ГлавнаяВ настоящее время сборные железобетонные конструкции изготовляют на высокомеханизированных заводах большой производительности. Такие заводы имеют технико-экономические преимущества по сравнению с мелкими предприятиями, достигаемые за счет более высокого технического уровня и специализации производства. Современный завод железобетонных изделий представляет собой предприятие, в состав которого входят склады заполнителей и цемента, бетоносмесительный цех, основное производство, склад готовой продукции, котельная, компрессорная, ремонтно-механический цех и другие подсобные хозяйства. Размещение цехов, складов и других сооружений зависит от места расположения завода, его производительности и способа доставки сырья и вывоза готовой продукции.
При изготовлении сборных плит для покрытий городских дорог и тротуаров возможны два принципиально отличных способа организации производства — поточный и стендовый.
Поточное изготовление изделий, предусматривающее выполнение всех операций на специализированных постах с ритмичным перемещением формы и изделий, можно организовать по конвейерному или поточно-агрегатному способу. Конвейерный способ характеризуется тем, что изделия и формы перемещаются от поста к посту по принципу пульсирующего конвейера с принудительным ритмом. Изготовляемые изделия перемещаются на поддонах-вагонетках от одного поста конвейера к другому.
Процесс изготовления сборных железобетонных и бетонных изделий конвейерно-поточным методом можно представить в следующей технологической последовательности: установка бортовой оснастки; очистка и смазка поддона и бортовой оснастки; навивка проволочной или установка стержневой арматуры на упоры; укладка и закрепление монтажной арматуры и закладных деталей; укладка в формы-вагонетки бетонной смеси; уплотнение бетонной смеси; контрольный осмотр изделия и передача в камеры пропаривания; тепловлажностная обработка изделий в камерах пропаривания; извлечение из камеры пропаривания и распалубливание изделий; передача готовых изделий на склад, а форм-вагонеток — на конвейер.
При изготовлении бетонных неармированных изделий общая последовательность технологического процесса сохраняется неизменной, но исключаются операции по заготовке и укладке в формы арматуры.
Поточно-агрегатный способ производства характеризуется тем, что форма с изделиями проходит от поста к посту с произвольным интервалом, зависящим от длительности операции на этом посту. После формования конструкции перемещаются в камеры пропаривания ямного типа, разделенные на секции соответственно размерам изготовляемых изделий. После термообработки изделия транспортируются на оклад готовой продукции.
При поточно-агрегатном способе изготовления сборных железобетонных и цементно-бетонных плит выполняют следующие операции: очистку формы и оснастки от раствора, смазывание формы, установку в форму арматурных каркасов, подачу формы на вибростол, загружение формы смесью из бетоносмесителя и ее уплотнение, отделку поверхности бетонной плиты, подачу формы в камеру твердения, термовлажностную обработку изделий, извлечение формы из камеры и подачу к месту распалубка, распалубку изделия, осмотр готовой плиты и приемку ОТК, транспортирование плиты на склад готовой продукции.
При стендовом способе производства операции по формованию и твердению изделий совершаются на стационарных местах — стендах. Изделия в процессе изготовления и до приобретения необходимой прочности остаются на месте, в то время как технологическое оборудование для выполнения отдельных операций перемещается от одной формы на стенде к другой. Стендовый способ целесообразно применять при производстве сборных плит на полигонах летнего типа.
На современном заводе механизированы все главные технологические операции: выгрузка поступающих на склад материалов, складирование и подача сырья в бетоносмесительный цех, дозирование компонентов и приготовление смеси, доставка бетона в формовочный цех, укладка бетона в формы, уплотнение бетона, транспортирование форм и готовой продукции внутри завода и цеха.
Арматурные цехи оснащены комплектом автоматического и полуавтоматического оборудования и необходимыми приспособлениями для изготовления сварных сеток и каркасов. Подготовка арматуры включает следующие операции: резка арматуры по размерам; правка стержневой или вытяжка проволочной арматуры; гнутье арматурных стержней; сварка арматурных сеток и каркасов.
При изготовлении предварительно напряженных железобетонных дорожных плит можно применить различные способы натяжения арматуры. Широкое распространение при изготовлении предварительно напряженных железобетонных плит получили такие способы натяжения арматуры, как электротермическое натяжение стержневой арматуры, непрерывное натяжение проволочной арматуры с помощью арматурно-навивочных машин, электротермоме-ханическое натяжение проволочной арматуры.
Электротермический способ натяжения арматуры применяется преимущественно при изготовлении предварительно напряженных железобетонных конструкций, армированных стержнями горячекатаной низколегированной или высокоуглеродистой стали периодического профиля. В отличие от силового натяжения стержневой арматуры, при котором каждый стержень натягивается отдельно, электротермический метод позволяет натягивать все стержни арматуры одновременно и равномерно, что создает равномерное обжатие бетона в напрягаемом элементе.
При использовании в качестве рабочей арматуры высокопрочной проволоки применяют установку для непрерывного армирования, которая наматывает высокопрочную проволоку диаметром до 5 мм на упоры поддонов непрерывной нитью. Проволока в процессе навивки непрерывно подвергается механическому натяжению, составляющему 25—30% проектного натяжения, и одновременно на определенном участке нагревается электрическим током до температуры 250—350° С. После остывания намотанной на упоры поддона проволоки сила ее натяжения возрастает до заданной величины.
Наиболее перспективной конвейерной линией для изготовления крупноразмерных предварительно напряженных железобетонных плит для покрытий дорог можно считать двухъярусные вертикальные конвейеры. Такие конвейеры установлены на ряде заводов железобетонных изделий Москвы. Двухъярусный вертикальный конвейер имеет в верхнем ярусе рабочую линию, а в нижнем — линию возврата. На рабочей линии устанавливают непрерывный тележечный поезд, состоящий из отдельных поддонов-вагонеток. Для линии возврата используют свободное пространство нижнего яруса.
На рабочей линии конвейера предусмотрены зоны установки предварительно напрягаемой арматуры и закладных деталей, бетонирования, уплотнения смеси и калибровки поверхности плит, выдерживания плит, распалубки, чистки и смазки форм. Тепловлажностная обработка производится в нижнем ярусе стана.
Изготовление дорожных плит на вертикальном конвейере ведут в следующей технологической последовательности. После распалубки изделий производят чистку и смазку форм-вагонеток. Очищают от налипшего раствора и бетона поддон формы, торцевые и боковые борта, пазы, фиксирующие закладные детали и подъемные петли, упоры, на которые натягивается напрягаемая арматура. Формы очищают механическими щетками и скребками, оборудованными шлангами для сжатого воздуха. Смазку на поверхность формы наносят с помощью удочки-распылителя равномерным слоем не более 1 мм.
Рабочие стержни для предварительного напряжения нагревают на электроконтактном устройстве до температуры не более 300° С.
Перед их установкой укладывают нижнюю сетку и фиксируют ее по высоте с помощью специальных пластмассовых прокладок. Затем нагретые стержни закрепляют в упорах формы и устанавливают закладные детали и подъемные скобы. После окончательной проверки правильности установки бортоснастки, арматуры и закладных деталей форма-вагонетка подается на пост формования.
Приготовленная в бетоносмесительном отделении смесь подается на пост формования ленточным транспортером. Стекая по поворотному желобу, смесь равномерно заполняет непрерывно движущуюся и вибрирующую форму. Скорость передвижения форм 15 м/мин. Излишки бетонной смеси с поверхности плит убираются с помощью поперечных затирочных лыж, расположенных по ходу движения форм под некоторым углом. Окончательная отделка и калибровка верхней поверхности плит производится с помощью быстроходного вала диаметром 240 мм при скорости вращения его 470 об/мин.
Отформованные изделия при t=30° С проходят верхнюю зону выдержки длиной 30 м и с помощью снижателя в соответствии с циклом работы конвейера опускаются в нижнюю зону термообработки длиной 70 м. Пропаривание изделий производят при температуре пара 85° и влажности 100%. Расход пара на 1 м3 изделия 260—300 кг. Из камеры пропаривания изделия попадают на пост распалубки, где снимаются торцевые и боковые борта форм и осуществляется передача предварительного напряжения на бетон плит. Передача напряжения на бетон осуществляется путем перерезания арматурных стержней около упоров форм.
