Железобетонные безнапорные трубы

Помимо требований к прочности  к цементам предъявляются и другие требования, причем наиболее важными  из них являются нормальная густота  и сроки схватывания.

Нормальная густота ПЦ составляет 22-27%. Нормальная густота  увеличивается при введении в  цемент при помоле тонкомолотых добавок _трепела, опоки). Наименьшую густоту имеют чисто клинкерные цементы.

Сроки схватывания определяют начало и конец процесса превращения  материала в твердое тело. По стандарту  требуется, чтобы начало схватывания  при температуре 20⁰С наступало не ранее 45 минут, а конец схватывания – не позднее 10 часов с момента затворения цемента водой. Сроки схватывания можно регулировать путем добавления в бетонную смесь при ее приготовлении различных химических добавок. Сроки схватывания уменьшаются с повышением температуры бетона и уменьшением В/Ц.

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.

2.3.2 Заполнители

Заполнители занимают в бетоне до 80% объема и оказывают определенное влияние на свойства бетона, его  долговечность и стоимость. Введение в бетон заполнителей позволяет  резко сократить расход цемента, являющегося наиболее дорогим и  дефицитным компонентом бетона. Кроме  того, заполнители улучшают технические  свойства бетона. Жесткий скелет из высокопрочного заполнителя несколько  увеличивает прочность и модуль деформации бетона – уменьшает деформации конструкций под нагрузкой, а  также уменьшает ползучесть бетона – необратимые деформации, возникающие  в бетоне при длительном действии на него нагрузки. Заполнитель уменьшает  осадку бетона, способствуя получению  более долговечного материала. Усадка цементного камня при его твердении  достигает 1-2 мм/м.

Пористые естественные и  искусственные заполнители, обладая  малой плотностью, уменьшают плотность  легкого бетона, улучшают его теплотехнические свойства.

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.

2.3.3 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.

2.3.4 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.

2.4 Основы организации  способа центробежного проката

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.

Способ послойного центрифугирования  раструбных напорных труб осуществляют по трехстадийной технологии. На первом этапе изготовляют железобетонный сердечник с напряженной арматурой  или со стальным тонкостенным цилиндром  с уплотнением смеси центрифугированием или вибрированием. На втором этапе  после пропаривания и водного  дозревания сердечника на него навивают предварительно напряженную арматуру. На третьем этапе спираль покрывают  защитным слоем.

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.

2.5 Изготовление  безнапорных железобетонных труб

Железобетонные трубы  безнапорные предназначены для  прокладки подземных трубопроводов, транспортирующих самотеком бытовые  жидкости и атмосферные сточные  воды, а также подземные воды и  производственные жидкости, не агрессивные  к железобетону.

Производство железобетонных труб осуществляют из тяжелого бетона. Их изготавливают по технологии виброгидропрессования. Такие железобетонные трубы имеют  более высокие технические характеристики по сравнению с известными аналогами. Более высокие показатели по прочности  и трещиностойкости, морозостойкости (не менее F200) и водонепроницаемости (не менее W6).

Качество поверхностей внутренней части раструба позволяет обеспечивать быстроту и технологичность монтажа, а также достигать практически  абсолютной герметичности трубопровода, т. к. поверхность обработана методом  шлифования.

По несущей способности  железобетонные трубы безнапорные  делят на три класса прочности, причём увеличение несущей способности  осуществляется в основном за счет армирования при неизменной толщине  стенки для одного диаметра: