Отчет на 65 с содержит 7 таблиц, список использованных источников из 54 наименований
|
| АГЕНТСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ПО ДЕЛАМ СТРОИТЕЛЬСТВА И ЖИЛИЩНО-КОММУНАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА РГП «КАЗНИИССА» УДК 666.982 № гос. регистрации 0112РК00967 Инв.№ УТВЕРЖДАЮ Заместитель генерального директора РГП «КАЗНИИССА» _________ С.Е. Ержанов « » июня 2012 г. О Т Ч Е Т О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ по теме «Разработка изделий индустриального малоэтажного домостроения из жестких бетонных смесей на местных заполнителях методом непрерывного безопалубочного виброформования (промежуточный) Алматы, 2012 ^
РЕФЕРАТ Отчет на 65 с. содержит 7 таблиц, список использованных источников из 54 наименований. БЕТОН, ЦЕМЕНТ, ЩЕБЕНЬ, ПЕСОК, ЖЕСТКИЕ БЕТОННЫЕ СМЕСИ, НЕПРЕРЫВНОЕ БЕЗОПАЛУБОЧНОЕ ВИБРОФОРМОВАНИЕ, ФОРМУЮЩАЯ МАШИНА, МАЛОЭТАЖНОЕ ДОМОСТРОЕНИЕ, НАСЫПНАЯ ПЛОТНОСТЬ, ПУСТОТНОСТЬ, ПРОЧНОСТЬ, МОРОЗОСТОЙКОСТЬ, ВОДОПОГЛОЩЕНИЕ Объект исследований – жесткие бетонные смеси на местных заполнителях для малоэтажного домостроения. Цель исследований – разработка изделий индустриального малоэтажного домостроения из жестких бетонных смесей на местных заполнителях методом непрерывного безопалубочного виброформования. Разработана методика исследований. Приведен анализ и обобщение данных технической литературы и практического опыта изготовления железобетонных конструкций по поточно-агрегатному, стендовому и кассетному производствам. Дана оценка различных технологий, приведены достоинства и недостатки традиционных методов изготовления железобетонных изделий. Приведены результаты научных исследований по изучению химико-минералогических, физико-механических свойств песков и щебней месторождений Казахстана в качестве заполнителей жестких бетонных смесей для получения изделий способом непрерывного безопалубочного виброформования. Даны Рекомендации по применению мытых, сухих и фракционированных заполнителей. Фракционирование щебня и песка позволяет обеспечить постоянство зернового состава, увеличить плотность и прочность жесткого бетона. Даны Рекомендации по улучшению качества щебня путем применения щебня с улучшенной «кубовидной» формой зерен, что позволяет получать однородную бетонную смесь жесткой консистенции, используемую при изготовлении изделий методом непрерывного безопалубочного вибропрессования. Отчет промежуточный. СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ В Послании Президента страны народу Казахстана от 27 января 2012 года поставлена задача обеспечения широких слоев населения доступным жильем. В этом направлении перспективна организация Комбинатов индустриального строительства, что позволит обеспечить население доступным жильем за счет повышения энергоэффективности и более бережливого отношения к ресурсам. Современная строительная система должна отвечать принципу индустриальности технологии строительства. Под термином «индустриальность» в общем случае понимается сочетание высокой заводской готовности строительных элементов, отвечающих своему функциональному назначению и поточной технологии процесса строительства зданий, возводимых из элементов той или иной строительной системы. Социальный заказ на модернизацию строительства и техническое перевооружение предприятий стройиндустрии обусловили появление новых проектно-технических решений в строительстве. Из железобетонных изделий в современном жилищном строительстве наиболее востребованы плиты пустотного настила [1-7]. Агрегатно-поточную и конвейерную технологию их производства сегодня можно встретить только в странах постсоветского пространства. Весь цивилизованный мир давно перешел на непрерывное безопалубочное формование - технологию, изобретенную в Советском Союзе и в середине прошлого века носившую название «комбайн-настил». Только спустя десятки лет, перенимая опыт зарубежных производителей, в странах постсоветского пространства технология непрерывного формования стала постепенно внедряться. Теперь по данной технологии формуется очень обширная номенклатура изделий. Суть технологии в том, что изделия формуются на подогреваемом металлическом полу и армированы предварительно напряженной проволокой или прядями. Известны три метода непрерывного безопалубочного формования: виброформование, экструзия и тромбование. Метод виброформования оптимален для изготовления любых изделий с высотой не более 500 мм. Формующая машина оснащена вибраторами для уплотнения бетонной смеси. Она надежна и долговечна, не содержит быстроизнашивающихся частей. Не ограничена номенклатура выпускаемых изделий. С равным успехом производятся плиты пустотного настила, ребристые плиты, балки, ригели, столбы, опускные сваи, перемычки и т.