Opublikowano dnia 26 wrzesnia 1959 r. tf!^ £ ^ POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 42371 KI. 80 a, 49 Josef Riha Brno, Czechoslowacja Sposób rozdzielania mieszanki betonowej, formowania i zageszczania wyro¬ bów betonowych oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu Patent trwa od dnia 12 lipca 1957 r.Wynalazek dotyczy sposobu rozdzielania mie¬ szanki betonowej, formowania i zageszczania konstrukcyjnych czesci betonowych oraz urza¬ dzenia do wykonywania tego sposobu, zapewnia produkcje potokowa i przez uproszczenie do¬ tychczasowych procesów, na skutek zwiekszonej wydajnosci, umozliwia obnizenie kosztów pro¬ dukcyjnych.Formowanie i zageszczanie konstrukcyjnych czesci betonowych w zakladach calkowicie zme¬ chanizowanych wykonywano w ten sposób, ze mieszanka betonowa byla przenoszona z zasob¬ ników lub urzadzen rozdzielczych o najroz¬ maitszych ksztaltach i konstrukcji do form, w których poddawana byla zageszczaniu jedno¬ czesnie z rozdzielaniem lub pózniej.Procesy wytwórcze tzn. formowanie wyrobów i zageszczanie sa wykonywane z reguly w jed¬ nym lub dwóch stanowiskach roboczych ciagu produkcyjnego, 'polozonych jeden za drugim i polaczonych za pomoca przenosnika. Przy ta¬ kiej organizacji produkcji mozna zwiekszyc wy¬ dajnosc przez skrócenie cyklu roboczego ciagów produkcyjnych oraz przez konsekwentny podzial pracy i wytworzenie mozliwie duzej liczby krótkotrwalych operacji wykonywanych na wiekszej liczbie stanowisk roboczych.Dazenia do skrócenia cyklu roboczego sa ograniczone przez to, ze wiele sposobów wytwa¬ rzania ze wzgledów technologicznych nie mozna skrócic ani rozlozyc na kilka operacj^roboczych.Dotyczy to w szczególnosci produkcji wyrobów betonowych oraz ich zageszczania. Czas nie¬ zbedny do zageszczania nie moze byc skrócony ponizej okreslonej granicy przez stosowanie skuteczniejszych sposobów zageszczania, Jak np. prasowanie, intensywne wibrowanie, prasowa¬ nie wibracyjne, wibrowanie w prózni, prasowa¬ nie odsrodkowe i wirówkowe, który to czas jest okreslony przez predkosc rozruchu i hamowa¬ nia urzadzenia do zageszczania, skladu uzytej mieszanki betonowej, wielkosci cisnienia praso¬ wania lub wirowania czestotliwosci i amplitudy wibracji.Nawet przy najlepiej zorganizowanej pro¬ dukcji nie udalo sie dotychczas podwyzszycstopnia wykorzystania urzadzenia zageszczaja¬ cego powyzej 40 —60*/o czasu roboczego. Przy tak niskim stopniu wykorzystania urzadzenia zageszczajacego, decydujacym w zasadzie o po¬ jemnosci calego ciagu produkcyjnego nalezy równiez uwzglednic czas rozruchu i zatrzyma¬ nia urzadzenia zageszczajacego jak równiez przerwy czasowe, gdy urzadzenie znajduje sie w ruchu, a wydajnosc jego nie moze byc calko¬ wicie wyzyskana, gdyz np. wykonuje sie jedno¬ czesnie napelnianie form mieszanka betonowa i obróbke powierzchniowa wyrobów.Z tego wzgledu wlasciwy stopien wykorzysta¬ nia urzadzen zageszczajacych wynosi w rze¬ czywistosci tylko okolo 20 — 50*/©. Dotychczaso¬ wy sposób wytwarzania i zageszczania wyro¬ bów betonowych oprócz niskiego stopnia wy¬ zyskania urzadzen zageszczajacych wykazuje jeszcze wiele innych wad. A wiec np. urzadze¬ nie zageszczajace jest narazone na ciagle wla¬ czanie i wylaczanie oraz nierównomierne obcia¬ zenie przy róznym stopniu napelnienia form podczas stopniowego odkladania