При перемешивании мелкие компоненты бетонной смеси входят в межзерновые пустоты более крупных (песок в пустоты крупного заполнителя, цементное тесто в пустоты песка), поэтому объем перемешанной бетонной смеси составляет лишь 0,6-0,7 от объема исходных сухих компонентов. Этот показатель, называемый коэффициентом выхода бетонной смеси в, рассчитывают по формуле:

в = V_6c/(V_ц+V_п+V_к), (3.1)

где V_бс, V_ц, V_п, V_к - объемы бетонной смеси, цемента, песка и крупного заполнителя соответственно.

Так, для бетона с коэффициентом выхода 0,65 за один замес в бетоносмесителе вместимостью 500 л получается 500 л х 0,65 = 325 л = 0,325 м³ бетонной смеси.

Время перемешивания зависит от подвижности бетонной смеси и вместимости бетоносмесителя. Чем меньше подвижность смеси и больше вместимость бетоносмесителя, тем больше времени необходимо для перемешивания. Например, для бетоносмесителя вместимостью 500 л оно составляет 1-2 мин, а для бетоносмесителя 2400 л - 2,5-3 мин и более [15, с. 251].

Поступающую на завод арматурную сталь (в бухтах или прутках) на специальных станках очищают от ржавчины, правят и режут на стержни заданной длины. Необходимую форму стержням придают на гибочных станках. Отдельные стержни и проволоку соединяют в сетки и каркасы контактной сваркой на сварочных станках-автоматах. Готовые сетки и каркасы передают в формовочный цех, где их укладывают в формы. Напрягаемую арматуру натягивают на анкеры форм с помощью домкратов или методом термического натяжения.

Формование изделий - один из важнейших технологических переделов. Он состоит из сборки форм, установки арматуры, укладки бетонной смеси в форму и уплотнения [15, с. 340].

Качество железобетонных изделий в значительной степени зависит от прочности и жесткости форм, которые должны обеспечить получение изделий точно заданных размеров с правильными очертаниями и с гладкой лицевой поверхностью. При массовом изготовлении применяют только металлические формы.

Перед укладкой арматуры и бетона формы очищают и покрывают смазочным материалом, препятствующим сцеплению бетона с металлом формы. Бетонная смесь из бетоносмесительного цеха поступает в приемный бункер бетоноукладчика, который подает ее в форму и разравнивает.

Качество и долговечность бетона во многом зависят от правильности укладки, а методы укладки и уплотнения определяются видом бетонной смеси (пластичная или жесткая, тяжелый или легкий бетон) и типом конструкции. Укладка должна обеспечивать максимальную плотность бетона (отсутствие пустот и однородность состава).

Литые и пластичные смеси уплотняют под действием силы тяжести или путем штыкования, жесткие смеси - вибрированием или другими способами.

Вибрирование - наиболее эффективный метод укладки, основанный на использовании тиксотропных свойств бетонной смеси [5, с. 390].

При вибрировании частицам бетонной смеси передаются быстрые колебательные движения от источника колебаний - вибратора. Применяют главным образом электромеханические вибраторы, основная часть которых - электродвигатель. На валу электродвигателя эксцентрично установлен груз - дебаланс, при вращении которого возникают колебательные импульсы.

При вибрировании жесткая (или пластичная) бетонная смесь как бы превращается в тяжелую жидкость, которая плотно заполняет все части формы, а воздух, содержащийся в бетонной смеси, при этом поднимается вверх и уходит. Бетонная смесь приобретает плотную структуру. При недостаточном времени вибрирования бетонная смесь уплотняется не полностью, при слишком долгом - она может расслоиться.

Мелкозернистый бетон обычно укладывают методами торкретирования с помощью цемент-пушки или пневмобетонирования. В первом случае в цемент-пушку засыпают сухую смесь мелкозернистого бетона, которая сжатым воздухом подается по гибкому шлангу к месту укладки бетона. К выходному отверстию гибкого шланга по другому шлангу под давлением поступает в нужном количестве вода. При выходе из отверстия сопла сухая смесь смачивается водой и в готовом виде наносится на бетонируемую поверхность. При таком способе укладки получается мелкозернистый бетон высокой плотности, прочности, морозостойкости и водонепроницаемости.

