Способ отливки сборных бетонных изделий и соответствующее устройство
METHOD OF CASTING PREFABRICATED CONCRETE ARTICLES AND CORRESPONDING DEVICE

Настоящее изобретение относится к отливке сборных бетонных изделий, используемых при строительстве зданий. Более конкретно, изобретение относится к способу и соответствующему устройству для отливки сборных бетонных изделий со скользящей опалубкой.
Сборные бетонные изделия, в частности, многопустотные бетонные плиты и монолитные бетонные плиты, обычно отливают со скользящей опалубкой на длинных плоских стендах способом непрерывного литья. Длина технологической линии непрерывной отливки определяется на основании либо общей длины отливаемых элементов, либо максимальной длины такого плоского стенда. Длина плоских стендов при отливке со скользящей опалубкой может достигать 150-200 м в зависимости от размеров производственного участка. После окончания литья со скользящей опалубкой и получения непрерывной плиты на плоском стенде отлитая бетонная смесь выдерживается для отверждения на указанном плоском стенде. После отверждения бетонной смеси однородный отлитый элемент разрезается, обычно - распиливается, на отрезки заданной длины, исходя из требуемых конструктивных характеристик сборных элементов, а затем отпиленные бетонные элементы снимаются со стендов и направляются на склад для хранения до отправки к соответствующему месту применения.
Известно несколько различных способов и устройств для отливки со скользящей опалубкой. Наиболее общими типами способов отливки бетонных изделий со скользящей опалубкой являются экструдерный и слипформерный способы. В экструдерном способе бетонную смесь подают на одном этапе подачи из контейнера с бетонной массой на шнековые питатели, которые выталкивают эту бетонную смесь под давлением в форму для отливки со скользящей опалубкой, образованную верхней поверхностью плоского стенда, а также боковыми и верхней плитами формовочной машины. При отливке многопустотных плит за шнековыми питателями следуют пустотообразователи, формирующие внутренние элементы в виде продольных пустот в отливаемом бетонном изделии. Уплотнение отливаемого бетонного изделия обеспечивается вибрационным и/или сглаживающим движением боковых и верхней плит, при этом образование пустот закрепляется возвратно-поступательным уплотняющим движением узла, состоящего из шнекового питателя и присоединенного к нему пустотообразователя. Формовочная машина перемещается вдоль плоского стенда под действием силы реакции шнековых питателей, выталкивающих под давлением бетонную массу, и, возможно, под действием дополнительного приводного двигателя. В процессе выполнения отливки готовое отлитое изделие остается на плоском стенде. Известная формовочная машина экструдерного типа и соответствующий способ раскрыты, например, в публикации ЕР 2821192.
В слипформерном способе бетонная смесь по меньшей мере на двух этапах подачи поступает из одного или более контейнеров с бетонной массой в форму для отливки со скользящей опалубкой. На первом этапе подачи бетонная масса подается в нижнюю часть отливочной формы, образованную верхней поверхностью плоского стенда и боковыми плитами формовочной машины. После первого этапа подачи бетонной смеси производится вибрация бетонной смеси вибраторами и пустотообразователями, которая уплотняет бетонную смесь и придает конечную форму нижней части отливаемого бетонного изделия. На втором этапе подачи бетонная смесь подается на концевые части пустотообразователей и на предварительно отлитую бетонную смесь, чтобы получить верхнюю часть отливаемого изделия, после чего бетонная смесь уплотняется виброплитой, образующей верхнюю поверхность формы для отливки со скользящей опалубкой и расположенной в задней части формовочной машины. Готовое отлитое изделие остается на стенде во время продолжения процесса отливки.
Отливка со скользящей опалубкой обычно используется для получения длинномерных изделий с однородным поперечным сечением, в частности, монолитных или многопустотных плит, которые разрезают на предварительно определенную длину после отверждения отлитого бетона.
Сборные бетонные изделия, отливаемые со скользящей опалубкой, часто снабжают также предварительно напряженными прядями, которые обеспечивают дополнительную прочность, и, таким образом, повышенную несущую способность бетонных изделий. Бетонные изделия, отливаемые со скользящей опалубкой, обычно используются для горизонтальных междуэтажных перекрытий и аналогичных конструкций в зданиях. Изделия, изготавливаемые путем отливки в скользящую опалубку, кроме многопустотных или монолитных плит можно также получать, например, в виде столбов, колонн и ребристых плит.
