Как изготавливается железобетонная труба?

В современном строительстве железобетонные трубы достаточно широко используются при прокладке водоотводных и канализационных магистралей. Их устанавливают на бытовые и промышленные сети канализации, для транспортировки атмосферных осадков и агрессивной жидкости. Производство железобетонных труб считается прибыльным бизнесом. Продукция пользуется постоянным устойчивым спросом и имеет огромный рынок сбыта по всей стране. Отдельную нишу занимают компании, выпускающие различное оборудование, отвечающее за изготовление труб, колодезных колец, днищ и крышек. Оно позволяет оснастить завод любого уровня, начиная от мини-цеха и заканчивая масштабным производством.

Применение труб из железобетона

Большие города имеют развитую инфраструктуру подземных канализационных и водоотводных сетей. Для их устройства используют различный трубный материал:

• из металла (стали или чугуна);
• из керамики;
• из асбестоцемента;
• из пластмассы.

Прокладку придомовых трубопроводов небольшого диаметра (до 250мм) допускается выполнять из пластика, но для магистральных сетей с размером поперечного сечения трубы от 300мм и более выбор останавливают на железобетоне, керамике или бетоне.

Чем больше размер диаметра трубопровода, тем предпочтительнее становится использование железобетонных труб, жесткость которых позволяет не прогибаться под массой грунта даже на большой глубине или изгибаться при его вспучивании.

Железобетонным трубам не страшны прокачки под большим давлением, использующиеся для избавления от отложений и наносов. Пластик при подобных воздействиях деформируется и теряет герметичность, а железобетонные изделия не меняют ни формы, ни размеров.

В условиях России трубы, изготовленные из железобетона, применяют в следующих основных областях:

• для напорных водоводов;
• для безнапорных сетей промышленной, дождевой, либо бытовой канализации;
• для систем инженерных коммуникаций.

Используемые технологии

Железобетонная труба может изготавливаться по-разному. Наибольшее распространение при формовании получили:

• Виброформование с подпрессовкой. Для формования используется специальный вращающийся прессовый механизм. При этом удается равномерно распределить бетон и добиться значительно уплотнения состава. При этом дополнительно осуществляется внутритрубная затирка поверхности. Отличается высокой производительностью, позволяя за ограниченное время получить большое количество. Данным способом изготавливается тонкостенная железобетонная труба.
• Центрифугирование. Традиционный способ, предполагающий равномерное распределение бетонной смеси под действием центробежных сил. В процессе изготовления производится армирование в обеих направлениях для обеспечения достаточной прочности.
• Поточно-агрегатный способ. Изготовленная подобным образом железобетонная труба отличается высоким качеством. Допускает изготовление изделий с различными поперечными размерами. На одной и той же линии формируются изделия различного типоразмера.
• Виброгидропрессование. Достаточно эффективный метод, позволяющий обеспечить значительное уплотнение бетонной массы. Готовая продукция отличается повышенной прочностью.
• Радиальное прессование. Для его реализации используется специальное оборудование.

При устройстве трубопроводов используется не только железобетонные, но и асбестоцементные трубы, обладающие высокими эксплуатационными свойствами.

Разновидность железобетонных труб

Одними из основных отличий труб из железобетона является их:

• внешний вид – раструбные и безраструбные;
• назначение – напорные, либо безнапорные;
• сечение – круглое, овальное, овоидальное, с подушкой;
• способ изготовления.

Напорные трубы устанавливают на трубопроводах, где жидкости транспортируются под давлением. В основном, это магистрали большого диаметра, но в черте города используют трубы и средних диаметров. Виброгидропрессованные напорные трубы изготавливают по ГОСТ 12586.0-83, со стальными сердечниками – по ГОСТ 26819-86.

Безнапорные трубы выпускают в 2 модификациях по ГОСТ 6482-88:

• раструбными;
• фальцевыми.

Их монтируют на самотечные сети, а для прокладки водоотводов под автодорогами и железнодорожными насыпями используют прочные усиленные трубы из железобетона. Относительно небольшая длина изделий упрощает монтаж трубопроводов и точность стыковки торцов при укладке.