Для ускорения твердения изделия подвергают тепловлажностной обработке. Сущность тепловлажностной обработки заключается в нагреве бетонной смеси до температуры 40-90 °С таким образом, чтобы она не теряла влагу. Применяют следующие виды тепловлажностной обработки: пропаривание при нормальном давлении и температуре 40-90 °С, контактный нагрев и электропрогрев до 100 °С. Пропаривание в автоклавах применяют для силикатобетонных изделий.

Наиболее распространено пропаривание при нормальном давлении в камерах непрерывного или периодического действия, где изделия нагревают насыщенным паром [15, с. 341].

Камеры непрерывного действия представляют собой туннель, в котором изделия в формах, установленных на вагонетках, проходят последовательно зоны подогрева, изотермической выдержки и охлаждения. Эти камеры (горизонтальные или вертикальные) используются главным образом при конвейерной технологии.

В камеры периодического действия изделия загружают краном и устанавливают в несколько рядов по высоте. Затем камеру закрывают крышкой и подают насыщенный пар. Из камер пропаривания периодического действия широкое применение имеют камеры ямного типа глубиной до 2 м. Наиболее рациональный размер камер пропаривания в плане должен соответствовать кратным размерам изделий, которые подаются в камеру в формах или на поддонах. Пар в камеру подают так, чтобы обеспечить скорость подъема температуры не более 20-35 °С в час до максимальной 70-85 °С. При этой температуре изделие прогревается на всю толщину и выдерживается в таком состоянии 6 - 8 ч. После изотермической выдержки начинают постепенное охлаждение изделия. Продолжительность пропаривания зависит от разновидности бетона, свойств цемента и составляет около 12-15 ч для пластичных и 4-8 ч - для жестких бетонных смесей. За это время бетон набирает отпускную (не менее 70 % марочной) или распалубочную прочность. Применение быстротвердеющих цементов, добавок ускорителей твердения и другие приемы позволяют сокращать продолжительность изотермической выдержки и уменьшать общее время пропаривания.

4. Оборудование, используемое в процессе производства железобетонных изделий

В качестве оборудования, используемого в процессе производства железобетонных изделий применяют бетоносмесители, вибраторы, цемент-пушки.

Приготовление бетонной смеси осуществляют в бетоносмесителях периодического и непрерывного действия. Бетоносмесители периодического действия бывают двух типов: свободного падения (гравитационные) и принудительного перемешивания [15, с. 250].

В бетоносмесителях свободного падения (загрузочная вместимость - 100-4500 л) материал перемешивается в медленно вращающихся вокруг горизонтальной или наклонной оси смесительных барабанах, оборудованных внутри короткими корытообразными лопастями (рисунок 4.1, а).



Рисунок 4.1 Бетоносмесители: а - свободного падения; б - принудительного перемешивания 1 - смесительный барабан; 2 - привод вращения барабана; 3 - станина; 4 - загрузочная воронка; 5 - смесительные лопатки; 6 - выгрузочное отверстие

Лопасти захватывают материал, поднимают его и при переходе в верхнее положение сбрасывают. В результате многократного подъема и падения обеспечивается его перемешивание. В таких смесителях готовят пластичные бетонные смеси с крупным заполнителем из плотных пород.

Бетоносмесители принудительного перемешивания (рисунок 4.1,б) представляют собой стальные чаши, в которых смешивание компонентов производится вращающимися лопастями, насаженными на вертикальные валы. Продолжительность перемешивания в бетоносмесителях принудительного действия в 1,5-2 раза меньше, чем в гравитационных. Используют их для приготовления жестких бетонных смесей на мелких песках и с повышенным содержанием цемента и бетонных смесей на пористых заполнителях.

Бетоносмеситель непрерывного действия корытообразной формы имеет рабочий орган - вал с лопастями, который одновременно перемешивает и перемещает бетонную смесь от загрузочного отверстия к выгрузочному. Его производительность больше, чем бетоносмесителей периодического действия, однако точность дозирования компонентов меньше и переход от одной марки бетона к другой сложнее. Поэтому их используют лишь на строительных объектах с большим объемом строительных работ (например, на строительстве гидроэлектростанций, автомобильных дорог). Бетоносмесители могут быть передвижные, установленные на автомашинах, и стационарные.

