Книга ПЕСЧАНЫЙ БЕТОН И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Автор: профессор К. И. Львович

Рынок зарубежного оборудования для изготовления мелкоштучных изделий предлагает широкий выбор технологических линий и отдельных агрегатов — от самых простых без механизации транспортных операций до универсальных линий с полной автоматизацией процесса, использованием роботов и др.

Однако производители этих линий, как правило, предусматривают использование сырьевых материалов, получение которых требует от заказчика организации участка по их подготовке, что обычно представляется трудноразрешимой задачей.

Сложившаяся отечественная практика — компенсировать низкое качество сырья увеличением расхода цемента — далеко не всегда позволяет получить даже технический результат.

Поэтому для решения задач жилищного, коммунального, промышленного и дорожного строительства были разработаны отечественные технологические линии, преимущественно вибропрессования, позволяющие производство широкой номенклатуры изделий с использованием заполнителей, в первую очередь — песков, не подвергавшихся переработке после их добычи. Совершенствование этого оборудования и последовательное расширение номенклатуры выпускаемых конструкций, позволили организовать массовое производство:

• стеновых и фундаментных блоков (блоков для наружных и внутренних стен, перегородок, фундаментных блоков и подушек);
• дорожных изделий (бортовых камней, тротуарных плит, фигурных элементов мощения, брусчатки);
• изделий для благоустройства территорий (вазонов, цветочниц);
• изделий для инженерного и специального строительства (плит для каналов теплотрасс, плит для защиты электрокабелей);
• отделочных материалов.

Простота и скорость благоустройства территорий с использованием бетонных тротуарных плит, эстетические преимущества этих покрытий, возможность ремонта коммуникаций без разрушения плит — все это делает плитные покрытия лучшим вариантом благоустройства.

В Москве, в ППО «Моспромстройматериалы» под руководством Н.В. Михайлова была разработана усовершенствованная технология объемного вибропрессования особо жестких цементно-песчаных смесей.

В 1973 году впервые в стране был организован опытно-промышленный выпуск тротуарных плит из песчаного бетона.

Первые промышленные партии тротуарных плит (Москва, завод ЖБИ № 17), уложенные в центре города (Кропоткинская ул., ул. К. Маркса, ул. А. Толстого, Ленинский пр.), до сих пор успешно эксплуатируются. Дальнейшие работы в области тротуарных плит позволили создать упрощенные технологии, специальное оборудование бесподдонного формования, а также новые виды изделий для покрытий тротуаров — фигурные элементы мощения (ФЭМ). Изделия (табл. 6.35) выпускаются до настоящего времени. При этом увеличивается количество типоразмеров, разработаны их новые виды. ФЭМ изготавливаются из особо жестких цементно-песчаных смесей и регламентированного по качеству сырья, что при соблюдении технологических норм позволяет получать продукцию высокого качества.

Накопленный опыт эксплуатации плитных тротуарных покрытий свидетельствует, что их качество зависит не только от показателей внешнего вида сборных бетонных элементов, но и в не меньшей степени от подготовки основания, тщательности укладки и порядка сборки. Любые отступления приводят не только к получению внешне непривлекательного покрытия, но и к снижению срока его службы: выступающие из плоскости элементы обкалываются, при плохо подготовленном основании плиты трескаются, в углублениях скапливается вода или лед, отдельные углы и грани притупляются.

Для устройства сборных тротуаров следует руководствоваться «Техническими указаниями на устройство тротуаров из бетонных плит» (ВСН 26-76), где, наряду с требованиями к основаниям, впервые предложены соотношения между несущей способностью тротуарных плит, типом основания (песчаное, щебеночное) и воспринимаемой покрытием нагрузкой (пешеходная, заезд транспорта).

Для получения заданного рисунка плиты укладываются в соответствии с заранее разработанной картой раскладки, что особенно важно на участках со сложным очертанием и при использовании плит разных цветов. В этих случаях, и особенно при малоформатных изделиях, укладку проводят вручную.

Для мощения больших регулярных участков в мировой практике используются легкие самоходные агрегаты, перемещающиеся по уже уложенному покрытию. Так, агрегат фирмы «Оптима» (ФРГ), приобретенный для мощения Старого Арбата, укладывает до 1,5 м2 за один цикл.

