Способ изготовления предварительно напряженных безраструбных труб

 

Изобретение относится к способам для изготовления сборных железобетонных изделий, а именно предварительно напряженных цилиндрических труб. Предлагаемый способ направлен на упрощение технологии, достижение заданной толщины несущего и защитного слоев, на повышение плотности и непроницаемости бетона, на обеспечение расчетной величины предварительного напряжения в спиральной арматуре. Сущность данного способа заключается в том, что процесс изготовления труб разделяется на несколько технологических постов, формование несущего после навивки на его поверхность свежеотформованного бетона предварительно напряженной спиральной арматуры защитного слоя производят на достаточно жестком коническом сердечнике с помощью скользящей формующей воронки, где бетонную смесь тиксотропно разжижают высокочастотным, более 75 Гц, глубинным вибрированием и уплотняют под давлением пригруза от массы виброуплотняемого бетона величиной 0,004-0,01 МПа, при скорости формования 0,75-1,5 м/мин.

Изобретение относится к способам для изготовления сборных железобетонных изделий, а именно предварительно напряженных цилиндрических труб.

Известен способ изготовления предварительно напряженных железобетонных труб по одностадийной технологии, в котором предусматривается установка сердечника на пост формования, сборки формы, укладка в нее цилиндрического каркаса спиральной арматуры, натяжение на форму стержней продольной арматуры, установка форм на пост формования, формование тела трубы в вертикальном положении, гидропрессование свежеотформованного бетона (до 2,5 МПа) и натяжение спиральной арматуры, тепловая обработка, распалубка и калибровка втулочных концов трубы алмазным или абразивным инструментом, гидравлические испытания (1).

Основным недостатком такого способа являются большая трудоемкость, низкая производительность, необходимость применения весьма сложной формы с калиброванными болтами для раздвижки самой формы при опрессовке. Продолжительность формования трубы при свободном падении бетонной смеси в формовочную полость с высоты порядка 5 м, при диаметре трубы 500-1600 мм, составляет 40-100 минут. Применение высокочастотных вибраторов, навешиваемых на стенки формы при виброформовании трубы, создает шумовое давление значительно выше допускаемых санитарных норм. В процессе опрессовки бетона для достижения требуемого (расчетного) предварительного напряжения в спиральной арматуре в ряде случаев происходят локальные нарушения, сложившиеся при виброформовании структуры бетона с соответствующими изменениями плотности упаковки частиц, составляющих бетон. Поэтому при испытаниях на водонепроницаемость на таких участках трубы появляются мокрые пятна и, следовательно, необходимость перевода такой трубы в более низкий, чем расчетный, класс с соответствующим снижением стоимости.

К недостаткам этого способа и технологии относится также пониженная коррозионная стойкость труб в основном из-за дефектов в защитном слое. На многих трубах, в основном, на раструбах и в местах перехода к цилиндру, толщина защитного слоя равняется соответственно 3-7 и 5-10 мм вместо требуемой по ГОСТу 15± мм. Поэтому в ряде случаев срок службы железобетонных труб вместо 50 лет по расчету составляет всего 2-7 лет.

Известен способ формования виброгидропрессованных трубчатых изделий, включающий установку форм с арматурным каркасом изделия на сердечник с эластичным чехлом, фиксацию втулочной части каркаса радиально расположенными распорными клиньями после центровки его чехлом путем подачи в подчехольные пространство сердечника рабочего агента (воды) под давлением 0,01-0,04 МПа. Перед подачей бетонной смеси в полость между формой и сердечником давление рабочего агента сбрасывается. После формования осуществляют гидропрессование, тепловую обработку, распалубку, гидроиспытания (2).

К недостаткам этого способа относятся дополнительное значительное увеличение трудозатрат и энергоресурсов, увеличение продолжительности изготовления трубы и преждевременный износ чехла.

Известен способ одностадийного изготовления предварительно напряженных трубчатых изделий из бетона, по технической сущности наиболее близкий к заявляемому, включающий сборку формы с сердечником и наружной опалубкой, установку напряженной продольной арматуры, виброформование несущего слоя, после снятия наружной опалубки навивку напрягаемой спиральной арматуры непосредственно на свежеотформованный отформованный бетон этого слоя, нанесение защитного слоя, термообработку, гидравлические испытания трубы. Особенность этого способа состоит в том, что опрессовку свежеотформованного бетона несущего слоя осуществляют путем обжатия радиальным давлением от навивки спиральной арматуры. В затвердевшем бетоне защитный слой работает совместно с бетоном несущего слоя в состоянии предварительного напряжения (3).

Основным недостатком этого способа является неоднородная плотность свежеотформованного бетона и в связи с этим непредсказуемое понижение расчетной величины предварительного напряжения в спиральной (рабочей) арматуре после навивки. В процессе формования при подаче бетонной смеси на виброголовку с высоты 5 и более м весьма трудно обеспечить равномерное ее распределение в кольцевом пространстве между виброголовкой и формой. А поскольку виброголовка свободно посажена на сердечник, перемещающийся в процессе формования трубы, то толщина ее стенок оказывается не одинаковой, как и степень уплотнения. Поэтому при обжатии свежеотформованного бетона в процессе навивки спиральной арматуры происходит доуплотнение его и не мгновенно, а процесс этот продолжается и после навивки спирали, в том числе и за счет отжатия свободной воды и воздуха. В результате уменьшается толщина стенки несущего слоя и снижается величина напряжения в спиральной арматуре.

Предлагаемый способ направлен на улучшение технологии, достижение заданной толщины несущего и защитного слоев, на повышение плотности и непроницаемости бетона, на обеспечение расчетной величины предварительного напряжения в спиральной арматуре.

