Книга ПЕСЧАНЫЙ БЕТОН И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Автор: профессор К. И. Львович

6.2.2. Блоки внутренних стен

Комбинатом строительных материалов № 24 ППО «Моспромстройматериалы» из тяжелого бетона М200 изготавливается около 40 тыс. м3 блоков внутренних стен школьных и лечебных зданий.

Изготовление блоков производится по поточно-агрегатной технологии. Формование — на виброплощадке из смесей жесткостью 15–20 сек по ГОСТ 10181.1-81 с немедленной распалубкой. Тепловлажностная обработка изделий — в автоклавах, работающих как низконапорные пропарочные камеры при избыточном давлении 0,2 МПа. Номенклатура блоков включает 47 наименований. Проведены расчеты, показавшие, что только 5 из них действительно должны изготавливаться из бетона М200. Остальные могут быть выполнены из бетона М150, что позволило рекомендовать использовать песчаный бетон М150 для всей номенклатуры блоков, практически не меняя сложившегося технологического процесса и не увеличивая расхода цемента по сравнению с нормами, существующими на комбинате. Указанные 5 блоков были перепроектированы на изготовление их из песчаного бетона М150. Изготовление опытных образцов блоков и их испытания подтвердили соответствие изделий требованиям проекта по прочности и раскрытию трещин.

Для производства конструкций на КСМ № 24 применяются, в основном, пески речные из поймы Москвы-реки (Западный порт), а также Калининского и Мякининского месторождений. Модуль крупности этих песков — 1,5 ÷ 1,7, загрязненность — от 3 до 10 %. Пески Западного порта вообще не удовлетворяют требованиям стандарта. Применение песка такого низкого качества для изготовления блоков не позволило решить поставленную задачу в полном объеме — перейти на изготовление изделий из песчаного бетона по существующей технологии без увеличения расхода цемента на изделие. В табл. 6.7 приведены результаты проектирования состава на мелком Калининском песке и для сравнения — на крупном (Мк = 2,8) песке Вяземского ГОК. В качестве варианта, обеспечивающего практически тот же экономический эффект, что и использование песчаного бетона на крупном песке, был разработан состав 4 — песчаный бетон на мелком песке с укрупнительной добавкой щебня. Состав 4, предложенный для производства блоков, получен в результате оптимизации расхода материалов по экономическому критерию.

Базовым предприятием для отработки технологии производства блоков из песчаного бетона был выбран Лианозовский завод стеновых конструкций из следующих соображений:

— блоки стен подвалов изготавливаются в специализированном цехе, единственном на заводе, где используется тяжелый крупный заполнитель. Кроме блоков там изготавливается небольшое количество деталей оград, для производства которых также может быть использован песчаный бетон;

— бетоносмесительный узел имеет две бетономешалки, что позволяет организовать экспериментальные работы без ущерба для серийного производства;

— блоки проходят термообработку по режиму, продолжительность которого составляет 16 часов.

Следует отметить, что переход на изготовление блоков из песчаного бетона без существенной перестройки технологического процесса и практически с тем же расходом цемента ужесточает требования как к технологическим пределам, так и к исходным материалам для приготовления цементно-песчаной смеси.

Материалы. Применение при производстве блоков стен подвалов песка Тучковского карьера с Мк = 1,9, традиционно используемого заводом, обеспечивает требуемую стандартом прочность и морозостойкость. При использовании более мелких, иногда применяемых заводом песков, а также загрязненных с увеличенной удельной поверхностью объем пор, незаполненных цементным тестом, увеличивается, что приводит к снижению прочности и, соответственно, необходимости увеличить расход цемента.

Используемый заводом Михайловский цемент нестабилен по характеристикам минералогического состава. Кроме того, имели место случаи несоответствия паспортной марки цемента его активности после термообработки.

Отпуск изделий с недостаточной отпускной прочностью вообще является недопустимым, а для блоков стен подвалов, изготавливаемых из бетона М100 без арматуры, может вообще привести к их разрушению в процессе распалубки, транспортировки, монтажа. Это означает необходимость организовать контроль активности поступающего цемента либо (что предпочтительнее, и что было реализовано заводской лабораторией) проводить контроль активности цемента непосредственно в бетоне [110].

В процессе отработки технологии опытно-промышленного выпуска определению подлежали следующие параметры технологии:

Время перемешивания смеси. Наилучшие результаты дало двухстадийное перемешивание: сначала цемент с песком насухо, затем добавляется вода, и продолжается перемешивание.

При отработке технологии производства блоков оптимальными были найдены следующие параметры: перемешивание насухо — 1,5 мин, перемешивание с водой — 1,5 мин. Итого цикл перемешивания — 3 мин.

