Расчет технологии производства железобетонных колонн

ВВЕДЕНИЕ

Железобетонные конструкции являются базой современной строительной индустрии. Их применяют: в промышленном, гражданском и сельскохозяйственном строительстве – для зданий различного назначения; в транспортном строительстве  – для метрополитенов, мостов, туннелей; в энергетическом строительстве – для гидроэлектростанций, атомных реакторов; в гидромелиоративном строительстве – для плотин и ирригационных устройств; в горной промышленности – для надшахтных сооружений и крепления подземных выработок и т.д. Такое широкое распространение в строительстве железобетон получил вследствие многих его положительных свойств: долговечности, огнестойкости, стойкости против атмосферных воздействий, высокой сопротивляемости статическим и динамическим нагрузкам, малых эксплуатационных расходов на содержание зданий и сооружений и др. Почти повсеместное наличие крупных и мелких заполнителей, в больших количествах идущих на приготовление бетона, делает железобетон доступным к применению практически на всей территории  страны.

Технологической линией называют совокупность оборудования, используемого для  выполнения определенной последовательности операций. Применяют различные типы технологических линий, отличающихся назначением, способом организации процесса, комплектностью оборудования.

На заводах сборного железобетона применяют поточные методы организации  технологического процесса, при котором  процесс делится на отдельные  операции, выполняющиеся в определенной последовательности на конкретных рабочих  местах. При поточных методах организации производства изделия могут перемещаться (агрегатно-поточные и конвейерные линии) или оставаться на месте (стендовые линии). Каждый способ производства обладает своими преимуществами и недостатками.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.1 Характеристика железобетонного изделия и требования, предъявляемые к нему

Наименование изделия. Колонна поперечного сечения 400х400 мм, связевого каркаса межвидового применения для общественных зданий, производственных, административных и бытовых зданий промышленных предприятий. Характеристика железобетонного изделия приведена в табл. 1.

Таблица 1 – Форма и  основные размеры колонны

Изделие	Эскиз	Геометрические размеры, мм			Класс, марка бетона	Расход бетона Расход метала
		L	L1	L2		м3	кг
1КВД60.1		5320	4950	150	В30 М400	0,86	75

 

Железобетонные колонны изготавливают из тяжелого бетона.

Колонны следует изготовлять в соответствии с ГОСТ 18979-90 «Колонны железобетонные для многоэтажных зданий. Технические условия».

Настоящий стандарт распространяется на железобетонные колонны сплошного прямоугольного поперечного сечения, изготовляемые из тяжелого бетона и предназначенные для каркасов многоэтажных общественных зданий, производственных, административных и бытовых зданий промышленных предприятий.

Технические требования.

Колонны следует изготовлять  в соответствии с требованиями настоящего стандарта и технологической  документации, утвержденной предприятием-изготовителем, по рабочим чертежам серий 1.020-1/87, 1.02.1-2с/89, 1.02.1-4, 1.420.1-19 и 1.420.1-20с. Допускается изготовлять колонны по рабочим чертежам аналогичных серий для строительства зданий на просадочных, вечномерзлых грунтах и подрабатываемых территориях, а так же по другим чертежам для строительства зданий с геометрическими параметрами по ГОСТ 23838 и СТ СЭВ6084 (с использованием форм колонн вышеуказанных серий).

Колонны должны удовлетворять  требования ГОСТ 13015.0:

По  прочности, жесткости  и трещиностойкости; при этом требовании по испытанию колонн нагружением  не предъявляют;

По показателям фактической прочности бетона

По морозостойкости  бетона, а для колонн, эксплеатируемых  в условиях воздействия агрессивной  газообразной среды,- также по водонепроницаемости  бетона;

К маркам сталей для арматурных и закладных деталей, в том  числе для монтажных петель;

По толщине защитного  слоя бетона до арматуры;

По защите от коррозии.

Колонны следует изготовлять из тяжелого бетона по ГОСТ 18979-90 класса по прочности на сжатие В30.

Удобоулкадываемость бетонной смеси ОК1-5 см.

Для армирования колонн следует применять арматурную сталь:

Стержневую горячекатаную  периодического профиля класса А-III и гладкую класса A-I по ГОСТ 5781; стержневую термомеханически упрочненную периодического профиля классов Ат-ШС и Ат-IVC по ГОСТ 10884;

Арматурную проволоку обыкновенную периодического профиля класса Вр I  по ГОСТ 6727 и повышенной прочности класса Врп –I по ТУ 14-4-1322

Сварные арматурные и  закладные изделия должны соответствовать  требованиям ГОСТ 10922

В бетоне колонн, поставляемых потребителю, трещины не допускаются, за исключением усадочных и других поверхностных технологических трещин, ширина которых не должна превышать 0,2 мм.

 

1.2 Характеристика сырьевых материалов

Колонны изготавливают из тяжелого бетона по ГОСТ 26633 класса по прочности на сжатие В30. Марка бетона по морозостойкости должна быть не ниже F300. Основным сырьем является портландцемент М400 Топкинского завода. Характеристика портландцемента приведена в табл. 2.

