Классификация заводов и полигонов. Существуют различные технологические схемы изготовления сборных железобетонных изделий. Основными являются стендовая, поточно-агрегатная и конвейерная схемы. При стендовой схеме изделие формуется и твердеет на стационарных постах, а все материалы и механизмы перемещаются от одного изделия к другому. Стендовая технология чаще применяется на заводах и полигонах малой мощности с широкой номенклатурой изделий или при производстве крупных деталей. Основным недостатком является низкий съем продукции с единицы площади и более низкий уровень механизации. К достоинствам относится возможность применения простого универсального оборудования.

При поточно-агрегатном способе формы с изделиями перемещаются от поста к посту, на которых выполняются очередные производственные операции. Продолжительность выполнения операций на отдельных постах может быть различной. Стоимость первоначальных затрат на оборудование относительно невелика, вследствие этого его можно легко переналадить на другой вид изделий. Это определило широкое распространение такого способа производства. Его недостатком является относительно невысокая степень механизации и необходимость применения ручного труда.

Поточно-агрегатная технология предусматривает два способа изготовления изделий:
1) формование изделий и их теплообработка с последующей распалубкой;
2) формование изделий с немедленной распалубкой (изделие остается на поддоне) и последующей теплообработкой. Последний способ позволяет пользоваться одним комплектом бортовой оснастки, что дает возможность снизить расход металла па изготовление форм.

Для крупносерийного стабильного выпуска однотипной продукции ограниченного наименования на заводах большой мощности используется конвейерный способ производства- Он характеризуется тем, что изделие перемещается от поста к посту в принудительном ритме, который определяется наиболее длительной операцией на одном из постов конвейера. Для ускорения хода конвейера операции стараются расчленить так, чтобы время их выполнения было примерно одинаковым. Достоинством заводов с конвейерной технологией является высокий уровень механизации и автоматизации, а к недостаткам относятся большая металлоемкость, сложность оборудования и трудность его переналадки на выпуск изделий другого типа.

В последнее время в нашей стране получил распространение способ изготовления тонкостенных часторебристых железобетонных изделий методом непрерывного вибропроката на прокатных станах конструкции Н. Я. Козлова. Прокатная установка представляет собой полуавтоматическую линию непрерывного действия, которая состоит из комплекта механизмов и приспособлений, выполняющих в определенной технологической последовательности все операции по производству железобетонных изделий. Изделия выходят с прокатной установки непрерывным потоком. Все технологические процессы на установке взаимосвязаны и подчинены единому ритму— скорости движения формующей ленты.

Для усиления бетонных изделий, подвергающихся растяжению, применяется стальная арматура. Для повышения сцепления ее с бетоном применяют арматуру периодического профиля, которая лучше сцепляется тура круглого профиля. Расход металла на вляет от 40 до 200 кг. Эффективным методом
железобетона является применение предварительно напряженной арматуры. Здесь за счет натяжения арматуры в бетоне возникают напряжения сжатия. При работе конструкции это повышает предел прочности бетона на растяжение. Обычно величина предварительного натяжения арматуры создается с таким расчетом, чтобы вызванное этим натяжением сжатие бетона было в пределах 40—60 кГ/см2. Напряжение арматуры обычно производится еще до укладки бетона в форму.

Арматурная сталь, предназначенная для изготовления предварительно напряженных железобетонных изделий, поступает в виде проволоки диаметром до 14 мм, свернутой в бухты.

Величина натяжения арматуры не должна выходить за пределы упругих деформаций стали. Поэтому напряжение в арматуре принимается не более 90% от предела текучести для мягких сталей и 65% от предела прочности при растяжении для твердых мало эластичных сталей, не имеющих выраженной площадки текучести.

Оборудование для изготовления и обработки арматуры. Это оборудование предназначено для очистки, резки, гибки, правки, сварки и упрочнения арматурной стали.

