Армирование железобетонных изделий

 Армирование железобетонных изделий подразумевает соблюдение определенных технических правил и требований. Любое отклонение от заданных параметров, сказывается не только на прочности железобетона, но и его себестоимости.

На заводах используются два метода армирования: обычный (без напряжения) и напряженный. Каждый из данных способов отличается по типу операций и видам применяемой арматуры.

Ненапряженное армирование

1. Не напряженный метод подразумевает:

 

На территории завода изготавливаются заранее подготовленные стержни из стали, которые имеют разный диаметр. В местах состыковки, их крепят между собой при помощи сварки. В результате получается плоская сетчатая конструкция. Арматура может быть:

 

  • несущая или основная - устанавливается в тех местах железобетона, где образовывается натягивающее напряжение. В этом случае, арматура принимает на себя все нагрузки;
  • монтажная - выполняет вспомогательную функцию и монтируется в сжатых местах железобетона, либо на участках не имеющих напряжения.

Для осуществления погрузки и разгрузки готовой железобетонной продукции, в их конструкцию дополнительно монтируются петли и крюки. Поскольку конструкция часто имеет сборную комплектацию, в ее изготовлении применяются специальные связные детали, закладные элементы и прочие крепежные части.

Использование арматуры, оснащенной несущими элементами, уже встроенными дополнительными элементами и крепежными деталями, позволяет существенно сэкономить на трудовых ресурсах. Это наиболее простой и удобный метод армирования, поскольку в изготовлении железобетонной продукции, остается только установить заранее подготовленный арматурный каркас в раму и обеспечить его прочное крепление.

Производство сеточной и каркасной арматуры осуществляется в специально оборудованном помещении, где имеются соответствующие агрегаты для выполнения сварочных работ, резательные и гибочные станки. Весь процесс основан на целостном потоке технологических операций, начиная с обработки арматурной стали, и заканчивая выпуском готового железобетонного изделия. 

Для начала составляется предварительный чертеж, где указываются соответствующие параметры будущего изделия. Рассчитывается необходимое количество стальных стержней, прописывается их длина, диаметр, а также расстояние, которое должно быть выдержано, места сварки закладных элементов и будущее место расположение петель. Во избежание образования коррозии, обеспечиваются необходимые параметры, предназначенные для защиты армирующих частей. Именно поэтому, устанавливая готовый каркас и выполняя его раскрепление, нужно соблюдать особую точность и заливать запланированное количество бетона.

В процессе производства каркасной арматуры, используется стержневая сталь. Она упаковывается в специальные бухты (при диаметре до 10 мм), либо поставляется в обычных прутках (при диаметре от 10 мм), которые могут иметь длину 6-12 метров или нарезаться по меркам заказчика. Заказывая моток проволоки, изготовитель железобетона должен учитывать, что она наматывается отдельными отрезками.

Производственный процесс состоит из нескольких операций:

  • для получения готовой арматуры используют сталь из прутков или проволоки, которую необходимо очистить, выправить и нарезать на готовые стержни, что осуществляется при помощи соответствующих автоматических аппаратов, состыковать или согнуть;
  •  стальные стержни собираются в виде каркасной или сетчатой плоскости;
  • для получения пространственных изделий из арматуры, необходимо закрепить (при помощи сварки) фиксаторы, монтажные петли и прочие закладные части.

 

Арматурная сталь, поставляемая в прутках, нарезается на стержни. В случае, несоответствия полученной длины или образования отходов, их приваривают между собой в местах соединения. Для этого используется метод электросварки и применяется контактный метод соединения. Если стержни имеют большой диаметр, разрешается использовать метод дугового стыка. 

Подобная приварка стержней выполняется способом плавления их торцов, при помощи электротока. Рабочему придется усиленно сжать стержни и осуществить сварочные работы. Это позволяет сэкономить на расходных ресурсах и занизить себестоимость готовой продукции.

В процессе производства хомутов, петельных элементов и прочих фигурных деталей, используется проволочная арматура или прутья, которые сначала нужно нарезать на соответствующие куски и согнуть до заданных параметров. Арматурные сетки и каркасы собираются из заранее подготовленных стержней, которые соединяются методом точечной контактной сварки. 

. В местах соединения двух стержней, подается электроток малого сопротивления, что вызывает нагрев контакта. Арматурные стержни становятся пластичными, сильно прижимаются и привариваются друг к другу.

Сварочные работы, производимые точечным методом, выполняются сварочными агрегатами. Они могут иметь разную мощность, быть одноточечными или сваривать сразу несколько точек, оснащаться различными механизмами сжатия привариваемых частей. При помощи сварочных станков, можно полностью автоматизировать процесс производства плоских сеток. 

В зависимости от того, какие автоматы и механизмы будут входить в комплекс, на выходе можно получить готовое арматурное изделие, либо заготовку, предусмотренную для производства объемных каркасов.

Для получения широких сеток, используется комплексная линия производства. В ее состав входит сварочный аппарат МТМС, оснащенный отрезной установкой, групповые держатели бухт, механизмы для выправки, терминалы для сварки закладов, фиксаторы, пневмоножницы для нарезания сетки, а также электромагнитная система запрограммированная на раздачу поперечных стержней и вспомогательных продольных элементов.

Поточный конвейер, предназначенный для автоматизации производственных процессов, способен существенно сократить затраты человеческого труда, чего не скажешь о простом способе, где для работы на кондукторах задействована дополнительная рабочая сила.

Объемные каркасы из арматуры собираются вертикально или горизонтально. Они изготавливаются из плоских сеток, которые привариваются друг к другу сварочными аппаратами. Чтобы упростить стыки узлов клещами, можно использовать вертикальный кондуктор. Между его штырями помещаются плоские арматурные детали. Это поможет удержать их на поворотной консоли, когда включается лебедка, которая поднимает и опускает кондуктор. 

Поскольку каркасы часто отличаются своими размерами, кондуктор должен отвечать заданным параметрам. Для этого его узлы соединяются болтами, которые могут быстро перекручиваться, позволяя изменить конфигурацию кондуктора. Для формирования плит, имеющих ребристую форму (поверхность) и прочих форм, каркасы подвергаются сгибанию на соответствующих аппаратах.

Напряженное армирование

Данный метод предполагает создание должного обжатия, которое выполняется заблаговременно по всему сечению бетонной толщины, либо в тех местах, где натяжение эксплуатируемого бетона, намного больше его растяжения. В производстве напорных труб из железобетона, величина обжатия достигает 10-12 МПа, в более простых случаях - 5-6 МПа. Для этого могут быть использованы анкерные устройства, либо обычной сцепление натянутой арматуры.

Чтобы достичь необходимых параметров обжатия, после деформации, арматурная сталь должна сохранить показатели своей упругости, а также составлять до 85-90% от допустимого предела текучести. Некоторые стали, имеющие углеродный состав, часто не имеют точно указанных пределов текучести, поэтому они должны сохранить 65-70% от нормативов прочности на разрыв.

Напряженное армирование подразумевает применение напрягаемой арматурной стали или прутков (основная нагрузка), ненапрягаемые детали выполняют дополнительную функцию – каркасные и сетчатые части, соединенные методом сварки.

В процессе производства конструкций, подверженных напряжению обжатие выполняется при помощи проволочных пучковых соединений или самостоятельных стержней. Также применяется метод пространсвенного обжатия, когда проволока навивается сразу в разных направлениях.

В производстве используются арматурные детали, крепежные элементы для растяжения, а также устройства, обеспечивающие необходимую фиксацию самостоятельных стержней и проволочных отрезков. Комплектация самой арматурной конструкции должна полностью соответствовать параметрам, заданным в подготовленном проекте. В технологических производственных процессах, также необходимо учитывать тип используемого растяжения и использовать рекомендуемые приспособления, например зажимные детали и анкерные элементы. 

Данные приспособления различаются по методу крепления - плоские, клиновые, резьбовые, конические, глухие. Кончики арматурных пучков опрессовывают в обойме из мягкоплакой стали. Все вышеперечисленные приспособления, кроме резьбовых, могут применяться для крепежа стержневых деталей и прочих частей.

Арматурные стержни крепятся винтовообразными наконечниками или клиновидными элементами. Приспособления для зажима арматурных деталей используются при механической сборке комплектов из проволоки. Они должны прочно скрепить каждый стержневой элемент, проволочные нити или целые комплекты. Анкеры, предназначенные для крепления пучковообразной проволоки, отличаются по методу растяжения и крепления концов. Они сцепляются следующими видами анкеров:

  • конический - натягивается домкратным методом двойного эффекта;
  • гильзовый - натягивается домкратным стержневым способом.

 

Обеспечить заблаговременное натяжение на бетонное изделие можно следующими методами:

  • передача силы тяги возможна при помощи анкерных приспособлений, расположенных на конечных частях арматурной детали. При этом не учитывается сцепляющая сила арматуры и самого бетона;
  • для сцепления арматуры с бетоном, ее диаметр должен быть не более 2,5-3 мм;
  • если диаметр арматуры превышает 2,5-3 мм, то для крепления на поверхности проволоки потребуется сделать специальные зазоры, либо использовать переплетенные проволоки (2, 3 штуки), а также можно взять арматуру с периодическим профилем;
  • железобетонная конструкция усиливается анкерами, после чего обеспечивается крепление арматуры.