Параметры и основные типы железобетонных труб определяются нормативами ГОСТ 22000-86.

К безнапорным трубам относят:

• Т (ТП) – с круглым отверстием и раструбом (с подошвой);
• ТС (ТСП) – с круглым отверстием, раструбом и ступенчатым стыком (с подошвой);
• ТБ (ТБП) – с круглым отверстием, раструбом и упорным буртиком, препятствующим выдавливанию резинового кольца из раструбной части, (с подошвой);
• ТФП – с круглым отверстием, подошвой, без раструба;
• ТЭ (ТО) – фальцевые с подошвой и отверстием в виде эллипса (с овоидальным, или яйцевидным, отверстием).

К напорным трубам относят:

• ТН – с круглым отверстием и резиновыми кольцами на стыках;
• ТНП (ТНС) – с полимерным (стальным) сердечником.

ГОСТ определяет диаметр условного прохода для железобетонных труб в зависимости от их типа. Размер составляет от 400 до 2400мм. По длине изделия выпускают – от 2500 до 5000мм, а со стальным сердечником – до 10000мм.

Технологии изготовления труб из железобетона

На сегодня производство железобетонных труб происходит с использованием прогрессивных технологий несколькими методами:

• центрифугированием;
• радиальным прессованием;
• виброгидропрессованием;
• поточно-агрегатным способом;
• виброформованием с подпрессовкой и др.

Важно знать, что вибропрессование считается более эффективным, по сравнению со статическим процессом прессования, предусматривающим уплотнение бетонной массы без вибрационной составляющей. В первом случае не потребуется наличия мощных и достаточно тяжелых прессов.

Стоит отметить, что лидерами по выпуску железобетонных труб и оборудования, предназначенного для их производства, являются западные и американские производственные компании.

Схематично процесс изготовления железобетонных труб выглядит следующим образом.

1. Подготовленная пресс-форма для трубы размещается на рабочей платформе, которая имеет возможность поворачиваться.
2. Из бункера по конвейеру подают в форму бетонную смесь.
3. Пресс-головка опускается внутрь. При этом платформа с пресс-формой постепенно вращается.
4. «Тело» раструба уплотняют вибратором.
5. После заполнения объема бетоном до необходимой длины, форму удаляют с рабочей платформы, а на ее место для наполнения ставят оболочку под другое изделие.

В разных странах существуют приоритетные методы производства труб из железобетона. К примеру, в Германии получил широкое распространение высокочастотный способ виброформования. Также, его используют в Дании и Австрии. В Италии и США трубы изготавливают по технологии радиального прессования.

На большинстве российских предприятий находится старое оборудование, работающее по методу центрифугирования, но в последние годы появилась тенденция к переоснащению заводов линиями зарубежных компаний.

Высокочастотное виброформование и подпрессовка

Положительными составляющими данного способа производства являются:

• высокая прочность изделий;
• короткий технологический цикл;
• однородное уплотнение;
• быстрота процесса;
• моментальная распалубка;
• полная автоматизация.

Для уплотнения бетонной массы здесь применяется вращающийся прессовый механизм, перемещающийся в радиальном направлении. Он одновременно:

• распределяет и прессует бетон;
• производит внутритрубную затирку поверхности.

Изготовление труб методом частотного виброформования относится к высокопроизводительному оборудованию и позволяет выпускать тонкостенные трубы за счет радиально-прессового способа уплотнения.

Для примера, в обычных агрегатах роликовые головки движутся в одном, приоритетном направлении, а в реверсивных – головка и гладилка перемещаются в разные стороны, снимая напряжения в бетоне еще на стадии сырых изделий.

Центрифугирование

Традиционный метод производства труб из бетона и железобетона, предусматривающий распределение и уплотнение смеси благодаря действию центробежных сил, появляющихся в процессе вращения центрифуги. Для улучшения качества уплотнения дополнительно используют вибрирование или вибропрессование.

