Основные данные по метрополитенам России и зарубежных стран




Метрополитены России. До великой Октябрьской социалистической революции в России метростроение не существовало, строились только железнодорожные тоннели. Попытки создать подземный пассажирский транспорт в Петербурге и Москве не шли дальше составления проектов и их обсуждения.
Общая длина линий метрополитенов бывш. СССР к началу 1971 г. составляет 222 км.
Строительство метрополитена послужило могучим толчком к развитию в Советском Союзе техники возведения подземных сооружений. С каждой новой строящейся линией совершенствуются конструкции и методы производства работ, создаются своеобразные архитектурные ансамбли, вырабатываются новые решения по инженерному оборудованию транспортных магистралей.
Строительство Московского метрополитена началось в 2932 г. и осуществлялось в исключительно трудных инженерно-геологических условиях, без достаточного опыта, надлежащего оборудования и тоннельнопроходческих машин. В разработке основных положений по проектированию первого советского метрополитена участвовали виднейшие ученые страны.
На трассе первой очереди строительства обделки тоннелей изготовлялись из монолитного бетона и железобетона.
Начиная со второй очереди строительства, резко возросла техническая оснащенность тоннельных работ и изменилась вся технология производства основных работ по сооружению тоннелей метрополитена. В широких масштабах стала осуществляться щитовая проходка тоннелей и механизация трудоемких процессов. Одновременно совершенствовались типы подземных конструкций. Тоннельные обделки в основном возводились из чугуна. Впервые в мировой практике тоннелестроения была построена станция колонного типа («Маяковская»).
Строительство метрополитена в Москве не прекращалось и в годы Великой Отечественной войны, продолжалось совершенствование конструкций и методов их возведения. В послевоенные годы техника метростроения начала развиваться особенно интенсивно, главным образом, в направлении изыскания новых, прогрессивных тоннельных конструкций и дальнейшей механизации трудоемких работ.
В 1960 г. завершился массовый переход на сборные железобетонные обделки взамен чугунных. Это мероприятие позволило значительно снизить стоимость тоннелей и сэкономить 14 тыс. т металла на каждый километр трассы. Применение совершенных методов работ и новейших тоннельных конструкций позволило значительно снизить трудовые затраты и повысить скорости проходки перегонных тоннелей.
К 1 января 1971 г. сооружено и введено в эксплуатацию 145,7 км линий (в двухпутном исчислении), на которых расположены 90 станций.
Схема столичного метрополитена соответствует исторически сложившейся планировке города и представляет собой систему радиальных и кольцевых линий. Генеральная схема предполагает образование семи диаметральных и двух кольцевых линий.
В настоящее время в Москве эксплуатируются следующие линии (рис. 10): Кировско-Фрунзенский, Горьковско-Замоскворецкий, Apбатско-Покровский диаметры; Рижский, Калужский, Старо-Арбатский, Ждановский радиусы и кольцевая линия.


Основные данные по метрополитенам России и зарубежных стран

Одновременно со строительством новых линий предусматривается создание дополнительных экскалаторных тоннелей, вестибюлей и переходных коридоров; в некоторых случаях последние используются в качестве подземных городских переходов. Намечается дальнейшее повышение пропускной и провозной способности существующих линий и пересадочных узлов. В 1935 г. общий суточный пассажирооборот Московского метрополитена составлял 177 тыс. чел. (2% от пассажирооборота города), а в 1967 г. он превысил 4,1 млн. чел. (35%).
На 1 км линии Московского метрополитена приходится 32 тыс. пассажиров в сутки. Это превышает нагрузку Лондонского метрополитена в шесть раз, Нью-Йорского — в три раза, Парижского — вдвое.


Основные данные по метрополитенам России и зарубежных стран

На рис. 11 наглядно изображена динамика роста пассажирооборота и протяженности сети Московского метрополитена, которая характеризует некоторую закономерность и историю его развития.
Строительство Ленинградского метрополитена начато в январе 1941 г., но в период Великой Отечественной войны работы были прерваны; возобновились они только в 1946 г. К ноябрю 1955 г. в эксплуатацию была введена первая очередь метрополитена длиной 10,8 км с восемью станциями. В ноябре 1967 г. длина действующих линий составила 36,5 км, а число станций увеличилось до 24; к концу 1970 г. общая протяженность сети составляет 44,1 км.
С введением в эксплуатацию первого участка Невско-Василеостровской линии закончено формирование основной схемы Ленинградского метрополитена, которая складывается из трех пересекающихся линий; Кировско-Выборгской, Mocковско-Петроградской и Невско-Василеостровской. В дальнейшем метрополитен будет строиться в соответствии с генеральным планом развития города путем удлинения существующих диаметров и сооружения кольцевых участков (рис. 12).


Основные данные по метрополитенам России и зарубежных стран

Протяженность линий Киевского метрополитена в настоящее время составляет 14,5 км, на которых расположены 11 станций. Первый участок трассы от ст. Вокзальная до ст. Днепр длиной 5,2 км введен в эксплуатацию 6 ноября 1960 г. В ближайшее время будет закончено проектирование и строительство всей Святошино-Броварской линии длиной 21 км, которая пересечет Киев с запада на восток (рис. 13). Уже в 1969 г. метрополитен перевозит более 300 тыс. пассажиров в сутки.


Основные данные по метрополитенам России и зарубежных стран

Закончена разработка проектного задания другой линии — Куреневско-Красноармейского направления протяженностью 10,2 км, в дальнейшем предполагается продолжить эту линию на север в сторону Оболони и на юг — на Выставку передового опыта.
Тбилисский метрополитен вступил в эксплуатацию в феврале 1966 г. Трасса метрополитена от ст. Дидубе до ст. Пл. Руставели протяженностью 6,2 км в ноябре 1967 г. была продлена на 4 км до ст. 300 Арагвинцев (рис. 14). На линии сооружено девять станций, из них две наземные и семь подземных.


Основные данные по метрополитенам России и зарубежных стран

На строительстве тоннелей Тбилисского метрополитена в скальных породах была успешно впервые применена проходка механизированным щитом с возведением монолитной бесшовной обделки способом прессования. Этот прогрессивный способ найдет, по-видимому, широкое применение в аналогичных условиях сооружения тоннелей.
Бакинский метрополитен вступил в строй в ноябре 1967 г. Его трасса в 1970 г. имеет протяженность 11,4 км. На рис. 15 приведена схема развития Бакинского метрополитена. Показана первая очередь, которая предусматривает продолжение на 8 км существующей трассы, намечены перспективы строительства.


Основные данные по метрополитенам России и зарубежных стран

В настоящее время приступили к строительству Харьковского метрополитена (рис. 16).
Линия первой очереди строительства длиной 18 км начинается от ул. Свердлова в западной части города, пройдет через Центр города к Турбинному заводу и закончится в восточной части у Электротяжмаш. На этой линии будут построены 13 станций, из них 11 мелкого и две глубокого заложения.


Основные данные по метрополитенам России и зарубежных стран

Характеристика работы метрополитенов крупнейших городов мира. Характер и объем работы метрополитенов, а также их эксплуатационные качества устанавливают по показателям общего объема пассажирских перевозок метрополитена за год (годовой пассажирооборот) и показателям общего объема работы метрополитена за год, исчисляемой количеством пассажиро-километров в год (приложение 6), По объему совершаемой работы все метрополитены мира могут быть подразделены на шесть классов:
I класс (свыше 3 млрд пассажиро-км) — Москва, Лондон, Нью-Йорк, Париж, Токио;
II класс (от 1,5 до 3 млрд. пассажиро-км) — Санкт-Петербург, Буэнос-Айрес, Чикаго;
III класс (от 1 до 1,5 млрд. пассажиро-км) — Берлин, Гамбург, Мадрид, Рим;
IV класс (от 0,5 до 1 млрд. пассажиро-км) — Барселона, Бостон, Копенгаген, Осака, Стокгольм, Торонто, Филадельфия;
V класс (от 0,2 до 0,5 млрд. пассажиро-км) — Киев, Тбилиси, Вена, Милан, Монреаль;
VI класс (менее 0,2 млрд. пассажиро-км) — Баку, Афины, Брюссель, Будапешт, Глазго, Кливленд, Ливерпуль, Лиссабон, Кобе, Нагойя, Неаполь, Осло, Роттердам, Сидней.
Сравнивая приведенные данные по объему работ, следует отметить города-гиганты — Москву, Лондон, Нью-Йорк, Париж и Токио, в которых метрополитены являются основным видом пассажирского транспорта. Относительно незначительную роль пока еще играют метрополитены, относящиеся к VI классу; их удельное значение в общей работе городского транспорта, очевидно, возрастет при дальнейшем строительстве новых линий.
Если в 1956 г. лишь в 17 городах метрополитены имели существенное значение в разрешении транспортной проблемы, то через десять лет их число увеличилось до 24, а объем совершаемой работы в 18 крупнейших городах увеличился с 38,9 до 51 млрд. пассажиро-км, г. е. на 30%.
При сравнении работы метрополитенов отдельных городов следует учитывать не только их общий объем работы, но и их различную протяженность сети. Такими показателями являются интенсивность работы метрополитена за год, характеризующаяся числом пассажиро-километров, приходящихся на 1 км линии метрополитена в двухпутном исчислении, и числом перевезенных пассажиров в год, приходящихся также на 1 км линии (рис. 17). Из приведенной диаграммы следует, что наиболее интенсивно по сравнению со всеми городами мира работает метрополитен Moсквы.
Таким образом, проведенное сравнение позволяет сделать вывод, что Московский метрополитен, существующий лишь с 1935 г., не только в качественном отношении, но и по объему выполняемой работы, приходящейся на 1 км линии, занимает первое место в мире.


