Железобетонные безнапорные трубы

Стоимость заполнителя составляет 30-50% (а иногда и более) стоимости бетонных и  ж/б конструкций, поэтому применение более дешевых и доступных заполнителей в ряде случаев позволяет снизить стоимость строительства, уменьшает объем транспортных перевозок, обеспечивает сокращение сроков строительства.

Правильный  выбор заполнителей для бетона, их разумное использование - одна из важнейших  задач технологии бетона. К заполнителям для бетона предъявляются требования, учитывающие особенности их влияния  на свойства бетона.. наиболее существенное влияние на свойства бетона оказывают зерновой состав, прочность и чистота заполнителя.

В бетоне применяют крупный и мелкий заполнители. Крупный заполнитель, зерна которого крупнее 5 мм, подразделяют на гравий и щебень. Мелким заполнителем в бетоне является естественный или  искусственный песок.

Щебень  из горных пород - неорганический зернистый  сыпучий материал с зернами крупностью св. 5 мм, получаемый дроблением годных пород, гравия и валунов, попутно  добываемых вскрышных и вмещающих  пород или некондиционных отходов  горных предприятий по переработке  руд (черных, цветных и редких металлов металлургической промышленности) и  неметаллических ископаемых других отраслей промышленности и последующим рассевом продуктов дробления. Щебень из гравия должен содержать дробленые зерна в количестве не менее 80 % по массе. Допускается по согласованию изготовителя с потребителем выпуск щебня из гравия с содержанием дробленых зерен не менее 60 %. Гравий и щебень должны быть морозостойкими и обеспечивать требуемую марку легкого бетона по морозостойкости. Потеря массы после 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания не должна превышать 8%.

Щебень  и гравий по морозостойкости подразделяют на следующие марки: F15; F25; F50; F100; F150; F200; F300; F400. Показатели морозостойкости  щебня и гравия при испытании  замораживанием и оттаиванием или  насыщением в растворе сернокислого натрия и высушиванием должны соответствовать  указанным ГОСТ 3344-83

Искусственные пористые гравий, щебень и песок (далее гравий, щебень и песок) следует изготовлять в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическим регламентам, утвержденным в установленном порядке.

По  согласованию изготовителя с потребителем допускается изготовление гравия и  щебня от 2,5 до 10 мм и смеси фракций  от 5 до 20 мм и для теплоизоляционных  засыпок - от 5 до 40 мм.

Песок представляет собой рыхлую смесь  мелких зерен, образовавшуюся в результате выветривания изверженных (реже осадочных) горных пород. Иногда песок получают дроблением горных пород, но такой песок  гораздо дороже естественного и  применяется только для специальных  целей.

Песок, в зависимости от зернового состава, подразделяют на три группы:

1 - для конструкционно-теплоизоляционного  бетона;

2 - для конструкционного бетона;

3 - для теплоизоляционного бетона.

1.3 Вода для приготовления бетона

Для приготовления бетонной смеси используют водопроводную питьевую воду, а также  любую воду, имеющую водородный показатель pH не менее 4 (т.е. некислую, не окрашивающую лакмусовую бумагу в красный цвет). Вода не должна содержать сульфатов более 2700 мг/л (в пересчете на SO₄) и всех солей более 5000 мг/л. В сомнительных случаях пригодность воды для приготовления бетонной смеси необходимо проверять путем сравнительных испытаний образцов, приготовленных на данной воде и на обычной водопроводной.

Для приготовления бетонной смеси можно  применять морскую и другие соленые воды, удовлетворяющие приведенным выше условиям. Исключением является лишь бетонирование внутренних конструкций жилых и общественных зданий и надводных ж/б сооружений в жарком и сухом климате, т.к. морские соли могут выступить на поверхности бетона и вызвать коррозию стальной арматуры.

Для поливки бетона следует использовать воду такого же качества, как и для  приготовления бетонной смеси.

1.4 Добавки к бетонам

Для регулирования свойств бетона, бетонной смеси и экономии цемента применяют  различные добавки в бетон. Их подразделяют на две группы. К первой относят химические вещества, добавляемые  в бетон в небольшом количестве (0,1-2% массы цемента) для изменения  в нужном направлении свойств  бетонной смеси и бетона. Ко второй относят тонкомолотые материалы, добавляемые  в бетон в количестве 5-20% и более  для экономии цемента или для  получения плотного бетона при малых  расходах цемента. К тонкомолотым добавкам относят золы, шлаки, пески, отходы камнедробления и некоторые другие материалы, придающие  бетону специальные свойства (повышающие его плотность, изменяющие электропроводимость, окрашивающие и т.д.). В последнее  время наибольшее применение находят  химические добавки.

Некоторые добавки обладают полифункциональным действием: пластифицирующие-воздухововлекающие, газообразующие-пластифицирующие. В качестве пластифицирующих добавок применяют поверхностно-активные вещества (ПАВ), нередко получаемые из вторичных продуктов.

В последнее время разработаны  и применяются новые химические добавки - суперпластификаторы. Эти добавки резко увеличивают подвижность и текучесть бетонной смеси и существенно улучшают строительно-технологические свойства бетона. В большинстве своем суперпластификаторы - синтетические полимеры, которые вводят в бетонную смесь в количестве 0,1-1,2% массы цемента.

