Изготовление армоцементных конструкций

Тонкостенность, малые допуски, повышенные требования к расположению тонкой армирующей сетки, использование мелкозернистого бетона высоких марок, а иногда и пространственная форма конструкций определяют специфику изготовления армоцементных конструкций. Наиболее распространены следующие способы формования облегченных армоцементных конструкций производственных зданий: стационарное виброштампование, вибролитье, инъекцирование с вакуумированием, скользящее виброштампование и вибропрофилирование, послойное формование и виброгнутье.

Опалубка. Производство армоцементных конструкций в зависимости от особенностей изделий и их размеров может быть организовано по стендовой, поточно-агрегатной или конвейерной технологии. При этом используются железобетонные матрицы с открывающимися металлическими бортами (для ребристых изделий), стальные или металло-бетонные одинарные или двойные (кассеты, матрицы с пуансонами) перемещаемые формы, опалубка с отклоняемыми бортами (для гнутья свежеотформованного листа). Применяются также матрицы с гибкими или жесткими прокладками либо формы из уплотненного влажного песка и таких же прокладок при послойном формовании. Можно использовать прокладки из термопластов для образования сложных конфигураций при нагревании.

Весьма эффективны по расходу стали металло-бетонные формы для пространственных конструкций, состоящие из металлического каркаса и железобетонной формообразующей части с паровыми регистрами [35]. Двойная опалубка требует повышенного расхода металла, но обеспечивает высокое качество изделий благодаря идеальным условиям твердения бетона.
Для смазывания рабочей поверхности форм рекомендуется использовать нежировые составы, например, раствор технического жидкого мыла в воде 1:4 по массе, который подсыхает до укладки бетона [21]. Целесообразно покрывать формы полимерными силиконовыми или эпоксидными эмалями многократного использования (40—170 раз).

Приготовление бетонной смеси в выделенном в составе бетоносмесительного узла завода смесителе либо на автономной установке — важное условие получения качественной мелкозернистой смеси. При этом следует исключить возможность попадания в смесь крупных частиц, а песок перед подачей в расходный бункер просеивать. Просеивание бетонной смеси не рекомендуется.

Армирование. Большинство рассматриваемых конструкций — комбинированные, т. е. имеющие помимо армоцементной плиты или оболочки железобетонные утолщения и ребра.

Железобетонные элементы армируют одиночными или пространственными каркасами, сварными сетками, напрягаемой арматурой, заготавливаемой и используемой по методам, принятым при производстве железобетона.

Армоцементные элементы конструкций армируют частыми тонкими стальными сетками, ткаными или сварными, в один или несколько слоев (обычно не более четырех слоев на 1 см толщины). Армирование может быть комбинированным, если между слоями тонких сеток укладывают отдельные стержни или промежуточную разделительную сварную сетку из холоднотянутой проволоки диаметром 3—5 мм, размером ячеек до 200X200 мм.

Тканую сетку, поставляемую в рулонах длиной 30—50 м, с защитной жировой смазкой часто требуется обезжиривать. Это делают подогреваемым 10%-ным щелочным раствором в ваннах с последующей промывкой водой и пассивацией 2%-ным раствором нитрита натрия или растворителем (уайт-спиритом). Растворы в ваннах перемешиваются барбатированием сжатым воздухом (паром) либо механически.

Сварные сетки (а по требованию заказчика и тканые) не имеют защитной смазки и не требуют дополнительных операций. Правят тканые сетки путем предварительной вытяжки домкратами до 0,6 предела прочности или при перемотке на роликовом станке. При этом сетка удлиняется на 2 мм/пог. м. Следует объединять в одну механизированную линию операции правки и резки сетки. Для уменьшения отходов короткие отрезки сетки можно соединять, например, контактной сваркой на станке конструкции ЛенЗНИИЭП. Известны конвейерные способы непрерывного формования армоцементных конструкций, в основном плоских, в которых разрезается не сетка, а свежеотформованные изделия.

