RU2072467C1

RU2072467C1 - Tubular article made from pressed disperse reinforced concrete and moulding head for its manufacture

Info

Publication number: RU2072467C1
Application number: RU94004181A
Authority: RU
Inventors: Василий Николаевич Лемехов
Original assignee: Научно-производственное объединение "Центр внедрения энергосберегающих технологий"
Priority date: 1994-02-08
Filing date: 1994-02-08
Publication date: 1997-01-27

Abstract

FIELD: manufacture of reinforced concrete pipes. SUBSTANCE: tubular article is made from finely-dispersed concrete mix filled with disperse reinforcement in form of lengths of steel wire in amount of 1.5 to 5.0 percent by mass of concrete; its length is determined by calculation formula. Moulding head for making the tubular article is made in form of hollow cylinder with moulding blades arranged over helical line; proportioner-distributor for directional orientation of wire lengths is mounted on lateral surface of head entry zone of noncompacted concrete mix before leading edge of compacting blade. Proportioner-distributor is made in form of rectangular partition secured on base; front wall of this partition is secured at distance not exceeding 1/3 of thickness of wall of tubular article. EFFECT: enhanced reliability. 3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к конструкции и устройству для изготовления цилиндрических дисперсно-армированных трубчатых изделий, применяемых в напорных и безнапорных трубопроводах для транспортирования различных жидкостей, не агрессивных по отношению к бетону, в качестве элементов крепи горных выработок, а также в качестве несущих колонн в промышленно-гражданских зданиях и т.п. The invention relates to a design and a device for the manufacture of cylindrical dispersion-reinforced tubular products used in pressure and non-pressure pipelines for transporting various liquids that are not aggressive with concrete, as support elements for mine workings, and also as supporting columns in industrial-civil buildings, etc.

Известна конструкция трубчатого изделия, включающего цилиндрический промежуточный участок и втулочные калиброванные (проточенные) части по концам, изготовленные из асбестоцемента, состоящего из минерального вяжущего и дисперсной арматуры в виде отрезков распушенного асбеста [1]
Асбестоцементная труба с втулочными концами для муфтового соединения в трубопроводы, обладая целым рядом ценных свойств и хорошими качествами, имеет существенный недостаток повышенную хрупкость и пониженную вязкость, вследствие чего, в основном, на втулочных концах часто образуются трещины, особенно во время транспортирования.A known design of a tubular product, including a cylindrical intermediate section and calibrated sleeve (machined) parts at the ends, made of asbestos cement, consisting of mineral binders and dispersed reinforcement in the form of pieces of fluffy asbestos [1]
An asbestos-cement pipe with sleeve ends for a sleeve connection to pipelines, having a number of valuable properties and good qualities, has a significant drawback of increased brittleness and low viscosity, as a result of which cracks often form on the sleeve ends, especially during transportation.

Известно трубчатое изделие повышенной трещиностойкости за счет использования стекловолокнистой фибры при формовании способом центрифугирования, включающий укладку бетонной смеси и армирующих фибр в форму послойно. Изготовление таких трубчатых изделий осуществляется следующим образом. Known tubular product of increased crack resistance due to the use of fiberglass fiber during molding by centrifugation, including laying concrete mixture and reinforcing fibers in a layered form. The manufacture of such tubular products is as follows.

Питатель роликовой центрифуги заполняют послойно три слоя мелкозернистой бетонной смеси чередуются с тремя слоями дисперсной стекловолокнистой арматуры длиной 50 100 мм. Заполненный питатель вводят во вращающуюся форму, где он поворачивается вокруг оси на 180^oC и при этом разгружается. После полного заполнения формы питатель удаляется из последней и осуществляют уплотнение смеси при повышенных оборотах центрифуги [2]
К недостаткам такого трубчатого изделия относится неоднородность распределения фибры по сечению изделия вследствие не управляемого процесса ориентации отрезков фибры при перегрузке смеси из питателя в форму.The roller centrifuge feeder is filled in layers three layers of fine-grained concrete mix alternating with three layers of dispersed fiberglass reinforcement 50 to 100 mm long. The filled feeder is introduced into a rotating form, where it rotates around an axis 180 ^° C and is unloaded. After the form is completely filled, the feeder is removed from the latter and the mixture is compacted at increased centrifuge speeds [2]
The disadvantages of such a tubular product include the heterogeneity of the distribution of fiber over the cross section of the product due to the uncontrolled process of orientation of the fiber segments when the mixture is overloaded from the feeder into the mold.

В основу предлагаемого изобретения поставлена задача получения фибробетонного трубчатого изделия повышенной прочности за счет направленной ориентации отрезков фибры по концентрическим окружностям с заданной толщиной защитного слоя в сечении и в виде спирали по длине. The basis of the invention is the task of obtaining a fiber-reinforced concrete tubular product of increased strength due to the directional orientation of the fiber segments in concentric circles with a given thickness of the protective layer in cross section and in the form of a spiral along the length.

Поставленная задача решается тем, что трубчатое изделие из прессованного дисперсно-армированного бетона, включающее цилиндрическую промежуточную часть и калибровочные втулочные концы, в том числе при необходимости одетые на них металлические кольца, согласно изобретению выполнено из мелкозернистой бетонной смеси, наполненной дисперсной арматурой, уложенной по концентрическим окружностям в сечении с заданной толщиной защитного слоя в виде спирали по длине, например из стальной проволоки, в количестве от 1,5 3,0 по массе бетона, в виде отрезков длиной l определяемой по формуле

, где r радиус втулочной поверхности и в толщина стенки изделия. Такая длина отрезков арматуры определяется как хорда или стороне правильного многоугольника между описанной и вписанной окружностями с радиусом соответственно r_o r + 3/4•в и r_в r + 2/3•в. Значения этих радиусов приняты исходя из условия обычно принимаемого размещения спиральной (рабочей) арматуры в железобетонных напорных и безнапорных трубах, т.е. в зоне от 1/4 до 1/3 толщины стенки от наружной поверхности, являющейся защитным слоем для арматуры.The problem is solved in that the tubular product of extruded dispersed reinforced concrete, comprising a cylindrical intermediate part and calibration sleeve ends, including metal rings dressed if necessary, according to the invention is made of fine-grained concrete mixture filled with dispersed reinforcement laid in concentric circles in cross section with a given thickness of the protective layer in the form of a spiral along the length, for example of steel wire, in an amount of from 1.5 to 3.0 by weight of concrete, in the form of l ezkov length determined by the formula

where r is the radius of the sleeve surface and in the wall thickness of the product. Such a length of reinforcement segments is defined as the chord or side of a regular polygon between the circumscribed and inscribed circles with the radius r _o r + 3/4 • in and r _in r + 2/3 • c, respectively. The values of these radii are taken based on the conditions of the generally accepted placement of spiral (working) reinforcement in reinforced concrete pressure and pressureless pipes, i.e. in the zone from 1/4 to 1/3 of the wall thickness from the outer surface, which is a protective layer for reinforcement.

Преимуществом предлагаемого изделия является повышенная механическая прочность, трещиностойкость и долговечность труб за счет ориентирования уложенной дисперсной арматуры по концентрическим окружностям в сечении и по спирали по длине, для чего формующая головка для послойного прессования бетонной смеси снабжена дозатором-распределителем фибры. The advantage of the proposed product is the increased mechanical strength, crack resistance and durability of the pipes due to the orientation of the laid dispersed reinforcement along concentric circles in section and in a spiral along the length, for which the forming head for layer-by-layer pressing of concrete mixture is equipped with a fiber dispenser-distributor.