В качестве ускорителей твердения  применяют хлорид кальция, сульфат  натрия, нитрит-нитрат-хлорид кальция  и другие.

В качестве противоморозных добавок  применяют поташ, хлорид натрия, хлорид кальция и пр. Эти добавки понижают точку замерзания воды и способствуют твердению бетона при отрицательных температурах: чем ниже температура твердения, тем выше обычно дозировка добавки (до 10% массы цемента, а иногда и больше).

Большинство добавок растворимы в воде и вводятся в бетономешалку в виде предварительно приготовленного раствора. Некоторые добавки вводят в виде эмульсии или в виде взвесей в воде. На практике оптимальную дозировку добавки определяют опытным путем.

Таблица 1 - Характеристика готовой продукции и сырья для ее получения

 

№	Продукт	Показатель	Размерность	Значение (норма)	Источник информации
1	2	3	4	5	6
1	портландцемент	Прочность цемента при сжатии составляет 30-60 МПа, соответственно прочность балочек на изгиб - 4,5-6,5 МПа. Растворная смесь должна иметь расплыв конуса на встряхивающем столике 106-115 мм. У большинства цементов это достигается при В/Ц=0,4. марок 400-550, а по особому  заказу - марки 600 Нормальная густота ПЦ составляет 22-27%.	ПЦ имеет, как правило, тонкий помол: через сито № 008 должно проходить  не менее 85% общей массы цемента. Средний размер частиц цемента составляет 15-20 мкм. Тонкость помола цемента характеризуют  также удельной поверхностью зерен, содержащихся в 1 г цемента. Цемент среднего качества имеет удельную поверхность 2000-2500 см2/г, высокого качества - 3500 см2/г и более.Истинная плотность ПЦ без добавки составляет 3,05-3,15 г/см3. Плотность ПЦ при расчете состава бетона условно принимают в уплотненном состоянии - 1,3 кг/м3.	К цементному клинкеру при помоле можно  добавлять 10-20% гранулированных доменных шлаков или активных минеральных  добавок.	[3]
2	Заполнители	Усадка цементного камня при  его твердении достигает 1-2 мм/м. Стоимость заполнителя составляет 30-50% (а иногда и более) стоимости  бетонных и ж/б конструкций Щебень  и гравий по морозостойкости подразделяют на следующие марки: F100; F150.	Крупный заполнитель, зерна которого  крупнее 5 мм, подразделяют на  гравий и щебень. Мелким заполнителем  в бетоне является естественный  или искусственный песок.	Заполнители занимают в бетоне до 80% объема Щебень из гравия должен содержать дробленые зерна в  количестве не менее 80 % по массе. Допускается  по согласованию изготовителя с потребителем выпуск щебня из гравия с содержанием  дробленых зерен не менее 60 %.	[3]
3	вода	используют водопроводную питьевую воду, а также любую воду, имеющую  водородный показатель pH не менее 4 (т.е. некислую, не окрашивающую лакмусовую бумагу в красный цвет). ). Вода не должна содержать  сульфатов более 2700 мг/л (в пересчете  на SO4) и всех солей более 5000 мг/л.			[3]
4	добавки в бетон	Их подразделяют на две группы. К первой относят химические вещества. Ко второй относят тонкомолотые материалы. К тонкомолотым добавкам относят  золы, шлаки, пески, отходы камнедробления и некоторые другие материалы, придающие  бетону специальные свойства (повышающие его плотность, изменяющие электропроводимость, окрашивающие и т.д.). В последнее время наибольшее применение находят химические добавки. Некоторые добавки обладают полифункциональным действием: пластифицирующие-воздухововлекающие, газообразующие-пластифицирующие. В качестве пластифицирующих добавок применяют поверхностно-активные вещества (ПАВ), нередко получаемые из вторичных продуктов. В последнее время разработаны  и применяются новые химические добавки - суперпластификаторы. Эти добавки резко увеличивают подвижность и текучесть бетонной смеси и существенно улучшают строительно-технологические свойства бетона. В качестве ускорителей твердения  применяют хлорид кальция, сульфат  натрия, нитрит-нитрат-хлорид кальция  и другие. В качестве противоморозных добавок  применяют поташ, хлорид натрия, хлорид кальция и пр. Эти добавки понижают точку замерзания воды и способствуют твердению бетона при отрицательных  температурах: чем ниже температура  твердения, тем выше обычно дозировка  добавки		химические вещества добавляются  в бетон в небольшом количестве (0,1-2% массы цемента) для изменения  в нужном направлении свойств  бетонной смеси и бетона. тонкомолотые материалы  добавляются в бетон в количестве 5-20% и более для экономии цемента  или для получения плотного бетона при малых расходах цемента. В большинстве своем суперпластификаторы - синтетические полимеры, которые вводят в бетонную смесь в количестве 0,1-1,2% массы цемента. Противоморозные добавки, их дозировка до 10% массы цемента, а  иногда и больше.	[3]
5	стальная арматура	класса AI и АIII			[3]

 

 

 

 

 

2 Технологическая  схема процесса

Схема 1 –  Технологический процесс производства безнапорных железобетонных труб способом центрифугирования.

