Бетонная смесь обладает высокими формовочными свойствами. Из нее легко могут быть получены плотные изделия любой, даже самой сложной формы, однако при одном главном условии: способ и параметры формования должны удовлетворять качественному составу бетонной смеси. Так, жесткие смеси требуют более интенсивного уплотнения и при формовании из них изделий применяют вибрацию с дополнительным пригрузом, а также трамбование, прессование. Подвижные смеси легко и эффективно уплотняются только вибрацией. Применение же прессования, проката или трамбования для таких смесей не улучшает качества изделия или вообще не возможно по причине высокой текучести смеси.
Среди разнообразных возможных способов уплотнения бетонной смеси при формовании могут быть выделены следующие, получившие практическое применение: вибрирование, прессование, трамбование, прокат, вакуумирование, центрифугирование и литье. Особенно большие возможности хорошего и легкого уплотнения жестких смесей получены при сочетании вибрирования с некоторыми другими видами механических воздействий, в частности, прессованием, прокатом. Так появились сравнительно новые способы формования бетонных изделий – виброштампование, вибропрокат.
Вибрирование – это способ уплотнения бетонной смеси, являющийся наиболее распространенным благодаря высокой эффективности применения вибрации как в техническом, так и в экономическом отношениях.
Уплотнение бетонной смеси при вибрировании происходит в результате передачи бетонной смеси частоповторяющихся вынужденных колебаний, определенной амплитуды и частоты. В каждый момент встряхивания частицы бетонной смеси находятся как бы в подвешенном состоянии и нарушается связь их с другими частицами. В перерыве между толчками частицы под собственным весом падают и занимают при этом более устойчивое (выгодное) положение, что отвечает условию наиболее плотной их упаковки среди других и в конечном итоге приводит к получению плотной бетонной смеси.
Второй причиной уплотнения бетонной смеси при вибрировании является замечательное свойство ее переходить во временно текучее состояние под действием приложенных к ней внешних сил. Это свойство различных систем в технике называется тиксотропностью. Будучи во временно жидком состоянии бетонная смесь при вибрировании начинает гравитационно растекаться, приобретая конфигурацию формы, и уплотняться по действием собственного веса, выдавливая вовлеченный воздух и воду в результате оседания более тяжелой твердой фазы.
Экономическая эффективность выражается в том, что при вибрировании высокая степень уплотнения бетонной смеси достигается применением оборудования незначительной мощности.
На качество виброуплотнения оказывают влияние не только параметры работы вибромеханизма (частота и амплитуда), но также продолжительность вибрирования. Для каждой бетонной смеси в зависимости от ее подвижности существует своя оптимальная продолжительность виброуплотнения при данных параметрах, до которой смесь уплотняется эффективно, а сверх которой затраты энергии возрастают в значительно большей степени, чем повышается плотность смеси. Еще более продолжительное уплотнение вообще не дает прироста плотности, а чрезмерно продолжительное вибрирование может привести даже к расслаиванию смеси, разделению ее на отдельные компоненты – цементный раствор и крупные зерна заполнителя, что в конечном итоге приведет к неравномерной плотности изделия по сечению и снижению прочности в отдельных частях его. Естественно, что продолжительное вибрирование не выгодно и в экономическом отношении: возрастают затраты электроэнергии и трудоемкость, снижается производительность формовочной линии. Практика показала, что оптимальная продолжительность вибрирования жестких бетонных смесей находится в пределах 2–4 мин.
Виброуплотняющие механизмы, подразделяются на стационарные с объемным вибрированием – виброплощадки и переносные. Виброплощадки находят основное применение на заводах железобетонных изделий.
Виброплощадки отличаются большим разнообразием типов, однако конструкция всех типов принципиально не отличается, как и не отличается принцип их работы. На рисунке представлена конструктивная схема стола – со сплошной верхней рамой, образующей стол с одним или двумя вибрационными валами, и собранные из отдельных виброблоков, в целом представляющих общую вибрационную плоскость, на которой располагается форма бетонной смесью. Вибрирующей частью виброплощадки, возбуждающей колебания бетонной смеси, служит стол, к которому жестко прикреплены вибромеханизмы. Ими могут служить вибровалы с дебалансами или электромагнитные, пневматические вибромеханизмы или просто электромотор с дебалансом на валу. Стол опирается на упругие опоры в виде пружин и этим исключается передача вибрации фундаментам. Для прочного крепления формы к столу площадки предусматривают специальные механизмы–электромагниты, пневматические или механические прижимы. В последнее время для уменьшения шума и плавного регулирования амплитуды колебаний разработаны виброплощадки, опирающиеся на пневмобаллоны.