Таблица 2. Физико-механические свойства портландцемента

Завод – изготови-тель	Марка цемента	Истинная плотность кг/м3	Нормальная густота, %	Сроки схватывания, час - минут		Предел прочности, МПа
				Начало	Конец	На сжатие	На изгиб
Топки	500	3100	25,5	10-11	3-25	42,3	5,3

 

Для бетона следует применять щебень из природного камня или щебень из гравия фракции 5-20 мм. Для приготовления бетона лучше использовать щебень, близкий по форме к кубу или тетраэдру; плоская форма значительно хуже, так как она легко ломается. В щебне допускается не более 1% (по массе) глинистых, илистых и пылевидных примесей [4]. Характеристика крупного заполнителя приведена в табл. 3.

Таблица 3. Физико-механические свойства крупного заполнителя

Вид заполни-теля	Остатки на ситах, %				Плотность, кг/м3		Пустот-ность, %	Содер-жание пластинчатых зерен,%	Марка по дроби-мости
	20	10	5	2,5	Истинная	Насып-ная
Щебень из гравия	5,1 5,1	58,9 63,4	31,3 94,7	4,7 99,4	2640	1550	43,2	12,7	Др 8

 

Для изготовления железобетонных колонн был использован песок Айдаковского месторождения, характеристики которого приведены в табл. 4. Содержание глинистых частиц 0,4%. Песок должен соответствовать требованиям ГОСТ 8736-73 «Песок для строительных работ. Технические условия».

Таблица 4 – Физико – механические свойства мелкого заполнителя

Место-рождение песков	Остатки на ситах, %					Модуль крупности	Плотность, кг/м3		Пустот- ность, %
	2,5	1,25	0,63	0,315	0,16		Истин.	Насыпн.
Айдаковское	6,3 6,3	10,3 16,6	14,8 31,4	54,2 85,6	13,9 99,5	2,38	2610	1474	43,7

Для приготовления бетонной смеси  используют водопроводную питьевую, а также любую воду, имеющую водородный показатель pH не менее 4, т. е. не кислую. Вода должна соответствовать требованиям ГОСТ 23732-79 «Вода для бетонов и растворов. Технические условия». С целью повышения пластичности бетонной смеси и прочности бетона рекомендованы для использования различные способы обработки чистой воды или воды со специальными добавками. К таким способам относят, например, магнитную и термическую обработку воды, вакуумирование, обработку под давлением и др.

Для регулирования свойств бетонной смеси и бетона используют различные добавки, например, суперпластификатор С3.Она увеличивает подвижность и текучесть бетонной смеси, существенно улучшает строительно-технологические свойства бетона, обеспечивает значительную экономию цемента. Добавку вводят в бетонную смесь в количестве 0,1 – 1,2 % от массы портландцемента. Характеристика добавки приведена в табл. 5.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5 – Характеристика суперпластификатора  С3

Наименование показателей	Значения показателей  для добавки
	В форме раствора
	С ненормируемым воздухововлечением	С пониженным воздухововлечением
Внешний вид	Однородная жидкость тёмно-коричневого цвета
Плотность при 20°С, не менее, г/см3	1,17
Массовая доля воды, % не более	68,0
Показатель активности водородных ионов (рН), 2,5%	8,0 ± 1,0
Массовая доля ионов хлора в сухом веществе, не более	0,1
Повышение марки по удобоукладываемости  бетонной смеси без снижения прочности  бетона во все сроки твердения	от П1 до П5
Содержание воздуха  в бетонной смеси по объему, % не более	не нормируется	1,7

 

1.3 Материальный баланс

Материальный баланс сводится к расчету расхода сырьевых материалов на 1 м³ бетонной смеси и расчету общего потребного количества материалов в год.

Определим водоцементное  отношение (В/Ц), исходя из требуемой  прочности бетона, при использовании  цемента определенной активности, с учетом вида и качества исходных материалов по формуле 1:

                       ,                (1)

Где, А – коэффициент, учитывающий качество материалов;

R_ц – активность цемента, МПа;

R_b – проектная прочность бетона, МПа.

Ориентировочный расход воды, исходя из требуемой удобоукладываемости бетонной смеси, равен 175-5=170 л/м³.

Определим расход цемента по формуле 2:

                                           кг/м³                                       (2)

Определим расход заполнителей по формулам 3 и 4:

                     

,                (3)

Где, _щ – истинная плотность щебня, кг/м³;

V_пустот – пустотность щебня;

_щ^Н – насыпная плотность щебня, кг/м³;

   , (4)

Где, _ц – истинная плотность цемента, кг/м³;

_в – плотность воды, кг/м³;

_п – истинная плотность песка, кг/м³.

Расход сырьевых материалов на 1 м³ бетонной смеси:

Ц=309кг = 0,309 т;

Щ=1339 кг = 1,339 т ;

П=585 кг = 0,585 т ;

В=170 кг =0,17 т.

Расчетная средняя плотность  бетонной смеси

Р_б.см. = 2403кг/ м³

 

Потребность сырья с  учетом потерь приведена в табл. 6

Таблица 6 – Потребность  сырья с учетом потерь

Наименование материала	Расход на расчетную единицу  кг/м3	Потребность материалов, т
		в год	в сутки	в смену	в час
Цемент - с учетом потерь	309	12360	47,5	23,8	2,9
	314	12560	48,3	24,2	3,1
Щебень - с учетом потерь	1339	53560	206	103	12,8
	1359	54360	209	104,5	13,1
Песок - с учетом потерь	585	23400	90	45	5,6
	594	23760	91,4	45,7	5,7
Вода	170	6800	26,2	13,1	1,6