CC BY
55
ъенн
ЗМатемшичешме и
шехн1жщеск1ше
науки
Ес
4. Голосов С.И., Молчанов В.И., Юсупов Т.С., Кирилова Е.А. Влияние сверхтонкого измельчения на растворимость некоторых компонентов сыннырита // В кн.: Механические явления при сверхтонком измельчении. - Новосибирск, 1971. - С. 103 - 109.
5. Zhang D.L., Zhang Y.J. Chemical reactions between vanadium oxides and carbon during high energy ball milling // J. of Mater. Sci. Lett. - 1998. - Vol. 17, № 13. - P. 1113- 1115.
6. Бочаров В.А., Голиков А.А. Об окислении сульфидных минералов при измельчении // Цветные металлы. - 1967. - № 7. - С. 26 - 31.
7. Уракаев Ф.Х., ОрынбековЕ.С., НазаркуловаШ.Н., Тюменцева О.А., Чупахин А.П., Шевченко В.С., Юсупов Т.С., Кетегенов Т.А. Перспективы применения методов механической активации для получения пигментов на основе диоксида титана из отходов титаномагниевого производства // Химия в интересах устойчивого развития. - 2005. - Т 13. № 2. - С. 335-341
8. СавинкинаМ.А., ЛогвиненкоА.Т. Механохимические явления при сверхтонком измельчении. - Новосибирск, 1971. - 206 с.
Усов Борис Александрович, к.технических наук, доцент кафедры Промышленное и гражданское строительство Университета машиностроения, к.т.н., Акимов Сергей Юрьевич, старший преподаватель каф. Промышленное и гражданское строительство Унвиерситета машиностроения
ОПЫТ БЕЗВИБРАЦИОННОГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОЛОНН И РИГЕЛЕЙ МЕТОДОМ РАЗДЕЛЬНОГО БЕТОНИРОВАНИЯ
Ещё на заводе ЖБИ 11 Главмоспромстройматериалов проводились. экспериментальные работы по безвибрационному методу раздельного бетонирования колонн и ригелей.
Ключевые слова: метод, бетонирование, колонны
More factory JBI 11 Glavmospromstroymaterialov conducted. eksperimentalnye work on vibration-free method of separate concrete columns and beams Key words: method, concrete, columns
В форму колонны или ригеля устанавливался арматурный каркас, засыпался щебень фракции 20-40 мм, форма закрывалась крышкой с резиновыми прокладками и закреплялась болтами, чем обеспечивалась ее герметизации (рис.1 и 2).
СИСТЕМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ №16 - 2015
Усов БоА®.
Акимов С.Ю.
Цементно-песчаный раствор готовился в турбулентном смесителе С-868, в ко -тором ротор, вращаясь со скоростью 600 об/мин, производит интенсивное вихревое перемешивание, сопровождающееся частичной активацией смесей. При этом наблюдается равномерное распределение частиц цемента между заполнителями. Растворы, приготовленные в турбулентном смесителе, отличаются повышенной пластичностью и стабильностью, что особенно существенно при использовании их для нагнетания.
Для опытов использовались гранитный щебень фракции 20-40мм карьера «Пит-кяранта» и классифицированный песок Татаровского карьера с предельной крупностью зерен 2,5 мм.
Нагнетание раствора в колонну длиной 5,56м и сечением 300*400 мм производилось растворонасосом С-317 через два штуцера на одном из продольных бортов формы (рис. 3). Нагнетание раствора в ригель длиной 7м и сечением 440 *150^260мм производилось через штуцера в торцах. Для лучшего заполнения пустот в щебне нагнетание с одной позиции производится на расстояние не более 3-4м.
В форме для колонн в торцах арматурного каркаса располагались закладные части, поэтому нагнетание производилось через штуцера продольного борта. В ригелях не было закладных частей, поэтому нагнетание раствора производилось через штуцера в торцах.
Для быстрого присоединения шлангов от растворонасоса штуцера, привариваемые к форме, были оборудованы гайками Ротта. Для предупреждения вытекания раствора по окончании нагнетания отверстие в штуцере закрывалось пробкой.
