Производство железобетонных изделий — современные технологии, способы изготовления, схема производства ЖБИ

Для изготовления железобетонных изделий используются технологии, ориентированные на выпуск различных типов изделий в соответствии с назначением, типоразмером и рабочими характеристиками (типу прочности) бетона. Технологический процесс полного цикла включает этапы приготовления бетонной смеси, монтажа арматуры, формования, армирования, отверждения и обработки поверхности. Производство железобетонных изделий сегодня — это высокотехнологичный процесс, требующий применения инновационного оборудования, соблюдения ГОСТов и контроля результатов.

Варианты армирования

В зависимости от формы, габаритов, назначения ЖБИ при изготовлении железобетонных изделий используются два вида армирования:

• Предварительного напряжения — необходимо при наличии больших изгибающих нагрузок, которые будут действовать на изделие во время эксплуатации. Арматурный каркас состоит из закаленной стальной проволоки высоких классов прочности. Предварительное напряжение действует по всей площади поперечного сечения блока.
• Ненапряженная арматура — состоит из основной и вспомогательной. К основным элементам относятся плоские сетки или объемные каркасы, испытывающие растягивающие нагрузки. Вспомогательные — петли, уголки, фитинги, которые размещаются в ненапряженных точках изделия.

В одном объекте могут применяться разные типы армирования железобетона. Технология производства железобетона подбирается в зависимости от функциональных требований к изделию.

Особенности литья

Промышленное изготовление ЖБИ носит название литья. Различают 4 метода производства железобетонных изделий:

С подъемными столами

Способ изготовления с подъемными столами, при котором производство осуществляется на основе формования изделия с использованием стационарных столов. В этом случае блоки формируются с использованием механизма вертикального снятия изделия. Подъемный стол конструктивно представлен в виде двухслойного блока. Бетон заливается в опалубку. Ниже расположена стальная пластина, необходимая для формирования плоских поверхностей ж/б блоков. С помощью гидравлических цилиндров пластина перемещается в верхнее положение.

Поточный метод

Поточный метод предполагает отдельное изготовление каждого элемента с последующим перемещением и нагревом в специальных камерах. Сборка идет на отдельных рабочих постах.

Технология карусели

Технология карусели — также основана на разделении операций но для реализации производственного процесса используются столы или формы, которые перемещаются на роликовые опоры с помощью лифта. Поддон действует как подвижная опалубка. Опалубка для производства железобетонных изделий изготавливается со сменными магнитными сторонами, что позволяет формировать элементы различных конфигураций. При необходимости можно быстро сформировать как однослойные, так и трехслойные формы. Для сушки готовых продуктов используются специальные нагревательные камеры. Подача поддонов предназначена для повышения эффективности производства в автоматическом режиме.

В кассетах из металла

Вертикальное формование блоков и железобетонных изделий в кассетах из листового металла. Кассеты оснащены теплозащитными экранами и расположены на раме. Благодаря наличию гидроцилиндров они подвижны и могут двигаться в одном направлении. С помощью кассеты можно моделировать одновременно до10 изделий.

Отличия классифиции методов производства железобетона

Главное отличие, по которому классифицируются методы производства железобетона, это способ организации производства. Различают два варианта: подвижные формы и фиксированные.

Подвижные формы

Формирование изделий в подвижных формах, которые расположены на общей поточной линии и последовательно перемещаются с одного рабочего места на другое. Станции фиксированы и специализированы для выполнения одной или нескольких технологически однородных операций. Соответствующее оборудование и рабочие назначаются на каждую из основных операций.

Фиксированные формы

Отливка в фиксированных формах, которые остаются на держателе с момента их сборки, до разборки в конце цикла. Готовый продукт с места изготовления отправляется сразу на склад без промежуточных перемещений. Необходимое технологическое оборудование и обслуживающий персонал поэтапно передвигаются от одной формы к другой для выполнения производственных операций.

