10. Формование бетонных и железобетонных изделий:

• определение понятия «формование конструкций»;

• что включает в себя процесс формования изделий?

• формы для изготовления бетонных и железобетонных изделий (привести схемы), требования к ним, классификация форм, наиболее эффективные конструкции форм и их роль в обеспечении качества железобетонных изделий;

• подготовка форм к производству (чистка и смазка форм, виды смазок и наиболее эффективные их них, способы приготовления и нанесения смазки, требования к смазке форм). Привести схемы.

Формование - предание формовочной смеси необходимой формы с заданными размерами и допусками с требуемым эстетическим видом и поверхностью, обеспечение бетонной смеси заданной плотности и однородности с минимальными затратами энергии. Это основная технологическая операция при изготовлении ЖБИ, которая в основном определяет тип, мощность предприятия и все ТЭП производства.

Формование - это примерно ³/₅ стоимости всей обработки изделий, при этом процессе сосредоточено более 30% трудовых ресурсов и используется основная часть трудовых фондов предприятия. От того, как правильно выбран способ формования, зависит эффективность производства.

Процесс формования включает:

- подготовку форм (чистка, смазка, сборка форм);

- установка, укладка арматуры в форму, в том числе и напрягаемой;

- укладка и уплотнение бетонной смеси;

- отделка изделий в процессе их изготовления;

- распалубка изделий после приобретения бетоном необходимой прочности.

Формы для изготовления бетонных и железобетонных изделий.

ГОСТ 27204-87. Формы стальные для изготовления железобетонных изделий. Борта, конструкция и размеры.

Технические требования к стальным формам, содержащие указанные по материальному состоянию рабочей поверхности, допускам на линейные размеры, отклонениям от плоскости граней, перпендикулярности, прямоугольности, проектному положению элементов в формы приведены в ГОСТ 25781-83 (с изменениями) и ГОСТ 25878-85.

Формы предназначены для обеспечения с заданной формой, с требуемыми размерами, необходимого качества в соответствии с ГОСТ; формы - одно из основных технологического оборудования, оснастка, которая обеспечивает качество изготовляемой продукции и имеет значительное влияние на металлоемкость оборудования.

Металлоемкость форм - 60.. .70% от всей металлоемкости производства. На формы тратится 600-700 тыс.т. металла. Качеством форм определяется товарный вид, качество поверхности, углов, граней. Формами определяются размеры, допуски, трещины в изделиях, прямолинейность, плоскостность, пропеллерность, перерасход бетона связан с формами. Величина предварительного напряжения в арматуре зависит от качества форм.

Классификация форм.

Формы бывают подвижные и неподвижные.

- одиночные,

- групповые,

- горизонтальные,

- вертикальные,

- с гладким днищем,

- с профилем,

- силовые,

- несиловые,

- термоформы.

Формы делятся на:

- непереналаживаемые - жесткая конструкция формы, целесообразно применять на узкой специализации,

- переналаживаемые - при более широкой номенклатуре изделий,

-универсальные - позволяют изготовить изделия с широкой номенклатурой.

Формы состоят из поддона и бортоснастки.

В зависимости от крепления борта к поддону формы разделяют:

1. Неразборные формы с технологическим уклоном, используются при узкой номенклатуре,

2. Формы с гибкими бортами или гибким поддоном, сейчас наиболее используются:

а ) с гибкими откидными бортами устанавливаются в проектное положение, перед этим борта сжимаются, далее формуется изделие, затем распалубливаются,

б ) с отжимными гибкими бортами, отводим борта, затем извлекаем изделие, затем форма устанавливается в проектное положение,

в ) с гибким поддоном, изгибаем поддон так, как показано, извлекаем изделие, затем устанавливаем поддон, борта принимают исходное положение,

3 . Формас откидными бортами. Борта шарнирно соединены с поддоном.

4. Формы со съемными бортами. Борта снимаются со штырей, форма распалубливаеся.

5. Комбинированная конструкция форм. Один борт откидывается, другой шарнирно закреплен.