Щебень перед засыпкой смачивался водой. Раствор из турбулентного смесителя выгружался на металлическую сетку с отверстиями 5*5 мм, затем в бункер, питающий растворонасос С-317.
При раздельном бетонировании положительные результаты могут быть получены только при удовлетворительном состоянии металлических форм, иначе невозможно обеспечить герметизацию. При вытекании же раствора через неплотности в бортовой оснастке неизбежно образование раковин и отдельных каверн, где щебень совершенно не связан раствором и при распалубке изделий высыпается.
Подбор состава бетонной смеси при раздельном бетонировании имеет специфические особенности. Сперва определяется количество щебня, заполняющего форму. Сечение изделий и количество арматуры диктуют предельную крупность заполнителя и его расход.
СИСТЕМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ №16 - 2015
59
ъенн
ЗМатшшмчешше и
техничиесйже
науки
Ес
Рис. 1. Герметизация формы колонны. 1 - гайка; 2 - пластина; 3 - крышка; 4 - резина; 5 - болт; 6 - уголок; 7 - форма
Рис. 2. Герметизация формы ригеля. 1 - гайка; 2 - пластина; 3 - крышка: 4 - резина;
5 - болт; б - уголок; 7 - резина; 8 - форма.
При формовании колонн и ригелей с обычным армированием на 1м3 бетона расходовалось 1150 кг щебня фракции 20-40 мм. Объем пустот, определяющий наименьшее количество раствора, устанавливается опытным путем.
При подборе состава раствора с известным допущением можно принять, что его прочность равна марке бетона. Раствор должен быть таким, чтобы он легко проходил через растворокасос, хорошо заполнял пустоты и не расслаивался. Этим требованиям в большей мере удовлетворяют растворы, приготовленные в турбулентных смесите-
I60 ’ СИСТЕМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ №16 - 2015 *
Усов БоА®.
Акимов С.Ю.
лях. ВНИИЖелезобетон проверил турбулетный смеситель С-868 на 65л готового замеса. Для производственных целей требуется аналогичный смеситель большей производительности. В настоящее время осваивается выпуск турбулентных смесителей С-869 на 330 л смеси.
Пластификатор винсол повышает пластичность раствора и почти не снижает его прочность в изделиях при тепловлажностной обработке.
Цементно-песчаный раствор состава (по массе) 1:1,6, В/Ц = 0,б, приготовленный в турбулентном смесителе С-868, не перекачивался растворонасосом С-317. В то же время раствор состава 1: 2,5 и В/Ц = 0,6, приготовленный в том же смесителе с добавкой 0,15% (от веса цемента) пластификатора ЦНИПС-1, хорошо перекачивался растворонасосом и заполнял пустоты в крупном заполнителе.
Цементно-песчаный раствор состава 1:2,5 (по массе) является предельным по содержа-нию песка при раздельном бетонировании при приготовлении его в турбулентном смесителе с добавкой 0,15% пластификатора ЦНИПС-1.
Для конструкций с бетоном марки 300 и выше содержание песка в растворе при раздельном бетонировании будет значительно меньше 2,5 частей на 1 весовую часть цемента и определяется в каждом конкретном случае опытом.
При обычном способе изготовления промышленных конструкций (балок, ригелей, колонн) с предварительным приготовлением бетонной смеси и уплотнением ее
Рис. 3. Установка для приготовления и нагнетания раствора в форму колонны. 1-турбулентный смеситель; 2 - бункер для раствора; 3 - металлическая сетка; 4 - всасывающий шланг, 5 -растворонасос; 6 - нагнетательный шланг;
7 - штуцер; 8 - форма колонны.
СИСТЕМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ №16 - 2015
61
ъенн
ЗМатшшмчешше и
техничиесйже
науки
вибрацией, с увеличением марки бетона с 200 до 500, по данным завода ЖБИ № 18 Главмоспромстройматериалов, количество щебня на кубический метр бетонной смеси уменьшается с 1120кг для марки бетона 200 до 980кг для марки 500. Количество песка соответстзенно уменьшается с 800 до 470кг, а цемента увеличивается с 280 до 680 кг/м3.