Готовые изделия осматривают работники ОТК завода, маркируют и отправляют на склад готовой продукции.
Разновидностью конвейерного производства является выпуск дорожных плит на прокатных станах. Силовой вибропрокатный стан с рабочим органом в виде вибрационных валков и междувалковых виброплит создает условия для всесторонней вибрации бетонной смеси с последовательно нарастающим давлением.
В Москве на заводе железобетонных изделий № 15 Главмоспромстройматериалов освоен выпуск железобетонных шестигранных дорожных плит ДСШ-3 для постоянных дорог и площадей. Плиты изготовляют из жестких бетонных смесей. Жесткий бетон и его хорошее уплотнение на стане в сочетании с мягким режимом тепловлажностной обработки при температуре 50—60° С в течение 5 ч и суточной выдержки в камере дозревания обусловливают высокие физико-механические свойства плит и их долговечность.
Технологический процесс изготовления плит начинается с очистки, сборки и смазки форм. Арматурный каркас укладывают в конце конвейера возврата форм. Затем форма с арматурным каркасом снимается траверсной тележкой и подается к подъемнопередающему механизму, который устанавливает ее на виброплощадку, где она крепится четырьмя электромагнитами. На форму опускается дозирующий щит, имеющий шестигранное отверстие, через которое бетонная смесь подается ленточным питателем передвижного бетоноукладчика. После предварительного уплотнения бетона на виброплощадке в течение 2 мин шибер разравнивает бетон в уровень с плоскостью дозирующего щита. Далее дозирующий щит поднимается, подъемно-передающий механизм снимает форму с виброплощадки и устанавливает ее на прокатную тележку. На прокатной тележке форма направляется под вибропрокатные валки стана, которые окончательно уплотняют бетон до требуемой плотности. С прокатной тележки форма автоматически снимается рычажным подъемником и устанавливается на рольганг пропарочной камеры. После набора шести плит открывается входной шибер и стопа подается в камеру тепловлажностной обработки. Всего в камере одновременно устанавливается 8 стоп. Одновременно с подачей в камеру очередной стопы открывается выходной шибер, и первая стопа выходит из камеры. Каждая форма снимается кран-балкой и устанавливается на конвейер возврата в зоне кантователя, который, опрокидывая форму, передает изделие — дорожную шестигранную плиту — на цепной транспортер. Плита направляется к камере дозревания, а форма возвращается на конвейер, который перемещает ее к траверсной тележке, и весь процесс изготовления плит повторяется.
В камеру дозревания, где изделия выдерживают сутки при температуре 20° С и влажности 100%, плиты доставляют на тележках. Перемещение тележек в камере осуществляется штанговым толкателем. По выходе из камеры изделия снимаются козловым краном и транспортируются на склад готовой продукции. Выпуск сборных железобетонных изделий можно также организовать на полигонах. Основной частью полигона являются открытые, оборудованные соответствующими технологическими и транспортными устройствами площадки или стенды, yа которых производят формование и тепловую обработку сборных железобетонных конструкций и деталей.
Крупноразмерные плиты тротуаров изготовляют по той же технологии, что и дорожные плиты. Мелкоразмерные тротуарные плиты изготовляют вибрированием, прессованием, раздельным вибропрессованием, вибросиловым прокатом.
Устройство оснований и монтаж сборных покрытий. В качестве материалов для слоев оснований под сборные покрытия используют песок, гравийно-песчаные материалы, щебень, шлаки, укрепленные грунты и т. д. Требования к прочности, плотности и морозостойкости материалов, уложенных в слои основания под сборные покрытия, идентичны требованиям, предъявляемым к соответствующим слоям монолитных дорожных одежд.
Весьма важным условием для нормальной работы плит под нагрузкой является обеспечение по всей площади основания плотного контакта его с нижней поверхностью плит. От ровности и правильного очертания поверхности выравнивающего слоя зависит ровность и соблюдение поперечных и продольных уклонов на поверхности сборного покрытия. Поэтому на дорогах высших технических категорий и городских улицах для планировки и уплотнения выравнивающих слоев (а также и всего слоя основания, если оно выполняется из песка) применяют профилирующие и уплотняющие машины, перемещающиеся по рельсам. Рельсы устанавливают строго по отметкам, что позволяет получить высокую точность отделки поверхности основания.