Формование трубчатых изделий производят методом осевого послойного прессования при помощи формующей головки, снабженной устройством для ориентированной укладки отрезков фибры по концентрическим окружностям с заданной толщиной защитного слоя в сечении и в виде спирали по длине. Причем, при надобности, для усиления втулочных концов трубчатого изделия при формовании их снабжают кольцами, например металлическими, внутренний диаметр которых равен наружному диаметру трубы. The tubular products are formed by axial layer-by-layer pressing using a forming head equipped with a device for oriented laying of fiber sections along concentric circles with a given thickness of the protective layer in cross section and in the form of a spiral along the length. Moreover, if necessary, to strengthen the sleeve ends of the tubular product during molding, they are provided with rings, for example metal rings, the inner diameter of which is equal to the outer diameter of the pipe.

Известна формующая головка для осевого послойного прессования бетонной смеси при формовании трубчатых изделий. Она состоит из цилиндрического полого корпуса и расположенной на его поверхности по винтовой линии, по крайней мере, одной прессующей лопатки плоской или фигурной формы. Прессование бетонной смеси осуществляется прессующей лопаткой, отжимающей бетонную смесь в стороны усилием, направленным по радиусу от массы корпуса сердечника и приводного вала, с помощью которого осуществляется вращение формующей головки. Known forming head for axial layer-by-layer pressing of concrete mixture during the molding of tubular products. It consists of a cylindrical hollow body and located on its surface along a helical line of at least one pressing blade of flat or figured shape. The concrete mixture is pressed by a pressing blade, squeezing the concrete mixture to the side by a force directed along the radius from the mass of the core body and the drive shaft, by means of which the forming head is rotated.

В процессе послойной укладки и уплотнения бетонной смеси при сравнительно небольшом прессующем давлении, регулируемом при помощи контргруза, обеспечивается равномерная степень уплотнения и наиболее высокая однородность и прочность бетона по сечению и длине изделия [3]
Однако, такая головка обеспечивает формование только неармированных трубчатых изделий круглого сечения, обладающих высокой плотностью и прочностью, но низкой трещиностойкостью и повышенной хрупкостью. Применение бетонной смеси с дисперсной арматурой при формовании такой головки не эффективно из-за невозможности обеспечить равномерность и ориентацию отрезков такой арматуры, хаотически расположенной в бетонной смеси.In the process of layer-by-layer laying and compaction of concrete mixture with a relatively small pressing pressure, controlled by means of a counterweight, a uniform degree of compaction and the highest uniformity and strength of concrete along the section and length of the product are ensured [3]
However, such a head provides the molding only unreinforced tubular products of circular cross section, with high density and strength, but low crack resistance and increased fragility. The use of concrete mixture with dispersed reinforcement in the molding of such a head is not effective due to the inability to ensure uniformity and orientation of segments of such reinforcement randomly located in the concrete mixture.

Известно устройство в способе изготовления дисперсно-армированных строительных конструкций, которое по технической сущности наиболее близкое к предлагаемому. Изготовление изделий при помощи такого устройства производят следующим образом. В форму, состоящую из наружной опалубки и вращающегося пустотообразователя (внутренней опалубки), укладывают сталефибробетонную смесь при одновременном вращении пустотообразователя. В этом процессе часть бетонной смеси вовлекаются во вращение вместе с вращающимся пустотообразователем (формующей головкой). Вследствие динамического взаимодействия частиц эта часть бетонной смеси механически уплотняется и приобретает некоторую структурную плотность. Концы отрезков арматуры, расположенные в радиальном или близком к нему направлении, при хаотическом расположении в бетонной смеси первыми среди прочих погружаются в структурированный слой. При вращении этот слой за погруженные в него концы выдергивает отрезки из неструктурированного слоя и поворачивает их в направлении сдвига, т.е. тангенциально относительно осевой плоскости. Таким образом, осуществляется местная ориентация дисперсного армирования в зоне вокруг вращающегося пустотообразователя. Повышается механическая прочность, трещиностойкость, прочность при нагружении изделия внутренним давлением [4]
К недостаткам такого устройства относится неуправляемость процессав ориентации отрезков дисперсной арматуры и только части ее, расположенной в зоне вокруг вращающегося рабочего органа.A device is known in the method of manufacturing dispersively reinforced building structures, which, by technical nature, is closest to the proposed one. The manufacture of products using such a device is as follows. In a mold consisting of an outer formwork and a rotating core former (inner formwork), a steel-fiber concrete mixture is laid while the core member rotates. In this process, part of the concrete mixture is involved in rotation together with a rotating core former (forming head). Due to the dynamic interaction of particles, this part of the concrete mix is mechanically compacted and acquires some structural density. The ends of reinforcement segments located in a radial or close to it direction, with a chaotic arrangement in a concrete mix, are the first among others to be immersed in a structured layer. During rotation, this layer pulls out segments from the unstructured layer at the ends immersed in it and rotates them in the direction of shift, i.e. tangentially relative to the axial plane. Thus, the local orientation of the dispersed reinforcement is carried out in the area around the rotating core former. Increases mechanical strength, crack resistance, strength when loading the product with internal pressure [4]
The disadvantages of this device include the uncontrollability of the process in the orientation of the segments of the dispersed reinforcement and only part of it, located in the area around the rotating working body.