mieszanki.Prawie zawsze zdarza sie, ze rózne czesci wy¬ robów np. w poblizu dna formy, sa wstrzasane dluzej niz potrzeba, natomiast górna czesc wy¬ robów, stanowiaca z reguly strefe cisnienia, jest zageszczana zazwyczaj przez krótszy pkrjes cza¬ su niz czas przepisowy, co wynika ze stopnio¬ wego napelniania form mieszanka betonowa.' W przypadku gdy wstrzasanie odbywa sie od dolu, to korzystnie jest wytwarzac czesci beto¬ nowe w -polozeniu odwróconym; jednak koszty wytwarzania zwiekszaja sie w tym przypadku o koszt pózniejszego odwracania czesci, a czesto równiez i form.Przy niskim wspólczynniku jednorodnosci mie¬ szanki betonowej, z czym nalezy liczyc sie na¬ wet w doskonale wyposazonych fabrykach glównie ze wzgledu na trudnosci dozowania wody, sposób zageszczania powinien byc wlasci¬ wie stale zmieniany aby odpowiadal aktualne¬ mu skladowi mieszanki. Jednak taka regulacja procesu zageszczania jest tak trudna i kosztow¬ na, ze praktycznie jest niewykonalna. Wskutek tego jednak produkuje sie wyroby o nierówno¬ miernej jakosci jak równiez wzrasta liczba od¬ padów.Przy odkladaniu mieszanki betonowej rozdzie¬ lacz posuwa sie ponad forma umieszczona na stalym stanowisku roboczym. Jednak na.skutek wielokrotnej jazdy wzdluz calej dlugosci formy podczas kazdego cyklu zageszczania traci sie czas i energie.Jeszcze wieksze trudnosci powstaja, zwlasz¬ cza przy wytwarzaniu duzych elementów ply¬ towych wskutek tego, ze nie mozna osiagnac jednakowego natezenia zageszczania w calyni wyrobie. W miare powiekszania oddalenia od zródla zageszczania zmniejsza sie jego skutecz¬ nosc. Wskutek tego otrzymuje sie znaczna nie- równomiernosc wyrobów. O ile ma byc osiagnie¬ te dobre zageszczanie równiez w tak zwanych martwych strefach, nalezy przedluzyc czas trwa¬ nia zageszczania. Stad jednak- wynikaja dalsze straty czasu i energii.Glówne wady dotychczasowych sposobów wy¬ twarzania i zageszczania wyrobów betonowych to zazwyczaj nierównomierne zageszczanie w róz¬ nych miejscach wyrobów i niedostateczne wy¬ korzystanie urzadzenia maszynowego, spowo¬ dowane przez niewlasciwa organizacje produk¬ cji i czeste zaklócenia. Koszty produkcyjne sa wysokie, gdyz zdolnosc produkcyjna ciagu wy¬ twórczego wynosi ulamek rzeczywistej pojem¬ nosci urzadzenia formujacego i zageszczajacego.Pewne polepszenie mozna osiagnac przy za¬ geszczaniu wstrzasowym, stosujac przesuwne urzadzenie zageszczajace tzw. „Finishery". Jed¬ nak zageszczanie za pomoca przesuwnych lat wibracyjnych przy wytwarzaniu cienkoscien¬ nych wyrobów o uprzednim rozdziale mie¬ szanki, nie jest wlasciwym sposobem produkcji fabrycznej.Z powyzszej analizy wynika, ze przyczyna niskiego wyzyskania urzadzen zageszczajacych lezy w tym, ze urzadzenia te nie moga praco¬ wac w sposób potokowy.Niniejszy wynalazek wprowadza potokowy, tzn. nieprzerwany rozdzial (rozposcieranie) mie¬ szanki betonowej, ciagle formowanie wyrobów oraz ich ciagle zageszczanie.Pierwszy krok do potokowego sposobu wy¬ twarzania stanowilo tzw. walcowanie pretowych czesci betonowych o stalym przekroju, co przy¬ pomina walcowanie stali profilowej.Walcowanie mieszanki betonowej, które w za¬ sadzie stanowi sposób prasowania, nie odpo¬ wiada charakterowi betonu i nie moze stano¬ wic wedlug najnowszych badan reologicznych odpowiedniego sposobu zageszczania