Для достижения такого технического результата предлагаемый способ содержит новые существенные признаки, ранее не использованные в технике для достижения аналогичного результата. К ним относится разделение процесса изготовления труб на несколько технических постов, формование несущего и после навивки на его поверхность свежеотформованного бетона предварительно напряженной спиральной арматуры защитного слоя производят на достаточно жестком коническом сердечнике с помощью скользящей формующей воронки, где бетонную смесь тиксотропно разжижают высокочастотным (более 75 Гц) глубинным (внутренним) вибрированием и уплотняют под давлением пригруза от массы виброуплотняемого бетона величиной 0,004-0,01 МПа, при скорости формования 0,75-1,5 м/мин.

Разделение процесса изготовления трубы на несколько технологических постов (формование несущего слоя, навивка на его поверхность свежеотформованного бетона предварительно напряженной спиральной арматуры, формование защитного слоя, термообработка, распалубка и подготовка оснастки для формования очередной трубы) позволяет повысить технический уровень выполнения операции на этих постах, упростить технологический процесс, обеспечить надлежащий пооперационный контроль производства.

Применение достаточно жесткого конического сердечника для изготовления трубы вместо складного сердечника значительно упрощает как сборку его для формования, так и распалубку путем выпрессовки. Причем конусность сердечника будет в пределах допускаемой стандартом на железобетонные трубы (ГОСТ - 12586-85) и не повлияет на их пропускную способность, а, наоборот, увеличит ее за счет устранения шероховатости внутренней поверхности трубы при применении достаточно высокого класса обработки поверхности стального сердечника.

Применение метода подвижных щитов при формовании трубы позволит отказаться от материалоемкой сложной формы и достигать заданную фиксированную толщину свежеотформованного виброуплотненного бетона как несущего, так и защитного слоев. Использование наиболее эффективность метода глубинного (внутреннего) вибровоздействия на бетонную смесь в сочетании с пригрузом от 40 до 100 г/см² для смеси жесткости Ж1-Ж2 (от 5 до 20 сек по ГОСТ 10181-85) от массы виброуплотняемой бетонной смеси, находящейся в раструбной части воронки, позволяет обеспечить наибольшую степень ее уплотнения при повышенных (более 75 Гц) частотах колебаний. При этом, как известно, достаточно высокая степень уплотнения бетонной смеси (Ку 0,98-0,99) при толщине уплотняемого слоя до 0,1 м достигается при скорости формования 0,75-1,5 м/мин. Благодаря этому предварительное напряжение в спиральной арматуре после навивки на свежеотформованный бетон будет в наибольшей степени приближаться к расчетному.

Изготовление предварительно напряженной трубы по предлагаемому способу осуществляют следующим образом.

Конический сердечник в сборе со съемными фланцами на концах и закрепленными на них стержнями предварительно напряженной продольной арматуры устанавливают и закрепляют вертикально на посту формования несущего слоя трубы. Формование этого слоя осуществляют путем наполнения бетонной смесью раструбной части воронки при включенном глубинном виброизлучателе с частотой более 75 Гц до определенного уровня и сохранение его за счет подпитки из расходной емкости с таким расчетом, чтобы давление от виброуплотняемой бетонной смеси на месте ее укладки было 0,04-0,01 МПа, в зависимости от жесткости смеси, интенсивности вибрации и скорости формования.

Процесс формования состоит в уплотнении и укладке бетонной смеси в полость между коническим сердечником и скользящей цилиндрической частью воронки. Затем на свежеотформованную поверхность этого слоя накладывают полосовой распределительный каркас и сердечник с трубой перемещают на пост навивки предварительно напряженной спиральной арматуры при помощи соответствующего механизма. После навивки и закрепления концов спиральной арматуры на съемные фланцы сердечника надевают калибровочные кольца для образования калиброванных втулочных концов трубы и по аналогии с формованием несущего слоя на очередном посту формуют защитный слой трубы.

Отформованную трубу перемещают на участок тепловой обработки. По достижении бетоном 70% марочной прочности трубу устанавливают на кантователь и перемещают на пост распалубки, где снимают калибровочные втулочные кольца, отпускают натяжение в стержнях продольной арматуры на бетон, снимают фланцы, выпрессовывают сердечник и трубу отправляют на пост гидроиспытания, а затем на склад готовой продукции.

В предлагаемом способе отпадает надобность в сложной и материалоемкой наружной форме. Благодаря разделению процесса изготовления трубы на отдельные операции обеспечивается возможность применять наиболее эффективные технологические приемы и параметры для достижения заданных показателей качества труб. Это создает условия для высокой эксплуатационной надежности и долговечности трубопроводов и получения большой экономической эффективности. При этом способе исключается необходимость выполнения операции по доработке и калибровке втулочных концов трубы при помощи алмазного или абразивного инструмента.

Формула изобретения

Способ изготовления предварительно напряженных безраструбных труб с втулочными концами, включающий сборку формы с сердечником, установку продольной и навивку спиральной арматуры, формование несущего и защитного слоев и термообработку, отличающийся тем, что изготовление трубы производят на жестком коническом сердечнике посредством скользящей формующей воронки, при этом формование несущего и, после навивки на поверхность свежеотформованного бетона напряженной спиральной арматуры, защитного слоя производят вертикально, а бетонную смесь в раструбе формующей воронки тиксотропно разжижают высокочастотным, более 75 Гц, глубинным виброизлучателем и укладывают под давлением пригруза от этой виброуплотняемой смеси не менее 0,004-0,01 МПа при скорости формования 0,75-1,5 м/мин, причем перед формованием несущего слоя на фланцы устанавливают калибровочные кольца для образования калиброванных втулочных концов трубы.