При раздельном бетонировании количество щебня на 1м3 бетонной смеси не зависит от марки бетона и является почти постоянным: согласно нашим опытам по бетонированию колонн и ригелей - около 1150 кг.
Ес
Рис. 4. Графики расхода цемента при раздельном бетонировании
Для колонн и ригелей, отформованных этим методом, на заводе ЖБИ № 11 применялся цементно-песчаный раствор состава 1:1,2 при В/Ц = 0,59 и 1:1 при В/Ц = 0,5.
На рис. 4 приводится график расхода цемента на 1м3 бетона при раздельном бетонировании в зависимости от процента пустот в крупном заполнителе и состава раствора. При использовании щебня фракции 20-40мм для колонн и ригелей пустотность составляла 50%. В нашем случае при сравнительно небольших сечениях ригелей и колонн применялся однофракционный состав щебня.
При 50% пустот и щебне расход цемента при раздельной укладке крупного заполнителя и иньекции раствора будет такой же, как и при обычном бетонировании с
I62 ’ СИСТЕМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ №16 - 2015 *
Усов БоА®.
Акимов С.Ю.
уплотнением вибрацией. Но это справедливо лишь при условии приготовления растворов для нагнетания в турбулентном смесителе и применении пластифицирующих добавок (винсола, ЦНИПС-1, ССБ).
На рис. 5 приводится график, показывающий влияние пластифицирующих добавок на прочность растворов при сжатии. Образцы подвергались тепловлажностной обработке. При В/Ц = 0,50 и выше, что чаще всего встречается в растворах для иньек-ции при раздельном бетонировании, пластифицирующие добавки, за исключением винсола, снижают прочность раствора при тепловлажностной обработке.
Плотность бетона в изделиях проверялась ультразвуком, скорость прохождения которого показала равномерную степень уплотнения бетона.
По предварительным данным, при раздельном бетонировании стоимость производства бетонных работ снижается на 12-15°/о, главным образом из-за отсутствия переработки бетонной смеси, а трудозатраты сокращаются на 20-25%.
Рис. 5. Прочность растворов с различными добавками при сжатии.
Состав раствора 1:1,2 (цемент:песок). 1 - без добавки; 2 - с добавкой 0,1% винсола;
3 - с добавкой 0,1% ЦНИПС-1; 4 - с добавкой 0,15% ССБ.
В табл. 1 и 2 приводится сравнение трудоемкости изготовления колонн на заводе ЖБИ № 11 обычным методом и раздельным бетонированием, которое значительно снижает трудоемкость и продолжительность цикла.
0,40 0,47 0,50
053
б/ц
СИСТЕМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ №16 - 2015
63
ъенн
ЗМатшшмчешше и
техничиесйже
науки
Ес
Таблица 1
Изготовление железобетонной колонны К-12-56 на заводе ЖБИ №11 обычным способом
Наименование операций Количество человек Среднее время в мин.
Чистка формы 2 9
Смазка формы
Укладка арматуры
Сборка формы
Подача бетонной смеси 2 1
бетоноукладчиком 4
Укладка смеси 1,5
Повторная укладка смеси
и вибрации 3,5
Заглаживание поверхности... 5
Итого 4 24
Таблица 2
Изготовление железобетонной колонны К-12-56 методом раздельного бетонирования
Наименование операций Количество человек Среднее время в мин.
Чистка формы Смазка формы Укладка арматуры Сборка формы 2 9
Заполнение формы щебнем.. Передвижение формы и её 1 2
герметизация Присоединение шланга и 1
Иньецирование раствора 5
Итого 3 17
64
СИСТЕМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ №16 - 2015
Усов БоА®.
Акимов С.Ю.