При использовании армоцементных конструкций в агрессивной среде в процессе заготовки сетки на нее наносят антикоррозионное покрытие — цинковое (толщиной 30 мкм) или полимерное. Оцинкование, если оно выполняется не метизным заводом, делают в ваннах горячим способом с последующей кратковременной (5—10 сек) хроматной пассивирующей обработкой (например, в растворе бихромата натрия — 100 г/л и серной кислоты — 10 г/л). Для этих же целей ЛенЗНИИЭПом [25, 30, 35] рекомендовано также защитное покрытие сетки для армоцемента на основе порошкового поливинилбутираля марки ПШ (65%) и портландцемента (35%). Заготавливают такую сетку на установке производительностью до 2 пог.м/мин. После обезжиривания, промывки и пассивации в ваннах при непрерывной перемотке сетка покрывается слоем порошка в электростатическом поле напряжением до 70 кв, который, оплавляясь в электропечи при температуре 205—210°С, после охлаждения образует поливинил- бутиральцементную пленку толщиной 75—80 мкм.

Наиболее универсально аналогичное железобетонным изделиям применение для фиксации защитного слоя подкладок и прокладок из различных материалов. Для этого же служат концы скруток или сжимов, используемые для объединения тонких и разделительных сеток в пакет. Учитывая гибкость тонких сеток под действием укладываемой бетонной смеси, такие фиксаторы располагают довольно часто. Расстояние между ними, даже в пакетах с жесткой разделительной сеткой, не должно превышать. 40 см. Известно также применение для подкладок и прокладок растянутых проволочных спиралей диаметром 12 мм с шагом 10 мм из проволоки диаметром 1 мм или плетеной сетки. Этот способ очень трудоемок, поэтому его можно рекомендовать лишь для случаев, когда невозможны иные способы фиксации при формовании методами стационарного виброштампования, вибролитья и инъецирования.

Подкладки и прокладки в виде отдельных стержней, заложенных при армировании, можно извлекать за 10-—15 с до окончания стационарного виброштампования или вибролитья. Этот способ обеспечивает хорошую фиксацию сеток при применении смесей, достаточно пластичных для быстрого заполнения пустот, остающихся при извлечении стержней.

Для изделий простого сечения длиной до 3—5 м можно применять монтажное натяжение сетки с помощью специальных зажимов на торцах формы. Один из зажимов, перемещаясь под действием натяжных устройств, натягивает сетку. Однако провисание ее в середине пролета ограничивает использование этого способа.

Возможна также фиксация защитного слоя путем подтягивания заранее уложенных сеток к электромагниту в процессе укладки и уплотнения бетонной смеси. Этот способ, так же как и утапли- вание разматываемой из рулона сетки в предварительно уложенную бетонную смесь с помощью часто расположенных (через 3—5 см) вибрирующих дисков, применим только для плоских изделий.

При вибропрофилировании и скользящем виброштамповании наиболее эффективно закрепленные в начале формы сетки укладывать с помощью направляющих (роликов, пластин, гребенок), установленных перед выдачей бетонной смеси. При этом сетку фиксируют на небольшом перемещающемся промежутке между уже уплотненным бетоном и направляющими, которые выполняют функции скользящих подкладок или зажимов натяжных устройств.

Разновидностью такого способа является использование в качестве направляющей самого вибрирующего органа формовочной машины. В этом случае сетка проходит сквозь бункер с бетонной смесью, увлекает последнюю и укладывается в верхней части уплотненного бетона. При армировании несколькими слоями сеток производится послойное формование [24, 35].
Формование. Метод вибролитья соответствует кассетному способу формования железобетонных изделий и заключается в заполнении двойной опалубки с уложенной арматурой разжиженной непрерывным вибрированием мелкозернистой бетонной смесью. Требуемая пластичность бетонной смеси определяется формой изделий, насыщенностью арматурой и интенсивностью вибрирования и находится в пределах 4—8 см погружения конуса (150—200 мм расплыва конуса на встряхивающем столе). Для формования требуются точно изготовленные двойные формы с герметичными соединениями. Вибрирование осуществляют на вибростоле или с помощью навесных вибраторов. Этим способом можно изготавливать конструкции сложной формы, но небольших размеров. Например, покрытия типа «чайка», сводчатые покрытия складчатого профиля. СКВ треста Ленинградоргстрой Главленинградстроя по заданию ЛенЗНИИЭП разработан комплект оборудования для изготовления структурных плит покрытий [35]. Эти конструкции изготавливают на экспериментальном заводе треста Ленинградстрой методом вибролитья. Блоки пирамидальных элементов размером 3X3X1,05 м и толщиной 15 мм, армированные одной тканой сеткой, формуют в стеновых термоформах с четырьмя вибраторами ИВ-63 (в узлах снизу).