Основные данные по метрополитенам России и зарубежных стран

При рассмотрении качественных и количественных характеристик работы метрополитенов существенным обстоятельством является экономика метрополитенов и сопоставление ее с другими видами транспорта. В этом отношении следует иметь в виду некоторые отличительные особенности метрополитенов, связанные как с необходимостью больших единовременных капиталовложений по сооружению перегонных и станционных тоннелей, приобретению подвижного состава и дорогостоящего оборудования, так и со значительными по удельному весу постоянными эксплуатационными расходами, не зависящими от размеров движения. Эти расходы на метрополитенах составляют около 70—75% общей суммы эксплуатационных расходов, а на наземных видах городского пассажирского транспорта они не превышают 15—25%.
На Московском метрополитене из общей суммы эксплуатационных расходов более 72% не зависят от объема перевозок. К ним относятся затраты на содержание путевого хозяйства, тоннелей, сооружений, санитарной техники, энергосети, эскалаторов, СЦБ и связи, амортизация, цеховые и общеэксплуатационные расходы и др.
К расходам, зависящим от объема перевозок (около 28%), относятся затраты на оплату и контроль проезда пассажиров, по уборке станций, содержанию подвижного состава и поездных бригад, а также затраты на электроэнергию для тяги поездов.
Однако, несмотря на большие величины эксплуатационных расходов, значительный объем работы, выполняемый Московским метрополитеном (в среднем около 66 млн. пассажиро-км в год на 1 км линии), обеспечивает самую низкую себестоимость перевозок. Так, в 1963 г. себестоимость пассажиро-километра для трамвая в 2 раза, а для троллейбуса в 2,37 раза была больше, чем для метрополитена. В 1965 г. положение изменилось: если принять себестоимость 1 пассажиро-км метрополитена за 100%, то для трамвая она составляет 184,8%, автобуса — 247,8%, троллейбуса — 265,2%.
При существующем соотношении цен и тарифов в первом приближении можно считать, что метрополитены в Советском Союзе экономически целесообразны при средней нагрузке сети около 7 млн. пассажиров в год на 1 км двухпутной линии. Годовой объем перевозок, приходящихся на 1 км линии, в Москве составляет 11,5 млн. пассажиров, в Ленинграде — 9,6 млн. пассажиров, в Париже — 6,9 млн. и Киеве — 6,7 млн. пассажиров. Несмотря на то, что нагрузка сети Киевского метрополитена ниже Московского в 1,7 раза, в 1967 г. себестоимость его пассажиро-перевозок составляла 4,56 коп. при плане 4,88 коп.
Кроме того, если учесть удобства и надежность этого вида городского транспорта, перечисленные выше, то следует считать, что метрополитены являются целесообразными в больших городах и при меньшей загрузке их сети.

Буровой инструмент вращательного действия




Для проходки шпуров и скважин вращательным способом применяют сверла, станки с шарошками и станки колонкового бурения.

Вращательное бурение сверлами осуществляется с помощью пневматического или электрического двигателя, который передает через штанги крутящий момент резцу, армированному пластинками твердого сплава. Порода разрушается резцом. Бурение сверлами проводят в мягких и ниже средней крепости породах, по углю, сланцам и т. д.

Вращательное бурение станками с шарошками осуществляется в мягких и средних, а в последнее время и в крепких породах. Порода разрушается вследствие вращения и перемещения шарошек по забою скважины. Шарошки получают вращение через колонну буровых труб от электродвигателя. Осевое давление достигает 20—40 Т.

При колонковом бурении порода разрушается по кольцу, внутри остается столб породы, который называется керном. Его периодически извлекают из скважины кернорвателем, либо заклинивая керн в колонковом снаряде камнем или стеклом. Колонковое бурение проводят коронками, армированными твердым сплавом или алмазами. Вращение по колонковой трубе от двигателя станка передается коронке, при этом создается значительная осевая нагрузка.

Резцы для вращательного бурения

При вращательном бурении электрическими или пневматическими сверлами порода разрушается резцом, укрепленным на буровой штанге.

Резцы для вращательного бурения готовят из углеродистой стали. В корпус резца впаивают пластинки твердого сплава, обычно марки ВК8 или ВК6В. Резцы — съемные, свободно снимаются со штанги. Различают угольные и породные резцы, т. е. резцы для бурения по углю и по породе. Угольный резец, который работает в более мягкой породе, имеет меньшую площадь резания, а породный — наоборот.

Резцы (рис. 87) обычно имеют два пера, между которыми делают рассечку, угол раствора w, ширину рассечки d1, выбирают в зависимости от крепости пород.



Режущие кромки у резцов образуются пересечением передней и задней граней; каждое перо имеет по две режущие кромки главную и вспомогательную (или кромка рассечки).

Передняя грань представляет собой площадку, которая в процессе бурения снимает стружку породы.

Геометрия резца характеризуется углом заострения (заточки) у, задним углом а, передним углом р, углом резания b, углом раствора w, углом конусности резца о; концевым углом ф, углом при передней вершине ф1, углом при боковой вершине ф2.

Угол заточки у образуется передней и задней граня ми пера. Задним углом а называется угол между задней гранью пера и плоскостью резания. Обычно угол а<20°.

Передним углом р называется угол между передней гранью резца и плоскостью А, перпендикулярной плоскости резания. Передний угол в может быть положительным, когда угол резания меньше 90°, и отрицательным, когда угол резания б больше 90°.

Углом резания b называется угол между передней гранью пера резца и плоскостного резания. Концевой угол ф образуется продолжением главных режущих кромок перьев. Угол при передней вершине перьев ф1 образуется сопряжением главной режущей кромки с вспомогательной режущей кромкой.

Угол при боковой вершине пера ф2 образуется сопряжением главной кромки и образующей линии тела бура. Угол рассечки w образуется при пересечении вспомогательных режущих кромок. Угол конусности тела резца а необходим для уменьшения трения тела резца о стенки шпура

Зубки врубовых машин

При отбойке угля используют различного типа врубовые машины и комбайны.

Рабочая цепь врубовых машин и комбайнов имеет зубки, которые в определенном интервале устанавливаются по цени При движении цепи зубки внедряются в мягкую породу и уголь и подрубают их.

Зубок состоит из корпуса 1, в котором впаяны пластинки твердого сплава 2 (рис. 88).


Буровой инструмент вращательного действия

Шарошечные долота

Шарошечное долото (рис. 89) состоит из корпуса и шарошек, которые укреплены на корпусе при помощи опоры с многорядным подшипником. Верхняя часть корпуса долота имеет резьбовой ниппель, соединяющийся с бурильными трубами. Вращение бурильной трубы передается корпусу долота и шарошкам. Корпус долота состоит из отдельных лап, сваренных между собой.

Шарошки изготовляют в виде конусов; наружную поверхность их армируют зубьями. При вращении шарошек их зубья накатываются на забой и разрушают породу.

Для изготовления шарошек используют легированные малоуглеродистые, цементируемые конструкционные стали, подвергающиеся в дальнейшем цементации на глубину 1,5—2,0 мм и закалке. Твердость шарошек должна быть 57—62 HRC.



Для изготовления лап применяются низколегированные, хромоникельмолибденовые стали. Поверхность лап цементируют на глубину 1,5—2,2 мм и закаливают до твердости 58—60 HRC.

Ролики и шарики подшипников изготавливают из стали марок 55СМА и 50ХН. После закалки твердость роликов и шариков должна быть 53—60 HRC.

Для армирования шарошек применяют твердый сплав марок ВК.8В и ВК6В. Промышленностью выпускаются различные типы шарошечных долот в зависимости от назначения.

По характеру разрушения породы в забое скважины долота подразделяются для бурения сплошным забоем (проходка эксплуатационных скважин) и долота для бурения кольцевым забоем — колонковые (проходка разведочных скважин с отбором керна).

По числу шарошек долота бывают одно-, трех- и четырехшарошечные.

Одношарошечные долота не имеют широкого применения ввиду недостаточной устойчивости при бурении и отклонения скважины. Диаметр одношарошечных долот обычно мал.

Двухшарошечные долота отличаются более прочной опорой для шарошек и значительно большим диаметром.

Наиболее распространены трехшарошечные долота с хорошей устойчивостью и механической прочностью опор.

Четырехшарошечные долота имеют наибольшую устойчивость на забое, позволяют разместить наибольшее число зубьев, выдерживают большие осевые усилия; их используют при проходке скважины в крепких породах.

В зависимости от условий эксплуатации изготавливают зубчатые, зубчато-штыревые, штыревые долота.

Зубчатые долота имеют стальные зубья, которые вы-фрезеровываются в теле шарошек. Эти долота используют для проходки скважин в мягких, средних породах.

Штыревые долота имеют в качестве зубьев шарошек цилиндрические вставки (штыри), изготовленные из твердого сплава марок ВК8В и ВК6В, запрессованные в тело шарошки. Долота с твердосплавными вставками применяют для проходки скважин в средних и крепких породах.