Отвердение залитого в форму бетона должно проходить при температуре от 15°C до 20°C. Для изделий с термообработкой оптимальный температурный режим до 100°C. При обработке в автоклавах при высоком давлении — выше 100°C.

Как выбрать способ производства

Разные способы производства отличаются по геометрическим параметрам изделий, категории точности и прочности, видам отделки поверхности, армирования, опалубки. Чтобы выбрать тип производственной линии, необходимо определить и проанализировать производственные мощности изделия, совокупность конструктивных свойств и характеристик, позволяющих его устанавливать в соответствии с уровнем проектируемой нагрузки и требующейся прочности ЖБИ.

Технологический цикл производства железобетонных изделий и используемого оборудования зависит от вида производимых строительных конструкций. Изделия, которые работают при изгибе, а именно: напольные плиты, перекрытия, изготавливаются с применением предварительно напряженной арматуры. В ходе производственного процесса стальные пруты помещаются внутри пресс-форм, прикладывается необходимое усилие. После этого структура модели заполняется раствором необходимой степени прочности и герметизируется вибрацией для устранения воздушных зазоров, снижающих показатели сопротивления.

Там, где нет растягивающих или изгибающих воздействий, применяется стандартная арматура. Сначала собирается каркас изделия. При армировании ненапряженной арматурой в толще изделия могут возникнуть участки напряжения. В узловых точках устанавливают рабочую арматуру, способную переносить действие таких сил. На ненапряженных участках используется монтажная арматура. Собранный каркас помещают в форму, заливают бетоном, выполняют виброуплотнение бетонной смеси.

При итоговом формовании в обоих случаях важно соблюдение температурного режима, уровня влажности, технологии обработки готовой лицевой поверхности. Непрерывный процесс формования — наиболее эффективный способ организации производства, обеспечивающий рациональное применение трудовых ресурсов и максимальный выпуск продукции при сниженном расходе металлопродукции. Непрерывный цикл реализуется на вибропрокатном стане.

Схема производства ЖБИ

В зависимости от технологии этапы производственного процесса различаются, но есть принципиальная схема производства ЖБИ, которую используют все фабрики. Она включает:

1. Доставку материалов (железнодорожный, автотранспорт, речной и прочее);

2. Прием и хранение материалов (цемент, заполнители, арматура, химические добавки (ХД));

3. Подготовку материалов (химические добавки, заполнители, минеральные добавки (МД), цемент, арматура, пластификаторы и прочее);

4. Приготовление бетона (БСУ и БСЦ, смесители, введение ХД и МД, разогрев смеси, раздельное приготовление бетона);

5. Транспортирование бетона (адресная подача, бетоновозные эстакады, нагнетательные методы):

• подготовку форм (тип форм, чистка, смазка),
• армирование изделий (сортамент арматуры, классы и марки стали, преднапряжение и прочее),
• формование изделий (вибрационные способы, безвибрационные способы, литьевая технология).

6. Твердение бетона (структура твердеющего бетона, беспрогревные технологии, малоэнергоемкие технологии);

7. Контроль качества бетона (прочность: разрушающий и неразрушающий методы, эксплуатационные свойства: F, W, Wm(0));

8. Контроль качества (входной, операционный, приемо-сдаточный контроль);

9. Отгрузку потребителю (железнодорожный, автотранспорт).

В схему включены процессы доставки железобетонных изделий заказчику, так как производитель гарантирует обеспечение условий безопасной транспортировки и сохранности груза. 

Технический контроль качества

Продукция ЖБИ производства считается готовой только после прохождения заключительного контроля качества. Для того, чтобы не допустить производства железобетонных изделий, не соответствующих заявленным характеристикам, контроль вводят на всех этапах производства, начиная с входной проверки материалов и комплектующих.

Решающий этап – контроль качества готового изделия. Для этого используются комплексные технологии: как традиционные, так и инновационные. Железобетонные блоки подвергаются испытанию на прочность, для которого отбирают и испытывают не более 10% изделий из каждой партии. Для этого используются прессы с динамометрическими тензорезисторами.

