5.4. Железобетон. Номенклатура изделий и технология их изготовления

Железобетон в настоящее время является основным конструкционным материалом. Сборные железобетонные конструкции и изделия предназначены для жилищного, гражданского и промышленного строительства.

Сборные железобетонные изделия классифицируют по виду армирования, средней плотности, виду бетона, внутреннему строению и назначению. По виду армирования изделия подразделяют на предварительно-напряженные и обычные.

По виду бетонов изделия делят на изделия из цементных бетонов, силикатных, ячеистых и специальных (жаростойких, химически стойких и др.).

По внутреннему строению изделия могут быть сплошными и пустотелыми, изготовленными из бетона одного вида – однослойные, двухслойные и многослойные, изготовленные из разных видов бетонов или с применением различных материалов.

По назначению изделия подразделяют на группы: для жилых и общественных зданий; для промышленных зданий; для инженерных сооружений общего назначения; для сельскохозяйственного строительства.

Наиболее распространенными видами железобетонных изделий являются: изделия подземных частей зданий и сооружений, изделия для конструкций каркасов (колонны, ригеля, обвязочные балки), стеновые панели и блоки, элементы междуэтажных перекрытий и покрытий, элементы сборных лестниц, санитарно-технических изделий, мостовых конструкций и т.д.

Основная номенклатура изделий, выпускаемых заводами сборного железобетона, и ориентировочные объемы их производства приведены в таблице 7.

По внешнему виду железобетонные изделия разделяют на линейные, плоскостные, блочные и объемные. К линейным относят балки, колонны, фермы, ригеля, перемычки, сваи, шпалы; к плоским – стеновые панели, перегородки, плиты покрытий и перекрытий; дорожные и тротуарные плиты; к блочным – стеновые вентиляционные, цокольные и фундаментные блоки; к объемным – блок-комнаты, санитарно-технические кабины, объемные элементы силосов, подземных переходов и т.д.

Основные виды железобетонных изделий для промышленно-гражданского строительства приведены на рисунках 21-23.

Железобетонные изделия и конструкции изготавливают на заводах и полигонах. Существуют несколько различных способов формования изделий (кассетный, прокатный, вибрационный, прессование и т.д.) и организация производства (стендовый, поточно-агрегатный, конвейерный).

Таблица 7

Номенклатура железобетонных изделий

Изделия	Объем производства, % к общему выпуску сборного железобетона	Изделия	Объем производства, % к общему выпуску сборного железобетона
Фундаменты Сваи, шпунты Блоки фундаментные Колонны Ригели Балки и фермы Плиты покрытий Стеновые панели Вентиляционные блоки и санитарно-технические кабины Лестничные марши, площадки, балконные плиты	4,2 4,2 1 3,9 2,4 5,4 25 16,5 3,2 1,6	Перемычки Элементы тоннелей и каналов Резервуары, силосы, конструкции для сооружений водопровода и канализации Трубы Опоры линий электропередач и связи Элементы мостов, путепроводов, эстакад Прочие	1,7 4,1 2,6 1,4 1,8 1,2 11
		Итого	100

Изготовление сборных железобетонных изделий включает в себя следующие основные операции: приготовление бетонной смеси; изготовление арматуры; установку арматуры в форму формование (бетонирование) изделий; твердение бетона; распалубку изделий и подготовку форм к следующему циклу; отделку поверхностей с целью повышения степени заводской готовности изделий.

Железобетонные изделия армируют ненапряженной и напряженной арматурой. Гладкая арматурная сталь диаметром до 14 мм поступает на железобетонные заводы в бухтах, а сталь больших диаметров и сталь периодического профиля – в виде стержней. Арматуру выпрямляют, очищают и режут на стержни необходимой величины. Затем стержням придается заданная форма в соответствии с проектом на данный вид железобетонной конструкции или детали.

При армировании железобетонных конструкций необходимо учитывать растягивающие напряжения, возникающие в них при работе в строительных сооружениях, а также и те, которые могут образовываться в процессе изготовления, складирования, транспортирования и монтажа изделий. В связи с этим арматуру принято разделять на рабочую, распределительную и монтажную. Рабочая арматура воспринимает основные растягивающие напряжения в железобетонных изделиях. Распределительная арматура позволяет равномерно распределять по рабочей арматуре действующие усилия, а монтажная – соединять отдельные элементы арматуры в арматурные изделия и производить сборку железобетонных изделий (монтажные петли, закладные детали).

Сборку стержней в каркасы и сетки производят в основном контактной точечной сваркой. При изготовлении предварительно напряженных конструкций натяжение арматуры производят механическим (при помощи гидравлических домкратов) или электромеханическим способами на специальных стендах.

Рис. 21. Основные виды железобетонных изделий для жилых и промышленных зданий:

1 – фундамент под колонны; 2 – блоки ленточного фундамента стен; 3 – блоки стен подвалов; 4, 5 – панели наружных и внутренних стен жилых зданий; 6-9 – плиты перекрытий соответственно сплошного сечения, многопустотные, ребристые типа 2Т; 10 – лестничный марш; 11 – колонны прямоугольного сечения; 12, 13 – фундаментные балки трапецевидного и таврового сечений; 14, 15 – соответственно стропильные и подстропильные фермы; 16 – предварительно напряженные плиты на пролет типа КЖС и П3х18 и П3х24

Рис. 22. Несущие элементы покрытий промышленных зданий:

а, б, в – односкатные балки пролетами соответственно 6, 9 и 12 м; г, д, е, ж – двускатные балки пролетами соответственно 6, 9, 12 и 18 м; з, и – балки для плоских кровель пролетами 12 и 18 м

На заводах сборного железобетона формы являются основным технологическим оборудованием. В зависимости от способа производства формы могут быть переносными, передвижными и стационарными, по положению изделия при формовании – горизонтальными или вертикальными; формы могут быть индивидуальными и групповыми.