 

изготовление каркаса трубы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Производство  труб методом центробежного проката. Железобетонные трубы изготовляют этим методом длиной 2,5...5,0 м, диаметром 300...3000 мм. Железобетонные трубы в зависимости от внутреннего давления делят на три типа: I тип – трубы с внутренним давлением больше 0,5 МПа, воспринимаемым предварительно напряженной кольцевой арматурой, II тип – трубы с внутренним давлением до 0,5 МПа, воспринимаемым в основном бетоном стенки трубы, не уч1iтывая кольцевую арматуру, III тип – трубы с внутренним давлением 0,3...0,8 МПа. Для труб используют бетон прочностью 40...60 МПа.

В зависимости  от размеров трубы и степени армирования  процесс формования труб делится  на этапы: центробежный прокат втулочной  части трубы на длину. 300…400 мм; заполнение бетонной смесью на высоту ½ толщины  стенки цилиндрической части трубы; заполнение раструба трубы бетонной смесью и центробежный прокат; заполнение и центробежный прокат бетона оставшейся длины - ½ толщины стенки трубы; окончательное центробежно-прокатное уплотнение бетона по всей длине трубы; отделка внутренней поверхности трубы.

Основное  оборудование - центробежно-прокатная  машина и бетоноукладчик, выполняющие  все технологические операции от подачи до уплотнения бетонной смеси. Бетоноукладчик состоит из загрузочного бункера с питателем, ленточного транспортера и подъемной роликовой  опоры. Центробежно-прокатная машина включает в себя прокатный вал, фиксатор, раму, откидную опору и привод вала. Прокатный вал как основной орган  передает вращение опирающейся на него форме и уплотняет бетонную смесь. Прокатный вал одним концом через  цепную муфту соединен с приводом, находящимся на раме, а другим входит в гнездо откидной опоры.

Технологическая линия для производства труб центробежным прокатом состоит: из установки для  перемотки арматурной проволоки; стайка для изготовления арматурных каркасов; стенда для гидростатических испытаний; стенда для испытания труб на внешнюю  нагрузку; туннельной камеры; поста  сборки арматурных каркасов; поста  чистки и смазки форм; поста распалубки и сборки форм.

Все три  поста с туннельной камерой объединены транспортным, напольным кольцом. Технологическую  линию обслуживают два, мостовых крана и два формовочных поста. Линию можно разместить в пролете  размером 18Х144 м. Преимущество линии: она - позволяет при соответствующем  оборудовании производить трубы  различного назначения и давления 0,3...1,5 МПа.

Комбинированная опытная технологическая линия  имеет весь необходимый набор  оборудования для производства труб диаметром 1200...2000 мм и производит установку, фиксацию и предварительное натяжение  продольных напрягаемых стержней, что  ускоряет и облегчает установку  стержней; позволяет снизить отходы продольной арматуры, создать безопасные условия труда путем группового натяжения продольных стержней; ускорить установку и фиксацию продольных стержней через специальные отверстия с прорезями.

Широкое распространение получил метод  формования труб центрифугированием.

Железобетонные  трубы армируют в двух направлениях: в продольном направлении предварительно напряженной стержневой арматурой, по окружности - спиральной. Стыкуют  напорные трубы с помощью резинового кольца. С одной стороны труба  имеет раструб, другая сторона выполняется  конической.

Процесс изготовления труб начинается со сбора  форм, при этом насаживается обечайка для образования фасонной части  раструба и гладкого конца, соединенных  с упорными кольцами для натяжения  продольной, арматуры. Собранная форма  поступает на ПОСТ натяжения продольной арматуры, после чего ее устанавливают  на центрифугу. Формы загружают смесью ленточным питателем. После распределения  первого слоя питатель отводят за ее пределы и увеличивают скорость центрифуги; аналогично укладывают и  уплотняют следующие слои бетона. При центрифугировании вода частично отжимается и увеличивается плотность  бетона.

 

Безнапорные трубы можно изготовлять на центрифугах, используя при этом ненапрягаемую  арматуру. Для производства этих труб не требуется навиваемой арматуры и  укладки защитного слоя. Стальные формы для 6езнапорных труб применяют  двух типов: для труб диаметром

500…  1000 мм - длиной 4200 мм, а для труб  диаметром 300… 400 мм - длиной 3200 мм

Изготовление  безнапорных труб начинают с подготовки форм: очистки, смазки и сборки. Внутрь форм вставляют арматурные каркасы, а затем надевают днища форм. После этого форму с каркасом устанавливают на центрифугу. При вращении центрифуги внутрь формы с помощью ленточного питателя или ложечного бетоноукладчика подают бетонную смесь, которая ложится ровным слоем по всей поверхности формы. После укладки бетона формы с изделием с помощью крана или кантователя устанавливают раструбом вниз в вертикальном положении на пост пропаривания. После приобретения бетоном 70% проектной прочности форму приводят в горизонтальное положение, разбирают, извлекают из нее изделие и направляют на склад готовой продукции.