В рамках проверки прочности бетона широко используются современные цифровые дефектоскопы для обнаружения трещин и определения толщины защитного слоя.

Технология производства ЖБИ должна соответствовать основному ГОСТу 13015-2012, который содержит нормативы технологии изготовления ЖБИ, правила приемки и маркировки готовых изделий, технические параметры, условия хранения и маркировки.

Ассортимент продукции

Разные способы изготовления железобетонных изделий позволяют получать широкий ассортимент продукции, который включает более 1000 наименований и номенклатур, разделенных на группы. Наиболее распространенные формы:

• плиты перекрытия пустотные;
• перекрытия ребристые;
• стеновые панели;
• перемычки;
• трубы;
• балки, столбы;
• столбы с основанием;
• колодезные кольца;
• прогоны и ригеля;
• потолочные панели;
• мостовые опоры;
• лестничные марши;
• дорожные, аэродромные плиты;
• бордюрный камень;
• лотки и покрытия;
• перемычки.

Все конструкции из железобетона подразделяются на три основных класса: сборные, монолитные, сборно-монолитные. Там, где полная стандартизация невозможна, используют монолиты. Это гидротехнические сооружения, мосты, пирсы, электростанции, высоковольтные линии передач, . строения в скользящей опалубке. Сборные конструкции применяются там, где можно механизировать строительство и позволяют ускорить работу по возведению объекта.

Сборно-монолитные ЖБИ наиболее универсальные, могут применяться как в частном домостроении так и на промышленных объектах, в сфере ЖКХ, дорожном строительстве. Такие изделия можно скреплять при помощи сварки, масштабировать, быстро монтировать или демонтировать.

Модернизация линий и реконструкция производственных мощностей

В некоторых случаях для использования инновационных технологий производства бетонных и железобетонных изделий предприятиям требуется перевооружение с полной или частичной заменой имеющегося оборудования. При модернизации, в первую очередь, необходимо учитывать наличие производственных мощностей, которые позволят проводить плановые мероприятия с высоким КПД. Для этого вам понадобятся следующие помещения и оборудование:

• цеха с пролетом от 18 до 24 метров;
• мастерские длиной от 100 до 150 метров;
• подъемные механизмы до 10 тонн;
• крановые балки высотой не менее 5 метров для нижней консоли;
• блоки питания от 500 кВт до 1, 5 МВт.

Чтобы улучшить качество материалов или уменьшить массу бетонных изделий подбираются оптимизированные составы смеси. Свойства бетона по массе и прочности являются важнейшими характеристиками современных железобетонных изделий. Важным направлением совершенствования железобетонных блоков является снижение массы элементов здания без потери их прочностных характеристик. Для этой цели был создан вид легкого теплоизоляционного бетона с объемной массой менее 100 кг на метр.

Еще один способ оптимизации производства — сокращение оптимизация расходования материалов. Например, для изготовления прессованных потолочных панелей с большей грузоподъемностью можно использовать более низкие сорта бетона, что приводит к экономии от 10%.

Актуально производство смесей, формируемых на основе магнийсодержащих бетонных растворов, обладающих высокими характеристиками в области теплоизоляции, износостойкости, огнестойкости, прочности на сжатие и растяжение. Такие материалы не требовательны к условиям хранения, обладают высокими бактерицидными свойствами.

Выпускаются специальные виды ЖБИ, включающие:

• радиозащитные бетоны;
• смеси, обладающие способностью поглощать электромагнитное излучение, использующиеся при строительстве специальных и энергетических объектов;
• электропроводящий бетон, обладающий антистатическими и электропроводящими свойствами;
• кислотоупорный бетон на основе жидкого стекла, устойчивый к прямому воздействию активных веществ, в частности концентрированной соляной, азотной и серной кислоты;
• сверхтяжелый гидратированный бетон, который благодаря своей структуре надежно защищает от мощного излучения.

Производство специальных бетонов с новыми возможностями стало возможным благодаря наличию широкого спектра добавок и легирующих материалов-платинаторов, влияющих на свойства материала.