Технология производства строительных материалов, изделий и конструкций

Раздел: Строительство

В зависимости от номенклатуры железобетонных изделий, их функционального назначения, а также габаритов, вида армирования, массы, вида и класса бетона на заводах применяют способы производства, обеспечивающие получение высококачественной продукции при наименьших трудовых, материальных и энергетических затратах. При выборе способа производства вся номенклатура изделий разбивается на группы по сходным признакам, максимальной совместимости операций при формовании и тепловой обработке. Для каждой группы подбирается наиболее экономичный способ производства и разрабатывается технологическая схема.

По организации технологического процесса различают стендовый, агрегатно-поточный, конвейерный и кассетный способы производства.

Стендовый способ производства отличается изготовлением изделий в стационарно установленных неперемещаемых формах, а оборудование и рабочие последовательно перемещаются от одной формы к другой. Стендовые технологические линии обычно используют для изготовления крупногабаритных массивных конструкций, перемещение которых вместе с формой до набора необходимой прочности нецелесообразно.

По длине различают стенды: короткие — на одно-два изделия и длинные на 3—12 изделий. Длина каждого изготовляемого изделия обычно не превышает 24 м. Изделия на стенде размещают в горизонтальном либо вертикальном положении. Стенды могут быть универсальными— для различных видов изделий или специализированными, предназначенными для выпуска изделий, близких по типу и размерам. Разновидность коротких стендов— стационарно установленные обычные или силовые формы. Как правило, на стендах изготовляют предварительно напряженные линейные конструкции (фермы, двускатные балки и т.д.) с натяжением арматуры на упоры стендов, расположенные в начале и конце технологической линии (на длинных стендах) или у торцов каждой формы короткого стенда. Арматуру натягивают с помощью гидродомкратов или электротермическим способом.

Короткие стенды более прогрессивны, чем длинные, так как вынужденные простои, связанные с необходимостью формования всех изделий на длинном стенде до начала тепловой обработки, на них значительно меньше, а коэффициент оборачиваемости форм в 2—4 раза выше. На коротких стендах изготовляют: фермы, плиты и балки покрытий, изгибаемые элементы каркасных зданий н др. Обычно формы стендовой линии размещают одну за другой в один или два ряда, оставляя между ними проходы. На некоторых заводах при изготовлении предварительно напряженных ферм в горизонтальном положении две одинаковые формы располагают параллельно нижними поясами друг к другу около железобетонной балки, которая воспринимает усилия от натяжения арматуры сразу двух ферм. Однако в большинстве случаев арматура натягивается на упоры стендов.

План технологических линий с короткими стендами. Формы ферм 2 установлены в напольные камеры. Арматурные пакеты заготовляют на специальной установке 3 и переносят в подготовленную форму. Арматуру натягивают на упоры 4 с помощью гидродомкрата 7, устанавливаемого консольным краном 5. Каждая стендовая линия обслуживается индивидуальным бетоноукладчиком 6, перемещающимся вдоль цеха над рядами форм. Бетоноукладчики загружают бетонной смесью периодически мостовым краном 8 с помощью бадьи 1. После укладки и уплотнения смеси в форме камеру закрывают крышкой и в нее подают пар, постепенно поднимая температуру до 80—85°С. Тепловлажност- ная обработка длится около 15 ч. По окончании тепловлажностной обработки напряженную арматуру обрезают. С помощью мостового крана ферму извлекают из формы и транспортируют ее на стенд для выдерживания 9, а затем вывозят на склад готовой продукции на самоходной тележке с прицепом 10.

В настоящее время существует много разновидностей коротких стендов. К ним можно отнести распорные силовые стенды для двухосного натяжения арматуры в изделиях (стропильных, подстропильных, безраскосных ферм). Такие стенды состоят из двух — четырех жестких шарнирно соединенных между собой металлических элементов, образующих замкнутый контур. Внутри контура размещены две формы для изготовления ферм нижними поясами друг к другу. При натяжении арматурных стержней в стойках ферм контур стенда сжимается в одном направлении и удлиняется в другом, вызывая натяжение в соединенной с ним арматуре в перпендикулярном направлении (в нижнем поясе фермы). Для производства большой номенклатуры предварительно напряженных конструкций (балок, ригелей) используют специальные стендовые установки и силовые формы.

Длинные линейные стенды рекомендуется применять для изготовления предварительно напряженных однотипных конструкций. Длина наиболее распространенных длинных стендов 75—120 м, ширина стендовой полосы до 3,6 м. Число стендовых полос в пролете цеха принимается не менее двух.

Различают пакетные и протяжные стенды. Они отличаются способом заготовки и укладки на длинном стенде арматуры из высокопрочной проволоки. На пакетных стендах предусматривается заготовка струнопакетов па линии, размещаемой рядом со стендами, параллельно линиям формования и затем перенос их на стенд. В протяжных стендах струнопакеты собирают непосредственно на стендах при размотке бухт.

Пакетный стенд СМ-535 имеет две технологические линии, расположенные ниже уровня пола — мелкую и заглубленную. На первой формуют изделия небольшой высоты (0,4—1,0 м), на второй — высотой до 2 м. В начале

и конце линий установлены головные и хвостовые упоры, способные воспринимать усилия в несколько сотен тонн. По всей длине линий размещают однотипные формы. При изготовлении изделий в вертикальном положении используют формы с откидными шарнирно прикрепленными к поддону или приставленными бортами. Торцевые борта имеют отверстия для пропуска арматурных прядей и крепятся к продольным с помощью специальных замков.

При изготовлении изделий на стенде в горизонтальном положении используют бортоснастку, закрепляемую клиновыми замками. После установки и группового натяжения арматуры с помощью гидродомкрата собирают формы и формуют изделия. Пока не заформовано на линии последнее изделие, не начинают тепловлажност- ную обработку и пока оно не наберет нужную прочность, нельзя передавать усилие с упоров стенда на бетон. Ввиду этого наблюдаются большие потери времени. Коэффициент оборачиваемости длинных стендов за 1 сут составляет 1 —1,5.

В последнее время освоено производство предварительно напряженных изделий на длинных стендах с агрегатом для непрерывного безопалубочного формования. Один формовочный агрегат обслуживает пять технологических линий. Скорость его формования 1—2,5 м/мин. После набора бетоном заданной прочности длинное изделие разрезается алмазными дисками на изделия требуемого размера. Ширина изделий может быть до 3,6 м, их длина ограничивается длиной стенда.

Агрегатно-поточный способ производства отличается ограниченным количеством технологических постов (три- четыре), на каждом из которых совмещаются несколько операций. Продолжительность пребывания на этих постах регламентируется временем формования изделий. Формы транспортируют с помощью мостовых кранов. Такой способ применяют для изготовления железобетонных изделий широкой номенклатуры длиной до 12 м, шириной до 3 м и высотой до 1 м (стеновых панелей и блоков, плит перекрытий и покрытий, балок, ригелей, фундаментных и цокольных блоков, труб, опор ЛЭП и т.п.). Один из основных достоинств этого способа — возможность использования его для производства изделий без существенных переналадок технологических линий.

Агрегатно-поточные линии включают следующие посты: формовочный, состоящий из формовочного агрегата, бетоноукладчика и формоукладчика; тепловлажностной обработки, имеющий несколько ямных камер; расформовки изделий, чистки, смазки, сборки форм и установки рабочей арматуры; отделки поверхностей. При изготовлении предварительно напряженных изделий пост расформовки может иметь установки для электроразогрева или механического натяжения арматуры. Помимо основных постов в цехе предусматривают промежуточные склады для хранения арматурных стержней, сеток, каркасов, утеплителя, резервных форм, выдерживания изделий и т. п., а также участки контроля готовых изделий, ремонта и комплектации. Перемещение форм, готовых изделии и выполнение других транспортных операций в пролетах формовочного цеха осуществляется с помощью мостовых кранов.

Процесс изготовления изделий на агрегатно-поточ- ных линиях складывается из таких последовательных операций. Подготовленную форму с установленной в ней арматурой формоукладчиком подают на виброплощадку и закрепляют на ней с помощью прижимов или электромагнитов. Бетоноукладчик, двигаясь над формой, в один или несколько проходов укладывает в нее смесь и разравнивает поверхность изделия. Одновременно с помощью виброплощадки смесь уплотняют. Форму с изделием мостовой кран переносит в свободную ямную камеру для тепловлажностной обработки. В одном пролете цеха обычно размещают два поста, и загрузка камер изделиями производится поочередно с каждого из них. В зависимости от объема камер и габаритов изделий в одной камере может поместиться от двух-трех до 12 форм и более. Продолжительность пропаривания 8— 12 ч. После этого формы из камер второй мостовой кран переносит на пост расформовки. У форм открывают борта. обрезают концы арматуры у предварительно напряженных изделии и тем же краном изделие снимают с поддона и транспортируют на промежуточный склад для выдержки, осмотра и маркировки. Форму очищают, смазывают, закрывают борта, укладывают и, если требуется, напрягают арматуру и переносят краном на промежуточный склад подготовленных форм или сразу на формоукладчик. Затем цикл повторяется.

При формовании многопустотных плит перекрытий со сквозными полостями круглого и овального сечения используют специальную установку, ( 3.68), состоящую из формовочной машины 1 с вибровкладышами (они же выполняют функции пустотообразователей), самоходного бетоноукладчика 2 и самоходного портала с виброщитом (вибропригрузом), съемной бортоснасткой 5. Установку формы на виброплощадку и съем ее производят с помощью автоматического захвата 4. В комплект установки входит опорная рама, на которую устанавливают поддон 3. Особенность формования многопустотных настилов на данной установке заключается в немедленном извлечении пустотообразователей из сформованного изделия, а также в использовании съемной бортоснастки.

 Чтобы не происходило обрушение верхней полки панели, используют умеренно жесткую смесь и хорошее ее уплотнение в результате интенсивного вибрирования, создаваемого вибровкладышами и вибропригрузом. Последний играет также положительную роль при извлечении вкладышей, предупреждая сдвиг поверхности бетона.

Конвейерный способ производства отличается непрерывным циклом изготовления изделий с последовательным непрерывным или ритмичным перемещением форм от поста к посту, на каждом из которых выполняется ограниченное число операций, что позволяет более полно механизировать и автоматизировать процесс. Такой способ отличается большей энерговооруженностью, меньшими затратами ручного труда и высокой производительностью. Переход конвейерной линии с выпуска одного вида изделий на другой вызывает значительные простои, связанные с необходимостью переналадки оборудования и частичной его замены.

Разновидность конвейерного способа производства — полуконвейерный способ, занимающий промежуточное положение по организации производства между конвейерным и агрегатно-поточным, так как расформовка и все последующие операции производятся на конвейерной линии, а транспортирование форм с изделиями в ямные камеры и из них на пост расформовки — мостовыми кранами.

Конвейерные линии используют при производстве массовых однотипных изделий ограниченной номенклатуры (наружных стеновых панелей, плит перекрытий п др.). По характеру работы конвейерные линии разделяют на линии периодического и непрерывного действия. На конвейерах периодического действия применяют формы-вагонетки (тележки) или обычные формы, передвигающиеся по рельсам или роликовым конвейерам. Конвейеры непрерывного действия представляют собой замкнутую ленту, состоящую из поперечных элементов (пластин), которая с помощью установленной на ней бортовой оснастки разбивается на отдельные отсеки — формы.

Конвейерные линии различают по видам используемых тепловых агрегатов (с вертикальными камерами, термопакетами и т.п.). В настоящее время применяют несколько типов узкоспециализированных конвейерных линий (станов). Двухъярусный стан ( 3.69) —вертикально замкнутый конвейер, предназначенный для изготовления плоских изделий в горизонтальном положении. Щелевая камера тепловой обработки расположена под верхним ярусом. Передача форм-вагонеток 2 с одного яруса на другой производится с помощью снижателя 1 и подъемника 6, расположенных в торцевой части конвейера. На верхнем ярусе последовательно расположены посты распалубки, чистки и смазки форм-вагонеток, установки вкладышей, раскладки керамических ковриков, установки арматуры и закладных деталей. Изделия формуют в два приема с помощью бетоно- и раствороукладчиков 5 и 4. Бетонную смесь уплотняют вибронасадками, смонтированными на бетоноукладчиках. Поверхность изделий заглаживают затирочной машиной 3. Формы-вагонетки перемещают цепными толкателями. Тепловлажностная обработка изделий происходит в щелевой камере с помощью трубчатых электронагревателей 7. После обработки форму-вагонетку с изделием поднимают на верхний ярус и цикл повторяется. Некоторые типы двухъярусных станов имеют на верхнем ярусе ка-меры предварительной тепловлажностной обработки, где температура изделий поднимается до 40°С. Кроме того, для увеличения продолжительности тепловой обработки некоторые типы станов оснащены двумя параллельными щелевыми камерами, которые загружаются поочередно. Двухъярусный тележечный конвейер ( 3.70) в отличие от двухъярусного стана имеет напольное расположение. Для съема изделий с поддона формы-вагонетки применяют вакуум-подъемник. Изделия армируют высокопрочной проволокой, которую навивают навивочной машиной. Конвейер имеет профилирующий виброштамп и калибрующее устройство для уплотнения бетонной смеси и создания необходимого профиля поверхности изделий.

Конвейеры с вертикальной камерой тепловой обра- ботки обычно применяют для изготовления наружных стеновых панелей из керамзитобетона или плит покрытий ( 3.71). Конвейер в плане представляет собой две параллельные рельсовые линии: линия расформовки и подготовки форм и линия формования изделий. В торцах линии соединены между собой самоходными передаточными тележками 7. На линиях установлены формы-вагонетки 6, приводимые в движение цепными толкателями. После тепловлажностной обработки в вертикальной камере пропаривания / форма с изделием передаточным мостом передается на линию расформовки изделий. С формы передвижным механизмом, расположенным на раме 2, снимают контактный щит 10 и устанавливают на форму со сформованным изделием на линии формования. На последующих постах первой линии производится расформовка изделий, чистка, сборка и смазка форм. Готовые изделия поступают на промежуточный склад цеха, а затем их вывозят на склад готовой продукции самоходной тележкой 9. Подготовленная форма передается на линию формования изделий, где электротермическим способом натягивают стержневую арматуру. Стержни нагревают на установке 8. Бетонную смесь самоходным бункером 4 загружают в бетоноукладчик 5. С целью снижения уровня Шума изделия формуют в камере шу- моглушения 3. Пульт управления вынесен за пределы камеры. Тепловую обработку изделий производят в вертикальной камере в течение 7 ч. Камеру разгружают через проем И.

Конвейерная линия с пакетами термоформ () отличается от предыдущей конвейерной линии способом тепловой обработки изделий и конструкцией перемещаемых по роликовому конвейеру форм, имеющих по периметру теплоизоляционный слой и тепловые отсеки для пара. Особенность указанной линии — ограниченное количество постов, на которых совмещены несколько технологических операций. При съеме изделий применяют кантователь формы.

Прокатный стан конструкции Козлова БПС-6 ( 3.73) предназначен для изготовления элементов крупнопанельных жилых зданий —наружных и внутренних стеновых панелей и плит перекрытий. Прокатный стан представляет собой пластинчатый конвейер, на который устанавливается съемная бортоснастка, образующая отдельные формы. По длине прокатный стан разделен на секции (участки): подготовительную, формовочную, калибрующую, осмотра и доводки, тепловлажностной обработки и расформовки. В комплект стана входит бетоносмеситель непрерывного действия, обгонный роликовый конвейер для перемещения изделий и кантователь. На подготовительном участке очищают и смазывают формовочную ленту, устанавливают продольную и поперечную бортосиастку и укладывают пространственные каркасы. В формовочной секции укладывают смесь бетоноукладчиком 10, разравнивают ее по ширине ленты и уплотняют вибробрусом 24. Смесь приготовляют в бетоносмесителях непрерывного действия 8 с предварительным перемешиванием сухих компонентов в винтовом смесителе 5. Излишки смеси срезают шнековым разравнивателем 7. После формования изделия калибруют путем проката механизмом 22. Сформованные изделия осматривают, заглаживают их поверхность и устраняют дефекты. Тепловлажностную обработку изделий производят контактным способом при максимальной температуре 98°С в течение 2—4 ч (в зависимости от вида и толщины изделий) при соответствующей скорости движения ленты 30—15 м/ч. Поверхность изделий закрывают покровной лентой, препятствующей испарению влаги. Прочность изделий после тепловлажностной обработки достигает 70 % проектной. Готовые изделия обгонным роликовым конвейером подают на опрокидыватель, снимают мостовым краном и подают на конвейер отделки или на промежуточный склад.