Рис 23. Железобетонные стропильные фермы:

а, б, в – сегментные очертания для пролетов соответственно 18, 24, 30 м; г, д – с параллельными поясами для пролетов соответственно 18 и 24 м

Процесс формования складывается из укладки бетонной смеси в подготовительную форму, ее уплотнения и отделки открытых поверхностей. Бетонную смесь укладывают самоходными бетонораздатчиками, бетоноукладчиками. Уплотняют бетонную смесь трамбованием, вибрацией, штампованием, прокаткой на специальных станах, центрифугированием, вакуумированием. Способ уплотнения зависит от вида изготавливаемых изделий и принятой технологии.

Тепловлажностная обработка – наиболее эффективный из существующих способов ускорения твердения бетона. Она является важной технологической операцией при производстве сборных железобетонных изделий. Из различных видов тепловлажностной обработки (пропаривание, автоклавное твердение, контактный обогрев, электропрогрев) основное место занимает пропаривание при атмосферном давлении. Пропаривание ведут до получения не менее 50-70% проектной марочной прочности бетона. При температуре 80-100 ⁰С процесс пропаривания составляет 8-15 часов в пропарочных камерах периодического и непрерывного действия.

При стендовом способе производства основные процессы изготовления сборного железобетона выполняются в неподвижных формах на стенде (рис. 24).

Изделия до приобретения бетоном необходимой прочности остаются на месте, в то время как технологическое оборудование последовательно перемещается от одной формы на стенде к другой. Тепловлажностную обработку осуществляют за счет теплоты пара, подаваемого в полости форм. Стендовый способ применяют на полигонах и в условиях механизированного заводского производства для изготовления крупноразмерных и массивных конструкций.

Разновидностью стендового способа является кассетный, при котором одновременно изготавливаются несколько изделий в вертикальных формах-кассетах.

Рис. 24. Схема технологической линии по производству длинномерных изделий стендовым способом:

1 – эстакада для подачи бетона; 2 – гидравлические домкраты; 3 – бетонораздатчик; 4 – мостовой кран; 5 – самоходная тележка для вывоза готовых изделий на склад; 6 – бухтодержатель; 7 – лебедка для протягивания проволоки

При поточно-агрегатном способе (рис. 25) все операции (распалубка, очистка, сборка, смазка форм, армирование, укладка и уплотнение смеси, тепловлажностная обработка и др.) осуществляют в перемещаемых формах на специализированных рабочих местах.

Рис. 25. Схема размещения технологического оборудования в цехе по производству сборных железобетонных изделий агрегатно-поточным методом:

1 – эстакада для подачи бетонной смеси; 2 – самоходный бетоноукладчик; 3 – виброплощадка; 4 – пусто­тообра­зователи; 5 – пропарочные камеры ямного типа; 6 – мос­товой кран; 7 – пост распалубки; 8 – самоходные тележки для вывоза готовых изделий; 9 – стенд для отделки и контроля готовых изделий; 10 – установка для натяжения стержней

Конвейерный способ отличается от поточно-агрегатного большой расчлененностью технологических операций по отдельным специализированным постам. Всего таких постов на конвейерной линии доходит до 9: распалубка изделий, чистка и смазка форм, осмотр форм, укладка арматуры и закладных деталей, укладка бетонной смеси, уплотнение бетонной смеси, выдержка изделий перед тепловой обработкой (рис. 26).

Рис. 26. Схема конвейерного способа производства панелей наружных стен:

1 – передаточная тележка; 2 – чистка и смазка форм; 3 – укладка фактурного слоя; 4 – укладка арматурного каркаса, закладных деталей, столярных блоков; 5 – вибронасадка; 6 – ук­ладчик бетона; 7 – вибрирование с пригрузом; 8 – технический контроль; 9 – подъемник; 10 – камера теплообработки; 11 – снижатель; 12 – кантователь; 13 – отдел комплектации

Изделия формуют на вагонетках-поддонах, оснащенных специальной оснасткой, образующей стенки форм. В процессе выполнения операций формовочного комплекса вагонетка толкателем ритмично через каждые 12-15 мин перемещается от поста к посту по специально проложенным путям. Сформованные изделия подвергают затем пропариванию в камере непрерывного действия. Подъем и спуск изделий производится специальными подъемниками.

Способ непрерывного формования осуществляется на вибропрокатных станах (рис. 27).

Рис. 27. Схема вибропрокатного стана

Стан имеет непрерывно движущуюся ленту, состоящую из отдельных объемных или плоских пластин; первые обеспечивают получение ребристой поверхности, а вторые – гладкой. На непрерывно движущуюся ленту вначале стана укладывается арматура, затем на следующем участке подается бетонная смесь и уплотняется вибрированием и частично прокатом калибрующими валками; последние позволяют получать изделия строго постоянной толщины и с гладкой поверхностью. Сформованные изделия по мере движения ленты поступают в зону тепловлажностной обработки и после двухчасового пропаривания в готовом виде сходят с ленты и направляются на склад.