Технологический процесс по устройству песчаных оснований или песчаных выравнивающих слоев состоит из следующих операций: вывозки песка, разгрузки его и грубой планировки автогрейдерами или бульдозерами; установки рельсов для перемещения по ним профилировочных машин; окончательной планировки и уплотнения песчаного слоя.
Для профилирования и одновременного уплотнения песчаного слоя можно использовать самоходные профилировочные машины, предназначенные для подготовки основания при устройстве монолитных бетонных покрытий. Снимают рельсы обычно после укладки плит. В процессе укладки их используют как контрольные высотные маяки для проверки положения плит и для дополнительного выравнивания поверхности песчаного слоя.
Наиболее устойчивыми и прочными являются основания из щебня, гравийного материала оптимального состава и грунтов, укрепленных цементом или битумом.
При устройстве искусственных оснований целесообразно применять щебнеукладочные машины. В качестве оснований для сборных покрытий можно использовать суглинистые пылеватые грунты, укрепленные цементом (примерно 10%). Добавки цемента обеспечивают модуль упругости суглинистых грунтов 1500—2500 кгс/см2 (150—250 МПа), супесчаных 2000—4000 кгс/см2 (200—400 МПа). Для более полного и равномерного соприкасания плит с такими основаниями непосредственно перед укладкой плит в покрытие устраивают выравнивающий слой. Выравнивающий слой состоит из песка толщиной 3—5 см, черного песка, сухой цементно-песчаной смеси или пластичного раствора толщиной 2—3 см. Сухую цементно-песчаную смесь, черный песок или пластичный раствор приготовляют на базах в установках. Предварительно его разравнивают автогрейдером, при помощи ножа профилировщика основания или металлическим шаблоном.
Выравнивающий слой можно устраивать также из цементнопесчаного раствора, которым покрывают основание непосредственно перед укладкой плит или инъецируют (через специальные отверстия в плитах) под плиты после их укладки. Выравнивающий слой из раствора существенно улучшает условия работы плит, обеспечивая плотный контакт их с основанием по всей нижней поверхности. Затвердевший раствор увеличивает общую толщину и прочность слоя основания. В то же время применение раствора усложняет технологию производства работ по устройству сборных покрытий и удорожает ее. Движение по покрытию нельзя открывать до набора раствором расчетной прочности. Разборка сборного покрытия, уложенного на цементно-песчаный раствор, затруднена.
Укладка плит на основание — ответственный этап монтажных работ на строительстве сборных покрытий. От качества укладки в значительной степени зависят качественные показатели готового сборного покрытия, в первую очередь его ровность и долговечность. Плиты, имеющие проектную прочность и хорошую геометрическую форму (точные проектные размеры), при небрежной укладке образуют сборное покрытие с неудовлетворительной ровностью, что приводит к преждевременному разрушению.
К технологии производства работ по укладке плит предъявляют следующие основные требования: в результате укладки должна быть получена поверхность покрытия с заданными поперечными уклонами и требуемой ровностью в продольном направлении; каждая плита сборного покрытия должна плотно опираться по всей своей нижней поверхности на основание, в процессе укладки должно быть обеспечено правильное положение стыковых устройств смежных плит и проектная ширина швов между ними.
Плиты с заводов-изготовителей или полигонов к месту укладки доставляют автомобилями-полуприцепами и большегрузными трайлерами (крупноразмерные предварительно напряженные плиты). Монтаж покрытия осуществляют стреловыми кранами соответствующей грузоподъемности. Наряду с автомобильными кранами для монтажа сборных покрытий применяют самоходные полноповоротные краны на пневматических шинах, обладающие большой маневренностью и достаточной грузоподъемностью. Техническая характеристика автомобильных кранов приведена в табл. 75.
