RU2068778C1

RU2068778C1 - Method for producing prestressed funnel-free tubes

Info

Publication number: RU2068778C1
Authority: RU
Inventors: Василий Николаевич Лемехов
Original assignee: Научно-производственное объединение "Центр внедрения энергосберегающих технологий"
Priority date: 1992-07-13
Filing date: 1992-07-13
Publication date: 1996-11-10

Abstract

FIELD: method for producing precast reinforced concrete namely prestressed cylindrical TUBES. SUBSTANCE: process for producing the tubes is subdivided into several technological points. Load-bearing protective layer is formed after winding prestressed, spiral reinforcing bars onto just formed concrete surface. For the purpose of this rather firm conical mandrel and sliding forming funnel are used. Concrete slurry is thinned using high-frequency (more than 75 Hz) deep vibration and compacted under the pressure of the weight of the concrete being compacted by vibration equal to 0.004 - 0.01 MPa with forming rate equal to 0.75 - 1.5 m/min. EFFECT: simplified technology.

Description

Изобретение относится к способам для изготовления сборных железобетонных изделий, а именно предварительно напряженных цилиндрических труб. The invention relates to methods for the manufacture of precast concrete products, namely prestressed cylindrical pipes.

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). A known method of manufacturing prestressed reinforced concrete pipes according to a one-stage technology, which provides for the installation of the core on the forming post, assembly of the mold, laying in it a cylindrical frame of spiral reinforcement, tension on the shape of the rods of longitudinal reinforcement, installation of molds on the forming post, molding of the pipe body in a vertical position , hydropressing of freshly molded concrete (up to 2.5 MPa) and tension of spiral fittings, heat treatment, stripping and calibration of the sleeve ends of the pipe oil or abrasive tools, hydraulic tests (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. The main disadvantage of this method is the high complexity, low productivity, the need to use a very complex form with calibrated bolts to extend the form itself during crimping. The duration of the formation of the pipe with a free fall of the concrete mixture into the molding cavity from a height of about 5 m, with a pipe diameter of 500-1600 mm, is 40-100 minutes. The use of high-frequency vibrators hung on the walls of the mold during vibroforming of the pipe creates a noise pressure significantly higher than the permissible sanitary standards. In the process of crimping concrete to achieve the required (calculated) prestress in spiral reinforcement, in some cases local disturbances occur during vibration molding of the concrete structure with corresponding changes in the packing density of the particles making up the concrete. Therefore, when testing for water tightness, wet spots appear on such sections of the pipe and, therefore, the need to transfer such a pipe to a lower class than the calculated one, with a corresponding reduction in cost.

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. The disadvantages of this method and technology also include reduced corrosion resistance of pipes mainly due to defects in the protective layer. On many pipes, mainly on the bells and at the points of transition to the cylinder, the thickness of the protective layer is 3–7 and 5–10 mm, respectively, instead of 15 ± mm required by GOST. Therefore, in some cases, the service life of reinforced concrete pipes instead of 50 years is estimated to be only 2-7 years.

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). A known method of forming a vibrohydrated tubular products, including the installation of molds with the reinforcing frame of the product on the core with an elastic cover, fixing the sleeve part of the frame with radially spaced wedges after centering it with a cover by feeding working agent (water) into the under-cover space of the core under a pressure of 0.01-0-0 , 04 MPa. Before the concrete mixture is fed into the cavity between the mold and the core, the pressure of the working agent is released. After molding, hydropressing, heat treatment, stripping, hydrotesting are carried out (2).

К недостаткам этого способа относятся дополнительное значительное увеличение трудозатрат и энергоресурсов, увеличение продолжительности изготовления трубы и преждевременный износ чехла. The disadvantages of this method include an additional significant increase in labor costs and energy resources, an increase in the duration of the manufacture of the pipe and premature wear of the cover.

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). A known method of single-stage production of prestressed tubular concrete products, the technical essence of which is closest to the claimed one, including assembling a mold with a core and an external formwork, installing tensioned longitudinal reinforcement, vibro-forming the bearing layer, after removing the outer formwork, winding the tensioned spiral reinforcement directly onto the freshly molded concrete this layer, applying a protective layer, heat treatment, hydraulic testing of the pipe. The peculiarity of this method is that the crimping of freshly molded concrete of the bearing layer is carried out by compression by radial pressure from the winding of spiral reinforcement. In hardened concrete, the protective layer works together with the concrete of the bearing layer in the state of prestressing (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. The main disadvantage of this method is the inhomogeneous density of the freshly formed concrete and, therefore, the unpredictable decrease in the calculated value of the prestress in the spiral (working) reinforcement after winding. In the molding process, when the concrete mixture is fed to the vibration head from a height of 5 or more meters, it is very difficult to ensure its uniform distribution in the annular space between the vibration head and the mold. And since the vibratory head is freely set on the core moving during the formation of the pipe, the thickness of its walls is not the same as the degree of compaction. Therefore, when squeezing freshly molded concrete in the process of winding spiral reinforcement, it is densified not immediately, but this process continues after winding the spiral, including by squeezing free water and air. As a result, the wall thickness of the carrier layer decreases and the magnitude of the stress in the spiral reinforcement decreases.

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. The proposed method is aimed at improving the technology, achieving a given thickness of the bearing and protective layers, increasing the density and impermeability of concrete, providing a calculated value of prestressing in spiral reinforcement.

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. To achieve such a technical result, the proposed method contains new significant features not previously used in the technique to achieve a similar result. These include the separation of the pipe manufacturing process into several technical posts, the molding of the carrier and after winding onto its surface freshly molded concrete, prestressed spiral reinforcement of the protective layer is produced on a sufficiently rigid conical core using a sliding forming funnel where the concrete mixture is thixotropically liquefied with a high-frequency (more than 75 Hz ) deep (internal) vibration and compacted under pressure of the load from the mass of vibro-compacted concrete with a value of 0.004-0.01 MPa, at a speed molding 0.75-1.5 m / min.

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. Dividing the pipe manufacturing process into several technological posts (forming the bearing layer, wrapping freshly molded concrete with prestressed spiral reinforcement on its surface, forming the protective layer, heat treatment, stripping and preparing equipment for forming the next pipe) allows us to increase the technical level of the operation at these posts, to simplify technological process, ensure proper operational control of production.

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. The use of a sufficiently rigid conical core for the manufacture of a pipe instead of a collapsible core greatly simplifies both its assembly for molding and formwork by extrusion. Moreover, the conicity of the core will be within the limits allowed by the standard for reinforced concrete pipes (GOST - 12586-85) and will not affect their throughput, but, on the contrary, will increase it by eliminating the roughness of the inner surface of the pipe when a sufficiently high grade of surface treatment of the steel core is applied.

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.The use of the method of movable shields when forming a pipe will make it possible to abandon a material-intensive complex shape and achieve a predetermined fixed thickness of freshly formed vibro-compacted concrete, both of bearing and protective layers. Using the most effective method of deep (internal) vibration on the concrete mix in combination with a load of 40 to 100 g / cm ² for a mixture of stiffness Zh1-Zh2 (5 to 20 sec according to GOST 10181-85) based on the mass of the vibro-compacted concrete in the bell-shaped part of the funnel, allows to provide the greatest degree of compaction at high (over 75 Hz) vibration frequencies. Moreover, as you know, a sufficiently high degree of compaction of the concrete mixture (Ku 0.98-0.99) with a thickness of the compacted layer up to 0.1 m is achieved at a molding speed of 0.75-1.5 m / min. Due to this, the prestress in the spiral reinforcement after winding onto freshly molded concrete will be most close to the calculated one.

Изготовление предварительно напряженной трубы по предлагаемому способу осуществляют следующим образом. The manufacture of prestressed pipes by the proposed method is as follows.

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. The conical core assembly with removable flanges at the ends and rods of prestressed longitudinal reinforcement fixed to them is installed and fixed vertically at the forming station of the pipe support layer. The formation of this layer is carried out by filling with concrete mixture the bell-shaped part of the funnel with the deep vibrating emitter turned on with a frequency of more than 75 Hz to a certain level and preserving it by feeding it from the supply tank so that the pressure from the vibro-compacted concrete mixture at the place of its laying is 0.04 -0.01 MPa, depending on the stiffness of the mixture, the intensity of the vibration and the speed of molding.

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. The molding process consists in compacting and laying the concrete mixture in the cavity between the conical core and the sliding cylindrical part of the funnel. Then, a strip distribution frame is applied to the freshly formed surface of this layer, and the core with the pipe is moved to the winding post of prestressed spiral reinforcement using the appropriate mechanism. After winding and securing the ends of the spiral reinforcement, the calibration rings are put on the removable flanges of the core to form the calibrated sleeve ends of the pipe and, by analogy with the formation of the carrier layer at the next post, they form the protective layer of the pipe.

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. The molded pipe is moved to the heat treatment section. When concrete reaches 70% of its brand strength, the pipe is installed on the tilter and moved to the stripping station, where the calibration sleeve rings are removed, the tension in the rods of the longitudinal reinforcement is removed from the concrete, the flanges are removed, the core is pressed out and the pipe is sent to the hydrotest station, and then to the finished goods warehouse .

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. In the proposed method, there is no need for a complex and material-intensive external form. Thanks to the division of the pipe manufacturing process into separate operations, it is possible to apply the most effective technological methods and parameters to achieve the specified pipe quality indicators. This creates the conditions for high operational reliability and durability of pipelines and obtain great economic efficiency. This method eliminates the need for operations to refine and calibrate the sleeve ends of the pipe using a diamond or abrasive tool.

Claims

A method of manufacturing a prestressed tubeless tube with sleeve ends, including assembling a mold with a core, installing longitudinal and winding spiral reinforcement, forming the carrier and protective layers and heat treatment, characterized in that the pipe is produced on a rigid conical core by means of a sliding forming funnel, while molding bearing and, after winding onto the surface of freshly molded concrete of tense spiral reinforcement, the protective layer is produced vertically, and concrete everything in the bell of the forming funnel is thixotropically liquefied with a high-frequency, more than 75 Hz, deep vibration emitter and placed under pressure from the vibro-compacted mixture at least 0.004-0.01 MPa at a molding speed of 0.75-1.5 m / min, and before molding the carrier layer on the flanges set calibration rings for the formation of calibrated sleeve ends of the pipe.