В основу предлагаемого изобретения положена задача создания такого устройства, которое способствовало бы направленной ориентации отрезков фибры в бетоне таким образом, чтобы она располагалась по касательной к поверхности корпуса формующей головки и по спирали по отношению к оси трубчатого изделия, что дает возможность при меньшем удельном расходе фибры получить изделие со сплошным внутренним армированием, повышенной прочности на изгиб и на разрыв. The basis of the present invention is the creation of such a device that would facilitate the directed orientation of the fiber segments in concrete so that it is located tangent to the surface of the body of the forming head and in a spiral with respect to the axis of the tubular product, which makes it possible with a lower specific consumption of fiber to receive a product with continuous internal reinforcement, increased bending and tensile strength.

Поставленная задача решается тем, что формующая головка содержит корпус в виде полого цилиндра, изогнутого, например, по винтовой линии, по крайней мере две прессующие лопатки на его боковой поверхности, снабжена дозатором-распределителем отрезков дисперсной арматуры. Он расположен в заходной зоне неуплотненной бетонной смеси перед передним концом каждой уплотняющей лопатки и имеет возможность регулировки месторасположения по длине головки. The problem is solved in that the forming head contains a housing in the form of a hollow cylinder, curved, for example, along a helical line, at least two pressing vanes on its side surface, equipped with a dispenser-distributor of segments of dispersed reinforcement. It is located in the entry zone of the unconsolidated concrete mixture in front of the front end of each sealing blade and has the ability to adjust the location along the length of the head.

Дозатор-распределитель состоит из плоского основания и закрепленной на нем по крайней мере одной, например прямоугольной формы, перегородки. Передняя стенка перегородки закреплена к основанию на расстоянии не более 1/3 толщины стенки трубчатого изделия со стороны внутренней поверхности, а задняя на расстоянии от наружной поверхности, зависимом от заданной толщины защитного слоя до арматуры. При установлении второй и последующих перегородок для равномерной в сечении изделия раскладки отрезков арматуры передние их стенки расположены от передней стенки предыдущей не более чем на 0,5 длины отрезков дисперсной арматуры. The dispensing dispenser consists of a flat base and at least one partition, for example, rectangular, fixed on it. The front wall of the partition is fixed to the base at a distance of no more than 1/3 of the wall thickness of the tubular product from the side of the inner surface, and the back at a distance from the outer surface, depending on the specified thickness of the protective layer to the reinforcement. When establishing the second and subsequent partitions for a uniform distribution of reinforcement segments in the product section, their front walls are located from the front wall of the previous one by no more than 0.5 lengths of dispersed reinforcement segments.