Бетонные плиты располагают в покрытии либо продольно-поперечными рядами, либо — «в елочку», что зависит от вида применяемых плит и назначения покрытия. При укладке квадратных и прямоугольных плит следует, по возможности, избегать прямолинейных швов большой протяженности.

 6.3.2. Бортовые камни

При строительстве дорог для отделения проезжей части улиц от тротуаров широко используются хорошо зарекомендовавшие себя в эксплуатации бортовые камни из песчаного бетона, которые изготавливаются по технологии вибропрессования на автоматизированных технологических линиях.

Анализ работы бортовых камней в стадии эксплуатации, транспортировки и монтажа показал, что существующая конструктивная форма изделия не полностью соответствует его работе на воздействие нагрузок и неэкономична.

Предложена новая конструкция бортового камня [41], отличающегося от стандартного наличием выемки специальной формы со стороны, примыкающей к тротуару (рис. 6.29). Указанная конфигурация обеспечивает несущую способность бортового камня в соответствии с требованиями норм и снижение материалоемкости изделия на 30 %. Одновременно предлагаемый бортовой камень дает возможность снизить расход монолитного бетона, используемого при монтаже. Установка стандартного бортового камня в стадию эксплуатации производится на специально подготовленное основание в соответствии с рис. 6.30, где также показана схема установки бортового камня новой конструкции и объем бетона, сэкономленного на стадии строительства.

Предлагаемая форма выемки позволяет также:

• обеспечить более надежное, чем в существующей конструкции, соединение бордюра с засыпкой под тротуар,
• увеличить партию бортовых камней, перевозимых одной автомашиной,
• снизить трудозатраты на стадии установки бортового камня, повысить производительность труда.

В процессе разработки предлагаемого бортового камня были проведены необходимые научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, завершившиеся выпуском двух опытно-промышленных партий изделий объемом 1300 и 2200 штук. Образование выемки с внутренней стороны изделия осуществлялось с помощью насадки жестко закрепленной на пуансоне вибропресса.

Проведенные испытания подтвердили соответствие несущей способности бортового камня требованиям стандарта.

Обе партии изделий установлены на грузонапряженной магистрали города (ст. м. «Университет») и на внутриквартальном проезде (Матвеевская ул.).

Через 2 года после установки комиссией, включающей представителей института НИИМосстрой – базовой организации по стандартизации этих изделий, произведено обследование состояния бортовых камней.

Комиссия сочла возможным использование предлагаемого бортового камня вместо стандартного без ограничений.

Бортовой камень с уменьшенной материалоемкостью в течение 6 лет выпускался на опытном заводе треста «Мособлоргтехстрой».

Выпуск изделий общим объемом 22,0 тыс. м3 в год производился в соответствии с ВСН-34-76. Завод не имел рекламаций по качеству продукции.

Экономия, рассчитанная на производительность завода ЖБИ № 17 ППО МПСМ в ценах 1982 г. при стоимости материалов на изготовление 1м3 бетона для бортовых камней 23,55 руб., составила 585,4 тыс. руб. (табл. 6.36). 

Таблица 6.36

Другой путь экономии материалов — создание двухслойных дорожных изделий.

Как известно, основные разрушения в дорожных одеждах происходят в результате размораживания поверхностного слоя в бетоне, его истирания, механического разрушения. Стремясь избежать этого, проектные организации назначают высокие (не ниже М400) марки бетона. Неэкономичность этого приема очевидна. Поэтому изготовление двухслойных конструкций, где слой из низкомарочного бетона не соприкасается с наружным воздухом, — реальный путь экономии материалов.

На рис. 6.31 приведена новая конструкция бортового камня, состоящего из опорного и накрывного элементов, соединенных клеящей прослойкой. Для обеспечения надежной работы бортового камня в процессе эксплуатации и для увеличения возможности восприятия усилий от наезда транспорта соединение смежных вертикальных граней реализовано по схеме «зуб — паз».

Опорный блок устанавливается в бетонную подушку — основание дорожного покрытия и воспринимает основные силовые воздействия. Опорный блок не подвергается непосредственному воздействию атмосферы и поэтому может изготавливаться из бетона, марки по прочности и морозостойкости которого более низкие, чем у материала накрывного элемента.