Инъеционное формование применяется наряду с вибролитьем для изготовления такого же типа армоцементных конструкций и отличается нагнетанием смеси бетоно- или растворонасосом.

Высокое качество армоцементных конструкций обеспечивается при пульсационном режиме нагнетания бетонной смеси в сочетании с последующим вакуумированием [26].

Стационарное виброштампование. Этот способ формования основан на распределении и уплотнении уложенной в матрицу бетонной смеси совместным действием вибрации и давления пуансона.

При виброуплотнении мелкозернистых бетонных смесей в тонкостенных армоцементных конструкциях рекомендуется частота колебаний 6000 кол/мин при интенсивности (произведение амплитуды колебаний и частоты) не менее 1200 мм-кол/мин. В процессе стационарного виброштампования лучшие условия распределения и уплотнения смеси достигаются при постепенном нарастании давления до возможного предела.

Накоплен большой опыт изготовления армоцементных конструкций покрытий и подвесных потолков этим способом по стендовой и агрегатно-поточной технологии.

В Ленинградской области на полигоне изготовляют вогнутые оболочки покрытий двоякой кривизны размером 6,4x1,98 м. Применяют поддоны-матрицы и виброштамп с несинхронизиро- ванными вибраторами типа И-7 и пневмопригрузом.

На КПП № 2 в Новосибирске по технологии, разработанной в СибЗНИИЭП, изготовляют двухволновые с тремя рядами поперечных ребер кровельные панели размером 6,6X1,66X0,35 м со складкой толщиной 16 мм, армированные двумя сетками № 6— 0,7 и промежуточными стержнями диаметром 8 мм. Мелкозернистый бетон марки 400 приготовляют на песке фракции 0,15—
2,5    мм и цементе марки 400 с расходом 850 кг/м3-, состав смеси Ц:П = 1 : 1,2, В/Ц = 0,35, жесткость 20—40 с по техническому вискозиметру. Формующая установка состоит из бетоноукладчика с профилером, виброплощадки грузоподъемностью 5 г, виброштампа с шестью вибраторами С-485, лебедки для стаскивания промежуточных металлических прокладок или штампа, комплекта из пяти железобетонных поддонов [26].

В НИИСК Госстроя СССР разработан проект технологической линии по производству панелей подвесного потолка в пролете 18x60 м. Производственная мощность при односменной работе 41,6 тыс. м2 в год или 1730 м3 в год; численность рабочих 21; выработка на одного рабочего 1906 м2 в год. Упрощенный вариант данного проекта осуществлен на Мушкетовском заводе ЖБИ (г. Донецк) и на полигоне Тираспольского завода ЖБИ № 6.

Стационарное виброштампование обеспечивает высокую плотность и прочность мелкозернистого бетона. Увеличение удельного давления до 0,3—0,5 кгс/см2 при использовании гидроцилиндров или пневматических подушек из прорезиненной ткани позволяет применять жесткие смеси с небольшим расходом цемента. Условия термообработки в двойной опалубке допускают достаточно интенсивные режимы. Однако для получения качественной верхней поверхности изделий этот способ должен сочетаться с предварительным уплотнением смеси при укладке. В противном случае на границе с пуансоном образуются пузыри защемленного воздуха, удаляемого из рыхлой бетонной смеси. В боковые про* межутки между матрицей и пуансоном вогнутых оболочек шириной 1,2 м и в центральную прорезь пуансона шириной 2,4 м возможен выход только избыточной бетонной смеси, но не воздуха.