 

Арматурное натяжение выполняется следующими методами:

1. Электротермический - подразумевает растяжение арматурного элемента под воздействием определенной температуры электротока. В результате, стержень разогревается с обеих сторон, что приводит к фиксации анкера и не допускает уменьшения длины стержня при снижении его температуры. 

По завершению заливки конструкции бетоном и достижения твердого состояния, арматурные элементы высвобождаются от упоров, а силы арматурного натяжения воздействуют на сам бетон. Это наиболее простой и менее трудоемкий метод натяжения, который существенно отличается от механического способа, благодаря чему, успешно применяется в работе с арматурной стержневой сталью.

Электротермический метод натяжения арматурных деталей подразумевает применение устройств, которые способны одновременно или последовательно натягивать несколько стержневых арматур. Такие приспособления могут нагревать стержень вне формы, либо только в ней. В первом случае, возможно нагревать конструкции, имеющие сразу 3-4 стержня, при условии, что их диаметр не превышает 12-14 мм. Данные параметры должны соответствовать количеству стержней в изделии. Устройство оснащено двумя контактными опорами, одна из которых может двигаться, а другая нет. 

Их поддерживает серединная деталь. Оба контакта имеют прижимную и токопроводящую губки. Степень разогрева проверяется по степени увеличения их длины, что контролируется автоматизированным процессом. Арматурные стержни, разогретые до нужной температуры, перемещаются в упоры форм, основной целью которых является сохранение длины стержня при снижении его температуры. По завершении процесса затвердевания железобетонной конструкции, упоры снимаются, а сила натяжения переходит на сам бетон.

2. Механический - способ натяжения, при котором арматура удлиняется при помощи осевой домкратной нагрузки. Арматура подвергается растягиванию до 50% допустимого напряжения, после чего осматривают элементы зажима и расположение арматурных конструкций. Достигнутое растяжение увеличивают на ту величину, которая будет превышать 10% допустимого предела натяжения. При этом, такие параметры не должны превышать 85% предела прочности проволоки. Выдержав арматуру в достигнутом положении около 5 минут, растяжение уменьшают до величины, заданной в проекте.

Обжатие будущей железобетонной конструкции осуществляется только после придания требуемой прочности и контроля качества крепления анкерных концов. Чтобы определить реальную прочность сцепления, необходимо испытать контрольные образцы. Данные параметры должны соответствовать 70% от проектных показателей. Отпуск растяжения выполняется медленно, в несколько этапов. Натянутая проволока разгружается при условии симметричности относительно оси поперечного сечения. При этом допускается не более 10-15% разрезанных проволок за один раз.

Независимо от выбранного метода натяжения, непрерывность процесса приводит к предварительному увеличению напряжения проволоки. В обязательном порядке соблюдаются проектные параметры и осуществляется укладка в поддон формы, что возможно только при полном соответствии соблюдения предложенной схемы армирования.

Растянутая проволока фиксируется методом навивания около штырей, которые размещаются по краям поддона. Именно по ним распределяется достигнутая сила растяжения, что происходит еще до затвердения раствора в форме. После того, как железобетон приобретает запланированную прочность, проволоку отрезают, и арматура отдает бетонному раствору свою силу растяжения. В отношении оси железобетона, арматура может иметь продольное, диагональное, крестовое или поперечное положение.

Непрерывный метод армирования отличается собственными преимуществами, что заключается в возможности комплексной автоматизации и механизации всего процесса производства.

 

Навивка проволоки и растяжение осуществляется при помощи следующих видов оборудования:

  • установки с вращающимся столом, оснащенным специальной платформой;
  • устройства с вращающейся траверсой;
  • аппараты, предназначенные для вращения каретки и оснащенные зафиксированным поддоном;
  • оборудование возвратно-поступательного перемещения каретки, которое имеет подвижный сердечник или контур.

 

Такие установки оснащаются узлами, которые используются для разматывания бухт, а также подачи проволоки определенного натяжения; для движения поддона и раздающего ролика, размещения проволоки на штыри или сердечник по определенным параметрам.

Арматура навивается при работе специального агрегата ДН-7, который совершает возвратно-поступательные движения. Машина перемещается по рельсам не быстрее, чем 30-40 метров в минуту. Крепление растянутой проволокой осуществляется непосредственно на штырях, которые располагаются по периметру стенда. 

Машины, предназначенные для навивки проволоки, не способны самостоятельно контролировать силу натяжения, в результате чего проволока часто обрывается. В целях предупреждения возможных разрывов, проволоку подвергают контролируемому воздействию электротока. Именно поэтому, оборудование имеет встроенный трансформатор.