Дозировка воды. Применение песка в качестве единственного заполнителя увеличивает его расход более чем втрое по сравнению с тем количеством, которое использовалось для тяжелого бетона. Влажность песка (при отсутствии на заводе крытого склада) может меняться значительно. Изменение влажности песка на 1 % приводит к необходимости изменять расход воды на 16–17 л/м3 смеси, что исключает возможность использования стандартных влагомеров. Расход воды поэтому рекомендовано устанавливать пробными замесами. Количество воды в цементно-песчаной смеси, в значительной мере определяющее ее подвижность, должно быть оптимизировано в зависимости от вида смесительного, формующего и другого оборудования.

Установлено, что оптимальный расход воды для производства блоков из песчаного бетона для стен подвалов на Лианозовском заводе, оборудованном виброплощадками ВРА, соответствует осадке конуса СтройЦНИИЛ 2–2,5 см.

Время уплотнения. Практика изготовления блоков из песчаного бетона для стен подвалов показывает, что широко распространенный критерий, принятый для оценки времени окончания формования — появление цементного молока на поверхности изделия здесь недостаточен. Наблюдались случаи низких величин Ку, несмотря на активное выделение цементного молока. Необходимо поэтому визуальный контроль сопровождать контролем времени вибрации. Для Лианозовского завода время непосредственной вибрации цементно-песчаной смеси, гарантирующее необходимое уплотнение, составило 40 сек.

Режим тепловлажностной обработки. Стремление использовать существующие на заводах посты формования приводит, как правило, к использованию подвижных смесей. Увеличение расхода воды — это, в том числе, и удлинение цикла термообработки. Назначение оптимального режима термообработки осложняется нестабильностью характеристик, поступающих на завод цементов.

На рис. 6.17 приведены четыре характерные кривые роста прочности цементно-песчаной смеси, изготовленной с применением четырех партий Михайловского цемента М400, на котором работает Лианозовский завод. Время предварительной выдержки бетонной смеси, принятое равным периоду структурообразования смеси в худшем варианте, составляло 3 часа.

Предварительно были проведены исследования, ставящие целью получение оптимального режима термообработки изделий.

Изготовление образцов нормального хранения из песчаных бетонов составов, приведенных в табл. 6.15, подтвердило возможность получения требуемой отпускной и проектной прочности.

При назначении режима тепловлажностной обработки были приняты во внимание рекомендации «Руководства» [85]. Длительность цикла термообработки, составляющей на заводе в настоящее время для блоков из тяжелого бетона 16 часов, оставлена прежней. Эксперимент включал проверку девяти составов песчаного бетона и четырех режимов термообработки (табл. 6.15).

Режимы термовлажностной обработки:

I. (2) + 3 + 10 + 1 = 16.

II. (3) + 3 + 9 + 1 = 16.

III. (4) + 3 + 8 + 1 = 16.

IV. (3) + 0 + 12 + 1 = 16.

Температура изотермического прогрева t = 80 C, подъем температуры по 20 C в час.

IV режим термообработки моделировал возможность пуска «острого» пара (очень быстрого подъема температуры в камере) и, как выяснилось, оказался совершенно неприемлемым. Образцы вспучивались, прочность резко падала. Поэтому в последней, третьей серии этот режим заменен режимом (3) + 2 + 10 + 1 = 16, моделирующим быстрый подъем температуры: в течение 2 часов температура повышалась с 20 до 80 C.

Анализ материалов экспериментальных работ, результаты которых приведены в табл. 6.15, позволяют рекомендовать для производства блоков состав 6 и III режим тепловлажностной обработки.

Таблица 6.15

Примечание: Прочность определялась на образцах-кубах с ребром 10 см через 4 часа после термообработки.

Последовательная отработка технологических режимов и организация контроля качества исходных материалов позволили в рамках существующего технологического процесса и без снижения производительности линии организовать производство блоков из песчаного бетона для стен подвалов вместо аналогичных блоков из тяжелого бетона.

Экономический эффект внедрения на Лианозовском заводе (в ценах 1984 г.) — 4 руб. 95 коп. на кубометр заменяемого бетона (табл. 6.16, состав 1).

Аналогичная работа была проведена на Бескудниковском комбинате строительных материалов и конструкций № 1, где блоки стен подвалов выпускаются в количестве 32 тыс. м3 в год. Производство это организовано в 3 смены по поточно-агрегатной технологии, уплотнение бетонных смесей — на виброплощадке, термообработка — в ямных камерах с очень коротким циклом, не превышающим 8 часов.

Бетонная смесь доставляется в цех самосвалами, приготовление смеси производится в бетономешалках принудительного действия.