д. Важное достоинство вибропрессования - его неприхотливость к качеству сырья и связанная с этим экономичность. Высокое качество изделий достигается при использовании обычного сырья (цемента марки 400, песка и щебня среднего качества. В крайнем случае, можно применять даже песчано-гравийную или малощебеночную смесь). Разнообразна номенклатура изделий, производимых на линии безопалубочного виброформования: плиты пустотного настила, ребристые плиты, балки, ригели, перемычки, столбы электропередачи и т.д. На замену формующей оснастки уходит не более часа. Возможность формовать разнообразные изделия - важное преимущество вибропрессования перед экструзией. Возникает необходимость в разработке новых технических решений по улучшению строительно-технических свойств изделий для индустриального малоэтажного домостроения из жестких бетонных смесей на местных заполнителях методом непрерывного безопалубочного виброформования. Известные данные позволяют предположить возможность модификации бетонных смесей, улучшения качества изделий [8-20]. Актуальность внедрения технологических линий безопалубочного формования плит пустотного настила определяется их инновационной и инвестиционной привлекательностью, меньшими затратами на изготовление единицы продукции, возможностью производства изделий требуемых размеров и свойств по сравнению с устаревшими технологиями (поточно-агрегатной, стендовой и др.). Коренные отличия современной технологии безопалубочного формования изделий от низкоэффективных традиционных определяют конкурентоспособность и увеличивающиеся с каждым годом объемы ее внедрения на предприятиях, выпускающих железобетонные изделия. В этой связи разработка изделий индустриального малоэтажного домостроения из жестких бетонных смесей на местных заполнителях методом непрерывного безопалубочного виброформования является актуальной для Казахстана, особенно в рамках реализации программы ГПФИИР на 2010-2014 гг. В целях адаптации передовой технологии к качеству местных заполнителей (щебень, песок), необходимо разработать составы жестких бетонных смесей на местных заполнителях различных регионов Казахстана для безопалубочного виброформования бетонных и железобетонных изделий индустриального домостроения. Работа выполняется по контракту с Агентством Республики Казахстан по делам строительства и жилищно-коммунального хозяйства № 021-3 от 29 февраля 2012 г. и рассчитана на 2012 год. ^ заключается в разработке изделий индустриального малоэтажного домостроения из жестких бетонных смесей на местных заполнителях методом непрерывного безопалубочного виброформования. ^ обзор современных индустриальных технологий производства железобетонных изделий для малоэтажного домостроения, обоснование и разработка методики проведения исследований по технологии бетонов из жестких смесей, изучение физико-механических и технологических свойств заполнителей бетона (щебня, песка) различных месторождений. Проведен анализ и обобщение данных технической литературы и практического опыта изготовления железобетонных конструкций по поточно-агрегатному, стендовому и кассетному производствам. Дана оценка различных технологий, приведены достоинства и недостатки традиционных методов изготовления железобетонных изделий. Технологическая линия безопалубочного формования железобетонных изделий и изделий для малоэтажного домостроения определяется инновационной и инвестиционной привлекательностью, меньшими затратами на изготовление единицы продукции, возможностью производства изделий требуемых размеров и свойств по сравнению с поточно-агрегатной и стендовой технологиями. Изучена сырьевая база строительного песка и камня, проведена оценка качественной характеристики минерало-петрографического состава и физико-механических свойств месторождений Казахстана. Показано, что минерально-сырьевая база промышленности нерудных строительных материалов Казахстана позволяет создавать передовые технологии по выпуску широкой номенклатуры строительных материалов и изделий, способных конкурировать с зарубежными аналогами. Даны Рекомендации по применению мытых, сухих и фракционированных заполнителей. Фракционирование щебня и песка позволяет обеспечить постоянство зернового состава, увеличить плотность и прочность жесткого бетона. Даны Рекомендации по улучшению качества щебня путем применения щебня с улучшенной «кубовидной» формой зерен, что позволяет получать однородную бетонную смесь жесткой консистенции, используемую при изготовлении изделий методом непрерывного безопалубочного вибропрессования. ^ ПРОИЗВОДСТВА БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ ДЛЯ МАЛОЭТАЖНОГО ДОМОСТРОЕНИЯ Строительство зданий с улучшенной планировкой потребовало наладить производство таких изделий, выпуск которых был бы экономически оправдан и приносил бы достаточную для стабильной работы и развития производства прибыль. Чрезвычайную остроту приобрел вопрос внедрения новых технологий с использованием современного высокопроизводительного оборудования. ^ Производство железобетонных изделий с применением традиционных методов осуществляется по различным схемам: П о т о ч н о – а г р е г а т н а я технология характеризуется тем, что изделия изготавливают последовательно на нескольких постах. На каждом посту выполняют одну или несколько операций, не связанных жестким ритмом. Формовочный пост имеет бетоноукладчик или бетонораздатчик и виброплощадку различной грузоподъемности. Операции по распалубке, чистке смазке форм и укладке арматуры производят вручную [21-23]. К о н в е й е р н ы й м е т о д отличается от поточно-агрегатного тем, что все операции выполняют на строго зафиксированных постах, расположенных в определенной последовательности. Формы движутся по конвейеру, одновременно, каждый раз перемещаясь на очередной пост. Формовочные посты и тепловые агрегаты замкнуты в общее конвейерное кольцо. Тепловые агрегаты располагают либо параллельно конвейеру, либо над конвейером с подачей форм в камеры снижателем и выдачей их подъемником. На конвейере изделия перемещаются в формах или на формах-вагонетках. Высокая металлоемкость производства существенно снижает технико-экономические показатели конвейерной технологии. С т е н д о в ы й м е т о д производства характеризуется выполнением изготовления изделий на стендах или в кассетах [21-23]. При изготовлении изделий на стендах выполняются все операции по подготовке форм и установке арматуры, укладке бетонной смеси и ее уплотнению, тепловлажностной обработки изделий. При изготовлении крупнотонажных изделий наиболее часто применяют стендовую технологию, поскольку перемещений изделий по отдельным технологическим постам достаточно сложная и трудоемкая операция. К а с с е т н ы й с п о с о б позволяет изготавливать изделия в формах-кассетах, состоящих из нескольких формовочных отсеков. Кассета оснащена вибраторами, обеспечивающими хорошую укладу и уплотнение бетонной смеси. Для тепловой обработки предусмотрены специальные паровые отсеки. Кассеты имеют следующие достоинства: изделия формуются в вертикальном положении, создавая благоприятные условия для твердения бетона, существенно сокращаются производственные площади [21-23]. Н е п р е р ы в н о е ф о р м о в а н и е изделий на вибропрокатном стане наиболее механизировано среди традиционных методов. Недостатки вибрационного стана – значительный расход металла на его изготовление и ограниченность номенклатуры выпускаемых изделий. Непрерывное формование выполнялось с применением бетонирующего комбайна, который формовал многопустотные плиты перекрытий на длинных стендах. Вследствие нерешенных технических проблем формование изделий с применением бетонирующего комбайна было использовано в ограниченном масштабе. М е т о д н е п р е р ы в н о г о б е з о п а л у б о ч н о г о ф о р м о в а н и я. Технологические операции на стенде выполняют в следующей последовательности: машина для очистки и смазки очищает формовочные полосы от остатков предыдущего бетонирования, удаляя грязь и смазывая поверхность полосы эмульсией; машина для раскладки распределяет арматурную проволоку или канаты по длине формовочной полосы; концы арматуры закрепляют в зажимах, расположенных в торцевых упорах; гидравлические домкраты осуществляют натяжение арматуры [21-23]. Затем выполняется формование изделий. Все операции выполняет формовочная машина; в зависимости от вида машины уплотнение бетона осуществляется либо вибропрессованием, либо экструзией. Формовочная машина движется со скоростью 0,7-3,0 м/мин. Наличие на стенде нескольких технологических линий обеспечивает поточность изготовления изделий: на одной линии производят очистку и смазку формовочной полосы, на второй – раскладку арматуры и ее натяжение, на третьей – формовку изделия и т.