Центрифугированные трубы отличаются более низкой себестоимостью, чем металлические аналоги, и имеют продолжительный срок службы. Их армируют в двух направлениях. Продольные стержни предварительно напрягают (для напорных труб) и обвивают их спиральной арматурой из высокопрочной проволоки. Безнапорные трубы армируют сварными каркасами.

Для ускоренного отвердения бетонного слоя трубы помещают на стеллажи с подогревом или в специальные камеры.

Поточно-агрегатный способ

Подобный метод производства железобетонных труб позволяет изготавливать продукцию более высокого качества, чем при центрифугировании. Поточно-агрегатный метод имеет отличительную сторону по сравнению с другими аналогичными процессами. Способ организации работы предусматривает возможность функционирования только необходимых в данный момент участков поточной линии и остановкой ненужных постов.

За определенной линией существует вероятность закрепления разных по размеру и типу труб, благодаря универсальности оборудования.

С участка на участок изделия передаются подъемно-транспортными средствами. Для ускорения твердения бетонной массы используют специальные камеры, работающие непрерывно или периодически. Они имеют сравнительно небольшие размеры, что позволяет ускорить загрузку-выгрузку отформованных полуфабрикатов и готовых труб.

Поточно-агрегатный метод отличается гибкостью и маневренностью, он позволяет изготавливать крупные партии железобетонных изделий. Линии работают эффективно, что важно в условиях выпуска большого ассортимента продукции.

Вибропрессование

Данный процесс подразумевает уплотнение в пресс-форме полусухой бетонной смеси. Вибрация производится снизу или сбоку при одновременном верхнем давлении. После наполнения, форму перемещают на участок тепловой обработки и выдерживают под чехлом в течение восьми часов, чтобы максимально добиться задержки тепла. Далее чехол снимают, лишнюю арматуру обрезают, а раструб – шлифуют.

Технология вибропрессования имеет высокую производительность, а оборудование – автоматизацию. Использование жесткой бетонной смеси позволяет получать прочные и морозоустойчивые изделия.

Одинец Завод железобетонных труб

Сегодня мы хотим поговорить с вами о способах производства железобетонных труб. Нам известно несколько основных технологий используемых при производстве железобетонных труб: вибропрессование, радиальное прессование, центрифугирование, классическая литьевая технология формовки ЖБИ (вибрирование).

Вибропрессование

Вибропрессование – современный способ формовки и уплотнения бетонной смеси. В настоящее время, данный способ производства труб является наиболее распространенным, т.к. имеет ряд достоинств: высокая производительность, стабильное качество, потребность в минимально возможном количестве персонала и производственных площадях, автоматическое, машинное управление процессами. На установках вибропрессования производят трубы диаметром 300-2400 мм, длиной 2,50, 3,00, 3,50 метра. Основной узел установки – приямок с установленным сердечником (металлический цилиндр на вибростоле соответствующий внутреннему диаметру формуемой трубы). На данный цилиндр одевается внешняя оснастка с арматурным каркасом трубы и производится формовка.

Принцип работы:

• Арматурный каркас помещается в металлоформу трубы, металлоформа состоит из двух элементов: внешняя опалубка и поддон. На лежащий на полу поддон устанавливается арматурный каркас (перпендикулярно земле), далее на поддон с каркасом устанавливается внешняя опалубка, конструкция закрепляется.
• Металлоформа в собранном виде (поддон + каркас + внешняя опалубка) помещается на сердечник.
• В собранную конструкцию подается бетон, работает вибростол, бетон уплотнятся. Подача бетона останавливается автоматически в соответствии с настройками оборудования для конкретного типа трубы.
• После завершения подачи бетона, бетоноукладчик перемещают в сторону, а на его месте размещается специальная прессующая головка, которая оказывает дополнительное воздействие, бетон уплотняется при работе вибростола и усилие прессующей головки одновременно.
• После окончания формовки, заполненная форма снимается с сердечника и перемещается на площадку набора прочности.
• На площадке происходит распалубка формы, свежесформованная труба остается стоять на поддоне в зоне набора прочности, а внешнюю опалубку вновь применяют для формовки следующей трубы.