Автобетоносмеситель представляет собой комбинированный агрегат, включающий бетоносмесительную и транспортную машины. На базе автомобиля МАЗ или КамАЗ монтируют бетоносмеситель гравитационного действия с наклонной осью вращения барабана. Загрузку компонентов и выгрузку бетонной смеси производят через заднее торцевое отверстие. Объем приготовляемой смеси - 4 м³ и более, подвижность смеси при выгрузке - не менее 5 см. [15, с. 251].

Дальность перевозки зависит от качества автодороги, температуры и подвижности бетонной смеси.

Например, максимальная продолжительность транспортирования затворенной тяжелой бетонной смеси марок П3-П4 по дороге с асфальтобетонным покрытием в автобетоносмесителе составляет 90 мин, автосамосвалом - 30 мин; то же по грунтовой дороге - соответственно 30 и 20 мин.

При укладке бетонной смеси вибрированием применяют главным образом электромеханические вибраторы, основная часть которых - электродвигатель. На валу электродвигателя эксцентрично установлен груз - дебаланс, при вращении которого возникают колебательные импульсы.

В зависимости от вида и формы бетонируемой конструкции применяют различные типы вибраторов. При бетонировании конструкций большой площади и небольшой толщины (до 200-300 мм), например бетонных покрытий дорог, полов промышленных предприятий и других, используют поверхностные вибраторы (рисунок 4.2,а), массивных элементов значительной толщины - глубинные вибраторы (рисунок 4.2,б) с наконечниками различной формы и размеров.

Рисунок 4.2 Вибраторы: а - поверхностный; б - глубинный; в - навесной; г - стационарная виброплощадка

Часто применяют одновременно несколько вибраторов, которые собирают в пакеты. Тонкостенные бетонные конструкции, насыщенные арматурой (колонны, несущие стены), уплотняют наружными вибраторами, прикрепляемыми к поверхности опалубки (рисунок 4.2,в). В заводских условиях при изготовлении бетонных камней, крупных блоков, панелей и других изделий пользуются виброплощадками (рисунок 4.2,г), на которые устанавливают формы с бетонной смесью.

5. Требования, предъявляемые к качеству железобетонных изделий и методы его контроля

После извлечения из форм изделия проходят технический контроль на соответствие требованиям ГОСТа или ТУ. Качество железобетонных изделий контролируют работники ОТК завода, проверяя внешний вид, форму и размеры изделий, фактическую прочность. От каждой партии изделий отбирают образцы и испытывают на прочность.

Основными показателями качества железобетонных изделий являются прочность на сжатие и растяжение, морозостойкость и водонепроницаемость [3, с. 147].

Прочность бетона в проектном возрасте характеризуют классами прочности на сжатие и осевое растяжение. Отличительная особенность бетонных работ - значительная неоднородность получаемого бетона. Чем выше культура строительства, лучше качество приготовления и укладки бетона в конструкции, тем меньше колебания прочности. Следовательно, важно не только получить бетон заданной средней прочности, но и обеспечить ее во всем объеме изготовляемых конструкций.

Показателем, который учитывает возможные колебания качества, является класс бетона. Класс бетона - численная характеристика какого-либо его свойства, принимаемая с гарантированной обеспеченностью (обычно 0,95). Это значит, что установленное классом свойство, например прочность бетона, достигается не менее чем в 95 случаях из 100.

Понятие «класс бетона» позволяет назначать прочность с учетом ее фактической или возможной вариации. Чем меньше изменчивость прочности, тем выше класс бетона при одной и той же его средней прочности [15, с. 255].

СНБ 5.03.01-02 устанавливает следующие классы тяжелого бетона по прочности на сжатие: В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60; В65; В70; В75 и В80 [11].

Класс бетона по прочности на сжатие обозначают латинской буквой В¹, справа от которой приписывают его предел прочности в МПа. Так, у бетона класса В15 предел прочности при сжатии - не ниже 15 МПа с гарантированной обеспеченностью 0,95.

В необходимых случаях устанавливают также классы бетона по прочности на осевое растяжение, обозначаемый индексом В_i, и на растяжение при изгибе - В_ib.

На растяжение бетон работает намного хуже, чем на сжатие: предел прочности при растяжении в 10-20 раз меньше предела прочности при сжатии. Для повышения несущей способности, в особенности при изгибе и растяжении, бетон сочетают со стальной арматурой, изготовляя железобетонные конструкции.

В соответствии со стандартом СЭВ 1406-78, класс - основной показатель прочности бетона. Для изделий и конструкций, запроектированных без учета требований этого стандарта, прочность бетона характеризуют маркой. Марка бетона -- это численная характеристика какого-либо его свойства, рассчитываемая как среднее значение результатов испытания образцов. При определении марок по прочности, морозостойкости, водонепроницаемости принимают нижнее предельное значение свойств, а марку по средней плотности определяют по верхнему предельному значению. В отличие от класса марка бетона не учитывает колебаний прочности во всем объеме бетонируемой конструкции.

Марка по прочности на сжатие - наиболее распространенная характеристика бетона. Марку определяют испытанием на осевое сжатие бетонных образцов-кубов размерами 15x15x15 см в установленном проектном возрасте (обычно 28 сут.). Полученный при испытании предел прочности при сжатии как среднее арифметическое значение по двум наибольшим (в серии из трех образцов), выраженный в кгс/см, является численной характеристикой марки.

Установлены следующие марки тяжелого бетона по прочности на сжатие: М50; М75; М100; М150; М200; М250; М300; М350; М400; М450; М500; М550; М600; М700; М800; М900 и M1000 [11]. В обозначении используют индекс «М». Например, марка бетона М200 означает, что его предел прочности при сжатии - не менее 200 кгс/см².

Бетон для изготовления изгибаемых железобетонных конструкций дополнительно характеризуют марками по прочности на растяжение при изгибе: Р_ib5; Р_ib 10 и далее через 5 кгс/см² до P_lb90; P_lb100.

Соотношение между классами и марками бетона неоднозначно и зависит от однородности бетона, оцениваемой с помощью коэффициента вариации. Чем меньше коэффициент вариации, тем однороднее бетон. Класс бетона одной и той же марки существенно увеличивается, если снижают коэффициент вариации. Например, при марке по прочности на сжатие М300 и коэффициенте вариации 18 % получают бетон класса В15, а при коэффициенте вариации 5 % - класса В20, т. е. на целую ступень выше. Это подчеркивает необходимость тщательного выполнения всех технологических рекомендаций, повышения технического уровня и культуры производства бетонных работ.

Марка бетона по морозостойкости определяется числом циклов попеременного замораживания и оттаивания испытываемых в возрасте 28 сут. в насыщенном водой состоянии образцов, при котором допускается снижение прочности бетона на сжатие не более чем на 15 %.

Марку по морозостойкости назначают и контролируют для бетона гидротехнических сооружений, мостовых и дорожных покрытий и др. Установлены следующие марки тяжелого бетона по морозостойкости в циклах: F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500, F600, F800, F1000 [11].

Для приготовления морозостойких бетонов рекомендуется применять портландцемент и его разновидности: пластифицированный, гидрофобный, быстротвердеющий и сульфатостойкий. Допустимое количество трехкальциевого алюмината С₃А в клинкере для портландцемента в зависимости от марки бетона по морозостойкости должно составлять, %: для бетона марки F300 и выше - не более 5 %, для F200 - не более 7 %, для F100 -не более 10 %.

В цемент не рекомендуется вводить активные минеральные добавки, которые повышают водопотребность вяжущего в бетоне. Для сокращения водопотребности бетонной смеси и уменьшения доли микропор в бетоне следует использовать добавки поверхностно-активных веществ, оказывающих воздухововлекающее, микрогазообразующее, гидрофобизирующее или пластифицирующее действие на бетонную смесь.

Для гидротехнических сооружений с нормируемой морозостойкостью F200 и выше объем вовлеченного воздуха при максимальной крупности заполнителя 20 мм и В/Ц = 0,4-0,5 должен быть 2-4 % [15, с. 260].

Морозостойкий бетон может быть получен при обеспечении точной дозировки составляющих материалов, тщательного перемешивания, уплотнения и надлежащего ухода за твердеющим бетоном. При этом необходимо следить, чтобы не возникали деструктивные процессы при тепловой обработке бетона, которые связаны с тепловым расширением составляющих, а также воды и воздуха в свежеуложенном бетоне.

При изготовлении бетонных и железобетонных конструкций повышенной морозостойкости (F200) для твердения бетона предпочтительны естественные условия при положительной температуре и сохранение одновременно его влажностного состояния в течение 10 дней.

Марку по водонепроницаемости назначают для бетона конструкций, которые должны обладать ограниченной проницаемостью при одностороннем давлении воды. За марку по водонепроницаемости принимают наибольшее давление воды (кгс/см²), которое выдерживают бетонные образцы диаметром и высотой 150 мм при испытании по установленной методике. Утверждены следующие марки бетона по водонепроницаемости (кгс/см²): W2, W4, W6, W8, W10, W12, W14, W16, W18, W20 [11].

Необходимо разделять факторы, определяющие водонепроницаемость бетона на стадии приготовления смеси, укладки и твердения бетона, и способы повышения водонепроницаемости затвердевшего материала.

Изделия, удовлетворяющие требованиям стандарта, маркируют несмываемой краской. В маркировке указывают: марку изделия, прочность (класс) бетона, наименование завода-изготовителя и др. На каждую партию изделий составляют паспорт в двух экземплярах: для потребителя и завода-изготовителя.

6. Стандарты на железобетонные изделия, нормируемые показатели качества в соответствии с требованиями стандартов

Каждое железобетонное изделие, выпускаемое заводом и удовлетворяющее требованиям ГОСТа или ТУ, маркируется несмываемой краской. Марка содержит обозначения основных характеристик изделия. Она состоит из трех групп знаков, разделенных дефисом: в первой группе указывается тип изделия (например, ФБ - фундаментный блок, К - колонна, ПС -- панель стеновая), во второй - несущая способность изделия, класс арматуры, вид бетона (Т - тяжелый, Я - ячеистый и т. п.) и в третьей - специальные свойства, соответствующие условиям применения изделия. Марка должна быть хорошо видна при хранении и монтаже конструкций, по ее расположению судят о рабочем положении изделия. В некоторых случаях верх изделия помечают специальным знаком .

Кроме марки, на изделии ставятся паспортный номер, в котором указываются номер партии и дата изготовления, а также заводская марка (штамп ОТК), указывающая на то, что изделие соответствует требованиям ГОСТа или ТУ. Дату изготовления конструкции наносят одной строкой в следующей последовательности: день месяца, месяц, год. Например, дату 10 февраля 2003 г. и вторую смену обозначают: 10 02 03-2.

Транспортируют железобетонные изделия с завода на строительную площадку автомобильным транспортом: малогабаритные изделия - на обычных грузовых машинах; крупноразмерные и тяжелые изделия (сваи, колонны, балки) - на тягачах с прицепом; стеновые панели, фермы - на специальных панелевозах, фермовозах.

При поставке на стройплощадку каждая партия конструкций, группа конструкций из разных партий или поставляемые поштучно конструкции сопровождаются документом о качестве. Последний должен содержать: наименование и адрес предприятия-изготовителя; номер и дату выдачи документа; номер партии или конструкции; наименование и марку конструкции; класс или марку бетона по прочности; дату изготовления; отпускную прочность и обозначение стандарта или ТУ, число конструкций каждой марки [15, с. 345].

Укладывают железобетонные изделия на приобъектных складах согласно рекомендациям ГОСТа или ТУ на эти изделия. Изделия складируют в штабеля так, чтобы была видна их заводская марка, а монтажные петли были обращены вверх. Положение железобетонных изделий должно воспроизводить условия их работы в здании: стеновые панели устанавливают почти вертикально (отклонение от вертикали 8-12°); плиты перекрытий, лестничные марши, балки, перемычки - горизонтально. Исключение составляют лишь колонны и сваи, которые хранят в горизонтальном положении.