На фиг. 1 изображено поперечное сечение трубчатого изделия; на фиг.2 - головка для послойного прессования, общий вид в разъемной форме с дозатором-распределителем; на фиг.3 тоже вид в плане; на фиг.4 - дозатор-распределитель, общий вид; на фиг.5 тоже, вид в плане. In FIG. 1 shows a cross section of a tubular product; figure 2 - head for layer-by-layer pressing, General view in detachable form with a dispenser-dispenser; figure 3 is also a plan view; figure 4 - dispenser-dispenser, General view; figure 5, too, is a plan view.

Трубчатое изделие включает несущий слой 1, с расположенными по концентрическим окружностям в сечении отрезками дисперсной арматуры 2, и защитный слой 3. The tubular product includes a carrier layer 1, with segments of dispersed reinforcement 2 arranged along concentric circles in section, and a protective layer 3.

Головка для послойного формования такого трубчатого изделия содержит корпус 4 в виде полого цилиндра, коническую крышку 5 для закрепления к приводному валу 6. На боковой поверхности корпуса 4 по винтовой линии закреплена уплотняющая лопатка 7. Перед этой лопаткой в заходной зоне неуплотненной бетонной смеси на боковой поверхности корпуса 4 закреплен дозатор-распределитель 8 с возможностью регулирования его местоположения по вертикали. Он состоит из основания 9 и закрепленной на нем перегородкой 10 с регулируемым углом атаки. Формование трубчатого изделия производится в разъемной форме 11. The head for layer-by-layer molding of such a tubular product comprises a housing 4 in the form of a hollow cylinder, a conical cover 5 for fixing to the drive shaft 6. A sealing blade 7 is fixed on the side surface of the housing 4 along a helical line. Before this blade in the entry area of the unconsolidated concrete mixture on the side surface case 4 fixed dispenser-dispenser 8 with the ability to adjust its location vertically. It consists of a base 9 and a partition 10 fixed to it with an adjustable angle of attack. The tubular product is molded in a releasable form 11.

Доказательством предназначенности данной головки для послойного формования такого трубчатого изделия является то, что она позволяет создать направленную ориентацию отрезков дисперсной арматуры в бетоне с помощью дозатора-распределителя. Бетонная смесь с ориентированной дисперсной арматурой прессующими лопатками укладывается в пространство между внутренней поверхностью разъемной формы и наружной поверхностью корпуса формующей головки. При этом отрезки арматуры соответствующей длины укладываются по концентрическим окружностям в поперечном сечении в виде спирали по длине трубчатого изделия с заданной толщиной защитного слоя. Такая укладка дисперсной арматуры соответствует наиболее рациональной схеме расположения рабочей (спиральной) арматуры в трубчатом изделии нового качества. Благодаря этому, достигается решение поставленной задачи. The proof of the purpose of this head for layer-by-layer molding of such a tubular product is that it allows you to create a directional orientation of the pieces of dispersed reinforcement in concrete using a dispenser. Concrete mix with oriented dispersed reinforcement by pressing vanes fits into the space between the inner surface of the split mold and the outer surface of the body of the forming head. In this case, segments of reinforcement of appropriate length are laid along concentric circles in cross section in the form of a spiral along the length of the tubular product with a given thickness of the protective layer. Such laying of dispersed reinforcement corresponds to the most rational arrangement of working (spiral) reinforcement in a tubular product of a new quality. Thanks to this, a solution to the problem is achieved.

Изготовление предлагаемого трубчатого изделия из сталефибробетонной смеси с помощью головки для его формования осуществляется следующим образом. The manufacture of the proposed tubular product from steel-fiber concrete mixture using the head for its molding is as follows.