przy fa¬ brycznym wytwarzaniu wyrobów betonowych.Na podstawie wstepnego badania z dziedziny prasowania betonu wynalazca stwierdzil, ze przy prasowaniu mieszanki betonowej nie tylko chodzi o zageszczenie masy skalnej, lecz przede wszystkim o zageszczenie spoiwa cementowego.Wzrost wytrzymalosci betonu jest bowiem we¬ dlug równan Fereta wprost proporcjonalny do kwadratu gestosci spoiwa cementowego. Dlapelnego zageszczenia spoiwa cementowego sa jednak wymagane cisnienia prasowania rzedu 250 — 500 kg/cm2, które musza dzialac na spoiwo eonajmniej w ciagu 20:—50 minut, aby prze¬ zwyciezyc sily wloskowatosci napiecia powierz¬ chniowego wody oraz tarcie wewnetrzne ostrych czastek cementu. Skrócenie czasu trwania za¬ geszczania i zmniejszenie cisnien prasowania mozna osiagnac przez wprowadzenie tzw. wstrza¬ sowego sposobu prasowania. Jednak dotychcza¬ sowe sposoby przerywanego -prasowania wstrza¬ sowego obarczone sa omówionymi wyzej wa¬ dami.Istota wynalazku polega na tym, ze rozdzie¬ lanie mieszanki, formowanie i zageszczanie wy¬ robów betonowych sa zespolone w jeden nie¬ przerwany proces wytwórczy, który mozna nazwac sposobem „wyciagania wstrzasowego,\ Podczas sposobu wyciagania wstrzasowego mieszanka betonowa jest wyciagana samoczyn¬ nie z dolnej czesci nieruchomego otwartego urzadzenia rozdzielczego przez ustawione scisle jedna za druga poruszajace sie formy, w któ¬ rych mieszanka po przylgnieciu do form, u ich wylotu jest przeciazona bez przerwy przez stre¬ fy o nierównomiernym natezeniu wstrzasania i nierównomiernych cisnieniach oraz przez stre¬ fe, w której nastepuje powierzchniowe obrobie¬ nie wyrobu.Przyklad wykonania urzadzenia do wyciaga¬ nia wstrzasowego wyrobów betonowych wedlug wynalazku jest przedstawiony schematycznie na rysunku. Fig 1 przedstawia przekrój podluz¬ ny urzadzenia wzdluz linii A — A, a fig. 2 — w górnej czesci zarys jednej polowy urzadzenia z rdzeniami do wytwarzania pustych komór, zas dolna czesc fig. 2 — widok z góry polowy urzadzenia do wytwarzania duzych, plyt.Mieszanka betonowa wytwarzana w miare potrzeby w mieszarce, stanowiacej czesc skla¬ dowa nieruchomego urzadzenia wstrzasowo- wyciagowego, jest umieszczona w zasobniku 1 w postaci wielobocznego graniastoslupa bez dna o zmiennej szerokosci. Ten rodzaj zasobnika do mieszanki betonowej, w porównaniu do wszel¬ kich innych znanych, posiada te zalete, ze nie moze zdarzyc sie powstawanie sklepienia (luku) i zatkanie leja. Dzialanie zasobnika jest calko¬ wicie pewne* przy jak najwiekszej prostocie dzialania i konstrukcji.Przy pomocy podnosnika mechanicznego 2 zasobnik 1 moze byc ustawiony na dowolnej Wysokosci w zakresie róznicy wysokosci miedzy najciensza i najgrubsza wytwarzana warstwa betonu lub elementu betonowego. Pod zasobni¬ kiem poruszaja sie w sposób ciagly umieszczo¬ ne scisle jedna za drugim proste lub uformo* wane stalowe lub betonowe podklady 3f które samorzutnie pobieraja wymagana warstwe mie¬ szanki betonowej z zasobnika. Spadaniu mie¬ szanki betonowej zapobiega sie w ten sposób, ze scianki boczne zasobnika sa osloniete wzgle¬ dem scianek czolowych plytami oslonowymi 4.Grubosc zaladowanej warstwy mieszanki be¬ tonowej mozna regulowac przez podnoszenie lub opuszczanie calego zasobnika, jak równiez przez nastawienie listwy zgarniajacej 5. Nastawienie listwy