Накрывной элемент изготавливается из высокопрочного бетона, что позволяет бортовому камню воспринимать атмосферные воздействия и не разрушаться от солевой коррозии.

Указанная конструкция бортового камня обладает еще рядом преимуществ, в том числе — дает возможность ремонта путем замены накрывного камня, позволяет монтаж ограждения разной несущей способности, когда накрывной элемент устанавливается в виде непрерывной ленты, а опорный — с разрывами. Соединение «зуб — паз», с одной стороны, увеличивает длину клеящей прослойки, с другой — препятствует «выворачиванию» накрывного элемента при наезде автотранспорта.

 6.3.3. Плиты для покрытий трамвайных путей

На заводе ЖБИ № 15 ППО «Моспромстройматериалы» в течение ряда лет из тяжелого бетона М400 изготавливались железобетонные плиты для покрытий трамвайных путей. Размеры плит — 1730 × 1400 × 120 мм и 1730 × 680 × 120 мм, расход арматуры — 11,5 кг/м2, изготовление плит — по поточно-агрегатной технологии с формованием на виброплощадке изделий из бетонных смесей с осадкой конуса 3–5 см.

Несмотря на ряд мероприятий по обеспечению качества, проведенных заводом, плиты в большинстве случаев не соответствовали требованиям по долговечности. Изделия, срок службы которых определен в 20 лет, выходили из строя после 2–3 лет эксплуатации: разрушался верхний слой бетона, обнажалась и корродировала арматура.

Было предложено изготавливать плиты для покрытий трамвайных путей на автоматической линии из особо жестких цементно-песчаных смесей [56].

Расчеты показали, что возможности совершенствования существующей конструкции плит незначительны, и что пути снижения материалоемкости изделий следует искать в области новых конструктивных форм.

Несмотря на то, что стандартные плиты рассчитаны на воздействие нагрузки Н-30, к покрытию из них предъявляются иные требования, чем к дорожным покрытиям аналогичной несущей способности: по трамвайным путям проезд транспорта разрешен лишь в порядке исключения, т. е. весьма редко и с невысокой скоростью. Это позволяет уменьшить размеры плит, поскольку возрастание количества швов в покрытии уже не определяет его качества. В свою очередь уменьшение габаритных размеров изделий позволяет изготавливать плиты неармированными.

В результате вариантного проектирования и технико-экономического анализа была выбрана плита размерами 570 × 460 × 120 мм без арматуры и петель.

Указанные габариты изделия позволяют применять в покрытии один типоразмер плит для укладки в междупутье, в межрельсовом пространстве и на обочине, а также использовать апробирование оборудование — вибропресс ВИП-5М, применяемый для изготовления тротуарных плит 500 × 500 мм.

Вес плиты – 72 кг, что дает возможность вести сооружение покрытий из них с применением средств малой механизации.

Разработан альбом рабочих чертежей плит для покрытий трамвайных путей, заменяющих стандартные железобетонные плиты того же назначения.

Альбом включает рабочие чертежи бетонных плит трех модификаций (в том числе и перспективных шестигранных), предназначенных для применения на путях с колеёй 1524 мм при расстоянии между осями смежных путей 3424 мм. В покрытиях плиты укладываются на подстилающий слой из мелкого (10–20 мм) щебня либо крупного песка. Набор четырех- и шестиугольных плит позволяет создавать покрытия, имеющие разнообразный рисунок. Предлагается два варианта раскладки изделий в покрытии (рис. 6.32) и варианты фактуры лицевых поверхностей плит, которые для архитектурной выразительности покрытия могут изготавливаться цветными, например, для оформления остановок.

Технологическая линия для изготовления плит (рис. 6.33) представляет собой комплекс машин и агрегатов, управляемых автоматически, что обеспечивает согласованную работу всех звеньев, сигнализацию о работе узлов, контроль технологических параметров, блокировки.

Полная механизация технологических и транспортных операций, рациональная компоновка оборудования, отказ от использования кранов позволили разместить линию на площади 200 м2.