Различные типы дополнительной арматуры и другие детали, в частности, элементы, образующие монтажные петли, и пластины для сварки, могут быть прикреплены к предварительно напряженным прядям перед отливкой, однако, это часто отнимает много времени, а давление бетонной массы, в особенности при экструдерной отливке со скользящей опалубкой, может перемещать эти элементы. Поэтому многие из таких дополнительных элементов устанавливают на бетонное изделие, отливаемое с использованием скользящей опалубки, вручную или при помощи различных бетоноотделочных машин после окончания отливки.
Кроме того, форма для отливки со скользящей опалубкой часто ограничивает добавление арматуры и других элементов к предварительно напряженным прядям, которые проходят от наружной поверхности изделия, отливаемого со скользящей опалубкой. Одним из решений этой задачи является применение секционной верхней поверхности формы для отливки со скользящей опалубкой, секции которой могут быть расположены на соответствующем расстоянии, позволяющем арматуре и другим элементам проходить через форму для отливки со скользящей опалубкой и, таким образом, через всю машину для отливки со скользящей опалубкой. Решение такого вида раскрыто в публикации ЕР 3056328.
Настоящее изобретение обеспечивает новый способ и устройство для отливки бетонных изделий со скользящей опалубкой, при этом добавление арматуры и других элементов, по меньшей мере частично вводимых в изделие, отливаемое со скользящей опалубкой, осуществляется перед окончательным уплотнением указанного изделия. Это в значительной степени ускоряет технологический процесс, поскольку необходимость введения таких элементов после уплотнения бетонного изделия исключается или по меньшей мере существенно уменьшается.
В способе отливки бетонных изделий с, по существу, горизонтальным процессом отливки со скользящей опалубкой согласно изобретению бетонная масса подается на по меньшей мере одном этапе подачи в форму для отливки со скользящей опалубкой, уплотняющую и образующую отливаемое изделие, при этом по меньшей мере один элемент вводится в бетонную массу через верхнюю поверхность отливаемого изделия после указанного по меньшей мере одного этапа подачи бетонной массы и перед окончательным уплотнением верхней поверхности отливаемого изделия.
Окончательное уплотнение отливаемого изделия осуществляется путем вибрационного движения вибробруса и заглаживающего движения боковых плит. При отливке многопустотных бетонных плит дополнительное уплотнение получается в результате заглаживающего движения пустотообразователей. Вибрационное уплотняющее движение может быть заменено заглаживающим уплотняющим движением и наоборот, а также может быть использована комбинация заглаживающего и вибрационного уплотняющего движения в случае ограничивающей поверхности формы для отливки со скользящей опалубкой.
В одном из вариантов осуществления способа согласно изобретению указанный по меньшей мере один элемент лишь частично вводится в бетонную массу и проходит через форму для отливки со скользящей опалубкой через зазор, предусмотренный в верхней поверхности указанной формы. В этом варианте осуществления верхняя поверхность формы для отливки со скользящей опалубкой содержит две или более секций, разделенных указанным зазором.
В одном из вариантов осуществления способа согласно изобретению указанный по меньшей мере один элемент представляет собой арматурный стержень или элемент, образующий монтажную петлю. Другие элементы также могут быть введены в отливаемое изделие способом согласно изобретению, в частности -крепежный элемент для перил, крепежный элемент для расчалки, применяемой во время установки бетонного изделия, крепежный элемент для предохранительного механического устройства или втулка с внутренней резьбой. Материалом этих элементов обычно является металл, в частности, сталь, однако, такие элементы, в особенности арматурные стержни, могут быть изготовлены также из других прочных материалов, в частности, из базальтовых или углеродных волокон.
В одном из вариантов осуществления способа согласно изобретению отливаемое бетонное изделие представляет собой многопустотную плиту, при этом указанный по меньшей мере один элемент вводится в область перемычек между пустотами.
В одном из вариантов осуществления способа согласно изобретению указанный по меньшей мере один элемент вводится в область продольных концов отливаемого изделия. Это позволяет быстро и экономично осуществлять концевое армирование бетонных плит.
В одном из вариантов осуществления способ согласно изобретению представляет собой экструдерный или слипформерный способ отливки бетонного изделия со скользящей опалубкой. Настоящее изобретение позволяет также использовать различные виды комбинаций или видоизменений указанных экструдерного или слипформерного способов отливки бетонного изделия со скользящей опалубкой.
Кроме того, в одном из вариантов осуществления способа согласно изобретению имеется возможность регулирования направления ввода указанного по меньшей мере одного элемента, при этом ориентацию элементов в отливаемом изделии можно изменять в соответствии с различными вариантами применения. Это позволяет вводить элементы в различных положениях и ориентациях в одно и то же отливаемое бетонное изделие, в частности, в концевые области отливаемого бетонного изделия. Изменение направления ввода может также зависеть, например, от положения формовочной машины на плоском стенде или от длины отливки.