Было установлено, что минимально допустимая подвижность цементно-песчаной смеси, исходя из условий ее качественного уплотнения на существующей виброплощадке, составляет 1–1,5 см ОК.

Исходя из этих условий были предложены и экспериментально проверены составы бетонной смеси на мелком и крупном песках, приведенные в табл. 6.16, включающие добавки СДО и CaCl2, которые используются комбинатом при изготовлении ограждающих конструкций.

Таблица 6.16

Составы бетона и стоимость материалов 

 Указанные составы бетона обеспечивают марку М100, отпускную прочность Rотп = 70 кг/см2 и требуемую морозостойкость.

Был также подобран и опробован состав 3 из золопесчаного бетона на мелком песке.

Разработана и согласована техническая документация на изделия и технологический регламент, на изготовление блоков из песчаного бетона для стен подвалов. Решением Госстроя СССР использование песчаного бетона в блоках стен подвалов было допущено без ограничений [81]. 

Выше уже отмечались недостатки технологии, используемой в настоящее время для производства блоков. Их изготовление происходит, в основном, на полигонах с транспортировкой бетонной смеси автомашинами и подачей козловыми кранами. Уплотнение — на виброплощадках с низкими энергетическими характеристиками или глубинными вибраторами, что приводит к необходимости использовать бетонные смеси с ОК 5–10 см. Доля ручного труда составляет 80 %, велики расходы металла на формы, низка производительность. По ППО «Моспромстройматериалы» количество формовщиков — рабочих низкой квалификации с тяжелыми условиями труда составляет около 150 человек.

В течение ряда лет проводились работы по созданию технологии и оборудования для производства блоков вибропрессованием на конвейерной линии.

Ее разработке предшествовали исследования по отработке технологии вибропрессования изделий высотой до 600 мм.

Было также установлено наблюдение за транспортировкой, монтажом и эксплуатацией блоков из песчаного бетона, отформованных на виброплощадке и использованных при строительстве школы и двух детских садов. В течение 3 лет не обнаружено каких-либо отличий от стандартных равнопрочных блоков, изготовленных из тяжелого бетона.

Формование изделий высотой 600 мм (накрывной камень) из особо жестких цементно-песчаных смесей позволило определить основные параметры вибропрессования блоков и приступить к созданию автоматической линии производительностью 40 тыс. м3 в год, что обеспечивало качественно новый принцип производства блоков: отказ от применения форм, значительное сокращение энерго- и трудозатрат (табл. 6.17, рис. 6.18), использование особо жестких цементно-песчаных смесей с низкими расходами цемента.

При изготовлении блоков предусматривалась беспетлевая строповка, что позволило полностью отказаться от использования арматурной стали и значительно упростить технологический процесс.

 Таблица 6.17

Основное формующее оборудование — универсальный вибропресс, позволяющий за счет смены формообразующей оснастки изготавливать 3 типа блоков ФБС 24.3.6; 24.4.6; 24.5.6 по два изделия за формовку.

Для обеспечения стабильности засыпки и сокращения времени формования предусмотрена вибродозировка двумя механизмами.

Формование производится на унифицированном поддоне, вибростол включает 3 раздельные виброплощадки. Цементно-песчаная смесь уплотняется воздействием веса пуансона, пневмопригруза и вибрации. Основные показатели производства приведены в табл. 6.18.

В процессе формования предусматривается контроль качества уплотнения бетонной смеси — процесс уплотнения регулируется автоматически изменением продолжительности вибрации и порядком включения вибраторов.

На манипуляторе-перекладчике, устанавливающем готовые изделия в накопитель перед отправкой на склад, закреплены ультразвуковые контроллеры для определения прочности бетона изделий.

Линию обслуживают 2 оператора. Технология предусматривает также возможность формования изделий с использованием зол ТЭЦ вместо песка.

Освоение Московской промышленностью вибропрессования как основного метода производства блоков стен подвалов позволяет экономить ежегодно 20 тыс. т цемента, 450 тыс. м3 щебня. Масса форм, находящихся в обороте, может быть уменьшена с 2300 до 750 т, что, в свою очередь, снижает расходы электроэнергии на транспортные операции и теплопотери на разогрев форм при термообработке. Известно, что в России ежегодно изготавливается около 5 млн. м3 блоков стен подвалов, поэтому освоение технологии вибропрессования при их производстве может сэкономить 0,5 млн. т цемента, 4,5 млн. м3 щебня, высвободить около 2,5 тыс. человек.

6.2.7.1. Безнапорные виброформованные трубы

Купить книгу.

Продолжение следует... в следующем выпуске рассылки.