В настоящее время применяют прокатные станы БПС-6М(модернизованные) для изготовления плит перекрытий и керамзитобетонных стеновых панелей 16- и 22-этажных зданий. На стенах БПС-6М используют бетоноукладчики с поперечным перемещением бункера. Поверхности изделий заглаживают с помощью виброустройств.

Кассетный способ производства характеризуется изготовлением однотипных плоских изделий небольшой толщины в вертикальном положении пакетами по 2—14 шт. в специальных установках — кассетах- Этим способом изготовляют внутренние стеновые панели, перегородки, платы перекрытий и др. Кассетные установки занимают небольшую производственную площадь и имеют большую производительность. Изготовляемые на них изделия отличаются высоким качеством поверхностей и не требуют отделки (см.  3.63). Изготовляют изделия в кассетах следующим образом. Вначале производят распалубку готовых изделий, для чего открывают замковое устройство подвижной стенки и отделяют ее от основного пакета форм. Мостовым краном извлекают изделие из первого формовочного отсека и возвращают эту стенку в исходное положение, присоединяя ее к первой разделительной стенке. Затем вместе с ней подвижная стенка перемещается, освобождая второй формовочный отсек, и так повторяется до полного удаления изделий из кассеты. Подготовка кассет к формованию (чистка, смазка, установка арматурного каркаса) начинается с последнего освободившегося отсека и последовательными операциями отсоединения и присоединения разделительных стенок продолжается до сборки всей кассеты. Бетонную смесь подают в формовочные отсеки сверху и уплотняют навесными вибраторами. После тепловой обработки цикл повторяется.

Наиболее совершенной в настоящее время является унифицированная кассетная установка СМЖ-290, имеющая следующие усовершенствования: в ней увеличено число тепловых отсеков, что позволило интенсифицировать тепловую обработку за счет обогрева каждого изделия с двух сторон; разделительные стенки в нижней части оборудованы двумя роликами и опираются на рельсовые пути, а их перемещение осуществляется с помощью четырех гидроцилиндров, соединенных с подвижной степном штангами; вместо навесных вибраторов используются два виброблока, установленных на раме стационарной (неподвижной) стенки кассеты.

По сравнению с другими способами производства при кассетном способе в пролете формовочного цеха можно располагать по одной линии несколько кассетных установок для удобства подачи смеси, так как при заполнении кассеты бетоном в течение 30—40 мин требуется большой объем смеси (15—25м3). Подачу такого количества смеси могут обеспечить только ленточные конвейеры со сбрасывающей тележкой, пневматический транспорт или бетоноукладчик с бункерами большой емкости.

Кассетные установки отличаются высокой производительностью. Съем продукции с 1 м2 участка, занятого ими, при коэффициенте оборачиваемости 2 составляет до 80м3/год. К недостаткам кассетного способа следует отнести высокую металлоемкость форм, большие затраты ручного труда, необходимость применения подвижной смеси, что приводит к перерасходу цемента, большой разброс прочности бетона по сечению и площади изделия, достигающий 30 % среднего его значения, трудность механизации и автоматизации процесса.

В отличие от обычных конвейерных линий кассетно-конвейерные линии ( 3.74) предусматривают формование и тепловую обработку изделий в вертикальном или наклонном положении с периодическим перемещением форм по заданному ритму вдоль технологической линии. Подготовка разделительных стенок кассет (чистка, смазка, установка и фиксация положения арматурных каркасов) может проводиться на специальных постах за пределами кассетной установки в вертикальном или горизонтальном положении, что создает более благоприятные условия труда и позволяет механизировать трудоемкие процессы. Изделия формуют различными способами, как правило, также на определенных постах с использованием агрегатов для укладки и уплотнения менее подвижной смеси. Кассетно-конвейерные линии более компактны и имеют определенные преимущества по сравнению с другими линиями. Однако по конструкции они сложнее конвейерных, требуют более жесткого соблюдения технологического режима и высокой культуры производства.