У зубчато-штыревых долот имеются стальные и твердосплавные зубья.

В зависимости от крепости пород промышленность выпускает восемь типов шарошечных долот;

М; MC — проходки скважин в пластичных, вязких, мягких, средних породах;

С; CT — для проходки скважины в хрупко-пластичных породах средней твердости;

Т; TK — для проходки скважины в хрупко-пластичных твердых и абразивных породах;

К — для проходки скважины в хрупких, крепких абразивных породах;

OK — для проходки скважины в хрупких, крепких и весьма крепких абразивных породах.

Шарошечные долота выпускают различных размеров, которые определены специальной нормалью. Наружный диаметр их колеблется в пределах 76—640 мм, высота 150—550 мм.

Буровые коронки колонкового бурения

Буровой инструмент вращательного колонкового бурения состоит из буровой коронки, армированной пластинками твердого сплава или алмазами, колонковой трубы, переходника с колонковой трубы на штанги, буровых штанг.

Буровая коронка (рис. 90) представляет собой короночное кольцо 1 с толщиной стенок 6,5—8 мм, рабочий торец которого армирован твердыми сплавами 2 или алмазами. В нижней части коронка имеет резьбу 3, которой она соединяется с колонковой трубой, а последняя — с переходником колонковой трубы на штанги.

Для армирования буровых коронок применяют пластинки твердого сплава различной формы в зависимости от крепости бурильных пород.



При бурении крепких пород используют восьмигранные стержни диаметром 5 мм, длиной 10 мм. Допускаемые отклонения размеров: по длине ±0,5 мм, по диаметру ±0,3 мм. Масса стержня около 3 г. При бурении пород средней и выше средней крепости применяют прямоугольные пластинки длиной 10 мм, шириной 7,5 мм, толщиной 3 мм, массой около 3. Допускается отклонение по длине ±0,5 мм, ширине ±0,4 мм, толщине ±0,3 мм.

При бурении пород средней крепости и мягких пород используются косоугольные пластинки твердого сплава массой 3,3 а; для бурения мягких пород, кроме того, применяют пластинки твердого сплава, выполненные в форме ромба, длина одной стороны которого равна 8,5±0,5 мм, а другой 3±0,3 мм.

Восьмигранные твердосплавные стержни закрепляют в короночном кольце с поперечным выступом за наружную и внутреннюю боковые поверхности на 0,75—1,0 мм и с возвышением над торцом 1,5—2,5 мм. Для закрепления в короночном кольце восьмигранные стержни зачеканивают, а пластинки других форм припаивают. Пластинки твердого сплава после изготовления коронки затачивают под углом 40-85°.

Буровая коронка колонкового бурения, кроме армирования пластинками твердого сплава, может быть оснащена и алмазами. Для этого используют мелочь размером 120—200 шт. из 1 карата.

Мелкоалмазные буровые коронки колонкового бурения в зависимости от способа их изготовления называются литыми или насыщенными.

При изготовлении литых коронок мелкие алмазы укладывают в угольную или слюдяную форму и заливают металлическим сплавом, который закрепляет алмазы, причем алмазы укладывают с соблюдением определенного направления режущих граней зерен. Обычно выбирают сплав с низкой температурой плавления: сплавы меди, алюминия, никеля, кобальта, чтобы избежать графитизации алмазов. После спекания получают короночное режущее кольцо, которое припаивают к торцу короночного кольца. Литые коронки обычно делают из более крупных алмазов и применяют для бурения менее крепких пород.

Насыщенные алмазные коронки производят следующим образом: мелкие алмазы с тонким порошком твердых сплавов спекают под большим давлением. В период подготовки к спеканию алмазы могут быть либо уложены на дне прессформы, либо перемешаны с порошком твердого сплава; в первом случае алмазы будут расположены только на торце режущего кольца, во втором распределены по всей массе кольца. В качестве твердого сплава применяют порошкообразные смеси вольфрама, кобальта, меди, никеля, феррохрома, молибдена в различных пропорциях и комбинациях. Режущее кольцо, которое получается после спекания, припаивают к короночному кольцу с помощью сплава меди с цинком, в отдельных случаях режущее кольцо соединяют с короночным кольцом при помощи механического крепления (например, шплинтов).

Насыщенные коронки обладают более высокой вязкостью, чем литые, что повышает их износостойкость.

Мелкоалмазные коронки могут быть следующих типов:

а) керновые (кольцевые) коронки со сплошным режущим кольцом и секторные;

б) бескерновые коронки: сплошные (вогнутые, прямые, выпуклые), ступенчатые.

Керновые коронки обычно применяют для бурения скважин в крепких и весьма крепких породах. Проходка на одну мелкоалмазную коронку до полного износа зависит от крепости и абразивности пород и составляет от 5—6 до 90—120 м, а в мягких известняках — до несколько тысяч метров.

Пигменты для бетона: их применение и характеристики

Пигментами для бетона называют оксиды металлов, которые не меняют свой цвет, пребывая в эксплуатации длительный промежуток времени.

Применяются в строительстве для окрашивания цементных смесей. Данные пигменты обладают прекрасными декоративными, а также эстетическими характеристиками.

Цель применения пигментов

В некоторых случаях, при осуществлении строительства, можно применить пигменты для бетона, которые являются органическими свето-щелочестойкими. А когда осуществляется использование оксидных пигментов, то можно добиться абсолютно любого колера и его оттенка.

Не стоит забывать о том, что добиться чистого колера возможно только используя цемент, имеющий белый цвет. Но что касается серых либо черных цветов, то первоначальный колер цемента не имеет значения.

Для получения наиболее ярких и насыщенных цветов, например, темно-красного, темно-синего, темно-зеленого, то цвет цементной смеси может быть изначально серым. А для получения пастельных тонов, например, нежно-салатного, нежно-розового, нежно-голубого, нужен цемент, имеющий исключительно белый цвет.

Насыщенность окраски зависит от таких факторов:

  • от уровня показателя, обладающего свойствами окрашивания;
  • от цветовой гаммы и качества наполнителей;
  • от сорта цементной смеси;
  • от количества ввода пигмента в бетонный раствор;
  • от качества, а также объема воды, содержащейся в бетонном растворе;
  • от режима отвердевания используемых материалов;
  • от вида материала, примененного для облицовки фасада строения.

Область применения пигментов для бетона

Пигменты и различные виды красителей нашли широкое применение в области строительства, а также производства, например, тротуарной плитки, облицовочной плитки. Кроме того, пигменты используются для изготовления всевозможных ограждений и бордюров, необходимых при строительстве загородных домов, обустройстве садовых участков.

Также пигмент нашел свое применение и в области изготовления брусчатки, при возведении небольших архитектурных сооружений. Он прекрасно подойдет для осуществления заливки площадок, дорожек, а также при изготовлении различных декоративных стенок.

Рынок представленных различными производителями пигментов для бетона, просто поражает воображение своим обилием и разнообразием. Каждый потребитель данной продукции сможет подобрать для себя наиболее подходящий вид материала, учитывая его характеристики и свойства, а также исходя из размера его стоимости.

Силовые формы для изготовления сборных железобетонных конструкций




Стальные формы для изготовления сборных железобетонных конструкций являются основным, наиболее металлоемким технологическим оборудованием. Например, в проекте производства предварительно напряженных балок, размещенного в типовом унифицированном пролете УТП-1 (см. табл. 2.5), вес форм составляет 328 т, в то время как все остальное оборудование весит 188 т.
Амортизационные отчисления от стоимости форм составляют 30,3% в год, из которых 10,7% расходуется на капитальный ремонт, а 19,6% — на восстановление, т. е. погашение затрат на приобретение форм. Эти нормы относятся к трехсменной работе предприятий. При двусменной работе к отчислениям на капитальный ремонт можно вводить коэффициент 0,8, и тогда полные амортизационные отчисления составят 28,2%. Если формы находятся в запасе (резерв на складе), амортизация на восстановление все равно начисляется полностью (19,6%), а на капитальный ремонт начисления не производятся.
Таким образом, стоимость форм существенно отражается на себестоимости изготовляемых в них изделий. Это влияние можно выразить следующей формулой:



Как показал анализ, проведенный лабораторией экономики ВНИИЖелезобетона, полные расходы на содержание и эксплуатацию оборудования в 2—3 раза превышают амортизационные отчисления. Поэтому для ориентировочных расчетов можно принять K0 = 2,2.
Доля стоимости изделий, зависящая от форм, прямо пропорциональна стоимости самих форм, и, следовательно, нужно стремиться к минимальному весу форм Вф и к простоте их конструкции, чтобы цена единицы веса Цф была минимальной. Вообще говоря, необходимо получить минимум произведения Пф Вф, поэтому в ряде случаев целесообразно даже несколько увеличить вес формы, если это увеличение компенсируется снижением стоимости ее изготовления.
Важным является количество оборотов формы в год Пг, от которого непосредственно зависит себестоимость продукции. Количество оборотов — величина, обратная длительности технологического цикла. Она зависит в основном от технологической схемы. Однако и здесь конструкция формы играет существенную роль.



