Вопросы формообразования пенобетонных блоков //Строительные материалы. 2007. №4.

Авторы:
Шлегель И.Ф. – канд. техн. наук, профессор РАЕН, генеральный директор, 
Шаевич Г.Я. – исполнительный директор, 
Макаров С.Г. – начальник отдела, 
Шкуркин Н.И. – ведущий конструктор Института Новых Технологий и Автоматизации промышленности строительных материалов (ООО ”ИНТА – СТРОЙ”, г. Омск)

Конечной целью производства пенобетона является поставка потребителю качественных блоков с максимальной точностью заданных размеров. 
  
Если качество структуры пенобетона, его прочность и теплопроводность в настоящее время достигли высоких показателей, то геометрия, точность размеров и качество поверхностей блоков у многих изготовителей оставляют желать лучшего. 
  
Геометрия и качество поверхностей блоков зависят от принятой технологии их формообразования. 
  
Начинающие пенобетонщики зачастую в процесс формообразования блока автоматически переносят из технологии бетона способ получения мелкоштучных изделий в кассетных формах. Однако не следует забывать, что бетон и пенобетон это далеко не одно и то же. При формировании пенобетонного блока, его грани, контактирующие с металлическими стенками формы, приобретают гидрофобные свойства, которые не позволяют наносить штукатурку [1]. 
  
В нашем эксперименте нанесение штукатурки на эти грани стало возможным только после частичного их рифления (насечки). Поэтому при получении блоков желательна срезка «пристенных» поверхностей. Кроме того, заливка пенобетона в кассетные формы не дает четких ребер и прямых углов у блоков, что ухудшает их позиционирование при кладке и в конечном итоге снижает её качество. При кажущейся простоте этого способа для его осуществления необходим большой парк разнокалиберных форм, что неоправданно повышает металлоемкость, следовательно, стоимость оборудования цеха пенобетона. 
  
Применение крупноблочного формования в последние годы завоевывает все большую популярность, как в отечественных, так и в зарубежных технологиях, однако этот способ требует разрезания массива на штучные блоки. Но эта операция отнюдь не является «лишней», так как одновременно производится срезка «пристенных» поверхностей и «горбушки», что улучшает геометрию и качество конечной продукции. 
  
В настоящее время наибольшее распространение получила струнная резка блоков в начальной стадии их твердения, но этот способ обладает рядом существенных недостатков. 
  
Во-первых, поверхность реза получается неплоская и шероховатая, так как ядро уплотнения, образующееся перед струной при её продольном перемещении, уводит струну от плоскости реза и, разрушаясь, образует на поверхности реза стружку (рис. 1).

Размер таких стружек тем больше, чем больше диаметр струны, а их количество определяется способом разрушения ядра уплотнения. В любом случае поверхность реза имеет достаточно значительную шероховатость, что исключает кладку блоков на клей и снижает качество кладки на раствор. 

Во-вторых, недостаточная точность размеров блока из-за увода струны, так как величина увода струны сопоставима с её диаметром (от 3 до 6 мм) [2]. 

В-третьих, разрезание блоков в определенный момент технологического цикла требует тщательного соблюдения технологии и не позволяет накапливать крупные блоки перед резкой, что снижает гибкость технологии. 

Сторонники струнной резки в её пользу приводят «сильный» аргумент – экономичность этого способа по сравнению с другими способами механической резки. Это было бы справедливо, если бы себестоимость пенобетона определялась только затратами на резание. Но затраты на электроэнергию при механическом резании составляют не более 5 % себестоимости, экономия при резании струнами составит 2 ÷ 3 %, а качество неоспоримо хуже. 

Кроме резки струной в настоящее время применяются ещё четыре способа механической резки:
 

• фрезерование; 

• резание дисковыми пилами; 

• возвратно-поступательное резание полотном; 

• ленточное пиление. 

Наряду с повышенной энергоемкостью и капиталоемкостью эти способы имеют еще один недостаток – пыление. Но пыление легко устраняется продуманной системой аспирации, все элементы которой известны и доступны, а остальные недостатки с лихвой перекрываются отличным качеством блоков, которое обеспечивает механическое резание. 

При сложившейся сегодня системе ценностей, когда качество товара играет решающую роль, и стало основным конкурентным преимуществом, механическое резание пенобетона вышло на передний план. 

Способ фрезерования используется в основном для обработки граней, снятия «пристенных» поверхностей, «горбушки» и для фасонной обработки изделий. Преимущество в том, что отход получается в виде мелкой крошки, легко удаляется системой аспирации и может быть возвращен в технологический процесс. 

В нашем институте разработана установка фрезерования (рис. 2) для изготовления пазогребневых блоков размером в плане 600 х 600 мм.

Техническая характеристика установки ШЛ435 представлена в таблице 1.
 

Загрузка пакета заготовок и снятие пакета изделий уложенных на стандартные поддоны производится оператором при помощи грузоподъемных механизмов, а весь цикл обработки полностью автоматизирован. Установка может использоваться как в составе полуавтоматического комплекса резки, так и индивидуально. В зависимости от профиля используемого инструмента возможно получение изделий с плоскими или фасонными боковыми гранями. В качестве режущего инструмента применяется набор цилиндрических фрез со сменными твердосплавными пластинами. Выбор оптимальных режимов резания и геометрических параметров режущего инструмента обеспечивает его долговечность. 

Исполнительные механизмы (пневмоцилиндры) и элементы управления обеспечивают быстрый подвод, медленное врезание, рабочую подачу, медленный выход, быстрый отвод обрабатываемых заготовок. Во фрезерных блоках закреплены оправки с наборами фрез, оформляющих с одной стороны заготовки «паз», с другой «гребень». После обработки двух сторон стол станка поворачивается на 90о и при обратном ходе обрабатываются оставшиеся две стороны. Все механизмы и узлы установки смонтированы на общей жесткой раме. К защитным кожухам фрезерных блоков подведена система аспирации. 

Резание дисковыми пилами было опробовано нами в 2003 году [1]. Эксплуатация установки показала, что возможная глубина резания для диска с диаметром 800 мм не превышает 300 мм. Бо´льшая глубина пиления требует еще бо´льшего диаметра диска и непомерно увеличивает габариты станка. Толщина диска пропорциональна его диаметру, для диска диаметром 800 мм - ширина пропила равна 6 мм, что влечет за собой увеличение объема отходов и затрудняет их удаление. 

Кроме того, ближе к центру диска пилы происходит затирание стружки в поверхность пенобетона, что значительно ухудшает качество реза. От этого способа мы вынуждены были отказаться. 

Способ резания при возвратно–поступательном движении полотна, подобно пилораме в деревообработке, также опробовано нами при разработке пилы вертикальной ШЛ 434 (рис. 3). 

Конструктивно станок состоит из следующих основных узлов: рамка пильная с ножовочным полотном, закрепленным на кронштейнах ползуна, перемещающегося в направляющих, кривошипно-шатунный механизм возвратно-поступательного движения ползуна, механизм вертикального перемещения пильной рамки по направляющим, рама сварная, на которой крепятся все механизмы и узлы станка. 

Привод механизмов осуществляется от электродвигателей  через клиноременные передачи и червячные редукторы. 

Недостатком этого способа является то, что ход пильной рамки должен быть больше длины пропила. В противном случае в пропиле накапливается стружка и уводит полотно в сторону. Большой ход пильной рамки значительно увеличивает габариты станка и его стоимость. Однако для ширины блока до 300 мм такая конструкция вполне применима. К тому же в качестве пильных полотен возможно использование отработавших ресурс ленточных пил (если на участке применяется еще и ленточнопильный станок).

Ленточное пиление, которое применяется нами с 2004 года, показало высокое качество реза и лучшую производительность. 

Известна разработка линии резки [3], в которой применяется от трех до пяти ленточных пил. Нашим институтом разработан комплекс резки ШЛ 444, в котором всего две ленточные пилы. Комплекс резки пеноблоков (рис. 4) внедрен в ООО «Завод строительных изделий» (г.Искитим, Новосибирской области). Эксплуатация комплекса показала его достаточную производительность при качестве поверхности реза, соответствующем высшей категории по ГОСТ 21520-89.

Комплекс ШЛ 444 предназначен для продольной и поперечной резки блоков пенобетона в требуемый размер. Комплекс резки состоит из двух ленточных пил: горизонтальной ленточной пилы (ГЛП) и вертикальной ленточной пилы (ВЛП), объединенных механизмами в единый агрегат с общей системой управления. Комплекс резки обслуживается одним оператором и подсобным рабочим, укладывающим готовую продукцию на поддоны. Комплекс одновременно обрабатывает сразу два крупноразмерных блока пенобетона – один на ГЛП, второй на ВЛП.

Принцип работы заключается в следующем: на рольганг 1 ставится блок пенобетона 2 размером 1840 х 600 х 620 мм (технологическая схема комплекса показана на рис.5) и распиливается ГЛП 3 в продольном направлении на заготовки заданной толщины. Затем с пульта управления 7 оператор перемещает заготовку в зону действия вертикальной пилы, освобождая место для установки и обработки следующего блока. На ВЛП происходит срезка передней «горбушки» блока и разделение его на готовые детали. При этом пила движется вперед, производит отрезку детали от заготовки, доходит до концевого выключателя, останавливается, включается реверс, и пила обратным ходом сталкивает упором отпиленную деталь по рольгангу 15 к месту выгрузки готовой продукции. Последний рез – отпиливание задней «горбушки». Отпиленная передняя и задняя «горбушки» проваливаются вниз в ящик-накопитель.

Техническая характеристика комплекса резки пеноблоков ШЛ 444 приведена в табл.2. Комплекс резки позволяет получать несколько типоразмеров изделий, представленных в табл.3.
 

 

В соответствии с требованием стандарта размеры могут быть уменьшены на толщину растворного шва (10 мм) или клеевого шва (2 мм), или, как мы предлагали [4], на толщину универсального шва (6 мм).
 
В настоящее время в ООО «ИНТА-СТРОЙ» на базе комплекса ШЛ 444 разработан комплекс-автомат ШЛ 444А, в котором резка блока пенобетона будет осуществляться в автоматическом режиме.

При разработке ленточнопильных комплексов особенно интересный вопрос возникает в выборе габаритов крупноразмерных блоков, подлежащих распиловке. С одной стороны, чем больше габариты распиливаемого блока, тем больше производительность пиления, меньше отходов в виде «горбушек» и меньше затрат на литьевые формы. С другой стороны, при этом значительно возрастают габариты пильного комплекса, может потребоваться установка дополнительных пил. Кроме того, при больших габаритах заливаемых блоков наблюдается значительный разогрев их сердцевины и снижение прочности, что особенно характерно для легких пенобетонов.

Ясно, что габариты крупноразмерных блоков должны быть кратны 600 мм с припуском на пиление, поэтому на наш взгляд оптимальной является отливка 1840 х 600 х 620 мм. В одной форме можно отлить два таких блока, тогда габариты формы будут 1840 х 1200 х 620 мм при объеме заливки 1,4 м3.

Совместная эксплуатация пильного комплекса ШЛ 444 и установки фрезерования ШЛ 435 дает возможность обработки всех шести граней заготовки, обеспечивая получение, как пазогребневых плит, так и широкой номенклатуры высокоточных блоков. 

Список литературы

1.    Шлегель И.Ф., Шаевич Г.Я., Гришин П.Г., Перфильев В.П., Мирошников В.Е., Булгаков А.Н., Афанасьев Ю.Г., Жигулин А.П., Титов Г.В., Екимов А.А. Организация цеха по производству теплоизоляционного пенобетона // Строит. материалы. 2003. № 9.
2.    Лапсиньш Х.А. Основные вопросы теории и практики работы гибких рабочих органов машин в производстве строительных изделий и конструкций. Диссертация на соискание ученой степени доктора техн. наук. – Рига: «ОРГТЕХСТРОМ», 1978 – 357 с.
3.    Кирилин В.П. Линия резки ячеистого бетона ленточными пилами // Строит. материалы. 2005. № 12. С. 40 – 41. 
4.    Шлегель И.Ф. Необходим пересмотр не только ГОСТ 530 – 95 // Строит. материалы. 2002. № 10.