Вибропрофилирование и скользящее виброштампование. При изготовлении конструкций способами вибролитья и стационарного виброштампования бетонная смесь проникает сквозь сетчатую арматуру, приобретает заданную форму и уплотняется в результате воздействия вибрации и давления на весь ее объем. Тот же эффект может быть достигнут с меньшими затратами, если эти воздействия будут прилагаться последовательно на- минимально возможных участках конструкции при взаимном перемещении опалубки и формующего органа. Основанные на этих принципах способы формования относятся к различным видам вибропрофилирования и скользящего виброштампования.
Если установка неподвижна, то формы перемещаются под ней. Но чаще ее выполняют подвижно-самоходной по горизонтально расположенному рельсовому пути либо перемещаемой тяговой реверсивной лебедкой по направляющим, соответствующим продольному профилю конструкции.

Формовочная установка состоит из бункера с вибродиафрагмой либо навесным вибратором, которые разжижают и предварительно уплотняют бетонную смесь, а также рабочего органа — вибропрофилера, вибронасадки, скользящего виброштампа. Профилер и штамп могут быть на расстоянии от бункера. Низ профилера соответствует поперечному сечению изделия; скользящий штамп имеет лыжеобразную форму и снабжен подпружиненным пригрузом (роль которого может выполнять и сама установка), что позволяет ему при движении не только профилировать бетон за счет вибрации, но и развивать давление до 100 гс/см2. Если же профилер и штамп прижимают к бункеру, то так же, как и в вибронасадке, добавляется давление столба разжиженной бетонной смеси (при высоте смеси в бункере 50 см оно может составить до 110 гс/см2). Вслед за вибрирующим рабочим органом обычно помещают заглаживающий и стабилизирующий шлейф. Разновидность такого способа — послойное формование, при котором последовательно укладываются слои бетонной смеси и армирующих сеток.

В НИИСКе Госстроя СССР разработана технология и нестандартное оборудование для изготовления армоцементных конструкций панелей перегородок промышленных зданий, а также плоских и цилиндрических покрытий [22]. Так, производство волнистых панелей перегородок предусмотрено в пролете 18Х Х96 м. Производственная мощность 100 тыс. м2 в год или 2700 м3 в год; численность рабочих 25; выработка на одного рабочего 4000 м2 в год.

Формование волнистых панелей предусмотрено методом скользящего виброштампования в спаренных металлических термоформах на механизированной установке оригинальной конструкции, позволяющей изготавливать пять ярусов панелей с использованием нижней формы-матрицы и промежуточных форм с обеими рабочими поверхностями. Кроме того, поворачивающийся рабочий орган обеспечивает формование не только волнистой части панели, но также переходного и плоского участков.

Пакет с поярусно отформованными панелями, плотно прилегающими к формам, устанавливают на пост термообработки. Прогрев выполняют с помощью паровых регистров либо электронагревательных элементов в формах. Цикл термообработки 8,5 ч при максимальной температуре 85—95° С.

Упрощенная технологическая линия скользящего виброшгам- пования волнистых панелей перегородок организована на полигоне завода Стройдеталь треста Днепротяжстрой (г. Днепропетровск). Технологическая линия изготовления плоских панелей перегородок запроектирована на участке цеха 12X36 ж. Производственная мощность при односменной работе 20 тыс. ж2 в год; численность рабочих 7. Производство панелей перегородок по этому проекту осваивается на заводе ЖБИ треста «Железобетон» Главсредневолжскстроя (г. Куйбышев) и на комбинате Стройдеталь производственного объединения «Киевжелезобетон» (г. Киев).