Настоящее изобретение обеспечивает также устройство для отливки бетонных изделий с, по существу, горизонтальным процессом отливки со скользящей опалубкой, при этом указанное устройство согласно изобретению содержит устройства для подачи бетонной массы по меньшей мере на по меньшей мере одном этапе в форму для отливки со скользящей опалубкой, уплотняющую и образующую отливаемое изделие, а также содержит устройства для ввода по меньшей мере одного элемента в бетонную массу через верхнюю поверхность отливаемого бетонного изделия после выполнения указанного по меньшей мере одного этапа подачи бетонной массы и перед уплотнением верхней поверхности отливаемого изделия верхней поверхностью формы для отливки со скользящей опалубкой.
В одном из вариантов осуществления устройства согласно изобретению форма для отливки со скользящей опалубкой содержит верхнюю поверхность, разделенную на секции, между которыми предусмотрен зазор, позволяющий частично вводимому элементу проходить через форму для отливки со скользящей опалубкой.
В одном из вариантов осуществления устройства согласно изобретению устройство содержит средства, формирующие свободные полости, в частности, пустотообразователи.
В одном из вариантов осуществления устройства согласно изобретению имеется возможность регулировать направление ввода устройства для ввода указанного по меньшей мере одного элемента в бетонную массу. Это позволяет осуществлять ввод элементов в разных положениях одного и того же отливаемого бетонного изделия путем наклона устройства для ввода указанный по меньшей мере одного элемента в процессе отливки, в частности, в случае отливки бетонных плит с концевым армированием, у которых угол наклона введенных элементов является противоположным на разных концах плиты. Изменение направления ввода устройства можно осуществлять, например, в зависимости от положения формовочной машины на плоском стенде или от длины отливки.
В одном из вариантов осуществления устройство согласно изобретению представляет собой машину экструдерного типа для отливки со скользящей опалубкой, в которой бетонная масса подается из резервуара с бетонной массой в форму для отливки со скользящей опалубкой при помощи по меньшей мере одного подающего шнека на одном этапе подачи, или устройство представляет собой слипформерную машину, в которой бетонная масса подается из резервуара с бетонной массой в форму для отливки со скользящей опалубкой по меньшей мере на двух этапах, или устройство представляет собой комбинацию экструдерной и слиформерной машин.
Более конкретно отличительные признаки, определяющие способ согласно настоящему изобретению, раскрыты в п. 1 формулы изобретения, в то время как отличительные признаки, определяющие устройство согласно настоящему изобретению, раскрыты в п. 7 формулы изобретения. В зависимых пунктах формулы изобретения раскрыты предпочтительные характеристики и варианты осуществления изобретения.
Примеры вариантов осуществления изобретения и их достоинства поясняются ниже более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показаны:
фиг. 1 - схематическое изображение варианта осуществления устройства согласно изобретению,
фиг. 2 - схематическое изображение альтернативного варианта осуществления устройства согласно изобретению,
фиг. 3 - схематическое изображение варианта осуществления устройства ввода элементов для устройства согласно изобретению, и
фиг. 4А-4D - схематическое изображение примеров элементов, вводимых в бетонное изделие при помощи устройства согласно изобретению.
На фиг. 1 показан вариант осуществления устройства согласно изобретению, которое в данном варианте осуществления представляет собой машину 1 экструдерного типа для отливки со скользящей опалубкой. Формовочная машина 1 содержит резервуар 2 с бетонной массой, из которого бетонная масса подается в шнековые питатели 3, выталкивающие бетонную массу в форму для отливки со скользящей опалубкой, образованную плоским стендом 4, боковыми плитами 5 и верхним вибробрусом 6. В случае отливки бетонных многопустотных плит (МПП) используются пустотообразователи 11, установленные за шнековыми питателями 3. Формовочная машина 1 перемещается в направлении стрелки на колесах 8 по рельсам 7, установленным на стенде 4, под действием реактивной силы, создаваемой шнековыми питателями 3, и при помощи приводного механизма (не показан).
Формовочная машина 1 содержит устройство 9 для ввода элементов 10 в отливаемое бетонное изделие. Положение устройства 9 можно регулировать, наклоняя его относительно формовочной машины 1, таким образом, можно регулировать ориентацию элементов 10, вводимых в отлитое бетонное изделие. Такой наклон предпочтительно происходит вокруг оси наклона, проходящей горизонтально и перпендикулярно направлению отливки. Это позволяет осуществлять ввод элементов 10 в разных положениях в одно и то же отливаемое бетонное изделие, наклоняя устройство 9 в процессе отливки, в частности, а случае отливки бетонных плит с концевой арматурой, в которых угол наклона введенных элементов является противоположным на разных концах плиты. При таком решении наклон устройства для ввода элементов можно сделать зависимым, например, от положения формовочной машины 1 или от длины отливки. Функционирование и конструкция показанного варианта осуществления устройства 9 ввода элементов раскрыта ниже более подробно применительно к фиг. 3.
