Полный технологический регламент производства железобетонных колец как основа для курсовой работы

Железобетонные изделия (ЖБИ) лежат в основе современного индустриального строительства. Массовое применение сборного железобетона, ставшее возможным после промышленного освоения портландцемента, произвело настоящую революцию в отрасли. Оно позволило значительно сократить сроки возведения зданий, уменьшить расход дефицитных материалов вроде металла и древесины, а также перенести значительную часть трудоемких операций в заводские условия. Актуальность изучения технологии производства ЖБИ не вызывает сомнений, поскольку дальнейшее развитие строительной сферы требует постоянного повышения качества и эффективности. Цель данной работы — исследовать и систематизировать технологический процесс производства железобетонных колец как одного из самых распространенных видов ЖБИ, создав на его примере исчерпывающий технологический регламент, пригодный для использования в качестве основы для курсовой работы.

Глава 1. Область применения и нормативные основы регламента

Технологический регламент — это основной технический документ, который определяет оптимальный режим, порядок проведения операций, технологические нормативы и условия безопасности производственного процесса. Данный регламент описывает технологию производства стеновых колец (КС), предназначенных для строительства смотровых, водоотводных и канализационных колодцев. Производство таких изделий неразрывно связано со строгой нормативной документацией.

Ключевым стандартом, регулирующим качество готовой продукции, является ГОСТ 8020-90 «Конструкции бетонные и железобетонные для колодцев канализационных, водопроводных и газопроводных сетей. Технические условия». Этот документ устанавливает требования к:

• Маркам бетона по прочности и водонепроницаемости.
• Точности геометрических параметров (типовые диаметры: 1.0, 1.5, 2.0 м).
• Качеству арматурных изделий.
• Внешнему виду и допустимым дефектам.

Соблюдение этого стандарта является обязательным условием для прохождения процедуры подтверждения соответствия — документального удостоверения качества продукции. Помимо стандартов на конкретные изделия, существуют и документы более высокого уровня, такие как ОНТП-07-85 «Общесоюзные нормы технологического проектирования предприятий сборного железобетона», которые регламентируют общие принципы организации производства.

Глава 2. Сравнительный анализ технологий и обоснование выбора

В промышленном производстве железобетонных колец применяются две основные технологии: вибролитье и вибропрессование. Их принципиальные различия определяют как экономику производства, так и качество конечных изделий.

Вибролитье — классический и более доступный метод. Он основан на использовании относительно жидкой бетонной смеси, которая заливается в форму и уплотняется под воздействием вибрации. Этот процесс занимает больше времени, но позволяет получить изделие с гладкой, эстетичной поверхностью. Оборудование для вибролитья проще и дешевле.

Вибропрессование — более современная и производительная технология. Она использует жесткую (с низким содержанием воды) бетонную смесь, которая уплотняется одновременно за счет вибрации и сильного давления пуансона (пресса). Это позволяет достичь высокой плотности и прочности бетона, а также значительно ускорить производственный цикл. Изделия имеют более пористую, шероховатую поверхность.

Для серийного выпуска продукции на крупных предприятиях вибропрессование является предпочтительным методом из-за высокой скорости и стабильного качества. Однако в рамках данной учебной работы будет детально рассмотрена технология вибролитья, так как она является более универсальной, часто встречается на предприятиях малого и среднего бизнеса и позволяет глубже понять физические процессы твердения бетона.

Глава 3. Требования к сырью и материалам, формирующим основу изделия

Качество готового железобетонного кольца напрямую зависит от качества исходных компонентов. Процесс их подбора и подготовки является первым и одним из важнейших этапов производства. Основу изделия составляют два элемента: бетонная смесь и армирующий каркас.

Состав бетонной смеси

Для производства колец используется тяжелый бетон, состоящий из следующих компонентов:

1. Вяжущее вещество: Портландцемент марки не ниже 450 (М450) или 500 (М500). Он обеспечивает необходимую прочность и долговечность конструкции.
2. Мелкий заполнитель: Строительный песок, очищенный от глинистых и органических примесей.
3. Крупный заполнитель: Щебень из прочных горных пород с размером фракции до 10 мм. Более крупный щебень может нарушить однородность смеси в тонких стенках кольца.
4. Вода: Чистая вода, не содержащая солей и примесей, способных негативно повлиять на процесс гидратации цемента.
5. Добавки: Пластификаторы для улучшения подвижности смеси, а также фиброволокно для дополнительного микроармирования и повышения трещиностойкости.