Форма должна быть спроектирована таким образом, чтобы ее эксплуатация требовала небольших затрат труда и времени. Это способствует сокращению длительности технологического цикла и снижению трудоемкости.
Проиллюстрируем это положение на примере производства подстропильных ферм. На заводах с длинными стендами, построенных по типовым проектам, применяют несиловые формы для подстропильных ферм (рис. 2.9, а). В этих формах все наружные и внутренние борта состоят из откидных или съемных частей, которые соединяются клиновыми замками и верхними распорками.
Решетка фермы образуется рамками, имеющими очертание треугольника со скошенными углами. Каждая рамка состоит из шести элементов: трех угловых и трех промежуточных, в трех рамках имеется 18 элементов. Наружный периметр формы окаймлен откидными бортами, состоящими также из 18 частей. Всего в форме имеется 36 откидных и съемных элементов. Так как внутренние и наружные борта состоят из отдельных частей, то их жесткость в собранном виде недостаточна. Поэтому понадобилось устроить 24 поперечные распорки, устанавливаемые сверху. Все это скрепляется между собой и с поддоном замками и клиньями, которых более 100. В боковых бортах такой формы имеются паровые рубашки, а в каждом из 36 элементов бортов — ввод пара и вывод конденсата. Форма весит 8 т.
Такая конструкция формы привела к тому, что при работе четырех человек в смену в течение двух смен разбирают шесть форм, расположенных вдоль одной нитки стенда, и снимают готовые фермы, т. е. затрачивается свыше 9 чел.-час. на одну ферму. Так как до снятия всех ферм нельзя приступить к укладке и натяжению напрягаемой арматуры, то в технологическом цикле 14 ч занимает только разборка форм и снятие готовых изделий. Сборка формы по трудоемкости не уступает ее разборке. К этому следует добавить, что вследствие большого числа швов в бортах формы качество подстропильных ферм получается невысоким.
Неудобство работы усугубляется открытым пространством между бортами рамок, образующих решетку фермы: в эти места попадает бетонная смесь, которую трудно удалить из внутренней полости формы.
На рис. 2.9, б показана силовая универсальная форма для такой же подстропильной фермы. В этой форме борт, образующий нижнюю плоскость нижнего пояса фермы, представляет одно целое с поддоном и используется как часть силового элемента. Решетка фермы образуется цельными вкладышами в виде треугольников со срезанными углами. Вкладыши закрыты сверху листом, создающим жесткость и препятствующим попаданию бетонной смеси во внутреннюю полость формы. Остальные борта состоят из крупных элементов и сделаны поворотными. Высокая жесткость треугольных вкладышей и бортов позволяет обойтись без распорок, мешающих бетонированию и заглаживанию верхней плоскости бетона. Вес формы 12 т.
В форме только семь отодвигаемых и съемных элементов бортов и три съемных вкладыша. Разборка такой формы и снятие готового изделия продолжаются 30 мин и выполняются четырьмя рабочими, включая крановщика, т. е. трудоемкость этой операции составляет 2 чел.-часа, что в 4,5 раза меньше, чем при использовании описанной выше несиловой формы (рис. 2.9, а), длительность операции меньше в 28 раз.
Рассмотренный пример, а таких примеров можно привести много, показывает, насколько важно при проектировании форм уделять внимание технологическим факторам. К этому следует добавить, что конструкция формы должна допускать удобную укладку и натяжение напрягаемой арматуры, установку и фиксацию ненапрягаемой арматуры и закладных деталей. Кроме того, при проектировании форм следует учитывать условия укладки и уплотнения бетона, способ тепловой обработки и стремиться к рациональному использованию производственных площадей. Естественно, что форма должна быть достаточно жесткой и прочной и обеспечивать получение железобетонного изделия высокого качества.
В связи с развитием электротермического метода натяжения арматуры накоплен опыт проектирования и использования различных силовых форм, позволяющий сделать обобщения и дать рекомендации для практического применения. He повторяя известные положения о методах конструирования стальных форм для производства железобетонных изделий, рассмотрим особенности силовых форм и способы проектирования их с учетом условий эксплуатации.
В несиловой форме вес металла, как правило, определяется конструктивными соображениями, и его прочность используется в малой степени. Поэтому при проектировании силовых форм следует использовать обшивку форм и другие конструктивные элементы для восприятия усилий натяжения арматуры.
Следует проектировать силовую часть формы так, чтобы центр тяжести силового элемента находился возможно ближе к точке приложения равнодействующей усилий предварительных напряжений арматуры. При этом конструкция силовой части испытывает равномерное или близкое к равномерному сжатие, что позволяет наиболее полно использовать металл форм. Центр тяжести сечения силового элемента следует по возможности размещать выше равнодействующей усилий натяжения; при этом получится обратный выгиб формы до укладки бетона.
На рис. 2.10 показаны схемы поперечных сечений силовых форм с различными решениями силовых элементов. При относительно небольших усилиях натяжения арматуры, расположенной на близком расстоянии от формообразующей части, как в поддонах многопустотных панелей, можно допустить эксцентренное приложение усилия натяжения (рис. 2.10, а). Обычно вес такой формы мало отличается от веса несиловой формы.



В неразборной форме часто можно не делать специальных силовых элементов, а использовать в основном обшивку с элементами жесткости, или предусматривать относительно небольшие усиления (рис. 2.10, б).
Силовые формы для двутавровых балок или тавровых с полкой внизу нельзя сделать неразборными полностью. В этих случаях нужно стремиться к наибольшей неразборности. Хорошие результаты дает форма, в которой один из бортов выполнен заодно целое с поддоном (рис. 2.10, в). Tакие формы обладают высокой жесткостью при сравнительно небольшом расходе металла и в них можно рационально расположить центр тяжести сечения силового элемента.
Нашли применение и силовые формы, в которых усилия натяжения арматуры передаются только на борта (рис. 2.10, д), сжатые силовые элементы расположены внизу, а в случае необходимости и вверху каждого бокового борта формы. Это решение производит впечатление компактного, но приводит к технологическим неудобствам, так как передавать предварительные напряжения на бетон приходится при закрытых бортах, что вызывает в ряде случаев трещины в бетоне.
При тавровых сечениях с полкой внизу можно рекомендовать лотковое сечение силовых элементов (рис. 2.10, ё), которое применяют часто и для тавровых балок. Такое решение силового элемента требует скосов боковых поверхностей нижней полки балки.
При изготовлении ферм или балок в положении плашмя экономичным является силовой элемент уголкового сечения, включающий неподвижный борт со стороны предварительно напряженного нижнего пояса фермы или нижней полки балки и примыкающую к нему часть поддона, составляющего одно целое с бортом (рис. 2.10, ж). В парных силовых формах при формовании в положении плашмя силовой элемент имеет I-образное сечение и является формообразующей частью для двух примыкающих к нему нижних поясов двух ферм, изготовляемых в форме (рис. 2.10, з). Средний борт также жестко соединяют с поддоном. Балка при формовании может находиться в своем обычном рабочем положении или в положении «плашмя» с последующим кантованием ее в готовом виде в рабочее положение (рис. 2.11). Обычно предпочтительно изготовление балок в рабочем положении. При этом видимые при эксплуатации боковая и нижняя поверхности балки находятся при формовании со стороны формы и получаются гладкими. Заглаживание верхней относительно небольшой поверхности бетона не требует значительной затраты труда. Кроме того, балку не нужно кантовать. При формовании в положении «плашмя» оформление одной из боковых поверхностей балки, являющейся при формовании верхней, очень трудоемко, и, несмотря на большую затрату труда, все же эта поверхность выглядит плохо.
В отличие от балок фермы целесообразно формовать в положении «плашмя» с последующим кантованием в рабочее положение. При этом вся верхняя открытая при формовании поверхность бетона горизонтальна, благодаря чему удобно укладывать бетонную смесь и заглаживать верхнюю поверхность. При формовании ферм в рабочем положении армирование, укладка и заглаживание бетона существенно усложняются.
Длительное время считали, что для кантования фермы или балки из положения «плашмя» в рабочее положение необходима ровная нижняя плоскость формы, когда изделие при кантовании соприкасается с ней одним ребром (рис. 2.11, а).



Опыты и производственная практика показали возможность кантования ферм со скольжением двух ребер по двум взаимно перпендикулярным плоскостям формы (рис. 2.11, б). Кромки ребер при этом не окалываются. Это позволило рекомендовать применение со стороны нижнего пояса фермы описанного выше неподвижного борта формы, имеющего технологические и экономические преимущества.
Силовые формы могут предназначаться для формования одной балки или одновременно нескольких. Как правило, силовую форму лучше делать на одно изделие, что вытекает из основного принципа целесообразности технологической независимости форм. Чем меньше изделий в одной форме, тем меньше времени требуется для работы на каждой форме и тем короче может быть технологический цикл.
Однако возможны и разумные исключения из этого общего правила. Так, например, в одном пролете завода намечалось изготовлять по гибкой стендовой схеме в силовых формах подкрановые балки длиной 12 и 6 м, стропильные балки длиной 12 м и подстропильные фермы такой же длины. Подкрановые балки длиной 6 м имеют значительно меньший объем, чем другие изделия на технологической линии. В то же время для них нужны арматурные заготовки, отличные от других изделий в пролете.
В целях унификации заготовок напрягаемой арматуры и выравнивания длительности технологических операций по всем силовым формам в пролете было решено сделать формы для подкрановых балок длиной 6 м на два изделия по длине. Такая форма позволяет также повысить точность натяжения арматуры и несколько уменьшить трудоемкость ее заготовки и натяжения.
Форма для двух изделий занимает меньше места, чем две формы на одно изделие каждая, и на нее расходуется меньше стали. Если же при использовании парных или групповых форм длительность технологического цикла существенно увеличится, то более экономичным по себестоимости продукции окажутся одиночные силовые формы.
Силовые формы для стропильных и подстропильных ферм также могут быть одиночными или парными. Однако изготовление фермы является длительной операцией и поэтому взаимная зависимость двух ферм, изготовляемых в одной форме, еще более нежелательна, чем для балок.
Остановимся на некоторых вопросах, связанных с устройством бортов силовых форм.



При применении одного неподвижного борта его очертание должно позволять подъем изделия вертикально вверх. Вертикальную силу, с которой поднимаемая балка упирается в наклонный выступ формы, над верхней поверхностью нижней полки балки можно разложить на две составляющие (рис. 2.12): Pв — усилие, действующее вдоль формы вверх, т. е. усилие, выталкивающее изделие из формы, и N — усилие, перпендикулярное плоскости выступа формы, прижимающее изделие к форме:

Pв = Qк sin?,

где Qк — усилие на крюке крана за вычетом веса балки н траверсы;

Pу = ?N = ?Qк cos?,

где ? — коэффициент трения бетона балки по металлу формы.
Для того чтобы изделие скользило по форме и поднималось, необходимо соблюдение условия

Pв > Pу

или после подстановки полученных выше значений и преобразований

tg? > ?

Обычно ? = 0,5/1; следовательно, угол наклона верхней плоскости нижней полки балки должен быть не меньше 30°, желательно принимать ??45°. Опыт производства подкрановой балки, описанный далее, и других изделий подтверждает правильность этого вывода.
Очертание изделий таврового и двутаврового сечения влияет и на выбор места расположения шарнира откидного борта форм (рис. 2.13). Шарнир нужно размещать так, чтобы борт можно было свободно открыть, не задевая железобетонной балки. По этим условиям место возможного расположения шарнира откидного борта в поперечном сечении ограничено двумя перпендикулярами: к нижней грани верхней полки в месте ее пересечения со стенкой и к верхней грани нижней полки. Эта область на рисунке заштрихована.



Если нижняя грань верхней полки очень полога (рис. 2.13, а), то шарнир приходится размещать под балкой. Форма получается сложной в изготовлении и неудобной при эксплуатации. Следует в таком случае увеличить уклон нижней плоскости верхней полки балки (рис. 2.13, б). Если в стенке балки предусмотрены отверстия, то выступы в форме для их образования следует закреплять на откидном борту, придав торцам пустотообразующих выступов уклоны, обеспечивающие свободный поворот (рис. 2.13, в).
Откидному борту, постоянно шарнирно прикрепленному к форме, присущи и некоторые недостатки. Так, для удобства зарядки формы арматурой и закладными деталями борт приходится откидывать полностью — до горизонтального положения. Поэтому в ряде случаев предпочитают откидной съемный борт, который сначала поворачивают, а затем снимают краном и ставят в сторону или навешивают на неподвижный борт, т. е. с противоположной стороны формы. При ломаном очертании борта в плане, например при изготовлении подстропильных ферм, для устройства откидного борта пришлось бы расчленить его на несколько частей. Целесообразнее делать борт ломаного очертания в плане цельным и не откидывать, а отодвигать.
При кантовании готового железобетонного изделия из положения «плашмя» в рабочее положение по двум взаимно перпендикулярным плоскостям дна и неподвижного борта формы возникает необходимость определить минимальную величину, па которую нужно сместить отодвигающийся борт, или минимальную величину угла поворота поворачивающегося борта, обеспечивающую свободное кантование (рис. 2.11, в и г).
При кантовании ребер А и В изделия все время находятся в контакте с плоскостями формы оу и ох.
Из прямоугольного треугольника BCD следует



и из подобия треугольников OAB и BCD



Подставляем полученное значение х1 в (2.4):



Это — уравнение кривой C0C1, описываемой точкой С (х, у) при кантовании изделия со скольжением по двум взаимно перпендикулярным плоскостям.
Минимальная величина, на которую нужно сместить отодвигающийся борт формы со стороны грани изделия CD равна разности между максимальной ординатой точки С, равной xmax и высотой изделия h, т. е. ?x = xmax — h.



Дифференцируем уравнение (2.2) по dx:



откуда после преобразований



Подставляя полученные значения х в (2.5), получим после преобразований



Легко видеть, что xmax есть диагональ изделия. Максимум достигается при у1 = b/?1+?2, что вытекает из (2.8).
Так как ?1+?2>1, то y1?b, и максимальное значение х наблюдается в пределах высоты борта.
Общий вид траектории движения угла С показан на рис. 2.11, в, а пример для b/n = 0,5 — на рис. 2.11, г.
Отодвигать борт практически приходится на небольшую величину. Так, например, при b 550 мм и h = 2000 мм борт нужно отодвинуть не менее чем на ?200в2 + 55в2 — 200 = 7,4 см.
Для определения необходимого угла поворота при откидном борте в выражение (2.6) подставим у=0 и х=h, тогда получим:



Следовательно, искомая касательная направлена перпендикулярно диагонали изделия и борт формы нужно повернуть так, чтобы он находился вне этой линии.
Для кантования готовой фермы в рабочее положение не нужно заделывать в бетоне строповочные петли, на которые расходуется много металла. Для этой цели следует в соответствующих местах выдвигать небольшие вкладыши под верхним поясом фермы и в образуемое при этом отверстие вставлять тросовую петлю или стальной хомут для кантования фермы (рис. 2.11, д).
Особое внимание при разработке форм и при проектировании железобетонных изделий должно быть обращено на придание граням изделия уклонов, необходимых для свободного распалубливания (рис. 2.14). Если изделие извлекается из формы затвердевшим, то оно должно иметь очертание с расширением кверху. При этом уклон боковых поверхностей должен быть не меньше 1:15 при наклонных двух боковых поверхностях и не меньше 1:10 при одной наклонной плоскости, а другой — вертикальной.



Если элементы формы извлекаются из свежего бетона, то боковым стенкам этих элементов придаются уклоны так, чтобы вкладыш расширялся кверху. Это относится, в частности, к треугольным вкладышам, образующим решетку фермы, которые лучше извлекать сразу после окончания формования. При извлечении вкладыша из свежеотформованного бетона уклон его боковых поверхностей может быть минимальным — 1:25—1:50. Положение вкладыша на форме для фермы фиксируется при помощи трех штырей, прикрепленных к поддону формы, па которые надеваются трубки вкладыша. Штыри делают сужающимися кверху, благодаря чему они являются также заманами: при неточном опускании вкладыша он сам находит правильное положение, скользя по конической части штырей.
Конструкция форм, в том числе силовых, зависит от принятого способа формования и уплотнения бетона, а также от способа тепловой обработки.
При стендовой схеме изготовления крупных балок часто применяют навесные вибраторы, прикрепляемые к бортам, глубинные вибраторы или те и другие. Навесные вибраторы плохо прорабатывают бетонную смесь и создают большой шум. Применение глубинных вибраторов при высоких балках затруднительно и приводит к большой трудоемкости формования. При стендовой схеме изготовления крупных балок целесообразно уплотнять бетон при помощи так называемого «вибропоршня», суть которого заключается в устройстве дна, свободно опирающегося на форму через упругие прокладки (рис. 2.15, а). Вибропоршень обеспечивает хорошую проработку бетонной смеси при минимальной затрате энергии.



Так как вибрация бетонной смеси передается только через дно, минуя борта формы и другие ее части, то паровые рубашки бортов при вибрации не повреждаются и форма служит дольше. Уплотнение бетонной смеси вибропоршнем происходит с небольшим шумом и допускает использование сравнительно жестких смесей.
На рис. 2.15, б показана форма с вибродном без прикрепленных к нему вибраторов. Форма предназначена для производства по поточно-агрегатной схеме, поэтому на ее дне имеются выступы для временного крепления к вибраторам вибропоста. Один из вариантов такого крепления при помощи пневмоцилиндров показан на рис. 2.15, в.
Для укладки и уплотнения бетонной смеси при производстве ферм в положении «плашмя» целесообразны глубинные вибраторы, навешиваемые на бетоноукладчик, что определяется сравнительно небольшой высотой изделия при его формовании.
Тепловая обработка бетона плитных и сравнительно небольших балочных конструкций, изготовляемых по поточно-агрегатной Схеме, производится в камерах, обычно с расположением форм в несколько ярусов по высоте. Для крупных балок лучшие результаты получаются при использовании паровых рубашек, т. е. полостей в бортах, изолированных снаружи, в которые вводится пар и из которых отводится конденсат. При этом форму сверху накрывают крышкой. Отсутствие камер, так же как и отсутствие мощных фундаментов длинных стендов, способствует гибкости производства, создавая возможность простого перехода на другие виды продукции и на другие технологические приемы.
В ферме боковые поверхности занимают относительно малую часть общей поверхности бетона, и поэтому применение паровых рубашек нецелесообразно. Наиболее удобно проводить ускоренное твердение бетона ферм в секционных пропарочных камерах. В положении «плашмя» ферма имеет небольшую высоту — всего 600—800 мм вместе с конструкцией формы и камера получается невысокой, ее удобно делать напольной, т. е. незаглубленной.
На многих предприятиях, в том числе построенных по типовым проектам, не предусмотрены рабочие места, и при укладке арматуры, заглаживании бетона и выполнении других операций рабочие стоят на бортах форм, на кронштейнах для вибраторов и др., что снижает производительность труда. На самих формах или рядом с ними следует предусматривать рабочие места для выполнения указанных операций.
Нa рис. 2.16 показаны варианты расположения силовых форм при стендовой схеме. Отличие этих вариантов друг от друга заключается в том, каким бортом формы обращены к бетоноукладчику: неподвижным или съемным. Во всех вариантах рабочие места при распалубке и зарядке формы расположены со стороны съемного борта. При бетонировании рабочие находятся со стороны, противоположной бетоноукладчику.



Предпочтительным является первый вариант, в котором все формы повернуты к бетоноукладчику неподвижными бортами, так как в этом случае все рабочие площадки можно сделать стационарными.
В заключение рассмотрим упоры силовой формы для закрепления напрягаемой арматуры в натянутом состоянии. Упоры могут предназначаться только для электротермического натяжения арматуры или же быть универсальными, т. е. пригодными для разных видов арматуры (стержневой, проволоки или прядей) и для разных методов натяжения (электротермического или механического).
Если силовая форма предназначена только для электротермического натяжения, то упоры могут быть внешними и внутренними. Внешние упоры делают неподвижными с обеих концов формы (рис. 2.17, а).
В основном находят применение неподвижные упоры с прорезями, получившие название вилочных. В прорези заводится напрягаемая арматура так, что ее анкер находится с одной стороны упора. При формовании железобетонного изделия прорези могут располагаться вертикально, горизонтально или наклонно (рис. 2.17, б).



При расположении напрягаемой арматуры в один или два ряда по высоте, как, например, в плитах, упоры лучше всего делать сплошными из стального листа или бруска. При размещении напрягаемой арматуры в несколько рядов упоры испытывают значительный изгиб, и их приходится делать с ребрами, приваренными к листу. Обычно ребра имеют переменное сечение (рис. 2.17, в). Лучше всего располагать ребра так, чтобы они были направлены в сторону, противоположную форме, тогда отходы напрягаемой арматуры получаются меньшими.
Так как в месте контакта упоров с силовой формой создается преимущественно сжатие, то можно делать упоры съемными, прикрепляя их к форме болтами. Это позволяет в случае необходимости легко сменить упоры при переходе на другой вариант армирования.
Если упоры универсальны по виду напрягаемой арматуры и методу ее натяжения, то один из них может быть неподвижным, а другой — с перемещающимися захватами. Конструкция подвижного упора зависит от того, применяется ли индивидуальное или групповое механическое натяжение арматуры.
В случае индивидуального механического натяжения несущая часть упора — рама — делается обычно подковообразной, а места закрепления напрягаемых арматурных элементов крепятся к тяговым болтам, закрепленным гайками на раме упора (рис. 2.17, г). При электротермическом натяжении болты фиксируются возможно ближе к изделию, и работа производится как при неподвижных упорах. При механическом натяжении тяговые болты ставят так, чтобы колодки находились возможно ближе к изделию и даже в пределах изделия. Затем домкрат соединяется с тяговым болтом и, упираясь в раму упора, натягивает один или несколько арматурных элементов, закрепленных в колодке этого тягового болта. Натяжение фиксируется поворотом гайки болта до его упора в раму.
В случае группового механического натяжения рама упора должна иметь возможность целиком вместе со всеми колодками отодвигаться от силовой формы (рис. 2.17, д). В этом случае удлинение, достигнутое при натяжении, фиксируется мерными вставками или болтами.
Назначая размеры формы, в особенности для длинных конструкций, следует учитывать укорочение бетона при передаче на него предварительных напряжений, так как это укорочение в ряде случаев по величине сопоставимо с предельными отклонениями длины конструкции, предусмотренными в технических условиях.
Например, при длине фермы 24 м и предварительных напряжениях бетона нижнего пояса 150 кГ/см2, при прочности бетона ко времени передачи на него предварительных напряжений 300 кГ/см2 (Eб = 315 000 кГ/см2) укорочение нижнего пояса, т. е. уменьшение его длины, составит:

?l = 150/315000 * 24000 = 11,5 мм.

Формы при ускоренном твердении бетона следует устанавливать так, чтобы их опирание не препятствовало перемещениям при изменении температуры.
В каждой силовой форме неизбежно сближение упоров под влиянием усилий от натянутой арматуры. Это сближение следует учитывать при назначении удлинения арматуры, необходимого для получения заданного начального предварительного напряжения, как показано в следующей главе. Поэтому величина ожидаемого сближения упоров должна быть определена расчетом во время проектирования формы и указана на ее чертежах.
Часто при необходимости планирования расхода металла для силовых форм и для оценки экономичности спроектированной формы возникает вопрос о том, сколько должна весить силовая форма. В настоящее время для такой оценки нет объективных критериев, которые можно было бы рекомендовать к применению. Поэтому следует в основном руководствоваться данными накопленного опыта. В табл. 2.6 приведены данные о весе некоторых силовых форм без паровых рубашек и вибродна и об отношении этого веса к весу формуемых в них изделий. При паровых рубашках и вибродне вес обычно получается больше на 15—20%.



Варианты восстановления тоннелей





Для выбора наиболее эффективного варианта восстановления тоннеля, успешного выполнения работ по его восстановлению и последующей эксплуатации проводят специальное обследование разрушенного участка и всею тоннеля. Его производят как снаружи, так и внутри тоннеля. Отчет о проведенном обследовании должен содержать общие сведения о тоннельном сооружении, включающие данные о его местоположении. топографии, инженерно-геологических условиях, геометрических параметрах (длина, поперечные сечения), габаритах, конструкциях, материалах обделки, порталов и внутри тоннельных обустройств, а также об имевшихся ранее разрушениях и выполненных ремонтно-восстановительных работах.

Вo всех подробностях должны иметься сведения о разрушенном участке тоннеля: характере и размерах разрушений, составе и состоянии грунтов завала и окружающего фунтового массива, степени разрушения и состоянии обделки, габаритах в зоне разрушений и дефектах на прилегающих участках, наличии загромождений в завале, состоянии пути или проезжей части и внутритоннельных обустройств, Ho результатам обследования разрушенного тоннеля проводят анализ полученных данных и технико-экономическое обоснование видов и вариантов восстановления.

При восстановлении движения по трассе тоннельного пересечения и возобновлении движения в в этом направлении возможны следующие решения:

• переключение движения на участок соседней действующей в том же направлении железной или автомобильной дороги;
• устройство местного обхода тоннеля открытой линией;
• раскрытие в выемку всего тоннеля или его разрушенных участков;
• восстановление разрушенных участков тоннеля с открытием движения по существующей трассе.

Первый вариант принимают при наличии густой сети линий с учетом их пропускной способности. Второй вариант применяют при благоприятных топографических условиях. Однако обеспечить требования нормативных документов в полном объеме в этом случае удается редко, часто приходится назначать облегченные технические условия (более крутые уклоны, меньшие радиусы кривых и др.). Перевод движения на период восстановления тоннеля на обходные линии существенно ограничивает пропускную способность этих участков. Поэтому часто восстановление осуществляют по оси старой трассы тоннеля.

В этом случае прибегают к раскрытию всего тоннеля или лишь части его на разрушенных участках в открытую выемку. Очевидно, что такое решение целесообразно при относительно небольшой глубине заложения тоннеля в грунтах, допускающих крутые откосы выемки. В дальнейшем такие выемки или раскрывают на полный профиль в соответствии с техническими условиями для постоянной эксплуатации, или заменяют тоннелем, сооруженным в ней открытым способом. Наиболее распространенным способом восстановления движения на участке тоннельного пересечения с разрушенным тоннелем является непосредственное восстановление этого тоннеля.

Восстановление разрушенного тоннеля может быть краткосрочным, временным и капитальным. Краткосрочное восстановление выполняется с предельным уменьшением габарита, постановкой временной крепи, иногда с устройством временного пут и, ограничением скорости движения. Поэтому краткосрочное восстановление допускается только при особой срочности пропуска подвижного состава. Оно практически невозможно при наличии в завале погребенных подвижного состава, оборудования и обломков обделки. После открытия движения сразу же приступают к восстановлению по параметрам временного восстановления (главного этапа восстановительных работ).

Временное восстановление включает работы по расчистке завала, закреплению выработки надежной крепью по установленному габариту и укладке постоянного пути. В однопутном тоннеле работы на этом этапе могут осуществляться по двум вариантам: по профилю ограниченной тоннельной выработки (крепь устанавливается по внутреннему контуру тоннельной обделки) и по профилю полной тоннельной выработки (внутренняя поверхность устанавливаемой крепи совпадаете наружным очертанием обделки).

Восстановление по профилю ограниченной тоннельной выработки позволяет уменьшить объемы работ, применить более легкую крепь, но при переходе к капитальному восстановлению требует доработки профиля до внешнего контура постоянной обделки. Кроме того, этот вариант, так же, как и краткосрочное восстановление, не всегда возможен при наличии в завале обломков обделки и оборудования.

Восстановление по профилю полной тоннельной выработки хотя и требует больших объемов работ и мошной крепи, но позволяет применить более производительное оборудование. При переходе к капитальномy восстановлению работы сводятся к возведению постоянной обделки. Временное восстановление двухпутных тоннелей обычно осуществляют на сечение под один путь, с проходкой в зоне завала, располагаемый по оси тоннеля, или по тому пути, где меньше помех проходке.

Капитальное восстановление является заключительным этапом, когда восстановлены все первоначальные технические характеристики сооружения. обеспечивающие его эксплуатационные качества. Капитальное восстановление, минуя этапы краткосрочного и временного, возможно в тех случаях, когда строительная организация укомплектована необходимыми механизмами и оборудованием, а сроки и объемы работ мало отличаются от планируемых для временного восстановления.

Выбор варианта восстановления тоннеля и установление целесообразной последовательности восстановительных работ зависят от инженерно-геологических условий, характера и размеров разрушений, типов конструкций, наличия средств и материалов, директивных сроков окончания работ и др.

Западно-Английский нефтегазоносный бассейн




Западно-Английский нефтегазоносный бассейн имеет небольшие размеры и относится к межгорному типу. Бассейн расположен в центральной части западной Англии. С севера он ограничен Камберлендскими горами, сложенными метаморфизованными породами кембрия и силура. С северо-востока и востока — Пеннинскими горами, образованными породами карбона. Южным и юго-западным ограничением бассейна служат кристаллические и метаморфические породы кембрия и силура поднятий Уэльса и Кембрийских гор. Северо-западная часть бассейна, наиболее опущенная, занята Ливерпульским заливом и частью Ирландского моря. Здесь на северо-западном ограничении бассейна находится Мэн, сложенный силуром. Фундамент бассейна имеет нижнепалеозойский возраст и представлен песчаниками, граувакками, граптолитовыми сланцами, в различной степени метаморфизованными и сильно смятыми в складки (табл. 14).



Бассейн выполнен девонскими, каменноугольными и континентальными пермо-триасовыми отложениями (рис. 8).

Отложения каменноугольного возраста рассечены разрывами и смяты в складки, перекрывающие с резким угловым несогласием образования пермо-триаса.

В пределах бассейна известно одно небольшое нефтяное месторождение — Формби, открытое в 1939 г. На месторождении нефтеносны песчаники кейпера, образующие две залежи, залегающие на глубине 60—90 м. По своему типу залежи относятся к массивным в структурно-эрозионном выступе. Добыча нефти в год составляет несколько сот тонн. Основные перспективы бассейна связываются с песчаниками пермо-триаса, намюра (свита жерновых песчаников) и известняками визейского возраста (свита каменноугольных известняков).



Минеральный состав глинистых продуктов




Большинство глинистых минералов встречаются как в коре выветривания, так и в околорудных гидротермальных аргиллизированных породах. Каолинит, галлуазит, монтмориллонит синтезированы в условиях, соответствующих как гидротермальным, так и супергенным, хотя, конечно, выветривание пород протекает значительно медленнее, чем гидротермальный метаморфизм. При увеличении температуры от 0 до 100° С скорость образования глинистых минералов возрастает в 560 раз. Накрит и диккит образуются, вероятно, только под действием гидротермальных растворов. Все находки накрита, перечень которых имеется в статьях С. Бейли и С. Тайлера и Б.Б. Звягина и A.Д. Щеглова, свидетельствуют о гидротермальном происхождении этого минерала, встречающегося преимущественно в жилах и являющегося наиболее высокотемпературным из минералов группы каолинита.
В сообщениях о местонахождениях диккита также указывалось на образование его гидротермальным путем. Как отмечает П.Ф. Керр, соотношения, наблюдаемые в поле, убеждают в том, что диккит обычно образуется в гидротермальных условиях. Генезис диккита обсуждался в отечественной печати. При этом Н.И. Наковник подчеркнул, что «… диккит представляется минералом гидротермального генезиса по преимуществу, если почти не исключительно».
В последнее время диккит обнаружен в цементе песчаников Пачемского прогиба, Карагандинского и Печерского угольных бассейнов. Во всех случаях он является продуктом эпигенеза каолинита на глубине 1500—2000 м в условиях, имитирующих гидротермальный режим. Вероятно, подобное происхождение имеет диккит некоторых районов Чехии, кембрийских песчаников Франции и сиднейского бассейна. Диккит в септариях района Кладно (Чехия) необоснованно назван экзогенным.
А.В. Копелиович сообщил об альбит-диккитовых псевдоморфозах по плагиоклазу в песчаниках рифея Русской платформы. Диагностика диккита основана только на данных термического анализа и, следовательно, не является достоверной. He ясен генезис диккита, встреченного в карбоновых песчаниках Англии, возможно, он гидротермальный. Жилки и скопления диккита в бокситах североуральских рудников рассматриваются как гипергенные, возникшие при выветривании бокситов. Однако характер диккитсодержащего боксита (белый диккит обычно образует в красном боксите включения, реже наблюдается в виде прожилков) трудно согласовать с образованием его путем выветривания боксита. Находки таких агрегатов диккита подтверждают гидротермально-метасоматическое происхождение североуральских бокситов.
А.Г. Казарян, ссылаясь на В.И. Смирнова, указывает на находки диккита в зоне окисления ртутных месторождений. Нов данном случае гипергенную природу диккита вряд ли можно доказать, так как гидротермальное глинистое изменение и гидротермальные жилки диккита являются обычными на эпитермальных месторождениях ртути. Диккит в зоне окисления ртутных месторождений является скорее всего реликтовым гидротермальным минералом.
Следовательно, диккит в коре выветривания достоверно не обнаружен и, вероятно, в ней не встречается. Обнаружение диккита и накрита среди продуктов глинистого изменения изверженных пород можно рассматривать как свидетельство их гидротермальной природы; находки диккита и накрита в осадочных породах свидетельствуют об образовании их под действием горячих вод, которые могут быть магматогенными или реликтовыми водами, активизированными в условиях больших глубин.

Горно-геометрический анализ изменения текущих объемов карьерных полей для наклонных и крутых залежей (по В.В. Ржевскому)




Практические приемы геометрического анализа вытянутых по простиранию карьерных полей в их конечных контурах методом трапеций рассматриваются на примере сложного геологического профиля (рис. 5.15, а). Порядок построений принимается следующий.
1. Определяют ширину разрезной траншеи по дну и в соответствии с принятой схемой вскрытия и порядком развития работ выбирают ее местоположение для каждого этапа — обычно для каждого уступа.
2. Посредине между каждыми двумя смежными положениями дна разрезных траншей проводят горизонтальные средние линии.
3. Для каждого положения дна карьера (этапа работ) проводят линии откоса рабочих бортов со стороны висячего и лежачего бока залежи до пересечения с поверхностью земли или конечным контуром карьера. Замена поуступного вычерчивания рабочих бортов (или их участков) линиями общих откосов допустима, если рабочие площадки на всех уступах борта (или участка) равны по ширине. Линии откоса бортов могут также вычерчиваться ломаными и криволинейными.


Горно-геометрический анализ изменения текущих объемов карьерных полей для наклонных и крутых залежей (по В.В. Ржевскому)

4. На том же или на другом листе проводят вертикальную ось (график справа, см. рис. 5.15, а), на которую переносят отметки дна разрезных траншей по каждому этапу. На горизонтальных линиях графика (см. рис. 5.15, а — продолжение средних линий профиля) откладывают для каждого этапа развития работ в карьере ординаты, выражающие объемы горной массы, полезного ископаемого и вскрышных пород.
5. Измерителем определяют сумму всех горизонтальных отрезков между границами этапа, которая является ординатой горной массы для данного этапа. В этом же масштабе ее откладывают на линии ординат, проходящей посредине между конечными отметками данного этапа. Например, для этапа VI (рис. 5.15, б) ординатой горной массы является сумма отрезков aa’ + bb’ + сс’ + dd’ + ее’ + ff’ + gg’ + hh’ + kk’ + mm’ + nn’. Ее откладывают посредине между отметками -100 и -120, соответствующими этапу VI.
6. Аналогично суммированием всех отрезков средних линий горизонтов, находящихся в пределах залежей на данном этапе, определяют ординаты полезного ископаемого. Например, для этапа VI ординатой полезного ископаемого является сумма отрезков pg + of’ + gs + tr.
7. График горной массы и полезного ископаемого получается при соединении конечных точек соответствующих ординат (см. рис. 5.15, а).
Если залежь содержит прослойки пород, извлекаемых раздельно, во избежание частых измерений можно установить их среднее содержание (в процентах) в залежи и уменьшить соответственно ординаты полезного ископаемого на графике. Таким же образом учитывают потери полезного ископаемого. Вычитанием на графике из ординат горной массы ординат полезного ископаемого получают ординаты объемов вскрышных пород, по которым строят соответствующий график.
Для определения значений текущего коэффициента вскрыши делят (можно непосредственно измерителем) ординаты вскрышных пород на ординаты полезного ископаемого и в соответствующем масштабе строят график изменения текущего коэффициента вскрыши в зависимости от углубления горных работ.
Каждая ордината выражает приращение площади горной массы (полезного ископаемого, вскрыши) при увеличении глубины карьера на единицу. Поэтому площадь, заключенная между двумя какими-либо ординатами горной массы, осью абсцисс и графиком горной массы, является площадью горной массы, извлекаемой при углублении горных работ между высотными отметками соответствующих ординат.
Общая площадь между начальной и конечной ординатами, графиком горной массы и осью абсцисс соответствует в масштабе общей площади горной массы, извлекаемой по данному геологическому профилю при производстве горных работ до конечной глубины. Аналогично площадь, заключенная между графиком полезного ископаемого и осью абсцисс, соответствует площади извлекаемого полезного ископаемого, а площадь между графиком вскрышных пород и осью абсцисс — площади вскрышных пород.
Измерение площадей на графике методом трапеций наиболее легко производить с помощью табл. 5.6. Для этого значения ординат вскрышных пород и полезного ископаемого, являющихся средними линиями трапеций, умножают на высоту каждого этапа (расстояние между соответствующими высотными отметками в масштабе). Нарастающим итогом показывается сумма площадей полезного ископаемого и вскрышных пород. Делением суммы площадей вскрышных пород на сумму площадей полезного ископаемого находят значения среднего коэффициента вскрыши для всех этапов глубины и строят график его изменения. Все показатели режима горных работ в рассматриваемом профиле связаны с принятым направлением развития работ и закономерностями формирования бортов карьера.
Для получения натуральных величин извлекаемых объемов в блоке достаточно умножить площади, указанные в табл. 5.6, на квадрат масштаба чертежа и на длину блока по простиранию.


Горно-геометрический анализ изменения текущих объемов карьерных полей для наклонных и крутых залежей (по В.В. Ржевскому)

Пo простиранию карьера или его участка рассматривается несколько геологических профилей и должны быть получены сводные графики извлекаемых горной массы и полезного ископаемого для всего карьера (участка). Для этого на каждом этапе по глубине карьера суммируют объемы работ по горной массе, вскрышным породам и полезному ископаемому в отдельных блоках по простиранию карьерного поля и вычисляют значения текущих и средних коэффициентов вскрыши дня всего карьера.
Сводный график по форме обычно соответствует форме графиков по профилям. По оси абсцисс на нем откладывают этапы работ по глубине, а по оси ординат — площади горной массы, полезного ископаемого, вскрышных пород (объемы работ при увеличении глубины карьера на единицу). Для большей компактности сводного графика масштаб ординат и площадей на этом графике принимают отличным от масштаба для отдельных профилей.
При описанном методе геометрического анализа карьерного поля площадь, мм2, от разноса одного торцового борта при единичном приращении глубины карьера (на 1 мм) учитывается по формуле


Горно-геометрический анализ изменения текущих объемов карьерных полей для наклонных и крутых залежей (по В.В. Ржевскому)

где Шд — ширина дна, мм; Hл, Нв и H — высота торцового борта по лежачему, висячему бокам и посредине дна, мм; γг и γcp — угол откоса торцового борта и средний угол откоса по лежачему, висячему и торцовому бортам, градус.
Делением суммы площадей от разноса двух торцовых бортов на сумму извлекаемых запасов для исследуемого горизонта работ определяется дополнительный текущий коэффициент вскрыши от разноса торцовых бортов.
Общий объем горной массы, мм3, заключенный в одном торцовом борту карьера, устанавливается, чтобы уточнить средний коэффициент вскрыши и общие объемы работ, по выражению


Горно-геометрический анализ изменения текущих объемов карьерных полей для наклонных и крутых залежей (по В.В. Ржевскому)

При вычерчивании этапов положения горных работ углы откосов рабочих бортов определяются из условия принятой ширины рабочих площадок и высоты уступов.
Графики текущих коэффициентов вскрыши являются действительными только при условии, что горные работы развиваются так, как это вычерчено на профилях. Построенные графики текущих объемов горных работ позволяют выявить необходимые и возможные параметры карьера по мере развития горных работ.
Календарный график объемов вскрышных и добычных работ может быть получен путем преобразования (трансформации) графика режима горных работ аналогично методике, изложенной ранее. Пример выполнения геометрического анализа карьерного поля приведен на рис. 5.16—5.19.


Горно-геометрический анализ изменения текущих объемов карьерных полей для наклонных и крутых залежей (по В.В. Ржевскому)



Горно-геометрический анализ изменения текущих объемов карьерных полей для наклонных и крутых залежей (по В.В. Ржевскому)

Пластины твердосплавные для токарных резцов: особенности и виды

Применение твердосплавных пластин для токарных резцов способствует повышению производительности работы, повышает удобство использования оборудования, ведь элементы легко снять и заменить на новые в случае поломки.

В продаже данное приспособление представлено в широком ассортименте поэтому, стоит ознакомиться с техническими качествами, областью их применения, чтобы выбрать подходящий вариант.

Характеристика пластин твердосплавных для резцов

Рассматриваемое изделие производят из разнообразных марок твердых сплавов, благодаря чему, можно выбрать подходящий тип для обработки определенного материала. Существенное достоинство сменных пластин заключается в том, что в случае износа или поломки детали, не нужно заменять весь токарный резец, достаточно заменить режущую часть. Среди других преимуществ устройства можно выделить следующее:

  1. Доступная стоимость, если сравнивать с цельными аналогами.
  2. Возможность выполнить замену элемента за короткий промежуток времени.
  3. Высокая надежность.
  4. Подходят для условий интенсивной эксплуатации.

Заметьте, https://petrodual.ru/plastiny-tverdosplavnye/ поступают в продажу унифицированными, можно быстро найти нужный тип для обработки определенной марки металла. Качественные твердосплавные пластины должны соответствовать требованиям согласно государственным стандартам.

Разновидности твердосплавных пластин для резцов

Классифицируют приспособление по многим критериям. При выборе, нужно в первую очередь исходить от того, для какого типа инструмента будут предназначены, согласно этому критерию выделяют расточные, отрезные, фасонные и другие типы пластин.

Устройство может изготавливаться из различных материалов, могут в разном количестве добавляться титан, вольфрам и другие компоненты. Непосредственно для работы с жаропрочными сплавами применяют керамические твердосплавные пластины.

Также, изделия для токарных резцов различают по размерам, для каждой модели оборудования выпускают пластины определенных геометрических параметров. Твердосплавные пластины выпускаются пяти классов точности и имеют разную величину заднего угла.

Каждый тип пластины имеет маркировку, которая отображает состав материала производства. Лучше отдать предпочтение устройствам для токарных резцов надежного производителя, чтобы быть уверенным в качестве продукции.

Горячее прессование твердосплавных изделий




Горячее прессование, т. е. одновременное воздействие давления и тепла, применяется в твердосплавной промышленности сравнительно давно. В особенности этот способ выгоден при изготовлении волок, размольных шаров, валков и головок снарядов.

Горячим прессованием удается получать почти беспористые, очень твердые и износостойкие изделия. Порошкообразную твердосплавную смесь загружают в соответствующую графитовую форму и спекают в ней при температуре 1300—1600° под давлением порядка 70—150 кг/см2. Графитовые формы нагревают либо прямым пропусканием через них тока, либо косвенным путем. Тепло можно подводить также через токопроводящий пуансон. На рис. 124 схематически показаны различные способы нагрева при горячем прессовании; на рис. 125 дана схема установки горячего прессования. Давление целесообразно создавать гидравлическим или (у небольших горячих прессов) пневматическим способом. При нагревании формы пуансон входит в нее при температуре, соответствующей области спекания кобальта; окончательное уплотнение происходит при образовании жидкой фазы. При чересчур высокой температуре спекания и слишком высоком давлении часть жидкой фазы выдавливается через зазоры прессформы. Контролируя температуру, продолжительность спекания и уплотнение (измеряемое по перемещению пуансона), можно достаточно точно установить степень спекания. Чтобы избежать изготовления слишком высоких форм, рекомендуется более плотная загрузка порошковой смеси встряхиванием или предварительным прессованием. Степень уплотнения прессовки при спекании 2—2,5-крат.



При прессовании волок и шаров достаточно усилие прессования 5—10 т; для больших штампов, инструментов для протяжки и валков применяют установки горячего прессования с усилием прессования от 50 до 100 г и мощностью установки 200—400 ква. Продолжительность спекания зависит от размеров изделий. Для небольших волок размером 10х8 или 8х6 мм достаточно 1,5—3 мин.; для крупных изделий весом в несколько килограммов требуется 10—30 мин. Температура спекания сплавов с 3% Co достигает 1550—1600° и снижается до 1350—1400° при спекании сплавов с 6—8% Co. Если при высоком содержании кобальта (8—10%) выдавливается жидкая фаза, необходимо снизить давление прессования или же преднамеренно исходить из повышенного содержания кобальта, учитывая последующие его потери.

Из-за высокого расхода графита, электроэнергии и рабочей силы горячее прессование значительно дороже нормального спекания. При многократном применении прессформ не удается получать достаточно (по размерам) стандартные изделия.

Для изготовления некоторых инструментов можно нагревать твердосплавные прессовки до белого каления и придавать им форму изгибанием или скручиванием. Этот способ, конечно только условно можно назвать горячим прессованием.