На посту формования вертикально устанавливают форму 11 с закрепленным поддоном, нижним и верхним металлическими кольцами, с внутренним диаметром, равным наружному диаметру трубы, опускают в нее соосно формующую головку 4. Приготавливают бетонную смесь с дисперсной арматурой 2 определенной длины отрезков, загружают готовую смесь в расходный бункер. Включают привод вращения формующей головки 4 и питатель для подачи бетонной смеси в форму. По мере поступления бетонной смеси происходит произвольный подъем формующей головки 4 при опирании винтообразной уплотняющей лопатки 7 на отформованную часть изделия. При вращении формующей головки 4 дозатор-распределитель 8 посредством перегородки 10 из хаотического расположения отрезков фибры в неуплотненной бетонной смеси механически ориентирует их в направленное вдоль внешней поверхности перегородки 10 и укладывает по концентрическим окружностям с определенным радиусом. Значение этого радиуса в каждом конкретном случае определяется размером величины защитного слоя и устанавливается расстоянием задней стенки перегородки 10 от наружной поверхности изделия. По достижении формующей головкой 4 верха формы 11 подача бетонной смеси прекращается, вращающаяся головка специальным приводом выводится из формы, которая вместе с изделием транспортируется на пост вызревания бетона, где производится немедленная распалубка. Порожняя форма 11 с новым поддоном вновь устанавливается на пост формования очередного изделия. At the molding station, mold 11 is mounted vertically with a fixed pallet, lower and upper metal rings, with an inner diameter equal to the outer diameter of the pipe, a coaxially forming head is lowered into it 4. A concrete mixture with dispersed reinforcement 2 of a certain length of segments is prepared, the finished mixture is loaded into a consumable bunker. Include the rotation drive of the forming head 4 and the feeder for feeding concrete mixture into the mold. Upon receipt of the concrete mixture, an arbitrary rise of the forming head 4 occurs when the screw-shaped sealing blade 7 is supported on the molded part of the product. When the forming head 4 is rotated, the dispenser-dispenser 8 through the partition 10 from the random arrangement of the fiber segments in the unconsolidated concrete mix mechanically orientates them in a direction along the outer surface of the partition 10 and stacks them in concentric circles with a certain radius. The value of this radius in each case is determined by the size of the protective layer and is set by the distance of the rear wall of the partition 10 from the outer surface of the product. When the forming head 4 reaches the top of form 11, the flow of concrete mix is stopped, the rotating head is driven out of the mold by a special drive, which, together with the product, is transported to the concrete maturing post, where immediate stripping is performed. The empty mold 11 with a new pallet is again installed at the post of forming the next product.

Предлагаемое трубчатое изделие отличатся повышенной прочностью на растяжение и сжатие, увеличенной ударной вязкостью и трещиностойкостью. Таким образом при сниженном удельном расходе арматурной стали и цемента повышается несущая способность и долговечность изделий. The proposed tubular product is characterized by increased tensile and compression strength, increased impact strength and crack resistance. Thus, with a reduced specific consumption of reinforcing steel and cement, the bearing capacity and durability of the products increase.

Claims

1. A tubular product made of pressed dispersed reinforced concrete, including a cylindrical intermediate part, calibration sleeve ends and metal rings worn on them, characterized in that the product is made of fine-grained concrete mixture filled with dispersed reinforcement laid along concentric circles in section with a given thickness a protective layer in the form of a spiral along the length, for example of steel wire, in an amount of from 1.5 to 3.0% by weight of concrete, in the form of segments of length l, determined by the formula

where r is the radius of the sleeve surface;
b product wall thickness.

2. A forming head for manufacturing a tubular product, comprising a housing in the form of a hollow cylinder, at least two extruded blades curved along a helical line on its lateral surface, a transition cone for securing the housing to the lower end of the drive vertical movable shaft, characterized in that the head is provided dispenser-dispenser for the directional orientation of the segments of dispersed reinforcement located in the entry zone of the unconsolidated concrete mixture in front of the front end of the sealing blade, including at least one partition, for example, of rectangular shape, the front wall of which is fixed at a distance of no more than 1/3 of the product wall thickness from the side of the inner surface, and the rear wall at a distance from the outer surface, depending on the specified thickness of the reinforcing layer .