д. Такая организация позволяет более полно использовать рабочее время и повышает в целом съем продукции со стенда. Тепловая обработка выполняется путем подогрева бетона снизу от металлической формующей полосы и укрытия изделия водонепроницаемой пленкой. Практика показывает, что чрезвычайно важным является герметичность укрытия бетона, исключающее испарение влаги из-под пленки. В противном случае прогрев бетона приводит к его сушке и обезвоживанию поверхностного слоя, в результате чего через 12-14 ч тепловой обработки наблюдается снижение прочности в периферийных слоях изделия и проскальзывание арматуры в момент передачи напряжения на бетон. Для того чтобы ликвидировать этот недостаток, на ряде предприятий идут на перерасход цемента, завышение проектной прочности бетона и снижение температуры изотермической выдержки до 450С. После достижения передаточной прочности изделия режут на элементы расчетной длины специальной машиной с aбразивным диском. Применяют машины поперечной резки, разрезающие изделие перпендикулярно длине, и универсальные, способные резать под любым углом. В процессе резки бетона диск охлаждается водой, образуя пульпу, которая в дальнейшем удаляется в систему очистки, где происходит отделение твердых частиц и возврат технической воды в производство. Готовые изделия поднимают краном при помощи траверс, оборудованных специальными захватами, или транспортными машинами, перемещающимися по рельсовым путям и транспортируют их на склад. В холодное время, прежде чем отправить изделие на открытый склад, желательно складировать их на временной площадке в производственном цехе с тем, чтобы снизить перепад температуры между нагретым бетоном изделия и окружающим воздухом. ^ . П о т о ч н о-а г р е г а т н ы й с п о с о б наиболее распространен на заводах малой и средней производительности (менее 100 тыс. м3/год). Он требует применения несложного оборудования, небольших производственных площадей, позволяет легко переходить к выпуску деталей новых видов. К о н в е й е р н ы й с п о с о б по сравнению с агрегатным связан с большими затратами. Он обеспечивает комплексную механизацию и автоматизацию технологических процессов, но номенклатура производимых изделий ограничена (3-4 вида). Переоборудование конвейерных линий для перехода к формованию деталей другого вида требует больших трудовых и капитальных затрат. В и б р о п р о к а т н ы й с п о с о б изготовления крупноразмерных изделий на стане – непрерывный механизированный и частично автоматизированный процесс, самый производительный из всех современных. Если в первый период освоения на стане прокатывали часторебристые тонкостенные скорлупы, предназначенные для трехслойных панелей с утеплителем, то на последующих, более совершенных станах – панели из тяжелого бетона для внутренних стен и перекрытий и панели наружных стен из керамзитобетона, предназначенные для монтажа жилых домов повышенной этажности. Большие капитальные затраты оправданы рациональной технологией, обеспечивающей возможность использования жестких бетонных смесей, получения деталей, точных по форме и размерам, ускорения процесса твердения по сравнению с другими схемами производства железобетонных изделий. За 2 ч панели из тяжелого бетона и за 3-4 ч из керамзитобетона набирают 70% своей марочной прочности. С т е н д о в а я т е х н о л о г и я, как указывалось выше, рациональна при изготовлении деталей увеличенного веса и размера, перемещение которых в процессе производства осуществить трудно, а также при организации изготовления изделий на полигонах производительностью 10-15 тыс. м3/год Малые затраты при организации производства, несложность оборудования, легкий переход к выпуску различных изделий – таковы достоинства стендовой технологии. Недостатки – низкая механизация, необходимость применения ручных вибромеханизмов и подвижных бетонных смесей, перерасход цемента. Изготовление изделий в в е р т и к а л ь н ы х к а с с е т н ы х ф о р м а х с использованием навесных вибраторов не связано с перемещениями, применением мощных виброплощадок и пропарочных камер, но большая глубина кассет и принятые способы уплотнения требуют использования мелкозернистых пластичных бетонных смесей, что вызывает перерасход цемента (до 650 кг/м3 бетона). Внедрение новой технологии, применение высокопрочных цементов и термически упрочненной арматуры, повышение качества заполнителей, унификация конструкций – вот пути увеличения выпуска сборного железобетона, улучшения качества конструкций и снижения их стоимости. |