Очистка арматуры от окалины и ржавчины производится или механическим путем (быстровращающимися щетками) или посредством травления в ваннах с водным раствором соляной или серной кислоты с последующей промывкой в воде и нейтрализацией в известковом растворе.

Правка и резка арматуры выполняется на правильно-отрезных станках-автоматах. На рис. 215 показана принципиальная схема такого станка. Проволока с бухты протягивается с помощью вращающихся роликов через правильный барабан, проходит между ножами дискового типа и поступает в выходную часть станка. Конец проволоки, упираясь в кулачок отмеривающего устройства, включает ножи, которые отрезают пруток заданной длины. Скорость резания ножей соответствует скорости вращения роликов благодаря чему обеспечивается непрерывная правка и резка проволоки.Имеются также станки с периодической подачей проволоки, где резка осуществляется ножами гильотинного типа.

Рис. 215. Принципиальная схема станка для правки и резки арматурной стали:
1 — бухта; 2 — барабан для правки; 3 — тянущие ролики: 4 — нажимной винт; 5 — вращающиеся ножницы; 6 — направляющие приемного устройства; 7 — отмеривающее устройство; 8 — отрезанные стержни; 9 — электродвигатель привода подачи и резки; 10 — электродвигатель

Иногда прочностные показатели стали повышаются механическим путем, поэтому на некоторых заводах арматурная сталь проходит стадию упрочнения. Одним из способов упрочнения является вытягивание арматуры в холодном состоянии до появления в ней напряжения, несколько превышающего предел текучести. В результате такой вытяжки на 3,5— 5,5% длины прутка сталь получает наклеп, ее предел текучести повышается.

Рис. 216. Схема гидромеханической установки для вытягивания арматурных стержней:
1 — электродвигатель; 2 — редуктор; 3 — винт; 4 — гайка; 5 — арматурный стержень; 6 — гидроцилиндр: 7 — поршень; 8 — маховик отключения гидроцилиндра; 9 — шток с маховиком

Для целей‘вытяжки используются также гидравлические и гидромеханические установки.

Вторым способом упрочнения арматурной стали является холодное сплющивание (профилирование), которое осуществляется путем прокатывания гладкой арматуры между профилирующими валками. При этом происходит наклеп стали, который повышает поверхностную прочность арматурного стержня па 20—30%, что позволяет соответственно уменьшить расход арматуры в железобетоне. Кроме того, в результате этой операции арматуре придается периодический профиль, что значительно повышает ее сцепление с бетоном. Однако этот способ является энергоемким, поэтому на заводах и полигонах практически не применяется. Арматурная сталь периодического профиля поставляется главным образом централизованным путем с металлургических предприятий.

Третьим способом упрочнения арматуры является волочение. Здесь проволоку или пруток протягивают через постепенно суживающееся отверстие, имеющееся в волоке-фильере (рис. 217). Этот процесс производится на волочильных станах, состоящих из двух основных элементов — волоки и тянущего устройства, обеспечивающего протягивание арматуры через волоку. Скорость волочения находится в пределах 0,5—5,0 м/сек.

Рис. 217. Волока-фильер

В настоящее время на железобетонных заводах внедрена новая полуавтоматическая установка для упрочнения стержней путем их закаливания в воде и низкотемпературного отпуска. Стержни нагреваются до температуры 900—950° С. Нагрев осуществляется электрическим током от сварочного трансформатора. Отпуск производится при температуре 350—400° С.

Гибка хомутов, крюков, отгибов и т. п. производится на различных станках, основным рабочим механизмом которых является вращающийся диск (рис. 218) с укрепленными на нем упорным и изгибающим роликами и центральным пальцем. При вращении диска со скоростью от 3 до 11 об/мин изгибающий ролик, нажимая на арматурный стержень, производит его гибку. После изгиба диск возвращается в исходное положение и освобождает стержень.

При заготовке арматуры для железобетонных изделий применяется точечная, стыковая и дуговая сварка. Сварка осуществляется специальным сварочным оборудованием.

Оборудование для напряжения арматуры. Такое оборудование по способу укладки и натяжения арматуры можно разделить на машины для линейной укладки, когда операции укладки и натяжения выполняются раздельно, и на машины для непрерывной навивки с одновременным натяжением. Натяжение арматуры этими машинами осуществляется либо механическим, либо электротермическим способом. Может применяться также комбинированный способ — электротермомеханический. Натяжные устройства включают в себя упоры, за которые закрепляется (анкеруется) арматура в процессе ее натяжения. Упоры могут быть выполнены из швеллеров или двутавров, нижний конец которых прочно заделан в фундамент, или состоять из вертикальных штырей, размещаемых па форме. В последнем случае армирование производится непрерывно. Кроме упоров имеется еще комплект захватных (зажимных) приспособлений, с помощью которых усилия натяжного устройства передаются арматуре, и собственно натяжное устройство, которое создает усилие натяжения.

Механическое натяжение арматуры производится посредством типового оборудования, из которого наиболее распространенным являются гидравлические домкраты. Реже используются лебедки или специальные машины (стенды).

По назначению гидродомкраты подразделяются на проволочные и стержневые. По конструкции они бывают одно- и многопроволочные. Для обеспечении удобства работы гидродомкраты устанавливаются на рельсовых тележках, что дает возможность регулировать их положение в вертикальном и горизонтальном направлениях. Существуют также переносные гидродомкраты. Питание домкратов осуществляется от маслонасосных станций, смонтированных на отдельных тележках. Выпускается несколько типов гидродомкратов с усилием натяжения до 200 т.

Для предварительного натяжения арматуры применяется также электротермический способ, при котором удлинение стержней производится
путем их нагрева электрическим способом. Источниками тока для нагрева служат сварочные или специальные трансформаторы. Нагретые стержни укладываются на упоры формы и охлаждаются. Охлаждение приводит к сокращению длины и, следовательно, натяжению арматуры. Нагрев арматуры можно производить и после укладки ее в формы.

Рис. 219. Схема электротермического натяжения стержней:
1 — нагреваемый стержень; 2 — трансформатор ТС-500; 3 — электростанция ПЭС-50; 4 — неподвижный контакт; 5 —подвижный контакт; 6 — конечный выключатель

На заводах и полигонах железобетонных изделий для электронагрева арматуры применяются большей частью несложные по конструкции установки, работающие на переменном токе низкого напряжения (20—60 в) промышленной частоты. На рис. 219 приведена схема электротермического натяжения арматурного стержня с автономным электропитанием от передвижной электростанции ПЭС-50 (мощность 50 кет, напряжение 380 в).

Оборудование для уплотнения бетонной смеси. Уплотнение бетонной смеси может производиться вибрированием, вибропрокатом, виброштампованием, прессованием, центрифугированием и вакуумированием. Наиболее распространенным способом является вибрирование. Вакуумирование используется очень ограниченно. Бетонная смесь является тиксотропным материалом, поэтому она разжижается и приобретает свойства тяжелой жидкости. Переход в жидкое состояние является следствием ослабления связей между частицами, т. е. уменьшения внутреннего трения бетонной смеси. Такое превращение происходит в результате воздействия на смесь импульсов, сообщаемых вибратором. Частицы смеси при вибрировании сближаются и выжимают воздух, что обеспечивает получение плотного бетона.

Эффективность вибрирования во многом зависит от чистоты и амплитуды колебаний. Для уплотнения бетонной смеси обычно применяют вибраторы с частотой колебаний от 3000 до 20 000 кол!мин и амплитудой 0,1 — 3 мм, причем высоким частотам соответствуют меньшие значения амплитуд. Дальнейшее повышение частоты нецелесообразно, так как эффект воздействия вибрации па бетонную смесь зависит не только от частоты, но и от амплитуды колебаний. При частотах выше 20 тыс. кол!мин из-за малости амплитуды вибратор уже не в состоянии привести в движение частицы бетонной смеси.

Повышению уплотнения смеси способствует поличастотное (обычно двухчастотное) вибрирование, создающее одновременно колебания двух частот: высокой с малой амплитудой и низкой частоты с большой амплитудой. В СССР выпускаются двухчастотные ручные вибраторы с пневматическим приводом, у которых низкая частота составляет 1500—3000, а высокая — 10 000—18 000 кол/мин.

Существующие вибраторы для уплотнения бетонной смеси по способу воздействия на последнюю могут быть подразделены на наружные (прикрепляемые), поверхностные, внутренние (глубинные) и станковые (виброплощадки).

По роду привода и питающей энергии различают вибраторы электромеханические, электромагнитные, пневматические и гидравлические. Иногда встречаются вибраторы с приводом от двигателя внутреннего сгорания.

У-плотнение бетона в условиях заводов и полигонов производится главным образом на виброплощадках (вибростолах). При больших изделиях, когда последние на виброплощадку установить невозможно, уплотнение производится внутренними вибраторами (вибробулавами). Выбирая размеры вибробулавы, используемой при изготовлении железобетонных изделий (ферм, балок, колонн), следует учитывать, что расстояние в свету между стержнями арматуры составляет для густоармированных конструкций 40—100, для среднеармированных — 100—300, для малоармирован-ных — более 300 мм.

В некоторых случаях при производстве железобетонных изделий в формах используются наружные (переносные) вибраторы. Они крепятся к форме или опалубке, которая передает колебания бетонной смеси.

Поверхностные вибраторы применяют в основном при изготовлении тонкостенных конструкций и изделий, так как они способны уплотнять бетонную смесь небольшого слоя (200—300 мм).

Виброплощадки предназначены для уплотнения плит, балок, ферм и других железобетонных деталей, помещенных в формы. Вибрационная площадка представляет собой стационарную вибрирующую раму, которая снабжена устройствами для закрепления на ней форм. Через амортизаторы рама опирается на фундаментную опору. Колебания виброплощадки создаются закрепленными на вибрационной раме вибраторами, которые приводятся в действие от электродвигателя.

Существующие виброплощадки можно классифицировать по следующим признакам.

Рис. 222. Принципиальные схемы виброплощадок: а — с круговыми колебаниями; б — с направленными колебаниями; в — с ударно-вибрационными направленными колебаниями и активной упругой подвеской; г — с ударно-вибрационными направленными колебаниями и упругой подвеской дополнительных масс
Условные обозначения: 1 — вибрирующий стол; 2 — основной амортизатор; 3 — вибратор; 4 — амортизатор вибратора (или пригрузки); 5 —
пригрузка

1. По типу вибровозбудителя — виброплощадки с электромеханическими и электромагнитными вибраторами. Пневматические и гидравлические вибраторы еще не получили широкого практического применения.
2. По форме колебаний — площадки с круговыми (рис. 222, а) или направленными колебания—ми. Последние могут быть вертикальными (рис. 222, б, в и г) и горизонтальными. Чаще всего встречаются виброплощадки с вертикально направленными колебаниями.
3. По режиму работы — резонансные (рис. 222, е), где вибратор крепится к виброраме через упругую подвеску, и нерезонансные. В последнем случае вибратор укрепляется на раме жестко.
4. По грузоподъемности — виброплощадки малые (до 1,0 т), средние (1—5 т) и большие (5—25 т).
5. По способу крепления форм — площадки с механическими, электромагнитными и пневматическими прижимами.

Главным параметром виброплощадок считается грузоподъемность, а к числу других основных параметров относятся частота и амплитуда колебаний.
Многочисленными исследованиями и практическим опытом установлено, что наилучшее уплотнение бетонной смеси имеет место на виброплощадках с вертикально направленными колебаниями, имеющими амплитуду 0,4—0,8 мм при частоте 3000 кол/мин.