Обычно поддон состоит из жесткой рамы, сваренной из швеллеров, к раме приварен тонкий лист, затем крепятся борта. Лучшая конструкция поддона -диагональные связи жесткости - эта форма долго эксплуатируется, что позволяет снизить расход металла на 10-15%.

К ак правило поддоны формы крепятся на четыре точки опоры . Самый лучший вариант, когда поддон крепится на три точки, никакой пропеллерности нет, эксплуатация выше.

Металлоемкость - сколько в металле расхода на 1 м ,

При стендовом - 0,4 т/м³

При поточно-агрегатном - до 3 т/м³

При конвейерном - до 7 т/м³.

Требования к формам.

1) Достаточная прочность, жесткость, герметичность, которую обеспечивают качество изделий в соответствии с ГОСТ.

2) Минимальная металлоемкость, обеспеченная за счет правильного выбора материалов для изготовления форм. Наиболее лучше комбинированные материалы, использование форм с минусовыми допусками.

3) Простота эксплуатации.

Материалы для изготовления форм.

Выбор материалов зависит от способов производства изделий, вида и объема изготовления продукции, наличие материала, пригодного для изготовления форм. Формы могут изготавливаться из дерева, металла, железобетона, стеклопластика и их комбинаций. В стальных формах изготавливается 95% материалов. При стендовом производстве небольшого количества ненапрягаемых изделий целесообразно использовать деревянные формы или деревометаллические.

Подготовка форм к формованию изделий.

Чистка, смазка, сборка форм. Перед формованием каждого изделия формы чистят от бетона и цементного камня с применением металлических щеток из мягкой проволоки, сжатым воздухом или пневмоскребками. Для очистки поддона применяют инерционные фрезы.

1. м еталлическое кольцо, которое приводят во вращательное движение, 2- фреза, подвешенная таким образом, чтобы при вращении рабочего барабана фреза выходила за пределы контура барабана, 3- поддон справа - налево, 4- щетка. Один раз в 3-4 месяца необходима капитальная чистка форм, которая делается с помощью наждачных кругов. Возможна химическая чистка (1-2 раза в год). Формы помещают в 10% раствор H₂SO₄ выдерживают 1 час, извлекаются и промываются водой.

Смазка форм.

После чистки формы смазываются. Рабочие поверхности форм смазываются специальными смазками (металл хорошо сцепляется с бетоном, поэтому, если нет смазки, изделие плохо распалубливаеся).

Смазка должна отвечать следующим требованиям:

1) полностью исключить сцепление бетона с формами;

2) должна наноситься механизированным способом тонким слоем 1-2 мм, удерживаться на наклонных поверхностях. Должна обеспечивать возможность механизации, автоматизации ее применения и нанесения,

3) постоянной по составу, однородной и устойчивой при хранении,

4) не смешиваться с бетонной смесью, не оказывать отрицательного влияния на процесс твердения, не вызывать коррозию форм,

5) не оказывать вредного влияния на рабочих, не создавать антисанитарных условий, быть безопасной в противопожарном отношении,

6) распространенной, дешевой

ОПЛ - отход производства ланолина. Паста ОПЛ - это однородная стабильная в течение длительного времени водная эмульсия.

ОПЛ-С - это смесь природных восков, мыл, высших жирных кислот, соды и воды, однородная по консистенции.

Схема приготовления смазки.

1. Емкость для дозирования компонентов смазки.

2. Емкость для дозирования и подогрева воды.

3. Емкость для смешивания и хранения смазки.

4. РПА.

5. Насос для подачи смазки на пост смазки.

Отдозированное количество пасты ОПЛ загружают в лопастную мешалку и добавляют 15-20% от необходимого количества воды t = 80-70°C. Включают смеситель и производят перемешивание до полной гомогенизации смеси в течение 3-5 мин., прибавляют оставшуюся воду и в полученную смесь вводят необходимое количество эмульсиона. Это и перемешивается 1-2 мин., расход смазки 25-50 г/м² формы

11, Классификация способов формования бетонных и железобетонных изделий. Вибрационный, литьевой и ударный способы формования железобетонных изделий. Повторное вибрирование. Пути интенсификации вибрационных воздействий на бетонную смесь.