formujacej zasobnika jest dokonywane przed rozpoczeciem wytwarzania kazdego no¬ wego rodzaju wyrobu.Tuz obok zasobnika, jednak oddzielnie od nie¬ go, na stronie polozonej w kierunku ruchu pod¬ kladów, zaklada sie dla kazdej serii wyrobów zespól wibracyjnych powierzchni formujacych 6, 'nastawnych co do wysokosci, które ksztaltuja profil wyrobów, ipirzy czym zaleznie od potrzeby, wyroby te moga byc przeciagane obok siebie w wiekszej liczbie. Mozna równiez ustawic Wie¬ cej powierzchni wstrzasowych jedna za druga, lecz kazda taka powierzchnia powinna praco¬ wac przy mniejszej amplitudzie i wiekszej cze¬ stotliwosci. Amplituda moze byc zmniejszona z 1 mm na 0,01 mm, a czestotliwosc moze byc zwiekszona od 1000 do 10000 drgan na minute zaleznie od rodzaju wytwarzanego elementu i wlasciwosci uzytej mieszanki betonowej.Wymieniajac listwy wstrzasowe mozna wy¬ twarzac elementy o róznym ksztalcie i róznym profilu. Czestotliwosc i amplituda listew wstrza¬ sowych i tym samym równiez natezenie wstrza¬ sania mozna regulowac zmieniajac liczbe obro¬ tów silnika elektrycznego albo przekladnie i na¬ stawienie mimosrodów. W razie potrzeby mozna uzyskac za pomoca znanego urzadzenia równiez wstrzasanie wyprostowane lub modulowane.Ponad powierzchniami wstrzasowymi.jest za¬ wieszona plyta zgarniajaca 8, albo plyta wygla¬ dzajaca albo rysujaca 7, która nie wibruje i po¬ winna byc oddzielona od powierzchni wstrza¬ sowych, aby nie przechodzily na nia drgania z generatora drgan 7. Szerokosc powierzchni wibracyjnych zalezy od ksztaltu wyrpbu w szcze¬ gólnosci od ich wysokosci, a przez ich uksztalr towanie w kierunku podluznym uwzglednia sie postepowe zageszczenie i zmniejszenie grubosci warstwy mieszanki betonowej od pierwotnego stanu luznego az do wysokosci odpowiadajacej zageszczeniu koncowemu. Aby osiagnac potoko¬ we niskocisnieniowe prasowanie wstrzasowe oprócz zwezenia wylotu w miejscu wyciagania ~ ' -Twstrzasowego, podklady poruszajace sie pod po¬ wierzchniami wstrzasowymi sa dociskane od dolu do urzadzenia wstrzasowego za pomoca ukladu sprezyn 9, tak iz powstaje cisnienie pra¬ sowania zmieniane zaleznie od wymaganego zageszczenia elementów wytwarzanych z mie¬ szanki o danej wlasciwosci. Przed przesunieciem w góre powierzchnie wstrzasowe i plyta zgarnia¬ jaca sa zabezpieczone przez mechanicznie podno¬ szone ramy wsporcze 10 o nastawnej wysokosci.Sposobem wyciagania wstrzasowego mozna wytwarzac wyroby betonowe najrozmaitszego rodzaju i ksztaltu, zbrojone, z samego betonu, elementy wstepnie sprezone i elementy napre¬ zone po uformowaniu, elementy pretowe i ply¬ towe, umieszczone pojedynczo i po kilka obok siebie, i których ogólna grubosc lub jednej ich warstwy jest zalezna od natezenia i parametrów wibracji powierzchniowej, wlasciwosci mieszan¬ ki betonowej, wielkosci cisnienia prasowania* oraz rodzaju i gestosci zbrojenia.Przez nalozenie rdzeni rurowych 11 zawie¬ szonych nieruchomo na obydwu stronach czo¬ lowych zasobnika mozna wytwarzac równiez elementy z pustymi komorami, a mianowicie puste komory umieszczone obok siebie lub jedna nad druga. Przyspieszenie ruchu tasmy (prze¬ nosnika) i tym samym równiez zwiekszenie zdolnosci produkcyjnej, mozna osiagnac przez zastosowanie rdzeni o wibracji wewnetrznej.Konce 12 rdzeni wibracyjnych musza byc jednak sztywne aby przez