Разработан технический проект цеха по производству армоцементных конструкций (панелей комплексных покрытий и перегородок) производительностью 87 тыс. м2 в год или 2700 ж3 в год. Размеры цеха 18x72 ж; численность рабочих 39; выработка на одного рабочего — 2300 ж2 в год. В состав цеха входят: линия заготовки и антикоррозионной защиты тканой сетки (Лен- ЗНИИЭП); линия формования и тепловой обработки; посты заготовки утеплителя и нанесения гидроизоляции.
Формование выполняют с помощью установки для плоских панелей перегородок, аналогичной вышеописанной. Посты формования расположены на поворотном круге диаметром 17 ж. Скорость поворота круга 27 м/мин, или 90° за 0,5 мин. Все посты оборудованы неприводными рольгангами и упорами для фиксации положения форм. Такая карусельная установка дает возможность изготавливать многослойные армоцементные конструкции. Предусмотрена непрерывная термообработка в пакетировщиках с циклом 6,5 ч.

Армоцементные предварительно напряженные панели покрытий шириной 1,5 и 3 ж, а длиной 6, 12 и 18 ж с продольными ребрами высотой не менее 0,25 ж предусмотрено изготавливать с помощью специальной формующей машины: короткие — по агрегатно-поточной, а длинные — по стендовой технологии.

Виброгнутье. Формование армоцементных конструкций способом виброгнутья основано на способности свежеотформованного армоцементного листа без особых дефектов принимать заданную форму. При этом незначительные структурные нарушения устраняются дополнительной вибрацией бетона в стесненном состоянии. Возможны следующие варианты: прогибание армоцементного листа при подъеме гибкой подложки под действием собственного веса; навивка листа с гибкой подложкой на сердечник; изгибание листа при повороте бортов жесткого поддона до упора к сердечнику. Последний вариант эффективен при изготовлении конструкций складчатого и П-образного профиля, в том числе имеющих продольные ребра и утолщения с наружной стороны.

Этим способом (разработан в ТНИСГЭИ и НИИЖБе) трест Закавказметаллургстрой изготовил П-образные элементы покрытий и перекрытий размером 6,2X0,6X0,22 м при толщине листа 20 мм. Сетка фиксировалась гидронатяжением в зажимах формы. После формования листа с помощью специальной машины с гидроприводом и прямоугольного сердечника поворачивались борта формы, изгибая и прессуя армоцементный лист.

Институт строительства и архитектуры АН БССР с использованием металлических форм и бетонных матриц с подъемными бортами изготовил предварительно напряженные армоцементные панели покрытий размером 12x3x0,45 мм и толщиной листа 28 мм.
Производство складчатых элементов размером 8,2Х1,2Х Х0,28 м для крыш и навесов освоено на полигоне Щелковского завода ЖБК Минтрансстроя СССР по технологии, разработанной НИИЖБ и ЭКБ ЦНИИСК им. Кучеренко [8].

Термообработка, распалубка, хранение. Армоцементные конструкции могут твердеть в естественных условиях, но в условиях заводского производства для увеличения оборачиваемости форм применяется термообработка — прогрев в двойной опалубке, в пакетах термоформ, в одиночных термоформах и в камерах пропаривания.

Изделия следует выдерживать до пропаривания при положительной температуре не менее 2 ч. Поднимается температура со скоростью не более 30 град/ч, а снижается — не более 25 град/ч. Температуру прогрева не следует без специального опытного обоснования поднимать выше 80°С. Более высокая температура (до 95°С) возможна при обосновании и применении двойной опалубки. Для ненапряженных изделий можно также применять двухстадийную термообработку с достижением на первой стадии не менее 40%-ной прочности бетона, затем с распалубкой и продолжением пропаривания самих изделий. При распалубке разница между температурой изделия и окружающей среды не должна превышать 30°. После термообработки конструкции также следует предохранять от излишней потери влаги — лучше всего в течение первых 1—2 недель поливать их на складе.

Армоцементные конструкции покрытий, перекрытий и подвесных потолков, имеющие собственную жесткость, при хранении и транспортировании устанавливают на опоры в рабочем положении. Конструкции стен и перегородок следует располагать либо вертикально в рабочем положении, либо в положении изготовления с опиранием по всей поверхности продольных ребер или оболочки. Элементы, у которых жесткость возникает в процессе монтажа, например, открытые складки, до монтажа должны иметь инвентарные приспособления, обеспечивающие их временную жесткость— монтажные стяжки, ребра и т. п.