Основным при формовании является не только придание формовочной массе требуемой конфигурации с заданными размерами, с заданной поверхностью, но и формование наиболее плотной и однородной структуры материала. Это достигается в том случае, если способ и режим уплотнения соответствует' свойствам бетонной смеси (литьевой, ударный, виброударный способы формования).

1 - литьевой способ. В этом случае используются литые бетонные смеси, которые приобретают и форму и плотность под действием гравитационных сил

2 - вибрационный способ. В этом случае уплотняются умеренно жесткие или малоподвижные бетонные смеси, которые уже не могут уплотнятся только под действием гравитационных сил. Под действием вибрации вязкость бетонной смеси снижается, она приобретает текучесть и способность к приобретению нужной формы, плотности и однородности.

3 - особожесткие бетонные смеси можно уплотнить способом прессования под давлением до 50 МПа, в этом случае получаются очень плотные, прочные, долговечные бетоны, но для этого нужны мощные пресса и много энергии.

4 - жесткие смеси в широком диапазоне можно уплотнять комбинированным способом сочетающим вибрацию с давлением

5 - в отдельных случаях малоподвижные смеси можно уплотнять с применением центрифугирования, вакуумирования, вибровакуумирования

6 - возможно использование при применении жестких и умеренно жестких бетонных смесей способов формования, основанных на энергии удара (торкретирование, пневмобетонирование, механический набрызг и тд)

Литьевой способ формования - наиболее простой, тк не требуется никаких дополнительных механизмов для уплотнения смеси, что облегчает трудоемкость формования по сравнению с другими способами формования, в 2-4 раза меньше износ форм, меньше капитальные затраты на производство, лучше качество поверхности. Желательно по возможности использовать данный способ формования, но для этого требуются литые бетонные смеси с ОК= 20 см для производства которых необходимы эффективные суперпластификаторы, также исключается возможность формования изделий с немедленной распалубкой или формовать в наклонных формах.

Вибрационный способ бетонирования используют для хорошего уплотнения

бетонной смеси. Вибрация бетонной смеси может предаваться через все элементы формы, через борта формы и от навесных вибраторов, через поверхностные вибраторы и глубинные. При воздействии вибрации первоначальная структура бетонной смеси нарушается и она приобретает новую совершенную структуру и необходимую плотность.

В отдельных случаях объем смеси заметно уменьшается особенно при применении жестких смесей. Под действием вибрации вязкость растворной смеси уменьшается, в результате из нее удаляется часть воздуха. В колебательное движение приходят зерна крупного и мелкого заполнителя, в результате чего происходит наиболее плотная их упаковка, зерна сближаются и вытесняют цементный клей из межзернового пространства. Если на бетонную смесь оказывать небольшое давление, то зерна заполнителя еще больше сближаются и вытесняют цементный клей.

Очень эффективным способом является ударный. При этом идет энергия удара более сильная, чем энергия вибрации. В этом случае применяются малоподвижные и в меру жесткие бетонные смеси. Образуется высококачественная гладкая поверхность. Если на бетонную смесь воздействует удар, то на частицы бетонной смеси начинают действовать очень мощные инерционные силы, которые способствуют еще большему уплотнению бетонной смеси, заполнителей, дополнительному удалению цементного клея вместе с воздухом, еще большему и лучшему уплотнению бетонной смеси.

Существует недостаток при виброуплотнении бетонной смеси - расслоение, при котором в тяжелобетонных смесях крупный плотный заполнитель будет опускаться вниз, что нежелательно. Расслаиваемость бс должна определяться но ГОСТ: для тяжелого бетона не более 5%, для легкого бетона 10%. После вибрационного уплотнения особенно подвижных смесей происходит их дальнейшее самоуплотнение со временем и они претерпевают некоторую осадку. Под действием гравитационных сил твердые частицы постепенно опускаются вниз вытесняя воду наверх, в результате вода проделывает сквозные капилляры в бетон и постепенно скапливается на поверхности. При дальнейшем испарении влаги в материале образуются поры, капилляры, возникают температурные и усадочные трещины. Такой же процесс происходит в микрообъемах под зернами крупного заполнителя (седиментация) В результате под зернами крупного заполнителя скапливается вода, которая после испарения оставляет пустоты, что снижает плотность и сцепление заполнителя с цементным камнем.

