умк_кириенко_1

За прошедшие годы в СНГ создана самая крупная в мире индустриальная промышленность сборного железобетона. Если в 1954 г. было выпущено около 2 млн м3 сборных железобетонных изделий, то в 1980 г. общий выпуск сборного железобетона составил 122 млн м3. Наряду с увеличением выпуска расширяется номенклатура железобетонных изделий, увеличиваются их размеры. Накоплен некоторый опыт строительства зданий с применением объемных элементов.

Основные факторы, обеспечивающие столь быстрый подъем производства сборного железобетона, следующие:

1)максимальная степень заводской готовности, что дает определенный технико-экономический эффект;

2)универсальность свойств железобетонных изделий; путем определенных технологических приемов изготовления и соответствующего выбора материалов железобетонные изделия могут быть получены с различными механическими и физическими свойствами – высокопрочные, водонепроницаемые, жаростойкие, с низкой теплопроводностью и т.д.;

3)долговечность;

4)возможность значительно сократить расход стали в строительстве. Наряду с достоинствами железобетонные конструкции обладают и

недостатками:

1)большая плотность;

2)высокая себестоимость изделий;

3)значительные транспортные расходы.

Все это снижает общую технико-экономическую эффективность строительства из сборных железобетонных изделий.

Первостепенной задачей производственников и конструкторов является уменьшение массы сборных железобетонных конструкций путем применения материалов высокого качества и более рациональных форм изделий, совершенствование организации технологического процесса, более полная его механизация с широким использованием автоматического управления.

Железобетон представляет собой строительный материал, в котором выгодно сочетается совместная работа бетона и стали.

В различных конструкциях, в зависимости от местных условий, фактора цен и т.д., эффективность взаимозаменяемых материалов проявляется по-разному. Расчеты показывают, что в тех случаях, когда строительство ведется в труднодоступных районах, стальные конструкции оказываются, как правило, эффективнее железобетонных. При наличии агрессивных сред и повышенной влажности во многих случаях более целесообразно использовать железобетон.

Экономичность металлических конструкций определяется их конструктивной формой, возможностью индустриального изготовления, степенью совершенствования монтажа зданий и сооружений.

181

Отечественная и зарубежная практика строительства свидетельствует об экономической целесообразности более широкого использования легких алюминиевых сплавов в различных строительных конструкциях. Интересно, что около 1/5 всего вырабатываемого в мире алюминия сегодня используется для нужд строительства. Алюминиевые сплавы желательно использовать в ряде несущих и ограждающих конструкций, для заполнения оконных проемов и устройства витражей, при сооружении мостов, емкостей для хранения различных материалов и продуктов, для отражательной теплоизоляции и в других целях. Эффективность применения алюминиевых сплавов в строительстве также зависит от района его использования. Так, наибольший экономический эффект применения алюминия получен в районах Крайнего Севера, а также в труднодоступных и сейсмических районах.

Наиболее целесообразно применять железобетон для строительных элементов, подверженных изгибу. При работе таких элементов возникают напряжения двух видов – растягивающие и сжимающие. При этом сталь воспринимает первые напряжения, а бетон вторые, и железобетонный элемент в целом успешно противостоит изгибающим нагрузкам. Таким образом, сочетается работа бетона и стали в одном материале – железобетоне.

Возможность совместной работы в железобетоне двух резко различных по своим свойствам материалов определяется следующими важнейшими факторами: прочным сцеплением бетона со стальной арматурой, вследствие чего при возникновении напряжения в железобетонной конструкции оба материала работают совместно; почти одинаковым коэффициентом температурного расширения для стали и бетона, чем обеспечивается полная монолитность железобетона; бетон не только не оказывает разрушающего влияния на заключенную в нем сталь, но и предохраняет ее от коррозии.

В зависимости от способа армирования и состояния арматуры различают железобетонные изделия с обычным армированием и с предварительно напряженным. Армирование бетона стальными стержнями, сетками или каркасами не предохраняет изделия, работающие на изгиб, от образования трещин в растянутой зоне бетона, так как последний обладает незначительной растяжимостью (1 – 2 мм на 1 м), тогда как сталь выдерживает без разрушения в 5 – 6 раз большие растягивающие напряжения, чем бетон. Появление трещин отрицательно влияет на работу железобетонного элемента: увеличиваются прогибы, в трещины проникают влага и газы, отчего создается опасность коррозии стальной арматуры.

Избежать образования трещин в железобетонной конструкции можно предварительным сжатием бетона в местах, подверженных растяжению. В предварительно сжатом бетоне трещины появляются только в том слу-

182

чае, если растягивающие напряжения перерастут напряжения предварительного сжатия. Сжатие бетона достигается предварительным растяжением арматуры.

Различают два вида предварительного напряжения арматуры – до затвердения бетона и после приобретения бетоном определенной прочности. Если напряжение арматуры производится до бетонирования, то уложенная в форму арматура растягивается и в таком состоянии закрепляется в форме. После заполнения формы бетонной смесью и затвердения бетона арматура освобождается от натяжения, сокращается и увлекает за собой окружающий ее бетон, обжимая железобетонный элемент в целом. Если же напряжение арматуры производится после затвердения бетона, то в этом случае арматуру располагают в специально оставленном в бетоне канале. После затвердения бетона арматуру натягивают и закрепляют на концах конструкции анкерными устройствами. Затем заполняют канал раствором, который после затвердения сцепляется с арматурой и с бетоном конструкции, обеспечивая монолитность железобетона.

По виду армирования железобетонные изделия делят на предварительно напряженные и с обычным армированием.

В зависимости от назначения сборные железобетонные изделия делят на основные группы: для жилых, общественных, промышленных зданий, для сооружений сельскохозяйственного строительства и изделий общего назначения.

Железобетонные изделия должны отвечать требованиям действующих государственных стандартов, а также требованиям рабочих чертежей и технических условий на них. Изделия массового производства должны быть типовыми и унифицированными для возможности применения их в зданиях и сооружениях различного назначения.

Изделия должны иметь максимальную степень заводской готовности. Составные или комплексные изделия поставляют потребителю, как правило, в законченном, собранном и полностью укомплектованном деталями виде. Железобетонные изделия с проемами поставляют со вставленными оконными или дверными блоками, проолифленными или загрунтованными. Качество поверхности изделий должно быть таким, чтобы на месте строительства (если это не предусмотрено проектом) не требовалось

дополнительной их отделки.

Технологический процесс производства железобетонных изделий складывается из следующих последовательно выполняемых операций: приготовления бетонной смеси; армирования железобетонных изделий; формования; тепловлажностной обработки, обеспечивающей получение необходимой прочности изделий из бетона к заданному сроку; отделки лицевой поверхности изделий.

183

Организация выполнения этого комплекса основных технологических операций и их техническое оформление в современной технологии сборного железобетона осуществляются по трем принципиальным схемам:

1.Изготовление изделий в неперемещаемых формах; в этом случае все технологические операции от подготовки форм до распалубки готовых отвердевших изделий осуществляются на одном месте. К этому способу относится формование изделий на плоских стендах или матрицах, в кассетах.

2.Изготовление изделий в перемещаемых формах; в этом случае отдельные технологические операции формования или отдельный комплекс их производится на специализированных постах. Форма, а затем изделие вместе с формой перемещаются от поста к посту по мере выполнения отдельных операций. В зависимости от степени расчлененности общего технологического процесса формования по отдельным постам различают конвейерный, имеющий наибольшую расчлененность, и поточно-агрегатный способы. Последний отличается тем, что ряд операций – укладка арматуры

ибетонной смеси, уплотнение – выполняются на одном посту, т.е. сагрегированы между собой. При конвейерном способе большинство операций выполняется на соответствующих постах, образующих в совокупности технологическую линию.

3.Непрерывное формование – способ, возникший сравнительно недавно, но хорошо зарекомендовавший себя. Он отличается металлоемкостью и высоким объемом продукции с единицы производственной площади предприятия. Способ непрерывного формования изделий осуществляется на вибропрокатном стане.

9.6.Общая характеристика применяемых в строительных технологиях конструкций из древесины

Конструкции из древесины и индустриальные строительные детали изготовляют на специальных строительных заводах.

Комплекты деревянных изделий и деталей для домов заводского изготовления делят на следующие группы: комплекты для брусчатых домов; для каркасных домов со стенами несущего деревянного или железобетонного каркаса с различными заполнителями; для панельных домов со стенами из несущих панелей – деревянных (щитов), железобетонных или из других материалов; для домов со стенами из местных каменных и других строительных материалов. Комплекты деревянных изделий и деталей изготовляют из древесины хвойных (сосна, ель, лиственница, кедр, пихта) и лиственных пород (бук, береза, тополь, ольха, осина, липа).

Изделия и детали поставляют на стройку в готовом виде, исключающем их подгонку; детали и изделия, соприкасающиеся с землей, обрабатывают антисептиком.

184

Клееные конструкции применяют в покрытиях, перекрытиях, мостах в качестве балок прямоугольного и двутаврового сечения, а также в виде арок и частей металлодеревянных ферм в виде криволинейных и прямолинейных блоков верхних поясов ферм и элементов решетки, рам и стоек, свай и шпунта, мостовых брусьев, шпал, клеефанерных щитов (покрытий стен и перекрытий), а также инвентарной опалубки. Клееные конструкции изготовляют путем склейки из досок (брусков) или из досок (брусков) и фанеры. Для изготовления прямолинейных клееных конструкций применяют доски и бруски толщиной не более 50 мм и шириной не более 100 мм для досок, склеиваемых под углом 90°, и не более 150 мм для досок, склеиваемых под углом 45°. В зависимости от вида работы элементы деревянных клееных несущих конструкций делят на пять категорий.

Влажность древесины для изготовления клееных конструкций не должна превышать 12 %. Элементы конструкций, подвергающиеся увлажнению, изготовляют на водостойких клеях типа фенолоформальдегидного.

9.7. Основы технологии получения строительных пластмасс, полимеров и изделий из них

Пластмассами называют обширную группу органических материалов, основу которых составляют искусственные или природные высокомолекулярные соединения – полимеры, способные при нагревании и давлении формоваться и устойчиво сохранять приданную им форму. Главными компонентами пластмасс являются: связующее вещество – полимер; наполнители в виде органических или минеральных порошков, волокон, нитей, тканей, листов; пластификаторы; стабилизаторы, отвердители и красители.

В основу классификации пластмасс положены их физико-механические свойства, структураиотношениекнагреванию.

По физико-механическим свойствам все пластмассы разделяют на пластики и эластики.

Пластики бывают жесткие, полужесткие и мягкие. Жесткие пластики – твердые упругие материалы, аморфной структуры с высоким модулем упругости (свыше 1000 МПа) и малым удлинением при разрыве, сохраняющие свою форму при внешних напряжениях в условиях нормальной или повышенной температуры. Полужесткие пластики – твердые упругие материалы кристаллической структуры со средним модулем упругости (выше 400 МПа), высоким относительным и остаточным удлинением при разрыве, причем остаточное удлинение обратимо и полностью исчезает при температуре плавления кристаллов. Мягкие пластики – мягкие и эластичные материалы с низким модулем упругости (не выше 20 МПа), высо-

185

ким относительным удлинением и малым остаточным удлинением, причем обратимая деформация исчезает при нормальной температуре с замедленной скоростью.

Эластики – мягкие и эластичные материалы с низким модулем упругости (ниже 20 МПа), поддающиеся значительным деформациям при растяжении, причем вся деформация или большая ее часть исчезает при нормальной температуре с большой скоростью (практически мгновенно).

По строению полимерной цепи различают пластмассы карбоцепные (цепь состоит только из атомов углерода) и гетероцепные (в состав цепи кроме углерода входят кислород, азот и другие элементы).

По структуре пластмассы делят на гомогенные (однородные) и гетерогенные (неоднородные). Структура пластмасс зависит от введения в нее наряду с полимером других компонентов. Последнее позволяет делить пластмассы на ненаполненные, газонаполненные, наполненные и составные.

В технологии производства строительных пластмасс полимеры, получаемые синтезом из простейших веществ (мономеров), по способу производства подразделяются на два класса:

класс А – полимеры, получаемые цепной полимеризацией; класс Б – полимеры, получаемые поликонденсацией и ступенчатой

полимеризацией.

Наиболее распространенными полимерами, применяемыми в производстве строительных материалов, являются:

по классу А – полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полиизобутилен, полистирол, поливинилацетат, полиарилаты и кумароноинденовые полимеры;

по классу Б – фенолоальдегидные, фенолоформальдегидные и резорцинформальдегидные полимеры, полимеры на основе амидо- и аминоформальдегидной поликонденсации, глифталевые полимеры, полиуретаны, полиэфирмалеинатные и полиэфиракрилатные полимеры, а также кремнийорганические и эпоксидные полимеры.

Строительные материалы и изделия, изготовляемые на основе полимеров, дефицитны и дороги. Это объясняется недостаточным объемом производства полимеров и их относительно высокой стоимостью. Основное требование к пластмассам – минимальный расход полимера на единицу готовой продукции. Это требование выявило основные области их использования в строительстве, к ним следует отнести: материалы для покрытия полов; внутренней отделки стен, потолков и встроенной мебели; для строительных конструкций; синтетические клеи и мастики; тепло- и звукоизоляционные материалы; кровельно-гидроизоляционные и герметизирующие материалы; санитарно-техническое оборудование, трубопроводы и арматура; синтетические лакокрасочные материалы.

186

ЛЕКЦИЯ 10. ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

10.1. Общая характеристика легкой промышленности

Двадцатый век вошел в историю как столетие революционных изменений в развитии технологических процессов в различных сферах деятельности человека, а также как время социальных перемен. Развитые страны переходят от индустриального общества к информационному, изменяется облик науки, техники, человека и общества. Благодаря научнотехнической революции произошли коренные изменения в области пищевой и легкой промышленности. Новые технологические процессы, используемые в легкой промышленности, становятся основным фактором экономических и социальных преобразований, благодаря которым человек изменяет все сферы своей жизни и меняется сам.

Экспансия новых технологий в легкой промышленности породила ряд проблем, являющихся как сугубо технологическими, так и социальными (политическими, культурологическими, психологическими, экологическими, медицинскими и т. д.). Например, современная экологическая ситуация такова, что вероятность технологических катастроф ставит под угрозу существование на огромных территориях животных и человека. На фоне захватывающих человечество технологических новаций прослеживается конфликтная ситуация между человеком, обществом и природой, разрешение которой является одной из актуальных проблем нашего времени. Большое влияние на экологическую ситуацию оказывает легкая промышленность.

Основным направлением развития легкой промышленности является применение прогрессивных технологических процессов, что в свою очередь расширяет возможности автоматизации выполняемых работ и повышает их качественный уровень, оптимизирует и стабилизирует параметры техпроцесса, уменьшает расход ресурсов (сырья, материалов, энергии, инструмента, трудозатрат и т.д.), приводит к экологической и экономической эффективности. Приоритет отдается тому технологическому направлению, которое обеспечивает достаточно высокий уровень производства. На протяжении всей истории развития легкой промышленности позитивные изменения происходили под влиянием технологических и технических новаций.

Технологическая структура легкой промышленности многообразна и имеет сложные технологические связи. В легкую промышленность входят такие технологии, как технологии текстильного производства, технологии прядения и ткачества, технологии обувного производства, и др.

187

10.2. Основы технологии легкой промышленности на примере текстильного производства.

Основные направления развития текстильной промышленности

Текстильная отрасль промышленности является частью легкой промышленности.

На современном этапе большое внимание уделяется развитию производства предметов потребления.

Легкая индустрия включает текстильную, швейную, обувную, кожевенную и другие отрасли промышленности. Текстильная промышленность выпускает примерно пятую часть всей промышленной продукции в СНГ и дает часть всех доходов, поступающих в бюджет.

Текстильная промышленность с ее хлопчатобумажной, льняной, шерстяной и трикотажной отраслями является важнейшей комплексной отраслью легкой индустрии.

В текстильной промышленности имеется ряд научно исследовательских и проектных институтов, конструкторских бюро.

Текстильная пpoмышлeннocть производит продукцию групп A и Б. Бытовые и технические ткани и ткани, идущие на швейные предприятия для производства одежды, относятся к группе А. Ткани, нити, вата, ватин, трикотаж и другие изделия, реализуемые в торговле, относятся к группе Б.

Текстильная промышленность обеспечивает тканями оборонную, химическую, машиностроительную, электромеханическую, автомобильную, авиационную и другие отрасли промышленности; строительство, транспорт, сельское хозяйство. Большая доля прироста продукции в текстильной промышленности будет достигнута в процессе внедрения достижений науки.

С ростом производства тканей будет расти и сырьевая база. Научно-исследовательскими институтами синтетических волокон

(ВНИИСВ) созданы новые виды полиэфирных нитей, текстурированные с фасонным эффектом и с креповым эффектом. Нити комбинированные и с фасонным эффектом состоят из двух нитей, одну из которых получают классическим способом, а вторую – высокоскоростным способом формования. Эти нити используются для производства трикотажных изделий.

Разработана также технология получения модифицированных полиамидных волокон повышенной гидрофильности и пониженной электризуемости, обладающих хлопко- и шерстоподобным грифом. Из новых волокон в смеси с другими химическими волокнами производят чулочноносочные изделия и одеяла.

Ведутся работы по широкому использованию крученой, эффектной, высокообъемной, стержневой пряжи, пряжи с разным направлением крутки и других новых видов пряжи и нитей. Таким образом, применение на-

188

туральных и новых химических волокон и пряжи новых структур обеспечит увеличение объема тканей и изделий из них, повышение их качества, расширение, улучшение ассортимента.

Это позволяет сократить технологический процесс производства пряжи из химических волокон и их смесей с натуральными волокнами. В шерстяной, шелковой и льняной отраслях промышленности отечественные машины полностью заменили импортные. Внедрение одной такой машины дает возможность получить экономию в размере до 30 тыс. руб. в год за счет сокращения числа технологических переходов и повышения производительности труда. Внедрение новых машин позволяет использовать жгутовые химические волокна большой линейной плотности в чистом виде и в смеси с хлопком в хлопкопрядении.

Внастоящее время отраслевая научно-исследовательская лаборатория по разработке новых высокопроизводительных технологических процессов безверетенных способов прядения проводит комплекс научноисследовательских работ по созданию новых отечественных пневмопрядильных машин, в том числе машин для производства гребенной шерстяной пряжи, новой однопереходной пневмомеханической прядильной машины для производства пряжи из малоразвесного жгутового химического волокна.

Новые автоматизированные поточные линии для производства хлопчатобумажной пряжи с применением робототехники и микропроцессорной техники, автоматизированные малоотходные технологии производства пряжи из хлопка, шерсти, льна, химических волокон и их смесей позволят осуществить перевооружение текстильной промышленности.

Вткацком производстве намечено внедрение комплексно механизированных и автоматизированных производственных потоков с использованием средств АСУТП на основе использования бесчелночных ткацких станков, многозевных машин и автоматизированных комплексов приготовительного оборудования, что обеспечит повышение производительности труда в 2 – 3 раза.

Создана непрерывная радиационно-химическая технология получения антимикробных материалов. Опытное их применение в медицинской практике дало положительные результаты.

Разработаны технологии получения огнезащитных вискозно-лавсановых тканей с применением отечественного замедлителя горения (из этих тканей изготовляется спецодежда рабочих пожароопасных цехов), тканей с водо-

икислотозащитными свойствами (для спецодежды работников химической и других отраслей промышленности).

Усовершенствована технология крашения и печати тканей кубовыми красителями. Разработана и внедрена технология крашения натуральной шерсти при температурах раствора ниже температуры его кипения. Это по-

189

зволяет улучшить физико-химические свойства шерстяных волокон и снизить их обрывность в процессе переработки. Создаются автоматизированные участки на базе высокопроизводительного оборудования по выпуску тканей

иполотен. Это позволит повысить производительность труда.

Втрикотажном производстве предусмотрено создание комплексно механизированных и автоматизированных участков на основе использования прогрессивных машин для производства купонов с ажурными переплетениями и рисунчатых облегченных полотен. На основе применения плосковязальных автоматов будет расширен ассортимент высококачественных изделий верхнего трикотажа.

Производство нетканых текстильных материалов началось сравнительно недавно, однако уже завоевало всеобщее признание и начало вытеснять производство обычных тканей. Создано технологическое оборудование и разработана технология получения нетканых материалов.

На основе разработанной технологии и нового оборудования созданы три способа получения текстильных материалов: вязально-прошивной, игольно-набивной и клеевой, которые будут развиваться дальше. В настоящее время это производство автоматизируется, создаются поточные линии, фабрики-автоматы.

10.3. Шерсть и ее первичная обработка

Шерстью называют волокна, формируемые кожным покровом различных животных. В промышленности для производства тканей, ковров, ковровых изделий и трикотажа применяют овечью, козью, верблюжью и другие виды шерсти.

Шерстяное волокно состоит из каротина (белкового вещества) с содержанием примерно 50 % углерода, 21 – 24 % кислорода, 16 – 18 % азота, 6 – 7 % водорода и 2 – 8 % серы. В таком волокне можно выделить три слоя: чешуйчатый, корковый и сердцевинный.

Чешуйчатый слой образуют чешуйки, представляющие собой ороговевшие клетки. От размера, формы и расположения чешуек зависит блеск шерстяного волокна. Чем крупнее чешуйки и чем плотнее они расположены, тем сильнее блеск шерсти.

Корковый слой состоит из длинных веретенообразных клеток, расположенных вдоль волокна. Между клетками слоя имеются поры, заполненные воздухом. Именно этот слой определяет прочность, упругость, растяжимость, гибкость и другие механические свойства волокон. В клетках его имеется пигмент, придающий шерстяному волокну определенный природный цвет. Сердцевинный слой из рыхлых клеток, заполненных воздухом, обладает меньшей прочностью, чем корковый.

190