Технологический процесс производства плит организован следующим образом: цементно-песчаная смесь приготавливается в бетоносмесительном отделении и ленточным конвейером подается в бункер механизма дозировки.

Дозирование смеси производится мерным ящиком в матрицу формовочного агрегата. Способом объемного вибропрессования формуется изделие, которое затем выпрессовывается, сдвигается и устанавливается на ребро в поддон-тележку. После сборки стопы из 8 изделий происходит перемещение поддон-тележки на один шаг при помощи гидравлического толкателя, установленного в торце верхнего яруса тоннельной камеры термообработки.

В процессе прохождения по конвейеру на поддон-тележке изделия выдерживаются при температуре цеха 1 час, затем снижателем опускаются на нижний ярус камеры ТВО, где происходит их пропаривание в течение 10 часов при температуре 60 C и влажности среды, приближающейся к 100 %. Изделия на выходе из камеры приобретают необходимую прочность и попадают в зону действия манипулятора-штабелера, снижающего пакет изделий и устанавливающего его в контейнер для подачи на склад готовой продукции. Освобожденная тележка после очистки и смазки вновь поступает на пост формования.

Годовая производительность линии — 6 тыс. м3 изделий при двухсменной работе. Линия обслуживается двумя операторами.

Проведены исследования, ставящие целью отработку режимов формования плит и их оптимизацию, что позволило обеспечить требуемое уплотнение смеси в течение 10–12 сек. Оптимизировались давление пневмопригруза, продолжительность вибрации, продолжительность вибродозирования, т. е. факторы, определяющие производительность линии и качество изделий.

Образцы плит были подвергнуты механическим испытаниям, цель которых — оценка правильности проектных решений, подготовка предложений по схеме заводских испытаний, контролю качества. Плиты испытывались на упругом основании, т. е. в условиях, соответствующих работе конструкции в стадии эксплуатации.

Из изделий опытной партии по данным ультразвуковых испытаний отобрано 15 плит, из которых выложен фрагмент межрельсового покрытия. Испытания предусматривали 3 схемы загружения: нагрузка в центре плиты (1), посредине длинной грани двух соседних плит (2) и в месте, где сходятся углы четырех плит (3) (рис. 6.34). Испытанные по схемам (1) и (2) плиты разрушались одинаково: по трещине, пересекающей сечение посредине длинной стороны. При испытаниях по схеме 3 при нагрузке, превышающей расчетную в 3 раза, разрушение не наступало.

Одинаковый характер разрушения плит, испытываемых на упругом основании, позволил рекомендовать простую методику испытания плит как балки на двух опорах. Для определения нормируемого усилия разрушения по такой схеме были испытаны 8 из 15 изделий, не использованных в испытаниях на упругом основании либо не разрушавшихся в процессе испытаний по схеме 3.

В таблице 6.37 приведена разрушающая нагрузка для указанных плит.

Таблица 6.37 Результаты механических испытаний плит

* Здесь и далее: перед чертой — усилие появления первой трещины, после черты — полная потеря несущей способности.

** Плиты не разрушились при максимально возможной по условиям испытаний нагрузки.

Подготовлены рекомендации для проведения периодических заводских испытаний, включающие методы отбора плит, необходимое оборудование, порядок подготовки и проведения испытаний, оценку результатов.

Установка в эксплуатацию первых партий плит показали необходимость проведения дополнительных работ, включающих разработку «Рекомендаций по подготовке основания и укладке плит для покрытий трамвайных путей», инструмента и средств малой механизации для укладки плит (траверсы для выгрузки плит из контейнера, скобы-приспособления для перевода плит из вертикального положения в горизонтальное, тележки с зажимным устройством для транспортировки плиты и укладки ее на подготовленное основание, клещей для ручной переноски плит и извлечения дефектных изделий из покрытия, шаблона для фиксации толщины швов).

Указанные средства малой механизации опробованы на эталонном участке в Москве на Калитниковской улице.

За счет отказа от применения арматуры и гранитного щебня, уменьшения затрат по заработной плате и др. статьям снижение себестоимости при изготовлении 1 м3 плит новой конструкции составило 55 %.

6.3.4. Стеновые блоки

.........

Купить книгу.

Продолжение следует... в следующем выпуске рассылки.