При хранении изделий в штабелях нижний ряд укладывают на деревянные бруски-подкладки сечением не менее 100x100 мм, а каждый последующий ряд прокладывают брусками или досками толщиной не менее 30 мм.

Заключение

Таким образом, в результате проведенного исследования можно сделать следующие выводы.

Железобетоном называют комплексный строительный материал, в котором бетон и стальная арматура замоноличены взаимным сцеплением и совместно работают под нагрузкой как единое целое.

Материалы в железобетоне работают совместно благодаря прочному сцеплению бетона с арматурой и близости значений температурных коэффициентов расширения обоих компонентов. Кроме того, плотный бетон (с достаточным содержанием цемента) защищает стальную арматуру от коррозии, а также от непосредственного действия огня при пожаре. Это делает железобетонные конструкции весьма стойкими и долговечными.

Железобетонные изделия и конструкции значительно превосходят бетонные по несущей способности и другим механическим свойствам. Особенно эффективны предварительно напряженные конструкции. В сравнении с обычными они обладают более высокой трещиностойкостью, лучше сопротивляются динамическим нагрузкам, хорошо противостоят коррозионным воздействиям.

Более 85 % всех железобетонных конструкций, применяемых в гражданском и промышленном строительстве, составляют типовые унифицированные конструкции, при разработке которых в качестве одного из основных учтено требование заводской технологичности изделий. Это обусловливает предельную массу, размеры, форму и сечение элементов, их армирование и др.

Производство сборных железобетонных изделий представляет собой комплексный процесс и состоит из следующих основных операций: приготовление бетонной смеси, изготовление арматуры и арматурных каркасов, формование изделий, ускоренное твердение.

В процессе производства железобетонных изделий используется бетон и арматура.

Бетон создан специально для нужд строительства и производится только для строительных целей. И состав его тоже исключительно прост: цемент, вода, мелкий и крупный заполнитель типа песка, гравия или щебня. Вместо цемента может быть использовано другое вяжущее. Вода вступает в химическую реакцию с цементом, в результате которой вязкопластичная вначале масса постепенно превращается в прочный цементный камень. Он и связывает в единую систему (конгломерат) заполнители. При необходимости в состав бетона вводят добавки различного назначения.

По функциональному назначению арматура подразделяется на рабочую, конструктивную (распределительную) и монтажную. Рабочая арматура воспринимает усилия, возникающие под действием нагрузок на конструкцию и ее собственной массы. Количество арматуры рассчитывают в соответствии с этими нагрузками. В зависимости от ориентации в железобетонной конструкции рабочая арматура может быть продольной или поперечной.

В качестве оборудования, используемого в процессе производства железобетонных изделий, применяют бетоносмесители, вибраторы, цемент-пушки.

После извлечения из форм изделия проходят технический контроль на соответствие требованиям ГОСТа или ТУ. Качество железобетонных изделий контролируют работники ОТК завода, проверяя внешний вид, форму и размеры изделий, фактическую прочность. От каждой партии изделий отбирают образцы и испытывают на прочность.

Изделия, удовлетворяющие требованиям стандарта, маркируют несмываемой краской. В маркировке указывают: марку изделия, прочность (класс) бетона, наименование завода-изготовителя и др. На каждую партию изделий составляют паспорт в двух экземплярах: для потребителя и завода-изготовителя.

Каждое железобетонное изделие, выпускаемое заводом и удовлетворяющее требованиям ГОСТа или ТУ, маркируется несмываемой краской. Кроме марки, на изделии ставятся паспортный номер, в котором указываются номер партии и дата изготовления, а также заводская марка (штамп ОТК), указывающая на то, что изделие соответствует требованиям ГОСТа или ТУ. Дату изготовления конструкции наносят одной строкой в следующей последовательности: день месяца, месяц, год.

Список использованных источников

1. Гришук, Т.В. Строительные материалы и изделия: Учебное пособие для учащихся ВУЗов / Т.В. Гришук. Минск: Дизайн ПРО, 2004. 312 с.

2. Киреева, Ю.И. Строительные материалы / Ю.И. Киреева. Минск: Новое знание, 2005. 400 с.

3. Комар, А.Г. Строительные материалы и изделия / А.Г. Комар. М.: Высшая школа, 1992. 485 с.