При раздельном бетонировании колонн требуется звено из трех человек вместо четырех при обычном методе. Сокращаются и общие затраты времени 51 мин вместо 96 на изготовление одной колонны обычным методом. Раздельное бетонирование исключает такую операцию как заглаживание поверхности. В таблицах также показаны характер отдельных операций и их продолжительность.
При раздельном бетонировании необходимо готовить 50% раствора для заполнения пустот в щебне вместо 100% бетона при существующих методах формования изделий. Тем самым бетоносмесительные узлы заводов путем замены бетономешалок соответствующей производительности растворомешалками смогут обеспечить удво -енную производительность формовочных цехов Для раздельного бетонирования ко -лонн и ригелей требуется щебень фракции 20-40 м (вместо 5 - 20мм), что позволит снизить его стоимость.
При раздельном бетонировании колонн и ригелей отпадает необходимость в трудозатратах на заглаживание верхней поверхности. Раздельное бетонирование способствует сохранности форм, так как они не подвергаются динамическим воздействиям.
Перевод технологических линий на раздельное бетонирование осуществляется в основном с использованием стандартного оборудования (турбулентных смесителей и растворонасосов) и существующего парка форм для колонн и ригелей. Дополнительно необходимо изготовить устройство для герметизации форм сверху на период нагнетания раствора.
Отсюда, техническое перевооружение потребует минимальных затрат.
Раздельное бетонирование исключает вибрацию и шум и тем самым оздоровляет условия труда.
За рубежом раздельное бетонирование применяется в дорожном, тоннельном, шахтном, гидротехническом строительстве, но наиболее полно его преимущества могут быть использованы в промышленности сборного железобетона. До сих пор внедрение раздельного бетонирования тормозилось отсутствием разработанной технологии. ВНИИЖолезобетон разработал совместно с заводом ЖБИ № 11 основы технологии раздельного бетонирования.
Колонна из бетона марки 200 испытывалась как центрально сжатый элемент с раскреплением по середине высоты. Контрольная нагрузка-99 т. Проектная разрушающая нагрузка-190т. Разрушение наступило при нагрузке - 200т в сечении, отстоящем на 50см выше места раскрепления.
СИСТЕМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ №16 - 2015
65
ъенн
ЗМатшшмчешш® и
шехн1жщшск1ше
науки
Ес
Ригель из бетона марки 300 испытывался как балка на двух опорах пролетом 5,64 м. Нагрузка прикладывалась в двух сечениях, расположенных в четвертях пролета. Разрушение наступило при суммарной нагрузке 16 т.
Выводы
1. Изготовление колонн и ригелей путем раздельной укладки крупного заполнителя и иньекции раствора является одним из наиболее перспективных методов безвибрационного изготовления линейных железобетонных изделий на заводах сборного железобетона.
2. Раздельное бетонирование колонн и ригелей может быть осуществлено при любой схеме производства: конвейерной, агрегатно-поточной, стендовой.
3. Раздельное бетонирование колонн и ригелей возможно только при условии применения чистых фракционированных заполнителей.
4. Растворы для иньекции при раздельном бетонировании должны приготовляться в турбулентных смесителях с пластифицирующими добавками (винсол, ЦНИПС-1, ССБ).
5. Раздельное бетонирование колонн и ригелей может быть осуществлено с использованием стандартного оборудования (турбулентных смесителей С-868, растворонасосов С-317) и наличного парка форм.
6. Герметизация форм сверху (на период нагнетания раствора) может быть осуществлена пригрузом, развивающим давление 2 кг/см2.
Усов Борис Александрович, к.технических наук, доцент кафедры Промышленное и гражданское строительство Университета машиностроения
ПОЛУЧЕНИЕ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ВЯЖУЩИХ НА ОСНОВЕ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА С ДОБАВКОЙ СУПЕРПЛАСТИФИКАТОРА С-3
Переход на экономное технически-обоснованное расходование материальных ресурсов, а также износ оборудования на многих цементных заводах остро выдвинули задачу сокращения расхода портландцемента - наиболее дефицитного строительного материала.
Ключевые слова: портландцемент, бетон, вяжущее, смеси
66
СИСТЕМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ №16 - 2015