swoja wibracje nie niszczyly wykonanych surowych wyrobów.Gdy maja byc wytwarzane elementy o duzej wysokosci, mozna proces wyciagania wstrzaso¬ wego przeprowadzac w kilku warstwach przy pomocy urzadzen wyciagowo - wstrzasowych, umieszczonych jedno nad drugim w ciagu pro¬ dukcyjnym. Pierwsze urzadzenie wyciagowo- wstrzasowe wyciaga i zageszcza pierwsza war¬ stwe mieszanki, której powierzchnia jest la¬ godnie usuwana przez listwe zgarniajaca. Dal¬ sze urzadzenia wyciagowo-wstrzasowe uklada¬ ja w podobny sposób nastepne warstwy. Ostatnia warstwa jest wówczas wygladzana przez plyte zgarniajaca 8 ostatniego urzadzenia wyciagowo- wstrzasowego.W podobny sposób mozna wedlug sposobu wyciagowo-wstrzasowego wytwarzac równiez uwarstwione elementy, które sa wykonywane z kilku warstw betonowych i ewentualnie in¬ nych warstw o róznorakich skladach i tworzy¬ wach. Przy wytwarzaniu czesci wstepnie spre¬ zonych mozna w pewnej kolejnosci ulozyc mie¬ szanki betonowe jedna na drugiej, dajace beto¬ ny o róznych wytrzymalosciach. W odróznieniu od dotychczasowego sposobu zageszczania, czas trwania wyciagania wstrzasowego mozna regu¬ lowac przez zwiekszenie lub zmniejszenie pred¬ kosci ruchu przenosnika 13 w sposób ciagly, w zaleznosci od rodzaju wytwarzanych wyrobów i od kazdorazowej wlasciwosci mieszanki.Predkosc ruchu tasmy wynosi od 0,1 do 5,0 cm/sek.Przy wytwarzaniu elementów zbrojonych ze¬ berka zbrojenia musza byc umocowane na podkladach. Dzieki temu jest równiez ustalone ich statyczne prawidlowe polozenie. Przy wy¬ twarzaniu elementów wstepnie sprezonych jest korzystnie zastosowac zakotwienie zbrojenia na uprzednio naprezonych i umocowanych na pod¬ kladach pretach Schórera lub tez nawijac je na trzpienie w podkladach sposobem prof. Michaj- lowa.Tasmy lub prety wykonane sposobem wycia- gowo-wstrzasowym moga byc podzielone w sta¬ nie surowym na potrzebne odcinki, o ile nie stosuje sie wkladek dzielacych 14, gumowych lub sprezynowych.Wkladki te sa umocowane na podkladach i wraz ze swym bocznym profilowaniem stano¬ wia jednoczesnie powierzchnie czolowe ele¬ mentów.Sposobem wyciagowo - wstrzasowym mozna równiez wytwarzac elementy betonowe w for¬ mach umieszczonych scisle obok siebie i jedna za druga, umocowanych na prostych podkladach lub usztywnionych ramach.Z opisu sposobu wyciagowo-wstrzasowego oraz urzadzenia wyciagowo-wstrzasowego widac, ze przez wprowadzenie wyciagania wstrzasowego mozna usunac wady dotychczasowych sposobów rozdzialu mieszanki, formowania i zageszczenia elementów w produkcji fabrycznej betonowych czesci konstrukcyjnych. Sposób wstrzasowo- wyciagowy posiada wiec wszystkie wymagane zalozenia technologiczne aby stac sie podstawa prawdziwie fabrycznego, calkowicie zmechani¬ zowanego, a przy tym jednak w szerokich gra¬ nicach elastycznego sposobu potokowego roz¬ dzielania mieszanki, formowania i zageszczania czesci betonowych.W porównaniu z obecnym stanem techniki sposób wyciagowo-wstrzasowy umozliwia dwu- pieciokrotne zwiekszenie zdolnosci wytwórczej ciagów produkcyjnych, znaczne zwiekszenie wy¬ dajnosci i zmniejszenie kosztów wyrobu. Oprócz tego sposób wyciagowo-wstrzasowy daje zalo¬ zenia do pózniejszego calkowitego zautomaty¬ zowania zarówno potokowego rozdzialu miesza¬ nek betonowych jak i formowania i zageszczania wyrobów betonowych. PL