На одно кольцо марки КС10.9 (диаметр 1000 мм, высота 890 мм) в среднем расходуется 0,244 м³ бетонной смеси.

Армирующий каркас

Для восприятия растягивающих нагрузок бетон усиливается стальным каркасом. Он изготавливается из арматурной сетки, сваренной или связанной из стальной проволоки класса Вр-1 диаметром 4-5 мм (согласно ГОСТ 6727-80). Сетка имеет ячейки с шагом 10-20 см. Перед установкой в форму сетку сворачивают в кольцо. Ключевое требование: высота арматурного каркаса должна быть на несколько сантиметров меньше высоты самого изделия. Это необходимо для создания со всех сторон защитного слоя бетона, который предохраняет металл от коррозии.

Глава 4. Оборудование и подготовка производственной площадки

Для организации производственного цикла по технологии вибролитья необходим определенный комплекс оборудования и правильно подготовленная рабочая зона.

Основное технологическое оборудование

• Бетоносмеситель: Устройство для приготовления однородной бетонной смеси. Могут использоваться как гравитационные («груши»), так и более эффективные принудительные смесители.
• Виброформа: Главный формовочный агрегат, состоящий из двух стальных цилиндров — внешней опалубки и внутреннего сердечника. На опалубке установлены вибраторы, которые передают колебания на бетонную смесь.
• Подъемное устройство: Кран-балка или тельфер, необходимый для сборки/разборки формы, установки каркаса и перемещения готовых изделий.

Требования к производственной площадке

Рабочая зона должна соответствовать ряду условий для обеспечения качества продукции и безопасности труда. Площадка должна быть ровной, с твердым, предпочтительно бетонным или асфальтовым, покрытием. Важнейшим фактором является температурный режим: производство должно осуществляться при температуре не ниже +5°C. Оптимальной для набора прочности бетоном считается температура около +15°C, так как при более низких температурах процессы гидратации цемента замедляются.

Глава 5. Пошаговый технологический процесс производства кольца

Производство железобетонного кольца представляет собой четкую последовательность операций, строгое выполнение которых гарантирует соответствие изделия нормативным требованиям. Это ядро всего технологического регламента.

1. Подготовка формы. Перед каждым циклом формования внутренняя поверхность опалубки и внешняя поверхность сердечника тщательно очищаются от остатков бетона и смазываются специальным составом (эмульсолом), чтобы предотвратить прилипание смеси к металлу и обеспечить легкую распалубку.
2. Установка арматурного каркаса. Внутрь внешней опалубки с помощью подъемного устройства устанавливается заранее подготовленный арматурный каркас. Важно выдержать равномерные зазоры между каркасом и стенками формы для создания защитного слоя бетона.
3. Приготовление бетонной смеси. В бетоносмеситель в строгой пропорции загружаются сухие компоненты (цемент, песок, щебень), перемешиваются, после чего добавляется вода с пластификаторами. Смесь перемешивается до достижения полной однородности.
4. Формование изделия. Готовая бетонная смесь подается и равномерно распределяется в зазоре между опалубкой и сердечником. После заполнения формы включаются вибраторы. Процесс виброуплотнения продолжается до тех пор, пока смесь не перестанет оседать, а на поверхности не появится цементное молочко, что свидетельствует о выходе воздуха и достижении необходимой плотности.
5. Первичное твердение. Сформованное кольцо прямо в форме оставляют для набора первоначальной прочности. Этот процесс занимает 8-12 часов в зависимости от температуры в цеху.
6. Распалубка. По истечении необходимого времени (обычно 1.5-2 суток при температуре +20°C) производят распалубку: снимают внутренний сердечник и внешнюю опалубку. Операцию выполняют максимально аккуратно, чтобы не повредить еще не окрепшее изделие.
7. Твердение и складирование. Распалубленное кольцо перемещается на склад готовой продукции. Здесь оно продолжает набирать прочность: за 7 суток бетон достигает примерно 70% от марочной прочности, а полная, 100%-ная прочность набирается за 28 суток.

Глава 6. Контроль качества, маркировка и хранение готовой продукции

Производство завершается циклом контроля, который гарантирует, что потребитель получит изделие, соответствующее стандартам. Контроль качества — это многоступенчатый процесс.

