Современная индустрия строительства динамично развивается в 21-м веке. Большая часть возводимых зданий и сооружений строится на основе железобетона, который представлен в виде готовых изделий или в качестве монолита, заливаемого на стройплощадке. Применение железобетона является актуальным как для многоэтажных зданий, промышленных сооружений и частных домов. При этом прочность, надежность и долговечность строений зависит от многих факторов, одним из которых является качество бетонной смеси. С целью уплотнения раствора, исключения из его состава снижающих прочность воздушных прослоек, находят применение различные методы формования. Технологии открывают широкие перспективы не только с точки зрения увеличения долговечности готовых объектов, но и позволяет снизить себестоимость изделий, выполненных из сборного железобетона. Заводы по производству ЖБИ переходят на виброформовку в процессе технического перевооружения и модернизации предприятий, чтобы соответствовать требованиям времени и успешно конкурировать на современном рынке строительных материалов.
Определение и назначение
Под формованием следует понимать комплексный процесс, в результате которого производятся изделия или строительные конструкции определенного размера и геометрической формы. При этом на данной стадии формируется заполнение исходной массой раствора формообразующей полости, а также уплотнение массы и ее отвердевание. Формование оказывает влияние не только не геометрию готовых железобетонных изделий и конструкций, но и на их эксплуатационные и прочностные показатели.
К числу основных способов формования относят:
- прокат;
- вибрирование;
- литье;
- центрифугирование;
- вытягивание;
- пластическое формование;
- прессование.
Основным и наиболее перспективным способом производства железобетонных изделий является виброформование. При этом в качестве формовочной массы выступает раствор, представленный в виде заполнителя, воды и высокодисперсных частиц вяжущего вещества. Целью, которую преследует технология формования, является компактное уплотнение заполнителя. Предложенный при этом режим в ходе этапа формовки должен гарантировать перемещение в смеси частиц заполнителя. Для этой цели под каждую готовую смесь выбирается необходимый режим вибрирования, который характеризуется такими параметрами, как:
- амплитуда;
- частота.
К числу основных способов вибрирования относят:
- объемное вибрирование, которое создается внутренними вибрационными механизмами;
- наружное вибрирование, которое реализуется за счет работы поверхностей или виброплощадок.
Каждый вариант имеет свои преимущества и недостатки. При круговых гармонических колебаниях необходимо отметить простоту практической реализации оборудования. Однако при этом воздействии может возникать разноплотность изделий по длине и опасность скопления воздушных масс у стенок. Продольные линейные колебания рекомендовано использовать при производстве длинномерных изделий. Высокую равномерность уплотнения способен обеспечить вариант с поперечными колебаниями. Однако, такое оборудование имеет высокую конструктивную сложность. Техника с ударно-вибрационными колебаниями гарантирует самый высокий коэффициент уплотнения раствор. При этом оснастка отличается высокой стоимостью и аналогичным уровнем шума при работе.
В зависимости от вида деятельности предприятия и ассортимента продукции подбирается наиболее подходящее для работы виброформовочное оборудование, которое разделяется по следующим признакам и характеристикам:
- по форме и характеру колебаний (ударные, гармонические с направленными колебаниями, ударно-вибрационные, с многокомпонентными колебаниями, гармонические с круговыми колебаниями.);
- по виду конструктивного исполнения рабочего органа (рамный и балочный);
- по грузоподъемности (средняя, большая и малая);
- по количеству колеблющихся масс (двухмассовые и одномассовые);
- по пропорции собственных и вынужденных колебаний (зарезонансные, резонансные и дорезонансные);
- по типу вибровозбудителя (электромагнитные, кривошипно-шатунные и дебалансные);
- по типу фиксации формы (направленный, механический, пневматический и электромагнитный).
Особенности современных технологий
В настоящее время строители все чаще прибегают к использованию возможностей каркасных систем возведения зданий и сооружений, большая часть из которых представляют собой сочетание технологий монолитного бетона с применением изделий из сборного железобетона. В связи с этим производственные мощности предприятий по изготовлению продукции в виде железобетонных изделий осуществляют плановый переход на безопалубочную технологию производства по методу непрерывного формования железобетонных конструкций и изделий с предварительным напряжением на длинномерных стендах. Такой вариант открывает широкие перспективы, позволяя снизить себестоимость продукции, а также отказаться от использования оборотных металлических форм, снизить показатели удельных расходов материала в виде портландцемента и стали, исключить этап пропарки на этапе производства изделий.