Основными параметрами виброобработки бетонной смеси являются:

- режим работы виброплощадки (вибрационный, ударный, виброударный); амплитуда, частота колебаний, интенсивность вибрационных воздействий и длительность виброуплотнения, обычно амплитуда и частота колебаний в отдельности не определяют степенью уплотнения бетонной смеси и только в комплексе они определяют интенсивность вибрационного воздействия U-A²f ³

Каждой бетонной смеси соответствует своя интенсивность вибрационных воздействий. В определенных пределах необходимо менять амплитуду и частоту колебаний. Установлено, что с повышением жесткости бетонных смесей амплитуда уменьшается. Чрезмерное повышение амплитуды в отдельных случаях может приводить не только к худшему уплотнению, но и к разуплотнению бетонной смеси, повышение частоты всегда увеличивает интенсивность, повышается шум от вибратора и снижается надежность их работы - они чаще выходят из строя. Существует оптимальное значение амплитуды и частоты, которые обеспечивают лучшее сцепление заполнителя с цементным камнем. Интенсивность передачи вибрационного воздействия зависит от хорошего крепления формы к виброплощадке, особенно при высоких частотах колебаний. При низких частотах этот фактор снижается.

1 -вибрирующая стенка

2-бетонная смесь

От вибрирующей стенки формы колебания передаются бетонной смеси. В бетонной смеси они постепенно затухают. Чем выше частота колебаний, тем быстрее идет процесс затухания. В меньшей степени идет процесс затухания в подвижных и уплотненных смесях. Следовательно, у стенок вибровоздействие на смесь большее. Поверхность бетонной смеси, которая контактирует с формой всегда будет содержать открытые поры, поэтому нельзя получить качественную поверхность, для этого необходимо вибрировать бетонную смесь внутри глубинным вибратором. Чрезмерное вибрирование бетонной смеси приводит к расслоению, что нежелательно превышать оптимальное время

П овторное вибрирование бетонных смесей целесообразно при использовании подвижных бетонных смесей. После вибрирования в дальнейшем бетонная смесь самоуплотняется, так под действием гравитационных сил твердые частицы постепенно

опускаются вниз, вытесняя вверх воду, которая скапливается на поверхности, и после ее испарения образуются усадочные трещины. Аналогичные процессы происходят в межзерновом пространстве заполнителя: образование пустот под зернами заполнителя, что снижается сцепление с цементным камнем. Повторное вибрирование по специальному режиму в большей степени ликвидирует вышеуказанные дефекты структуры, что повышает плотность, прочность бетона, и качество поверхности изделий Повторное вибрирование необходимо осуществить до схватывания бетонной смеси и в 2 -3 приема. Повторный режим должен соответствовать свойствам бетонной смеси на данный момент времени. Кроме того повторное вибрирование активизирует цементный камень, повышает сцепление с цементным камнем, повышает прочность бетона в 1,5-2 раза. Используются специальные машины и площадки.

Устройство и основные параметры вибромашин.

1-рамавиброплощадки;

2-спецнальные амортизаторы;

3-дебалансный вал -возбудитель колебаний,

4-форма с бетонной смесью

Пути интенсификации вибрационных воздействий на бетонную смесь

1 - увеличение частоты колебаний - приводит к увеличению шума, ухудшению условий груда, выходу из строя оборудования,

2 - создание 2х частотного режима вибрирования приводит к увеличению интенсивности вибрационного воздействия в 1,5-2 раза;

3 - ударный способ обработки смеси. Энергия удара в 4 раза больше вибрацион-ного воздействия Наиболее целесообразно применять при изготовлении изделий с отличной поверхностью (наружные стеновые панели, лестничный марш, площадки).