В зависимости от количества вибромеханизмов на столе виброплощадки – один или два получают соответственно круговые или направленные колебания; последние обеспечивают более интенсивное уплотнение бетонной смеси.
Основное назначение форм – обеспечить получение изделий заданных форм и размеров, с ровными гранями и гладкими рабочими поверхностями. Конструкции формы должна обладать необходимой жесткостью. Формы должны быть просты и удобны в сборке и разборке, а их элементы – плотно примыкать друг к другу. Допуски в размерах форм устанавливаются ГОСТом, причем они назначаются только минусовыми, так как в процессе эксплуатации крепления форм ослабевают, плотность сборки нарушается, и изделия получаются несколько больше проектных размеров. Учитывая условия работы данного завода, наиболее целесообразным является применение металлических силовых форм. Они предназначены воспринимать усилия натяжения арматуры во время твердения бетона до достижения им прочности, позволяющей воспринять усилия растянутой арматуры до отпуска последней. Усилия растянутой арматуры в силовых формах воспринимаются бортоснасткой. Эти формы отличаются высокой жесткостью, а следовательно, и повышенным расходом металла.
Содержать формы и формовочное оборудование в чистоте необходимо не только для продления срока их эксплуатации, но и для обеспечения высокого качества изготовляемых изделий. После каждого цикла формования формы чистят и смазывают, применяя для этого различные машины, приспособления и смазочные материалы. Для очистки форм применяют машины, рабочими органами которых являются цилиндрические щётки из стальной проволоки.
Материалы для смазки должны хорошо удерживаться на поверхности формы в процессе всех технологических операций, обеспечивать возможность их механизированного нанесения, полностью исключать сцепление бетона изделия с формой, не должны портить внешнего вида изделий образованием жирных или грязных пятен, не вызывать коррозии форм, а также быть несложными в изготовлении, недефицитными и дешевыми. Завод применяет эмульсионную смазку: масло нигрол марки 3 (10–15% по объему), мыло хозяйственное (0,6–1,0%), вода (84–89,4%); эмульсол кислый синтетический ЭКС (10%), сода кальцинированная (0,6%), вода-конденсат (89,4%).
Натяжение арматуры в железобетонных конструкциях применяется для повышения трещиностойкости, долговечности, уменьшения деформативности конструкций. Одним из наиболее распространенных методов натяжения стержневой арматуры является механический. Механическое натяжение арматуры (стержневой, проволочной и канатной) производят гидродомкратами и натяжными машинами, которые оборудованы дополнительными приспособлениями для выполнения вспомогательных операций.
Натяжение арматуры на упоры форм или стендов может быть одиночным (каждый арматурный элемент натягивается отдельно) или групповым (одновременно натягивается несколько элементов) в зависимости от конструктивных особенностей изделия.
Натяжение арматуры на стендах рекомендуется производить в два этапа. На первом этапе арматуру натягивают в усилием, равным 40–50% заданного. Затем проверяют правильность расположения напрягаемой арматуры, устанавливают закладные детали и закрывают борта формы. На втором этапе арматуру натягивают до заданного проектом усилия с перетяжкой на 10%, при которой арматуру выдерживают в течении 3–5 мин, после чего натяжение снижают до проектного.
Контролируемое напряжение должно соответствовать проекту. Контроль усилия натяжения должен выполняться по показаниям оттарированных манометров гидравлических домкратов и одновременно по удлинению арматуры. Результаты измерений усилия натяжения по показаниям манометров и по удлинению арматуры не должны отличаться более чем на 10%. При большем расхождении необходимо приостановить процесс натяжения арматуры, выявить и устранить причину расхождения этих показателей.
При использовании гидравлических домкратов для натяжения арматуры цена деления шкалы манометра не должна превышать 0,05 измеряемого давления. Максимальное давление, на которое рассчитан манометр, не должно превышать измеряемого давления более чем в 2 раза.
При натяжении арматуры гидродомкрат должен быть установлен так, чтобы его ось совпадала с продольной осью захвата арматурного элемента или пакета.