Процесс формовки одной трубы занимает всего 5-10 минут, в зависимости от размера трубы. Линию для производства труб методом вибропрессования можно разместить на небольших площадях, достаточно 150-200 квадратных метров.

Формовка труб происходит перпендикулярно пола в отличие от центрифугирования, где трубы формуют параллельно полу. В процессе производства используется одна форма, внешняя оснастка, а количество выпускаемой продукции в смену зависит от количества поддонов. Сформованная труба остается на поддоне до набора прочности. Трубы набирают прочность в естественных условиях, под специальными укрывными чехлами за 8-12 часов, пропарочная камера не используется. В процессе производства задействовано минимальное количество рабочей силы. Перемещать трубы в процессе производства можно погрузчиком или кран балкой, любым способом, наиболее удобным конкретному производству. Дополнительным плюсом данной технологии является возможность производства труб с футеровкой, внутренним полиэтиленовым защитным слоем.

Плюсы метода вибропрессования:

• Малые затраты на металлоформы
• Высокая производительность, количество выпускаемой продукции зависит от наличия поддонов для конкретного типа труб
• Экономичность, нет необходимости применения пропарочной камеры, минимальное количество рабочей силы, нет изнашивающихся элементов, долгий срок эксплуатации всех элементов.
• Высокое качество товара, формовка происходит в автоматическом режиме.
• Возможность производства труб с футеровкой
• Возможность производства труб разного диаметра в одну смену. Если на предприятии установлена двух постовая установка, то в одну смену можно изготавливать два разных диаметра труб. Это очень удобно, завод может наиболее оперативно обрабатывать заказы.
• Небольшое время формовки одного изделия, 5-10 минут.

В настоящее время в России и СНГ заводы работают на импортном оборудовании, к сожалению Российских производителей такого оборудования нет. Наиболее распространены машины двух поставщиков: HawkeyePedershaab (США — изначально Дания) и PRINZING-PFEIFFER (Германия).

Радиальное прессование

Радиальное прессование – самый высокопроизводительный способ изготовления железобетонных труб. Цикл формовки одной трубы занимает 2 – 5 минут. Инновационная технология, уплотнение бетона происходит методом вдавливания, без вибрационного воздействия. Вибрирование применяется только при формировании раструбной части трубы. Сердцем машины является роликовая головка, специально разработанный, сложный механизм с множеством вращающихся элементов. Конструкция позволяет при одном проходе, а именно столько нужно для формовки трубы, одновременно уплотнить бетонную смесь и разгладить внутреннюю поверхность трубы, сделать ее гладкой. После одной проходки роликовой головки форму подвергают распалубке практически мгновенно, процесс формовки занимает минимальное количество времени. Производство труб методом радиального прессования – захватывающее зрелище, вызывающее массу удивительных эмоций даже у специалистов железобетонной отрасли.

Методом радиального прессования производят трубы диаметром 300-1200 мм, длиной 2,50, 3,00, 3,50 метра. Поставщики оборудования утверждают, что способны предоставить машины, на которых можно производить трубы длиной до 6-ти метров.

Трубы производят в вертикальном положении, формовка происходит путем перемещения вращающейся роликовой головки вдоль тела трубы снизу вверх.

Основные процессы:

• Сборка формы, аналогично методу вибропрессования. Арматурный каркас помещается в металлоформу трубы, металлоформа состоит из двух элементов: внешняя опалубка и поддон. На лежащий на полу поддон устанавливается арматурный каркас (перпендикулярно земле), далее на поддон с каркасом устанавливается внешняя опалубка, конструкция закрепляется.
• Металлоформа в собранном виде (поддон + каркас + внешняя опалубка) помещается под вал, на котором закреплена роликовая головка. Роликовая головка соответствует конкретному диаметру труб. На каждый диаметр – отдельная роликовая головка.
• Формовка. Роликовая головка опускается на дно формы и в этот момент происходит подача первой части бетонной смеси. Этот процесс сопровождается работой вибраторов, идет формирование раструбной части. Далее вибраторы отключаются и происходит равномерная подача основного объема бетона. Смесь попадает внутрь трубы, на роликовую головку, которая вдавливает бетонную смесь при помощи центробежных сил, возникающих при вращении, вращающеюся головка перемещается снизу вверх уплотняя, попадающую на нее сверху бетонную смесь.
• После окончания формовки, заполненная форма снимается и перемещается на площадку набора прочности при помощи погрузчика.
• Разборка формы, аналогично методу вибропрессования. На площадке происходит распалубка формы, свежесформованная труба остается стоять на поддоне в зоне набора прочности, а внешнюю опалубку вновь применяют для формовки следующей трубы.

Плюсы метода радиального прессования:

• Малые затраты на металлоформы
• Очень высокая производительность, количество выпускаемой продукции зависит от наличия поддонов для конкретного типа труб, время формовки трубы 2 минуты
• Условная экономичность, нет необходимости применения пропарочной камеры, минимальное количество рабочей силы
• Высокое качество производимых труб, формовка происходит в автоматическом режиме.

Минусы технологии радиального прессования:

• Очень высокая стоимость оборудования
• Необходимость оснащения производства дорогостоящей погрузочной техникой, используемой для перемещения труб в процессе производства
• Короткий срок эксплуатации изнашиваемых элементов роликовых головок. В процессе эксплуатации, под действием постоянного трения, происходит быстрый износ металлических накладок. Это расходный материал, который существенно влияет на себестоимость продукции
• Нет возможности одновременного производства двух разных диаметров труб. В одну смену можно производить только один тип труб
• Трудоемкий процесс переналадки оборудования при переходе с одного диаметра на другой, требующий серьезной потери времени, переналадка занимает 4-8 часов. В месяц, на линии которая производит несколько диаметров труб 400, 500, 600, 800, 1000, 1200 мм, на переналадку может уйти 4-6 дней. Для недопущения возникновения дефицита определенного типа труб, завод должен располагать серьезными складскими территориями
• Высокие требования к заполнителям, сырью. Для нормальной работы машины и обеспечения надлежащего качества продукции необходим тщательный подбор, и постоянный контроль качества сырья.

Применение технологии радиального прессования оправдано в регионах с постоянным высоким спросом на трубы железобетонные, для обеспечения которого необходимо выпускать крупные партии труб в минимально короткие сроки. В нормальном режиме, в одну смену, машина способна произвести более 3 000 труб различного диаметра в течение одного месяца.

Центрифугирование

Центрифугирование, можно назвать старейшим методом производства труб. По данной технологии произведено огромное количество трубной продукции. Основным достоинством этой технологии является возможность производства длинных труб, длиной до 5,5 метров.

Принцип работы:

• Арматурный каркас помещается в металлоформу трубы
• Металлоформа помещается в центрифугу, чаще всего это ременная центрифуга, форма укладывается на ремни, и находится в подвешенном положении.
• Центрифуга включена, начинается вращение формы
• Специальным приспособлением (бетоноукладчик, конвейерного типа) начинается подача бетона внутрь вращающейся оснастки.
• Происходит подача необходимого количества бетона, под действием центробежной силы бетон уплотняется и равномерно распределяется по форме.
• При достижении необходимого уплотнения бетонной смеси, процесс останавливается, металлоформа (сформованная труба) перемещается в пропарочную камеру для набора прочности бетона.

