7 Формирование железобетонных изделий

Для формования железобетонных изделий применяют, как правило, металлические формы. Эти формы выдерживают до 1000 оборотов и наилучшим образом соответствуют требованиям, предъявляемым к формам для изготовления железобетонных изделий: достижение заданных размеров изделий, сохранность их в процессе последующих технологических операций; простота сборки и разборки; высокая жесткость, исключающая деформацию изделий при изготовлении и транспортировании. Перед укладкой в форму арматурного каркаса и бетонной смеси форму очищают, собирают и смазывают специальными составами, препятствующими сцеплению бетона с металлом формы. Правильный выбор смазки имеет важное значение для качества изделий и сохранности форм. Смазка должна хорошо удерживаться на поверхности формы в процессе укладки, уплотнения, тепло-влажностной обработки бетонной смеси, создавать возможность ее механизированного нанесения (распылением), не портить внешний вид изделия. Для смазки обычно используют масляные эмульсии с добавкой кальцинированной соды; смесь солярового (75%) и веретенного (25%) масел, смесь машинного масла (50 %) и керосина (50%) и др.

Формование изделий проводят после установки в формы арматурного каркаса. Процесс формования включает укладку бетонной смеси в форму и ее уплотнение. Укладку бетона в формы производят бункерами, бетоноукладчиками или бетонораздатчиками. Бункера с бетонной смесью транспортируют к постам формования и разгружают в подготовленную форму или отсек кассеты. В бетонораздатчиках бункера устанавливают на самоходной раме, которая передвигается над формуемым изделием. Бетоноукладчики не только выдают смесь в форму, но и разравнивают ее. Для этого их оборудуют бункерами, способными передвигаться в поперечном направлении, или оснащают дополнительными устройствами, распределяющими смесь по форме. При отделке изделий непосредственно на формовочном посту укладчики снабжают отделочными навесными устройствами. Укладку смеси производят при высоте падения в горизонтально расположенную форму не более 1 м.

Основным способом уплотнения бетонной смеси при производстве сборного железобетона является вибрирование. При изготовлении отдельных видов изделий применяют прессование, прокат, штампование, трамбование, центрифугирование, набрызг. Иногда используют одновременно два способа, например, уплотняют бетонную смесь вибропрокатом, виброштампованием или вибровакуумированием.

Высокая степень уплотнения бетонной смеси вибрированием достигается при применении оборудования незначительной мощности. Например, бетонные массивы в несколько кубометров уплотняют вибраторами с мощностью всего 1—1,5 кВт.

Способность бетонных смесей переходить временно в текучее состояние под действием вибрации зависит от подвижности смеси и скорости перемещения ее частиц 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. На качество виброуплотнения оказывают влияние не только параметру работы вибромеханизма (частота и амплитуда), но также продолжительность вибрирования. Для каждой бетонной смеси в зависимости от ее подвижности существует своя оптимальная продолжительность виброуплотнения, до которой смесь уплотняется эффективно; выше этой продолжительности затрат энергии возрастают в большей степени, чем происходит уплотнение смеси. Дальнейшее уплотнение вообще не дает прироста плотности. Более того, чрезмерно продолжительное вибрирование может привести к расслаиванию смеси, разделению ее на отдельные компоненты (цементный раствор и крупные зерна заполнителя), что, в конечном счете, приведет к неравномерной плотности изделия по сечению и снижению прочности в отдельных его частях. Продолжительное вибрирование невыгодно и в экономическом отношении: возрастают затраты электроэнергии и трудоемкость, снижается производительность формовочной линии.

Заводы сборного железобетона оборудованы унифицированными площадками грузоподъемностью 2-24 т с частотой 3000 кол/мин и амплитудой колебаний 0,3-0,6 мм. Эти виброплощадки хорошо уплотняют жесткие бетонные смеси с расходом воды 130—150 л/м. Применение жестких бетонных смесей снижает расход цемента, ускоряет твердение бетона, повышает качество готовых изделий. На виброплощадках формуют конструкции длиной до 15 м и шириной до 3,6 м.

При формовании изделия форма заполняется бетонной смесью из бункера бетоноукладчика постепенно по мере уплотнения ее в процессе вибрирования. Оптимальная продолжительность вибрирования определяется опытным путем и составляет 1,5—5 мин.

Прессование — редко применяемый способ уплотнения бетонной смеси в технологии сборного железобетона, хотя и отличается большой эффективностью, позволяя получать бетон особо высокой плотности и прочности при минимальном расходе цемента (100—150 кг/м³ бетона). Прессующее давление, при котором бетон начинает эффективно уплотняться, 10—15 МПа и выше. Таким образом, для уплотнения изделия на каждый 1 м² следует приложить нагрузку 10—15 МН. Прессы такой мощности в технике сложны и дороги. По этим причинам прессование применяют только при формовании штучных изделий небольшого размера.

Вакуумирование. При вакуумировании в бетонной смеси создается разрежение до 0,7—0,08 МПа и воздух, вовлеченный при ее приготовлении и укладке в форму, а также немного воды удаляются из бетонной смеси под действием этого разрежения. Освободившиеся при этом места занимают твердые частицы, и бетонная смесь приобретает повышенную плотность. Кроме того, наличие вакуума вызывает прессующее действие на бетонную смесь атмосферного давления, равное величине вакуума. Это также способствует уплотнению бетонной смеси.