Диапазоны вылета стрелы и грузоподъемность кранов позволяют укладывать плиты при ширине проезжей части 7,5 м с одной стоянки сразу на всю ширину. Для подъема плит у крана имеются траверсы с монтажными тросами или цепями со стальными крюками. При монтаже покрытий краны устанавливают на уложенной части покрытия и укладку плит ведут «от себя». Целесообразнее всего плиты укладывать непосредственно с колес. В этом случае автомобили подают плиты к месту их укладки по заранее разработанному и согласованному с заводом-поставщиком часовому графику. Отпадает необходимость в промежуточном складировании плит, а следовательно, и во временных подъездных путях, так как при монтаже «с колес» новые плиты можно подвозить, по уже уложенным плитам.
Плиты в покрытие укладывают в такой последовательности. Плиту краном снимают с автомобиля и наводят на место укладки. Затем опускают ее вниз с таким расчетом, чтобы подошва плиты оказалась на 3—5 см ниже поверхности уже уложенных смежных плит. Движением стрелы уменьшают до минимума зазор в поперечном шве между укладываемой и уложенной плитами. Наконец, плиту опускают на основание или выравнивающий слой с таким расчетом, чтобы она коснулась основания или выравнивающего слоя одновременно всей подошвой. Какие-либо перекосы плиты при этом недопустимы. Плита считается уложенной правильно, если продольные и поперечные швы совпадают, ширина швов между смежными плитами не превышает 20 мм, а уступ между плитами не более 5 мм. При нарушении этих требований плиту следует поднять в горизонтальное положение и после устранения причин, нарушающих ровность покрытия, уложить снова.
Для повышения качества укладки краны оснащают специальными захватными устройствами, с помощью которых обеспечивают горизонтальное положение плиты в момент опускания ее на основание. Для получения полного контакта нижней поверхности плит с основаниями производят их вибропосадку с помощью вибропосадочных машин АМ-66. Для осадки плит на песчаном основании вибропосадочную машину устанавливают поочередно на каждую плиту. Продолжительность вибрирования принимают в пределах 30—50 с, при которой достигается полный контакт подошвы плиты с основанием (выравнивающим слоем). Площадь контакта в необходимых случаях определяют визуально по отпечатку плиты после ее подъема. После окончания вибропосадки возвышение кромок плит не должно быть более 3 мм. Для окончательного выравнивания покрытия на песчаном основании и устранения неровностей между плитами необходимо произвести дополнительное вибрирование плит при установке вибропосадочной машины на продольные и поперечные швы.
После укладки определенного участка плит следует немедленно заделать стыки и швы. Способ заделки зависит от конструкций плит и стыковых соединений. При монтаже сборных покрытий из плит со стыковыми скобами сварку производят после вибропосадки плит и выравнивания покрытия. Предварительно «окна» стыковых соединений очищают стальными скребками и щетками со стальным ворсом от пыли, грязи и песка, а затем продувают сжатым воздухом. Стыковые скобы смежных плит соединяют электросваркой.
При монтаже сборных дорожных покрытий из шестиугольных плит, не имеющих между собой связей, швы заделывают после вибропосадки плит, выполняемой любой вибрационной машиной.
Швы заполняют на 2—3 высоты цементным раствором М400, затем верхнюю часть шва очищают сжатым воздухом, края плит промазывают битумной мастикой или шов заполняют мастикой «изол». Швы расширения заполняют мастикой изол на полную высоту.
На рис. 111 показаны технологические схемы устройства сборного покрытия из железобетонных плит.
В процессе строительства систематически контролируют качество материалов, применяемых для устройства искусственных оснований и выравнивающих слоев, качество уплотнения и окончательной отделки корыта, устройства основания и выравнивающего слоя, степень контактирования плит с основанием (выравнивающим слоем), прямолинейность продольных и поперечных швов, ровность поверхности готового покрытия, качество электросварки стыковых скоб и заделки швов мастикой.
Соответствие отметок и уклонов поверхности основания (выравнивающего слоя) проектным отметкам контролируют нивелиром. Отклонение отметок поверхности основания от проектных не должно превышать ±2 см (на поперечниках через 40 м). Отклонение уклонов основания от проектных не должно превышать ±0,002. Ровность поверхности основания проверяют трехмой рейкой. Зазоры между поверхностью основания и рейкой не должны превышать 5 мм. Ровность готового сборного покрытия проверяют пятимой рейкой. Просвет между рейкой и покрытием не должен превышать 3 мм.