Существует несколько вариантов центрифуг: роликовые, барабанные, ременные. Наибольшее распространение получили ременные (гироскопические) центрифуги. Процесс формовки одной трубы занимает 15-40 минут, в зависимости от размеров формуемой трубы. Центрифугирование, трудно назвать рекомендуемым способом производства железобетонных труб. У данного способа производства есть ряд недостатков. Производительность, трубы формуются в отдельных формах, в которых и набирают прочность в последствии, распалубка формы происходит после выхода из пропарочной камеры. Производительность зависит от количества форм. Качество, для обеспечения стабильного качества требуется профессиональный персонал, процесс управляется специалистами вручную, оператор сам регулирует все процессы (скорость вращения, скорость подачи бетона, время формовки), качество труб на 100% зависит от профессиональных действий оператора. Энергопотребление, много энергии затрачивается на процесс формовки, так же на выдержку форм в пропарочной камере, для перемещения форм требуются большегрузное крановое оборудование, и большое количество рабочей силы. При такой технологии производства нет возможности производить трубы с футеровкой, внутренним полиэтиленовым слоем для защиты бетона от агрессивных сред.

В настоящее время оборудование для производства труб методом центрифугирования серийно не производится. У нас нет данных о производителях (поставщиках) оборудования.

Плюсы метода центрифугирования:

• Возможность производства труб длиной 5,00 м
• Возможность производства труб разного диаметра в одну смену

Минусы при центрифугировании:

• Высокое потребление энергии для обеспечения процесса производства труб, необходимость тепловой обработки труб в пропарочной камере
• Не высокое качество продукции, при формовке возможны дефекты, связанные с неравномерным уплотнением бетонной смеси; на внутренней поверхности труб, при формовке, образуется налет — выступает «цементное молочко», процесс не автоматизирован, качество труб зависит от квалификации оператора.
• Длительный и сложный процесс распалубки форм, при интенсивной эксплуатации болтовые крепления быстро выходят из строя.
• Много ручного труда, требуется большое количество сотрудников.
• Высокая стоимость оснастки, для увеличения объема выпускаемой продукции требуются серьезные инвестиции. В одной форме можно выпускать только одно изделий в сутки.
• Нет возможности производства труб с футеровкой

Классическая литьевая технология формовки труб (вибрирование)

Существуют некоторые типы труб, производство которых предпочтительнее по классической, так называемой — литьевой технологии. К таким трубам относятся трубы больших диаметров от 2-х метров и более. Как правило, такие трубы имеют большую толщину стенок от 20 сантиметров и более. Дорожные трубы круглого сечения диаметром более 2-х метров, прямоугольные толстостенные трубы, трубы для микротоннелирования диаметром более 1,50 метра, трубы с футеровкой диаметром более 1,0 метра. Любые железобетонные трубы с повышенными требованиями к бетону. Такого рода продукцию желательно производить литьевым способом, формовкой в индивидуальных формах. Формовка труб происходит в металлических формах с навесными вибраторами, очень часто такие формы оснащены гидравлическим приводом для распалубки внутренней части формы (сердечника). Таким способом невозможно производить крупные партии труб, но можно обеспечить необходимые требования к качеству. В отличие от центрифугирования, вибропрессования, радиального прессования, литая технология позволяет производить трубы любых размеров с максимально возможными прочностными характеристиками бетона. Вибрирование приходит на помощь тогда, когда, по разным причинам, все вышеперечисленные технологии, не смогли справиться с поставленной задачей. К сожалению, идеального оборудования нет, для производства большого ассортимента продукции, выпуска большой номенклатуры трубной продукции, завод должен быть оснащен оборудованием различного типа, в том числе, и оснасткой для производства труб в индивидуальных формах, методом вибрирования.

Оборудование для производства труб

Современные предприятия оснащают производственными линиями известных зарубежных компаний Германии, Дании, а также Франции. Они включают в себя:

• вибропрессовальные станки;
• пропарочные камеры;
• пресс-формы;
• участки для формирования каркасов и др.

Производственные линии приобретают и настраивают таким образом, чтобы они смогли обеспечить бесперебойное изготовление качественных железобетонных изделий, доступных по стоимости. Но не каждый производитель готов перейти на современные технологии изготовления труб, поэтому в некоторых регионах страны строительным компаниям приходится сотрудничать с соседними областями, приобретая там столь необходимую продукцию.

Переоснащенные производства ценятся и отбоя в покупателях у них не наблюдается. Железобетонные трубы без труда переносят транспортные неудобства и могут отправляться на дальние расстояния.