Чтобы обеспечить прохождение верхних концов вводимых элементов 10, расположенных над верхней поверхностью отливаемого изделия, в форму для отливки со скользящей опалубкой, верхний вибробрус 6 выполнен в виде секций с зазорами между ними, проходящими в направлении отливки через область уплотняющей поверхности бруса в местах расположения введенных элементов.
На фиг. 2 показан альтернативный вариант осуществления устройства согласно изобретению, при этом устройство в данном варианте осуществления представляет собой слипформерную машину 21 для отливки со скользящей опалубкой. В данном варианте осуществления бетонная масса подается в форму для отливки со скользящей опалубкой в два этапа: на первом этапе подача осуществляется через загрузочный бункер 22, а на втором этапе - через загрузочный бункер 23. Формовочная машина 21 перемещается по рельсам, установленным на плоском стенде, под действием приводного механизма в направлении стрелки, показанной на чертеже.
Формовочная машина 21 содержит устройство 24 для ввода элементов 25 в отливаемое бетонное изделие. В этом варианте осуществления ввод элементов осуществляется между первым и вторым этапами подачи бетонной массы. Устройство 24 для ввода элементов предпочтительно прикрепляется к формовочной машине 21 с возможностью поворота, таким образом, можно изменять ориентацию элементов 25, вводимых в отливаемое бетонное изделие, в частности, как описано для варианта осуществления, показанного на фиг. 1.
В данном варианте осуществления верхняя поверхность формы для отливки со скользящей опалубкой также предпочтительно разделена на секции, поэтому, если элементы 25 только частично вводятся в отливаемое изделие, части элементов, выступающие над верхней поверхностью отливаемого изделия, могут проходить через форму для отливки со скользящей опалубкой.
На фиг. 3 показано схематическое изображение варианта осуществления устройства 9 для ввода элементов 24 согласно изобретению. В данном варианте осуществления устройство 9, 24 содержит три основных секции: магазин 31, подающую секцию 32 и секцию 33 ввода.
Магазин 31 используется для хранения множества элементов, вводимых в отливаемое изделие, и оснащается устройством 34 для последовательной подачи элементов в подающую секцию 32. Устройство 34 может быть реализовано, например, в виде соответствующей конвейерной ленты.
После подачи элемента из магазина 31 в подающую секцию 32 он перемещается передаточным средством 35 в секцию 33 ввода. Передаточное средство 35 может представлять собой, например, толкатель, перемещаемый гидравлическим цилиндром.
Затем элемент, который находится в секции 33 ввода, выталкивается из устройства 9, 24 ввода элементов и вводится в соответствующее место и на соответствующую глубину отливаемого изделия при помощи средства 36 ввода. Это средство ввода может представлять собой, например, толкатель, перемещаемый гидравлическим цилиндром.
Управление работой устройства 9, 24 ввода элементов предпочтительно осуществляет автоматическая система управления, которая также управляет процессом отливки, выполняемым отливочной машиной 1, 21 со скользящей опалубкой. Это повышает правильность позиционирования элементов, вводимых в отливаемое изделие.
На фиг. 4А-4D показано схематическое изображение примеров элементов, вводимых в бетонное изделие устройством согласно изобретению. На фиг. 4А и 4 В показаны примеры арматурных стержней, а на фиг. 4С и 4D - примеры элементов, образующих монтажную петлю.
Поскольку согласно настоящему изобретение элементы вводятся в бетонное изделие перед окончательным уплотнением изделия, части элементов, расположенные внутри отливаемого изделия, могут иметь увеличенные сечения, чтобы, благодаря их форме, обеспечить хорошее соединение и закрепление элемента в бетоне. Кроме того, уплотнение после ввода элемента позволяет также получать улучшенное соединение бетонной массы с элементом по всей его введенной длине.
Материалом элементов обычно является металл, в частности, сталь, однако, могут быть использованы и другие материалы с высокой прочностью на растяжение, в частности, базальтоволоконные материалы.
Конкретные примеры вариантов осуществления изобретения, показанные на чертежах и описанные выше, не следует рассматривать как ограничительные. Специалисты в данной области техники могут множеством очевидных путей вносить усовершенствования и модификации в эти варианты осуществления в пределах прилагаемой формулы изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не ограничено только этими описанными вариантами осуществления.