С хема ударной виброплощадки

1-рама;

2-форма с бс;

3-амортизаторы;

4-упрутая прокладка о котор удар рама;

5-кулачковый механизм

f- 150...300мин^-1 А=3...15 мм δ=5...35 см t_обр = 0,5.. .6 мин

формуют липом вниз. Целесообразно применять малоподвижные бетонные смеси ОК =1..6 см

применение площадок виброударного режима уплотнения смеси способствует возрастанию интенсивности уплотнения в 3. .4 раза. При воздействии вибрационного удара на зерна заполнителя действуют большие инерционные силы, которые способствуют еще большей укладке мелкого и крупного заполнителя, большему уплотнению бетонной смеси Это дает возможность применить более жесткие бетонные смеси и экономить до 10% вяжущего.

1 - рама,

2- дебалансные валы,

3 - упругая подкладка,

4 - пружинные амортизаторы,

5 -формы.

Схема виброплошадки с регулируемым режимом воздействия на смесь

1 - рама;

2- дебалансные валы;

3- упругая подкладка;

4- пневмобалансы, куда нагнетается воздух, одновременно служат амортизаторами.

Величину удара регулируем зазором. При формовании изделий из легкобетонной смеси лучше, если источники возникновения вибрационных и ударных воздействий.

Применение низкочастотных резонансных площадок. Каждая бетонная смесь имеет свою собственную частоту колебания, которая изменяется с уплотнением бетонной смеси и задача в том, чтобы частота вынужденных колебаний виброплощадки совпала с собственной частотой колебаний бетонной смеси. Наступает явление резонанса, что позволяет при меньших затратах электроэнергии повысить эффективность вибрационного воздействия. При использовании малоподвижных бетонных смесей частота собственных колебаний 10... 25 с^-1. частота вынужденных колебаний должна быть такая же и при этом смесь будет хорошо уплотнятся, но при меньшем расходе электроэнергии, что снижает шум в 2 раза, надежность механизма увеличивается в 2 раза. С изменением плотности смеси изменяется частота собственных колебаний характерно для жесткой бетонной смеси, поэтому в идеале было бы использовать виброплощадки с плавноменяющейся частотой колебаний, которые согласовывались бы с частотой собственных колебаний бетонной смеси, чтобы в процессе всего уплотнения использовалось бы явление резонанса

Горизонтальная резонансная виброплощадка.

М ожет использоваться при формовании крупных и длинноразмерных изделий, балок, 1-две металлические рамы, соединенные между собой пружинами 2; 3-навесиой вибратор; 4-форма с ос установленная на специальные гибкие опоры 5.

Вибропоршневой способ уплотнения бет смеси можно применять при изготовлении балок различных типов, плитных изделий в вертикальном положении. При уплотнении бетонной смеси в формах на виброплощадках или в формах с навесными вибраторами до 30% энергии тратится на вибрирование форм, что не целесообразно, поэтому был предложен этот способ. Бетонируют изделия в вертикальном положении

1 -форма для бетонирования балок (берта)

2-днище формы, которое никак не соединяется с бортами и свободно опирается на упругие амортизаторы 3

4-навесные вибраторы, которые крепятся к днищу

Сверху подается смесь и уплотняется, вся энергия вибрирования передается от днища к бетонной смеси.

И мпульсный способ бетонирования предложен для малоподвижных и умеренножестких бетонных смесей, можно формовать балки, колонны, ригели.

1-форма с бс, в днище специальные отверстия (круглое, квадратное)

2-пульсирующие планки, которые работают в отверстиях

3-эластичный ковер, который укладывается на поддон формы

4-шатуны, которые приводятся в движение с помощью коленчатого вала 5

6-привод

П реимущества: бесшумный, лучше условия труда, шах энергии на уплотнение смеси, не нужна смазка поддона.

Часто используют комбинированный способ: виброударный. Это дает возможность лучше или быстрее уплотнить бет смесь при прочих равных условиях

1-рама

2-дебаланс

3-упругая прокладка

4-амортизатор