Виды формования
Современные методы непрерывного формования ЖБИ, реализованные на длинных стендах дифференцируются в зависимости от способа применяемого на практике формования. Ныне наибольшую популярность заслужили следующие технологии:
- экструзия и вариант совмещения экструзии с трамбованием;
- техника многослойного формования или сплитформование, которое реализуется в различных вариантах, среди которых;
- виброформование совместно применяемое с поступательно-возвратной работой боковой опалубки и пустотообразователей;
- виброформование, которое совмещается с процессом трамбования;
- техника «вибротрамбования в один прием»;
- трамбовка.
Чтобы разобраться в тонкостях техпроцессов рассмотрим каждый из них подробнее.
Экструзия, а также экструзия с вибрацией
Важную, ключевую роль при выполнении процесса экструзии играет аппаратное обеспечение линии производства, которая должна быть оснащена специальной техникой. В качестве оборудования находят применение машины для формования изделий – экструдеры. С их помощью бетонный раствор поступает из шнеков и формирует готовую продукцию, отталкиваясь от бетонной плиты. При этом усиление конструкций армированием реализуется исключительно стальными канатами. Отличительной чертой технологии является высокая степень уплотнения строительного раствора, позволяя сократить расход цемента. Кроме того, необходимо учитывать, что высокий показатель плотности при минимальном объеме цементного теста выдвигает требования по качеству подбора составляющих материалов в виде которых выступает высококачественны й цемент класса не ниже чем 42,5 (М500), щебень, а также песок. Для этого в зарубежных аналогах задействуются фракционные, мытые инертные материалы, включающие в себя разнообразные виды песка и кубовидного прочного щебня. Отечественные производители по причине отсутствия материальной базы редко прибегают к использованию фракционного заполнителя. Техника экструзии предполагает применение в качестве наполнителя только компонента в виде тяжелого бетона. При этом совмещая экструзию с вибрацией можно производить такую продукцию, как плиты на основе легких наполнителей, среди которых пемза, керамзит и т. д. Данным изделиям характерны такие преимущества, как небольшая масса, высокие теплоизоляционные свойства и хорошая звукоизоляция. Их удобно и рационально применять при сооружении любых внутренних стен, а также перегородок. Однако с использованием техники экструзии возможно формование только тех изделий, которые занимают полную ширину дорожки. К примеру - плит перекрытий. Эта методика не позволяет производить сразу нескольких железобетонных изделий на поверхности одной дорожки, таких как: ригели, балки, сваи, перемычки, столбы и прочие. Чтобы производить несколько ЖБИ одновременно задействуется сплитформер.
Многослойное формование
При использовании техники виброформования в виде сплитформования, которое одновременно совмещается с трамбованием с целью производства сразу нескольких железобетонных изделий на одной дорожке находят применение специальные сплитформеры. С его помощью трамбование можно совместить с виброформованием. Технология производства реализуется поэтапно. В первую очередь производится формовка первого слоя, который также в этот момент проходит трамбование. Если происходит изготовление изделий с высотой больше чем 250 мм необходимо формирование третьего слоя. Техника многослойного формования предусматривает работу пустотообразователей, которые при этом осуществляют возвратно-поступательные движения. Вместе с ним функционирует боковая опалубка сплитформера. С его помощью реализуется двухслойной уплотнение бетонной смеси за счет последовательного виброформования слоев.
Параллельно с вибрационной функцией пустотообразователи совершают возвратно-поступательные движения в горизонтальной плоскости совместно с боковой опалубкой сплитформера. Данный тип машин характеризуется наличием отдельных приводов на все колеса и массой от 9 000 кг до 13000 кг. Преимуществом всех вариантов двуслойного формования является высокое качество уплотнения раствора. При этом, массовая доля цемента в бетонной смеси насчитывает от 380 до 400 кг/м3. В случае необходимости переход в любой техники сплитформования с производства изделий одного вида на другой вид (например, с балок и свай на плиты и ригели и т. п.) необходимо заменить формующий модуля машины. Его цена насчитывает до 70% от общей стоимости сплитформера. К недостаткам также стоит отнести сложную конструкция формующей машины, в состав которой входят трущиеся рычаги, моторы и механизмы, требующие обслуживания по завершению формовки каждой дорожки.
Трамбование
Трамбование чаще всего используется на предприятиях и производственных мощностях, расположенных за рубежом. На отечественных заводах установлено лишь несколько подобных линий. Высокая популярность продукции объясняется спросом на товар данного типа.
Виброформование «в один прием» - один из наиболее продвинутых и популярных способов производства железобетонных изделий в наши дни. С помощью этой техники удается максимально снизить себестоимость продукции по сравнению с другими вариантами. Метод обладает рядом достоинств, среди которых:
- возможность использования инертных материалов;
- богатый ассортимент производимой номенклатуры изделий;
- наличие возможности формовки бетонов марки более чем М400 без риска проскальзывания арматуры.