Качество не создается на финальном этапе, а закладывается на протяжении всего технологического цикла.

Виды контроля на производстве:

• Входной контроль: Проверка всех поступающих на производство материалов. Оценивается активность цемента, чистота и фракционный состав заполнителей, диаметр и качество арматурной проволоки.
• Операционный (технологический) контроль: Контроль за соблюдением технологии непосредственно в процессе производства. Сюда входит проверка пропорций бетонной смеси, времени перемешивания, режима виброуплотнения и условий твердения.
• Приемочный контроль: Финальная проверка готовых изделий. Каждое кольцо осматривается на предмет дефектов: трещин, сколов, обнажения арматуры. Проводятся выборочные замеры геометрических размеров на соответствие ГОСТ 8020-90.

Изделия, прошедшие контроль, маркируются. Маркировка содержит наименование производителя, марку изделия (например, КС10.9) и дату изготовления. Хранение колец осуществляется на ровных площадках в рабочем (вертикальном) положении. Для предотвращения повреждений и обеспечения возможности захвата при погрузке между рядами колец укладывают деревянные прокладки.

Заключение

В ходе проделанной работы была достигнута поставленная цель: исследован и подробно описан технологический процесс производства железобетонных колец. Было установлено, что технология их изготовления — это комплексный, многоэтапный процесс, требующий строгого соблюдения нормативов на всех стадиях. Качество конечного продукта напрямую зависит от правильного выбора сырья, точности дозирования компонентов, соблюдения режимов формования и твердения, а также от эффективной системы контроля.

Представленный технологический регламент последовательно раскрывает все ключевые аспекты производства — от анализа нормативной базы и сравнения технологий до пошагового описания операций и правил хранения готовой продукции. Таким образом, он успешно систематизирует разрозненные технические данные и может служить надежной практической и теоретической основой как для организации реального производства, так и для выполнения академических работ в области строительных материалов и технологий.

Список использованных нормативных документов и литературы

• ГОСТ 8020-90 «Конструкции бетонные и железобетонные для колодцев канализационных, водопроводных и газопроводных сетей. Технические условия».
• ГОСТ 6727-80 «Проволока из низкоуглеродистой стали холоднотянутая для армирования железобетонных конструкций. Технические условия».
• ОНТП-07-85 «Общесоюзные нормы технологического проектирования предприятий сборного железобетона».

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. ГОСТ 8020-90 Кольца железобетонные. Технические условия;
2. ГОСТ 26633-2012. Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия;
3. ГОСТ 7473-2010. Смеси бетонные. Технические условия;
4. ГОСТ 10922-2012. Арматурные и закладные изделия, их сварные, вязаные и механические соединения для железобетонных конструкций. Общие технические условия;
5. ГОСТ 10178-85. Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия;
6. ГОСТ 8267-93. Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия (с Изменениями N 1-4);
7. ГОСТ 24211-2008. Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия;
8. ТУ 2493-009-13613997-2011СуперпластификаторSika 20 Gold.
9. ГОСТ 23732-2011 Вода для бетонов и строительных растворов. Технические условия
10. ГОСТ 310.2-76. Цементы. Методы определения тонкости помола;
11. ГОСТ 310.3-76. Цементы. Методы определения нормальной густоты, сроков схватывания и равномерности изменения объема;
12. ГОСТ 310.4-81. Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии;
13. ГОСТ 8735-88. Песок для строительных работ. Методы испытаний (с Изменениями N 1, 2);
14. ГОСТ 10181-2014. Смеси бетонные. Методы испытаний;
15. ГОСТ 18105-2010. Бетоны. Правила контроля и оценки прочности;
16. ГОСТ 17624-2012. Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности;
17. ГОСТ 10060-2012. Бетоны. Методы определения морозостойкости;
18. ГОСТ 12730.3-78. Бетоны. Метод определения водопоглощения;
19. ГОСТ 13015-2012. Изделия бетонные и железобетонные для строительства. Общие технические требования. Правила приемки, маркировки, транспортирования и хранения;
20. ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности
21. ГОСТ 12.4.103-83 ССБТ. Одежда специальная защитная, средства индивидуальной защиты ног и рук. Классификация
22. ГОСТ 12.4.011-89Система стандартов безопасности труда. Средства защиты работающих. Общие требования и классификация
23. ГОСТ 12.1.012-2004 ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования