На каких струнах играет бетон?

Рассматривается технологияоптимизации оборудования для резки газобетонных блоков.

Струнане только поёт, она ещё и режет.

Накирпичном заводе из мундштука выдавливают непрерывный глиняный брус. Чем егорежут на отдельные кирпичи? Струной! На гончарном круге мастер отформовалфаянсовую вазу, чем он отделит вазу от круга? Опять же — струной. Попробуйте вэтих случаях заменить струну, например, ножом — ничего не выйдет, на плоскостиреза появятся безобразные задиры, так называемый драконов зуб.

Всовременном производстве мелких газобетонных блоков отработан такой приём:формуют крупный газобетонный массив объёмом около 5 м3, переносят егокраном на стол резательной машины, которая одновременно несколькими струнами разрезаетего на мелкие блоки, после чего массив автоклавируют.

Любаяновая технологическая операция неизбежно порождает целый ряд проблем. Не сталоисключением и разрезание газобетона струнами.

Вотличие от глиняного бруса, газобетон насыщен порами, которые содержат коварныйгаз — водород. Он не ядовит, но опасен. Не для человека, а для стали, изкоторой выполнена струна. Сталь, насыщаясь водородом, становится хрупкой, иструны быстро рвутся. А это фатально для полуразрезанного массива.

Казалосьбы, чего проще — замени сталь другим металлом, например, медью, которой нестрашен водород. Но не получается — не хватает прочности. Качество реза темвыше, чем тоньше струна, а тонкая медная проволока не выдерживает, рвётся.

Решениепришло из... цыганского табора. Вспомнили, как в прошлом векецыгане-ремесленники ходили по деревням и лудили посуду, покрывая её тонкимслоем расплавленного олова. Оказалось, что олово надёжно защищает не только откислорода (от окисления), но и от водорода. На заводах газобетона возродилистарое цыганское ремесло — стали лудить струны. Но на этом проблемы незакончились.

Угазобетонного массива размеры существенно больше, чем у глиняного бруса, иструна, соответственно, должна быть подлиннее, вот она и стала прогибаться вовремя резания. При этом обнаружилось странное явление: средняя часть струнысамопроизвольно отклоняется от плоскости реза, на одной его стороне образуетсявыпуклость, а на другой — впадина; геометрия блоков нарушается.

Устранитьэтот недостаток удалось пут`м существенного усложнения резательной машины:применили так называемую пилящую струну.Это дало и дополнительный эффект — снизилась нагрузка на струны, и они сталиреже рваться.

Ещёодна проблема: гладкая струна недостаточно эффективно «пилила» газобетон, и нанеё стали наматывать «канитель» — более тонкую спирально накрученную, — как набасовой струне гитары, — проволоку. Изготовление лужёных струн с «канителью»стало неотъемлемой частью производства на крупных заводах газобетона.

Помнению многих специалистов, поверхность газобетона, полученная разрезаниемструной, имеет более привлекательный вид, чем плоскость, которая при формованииприлегала к борту или дну формы — она более гладкая и однотонная. Это так, ноесть и другие мнения.

Делов том, что на поверхности, прилегавшей к элементу формы, не видна ячеистаяструктура материала. Даже при помощи лупы нельзя увидеть поры, они закрытысплошной цементной плёнкой. Тогда как на плоскости реза ячейки видны отчётливо,и это придает изделию более нарядный вид.

Новнешний вид имеет значение только тогда, когда газобетонный элемент открытвзору, например, — неоштукатуренная наружная стена. Однако в этом случаематериал подвержен всем внешним воздействиям, включая попеременное увлажнение ивысушивание от дождя, циклическое расшатывание структуры за счёт суточныхперепадов солнечной радиации, замораживание воды в порах газобетона, случайныемеханические нагрузки, эоловы воздействия, химическую агрессию в результатезагрязнения воздушного бассейна выхлопными газами автотранспорта и выбросамипромышленных предприятий. Не вызывает сомнения то, что открытая пористаяструктура поверхности ограждающего элемента не является здесь оптимальнымвариантом.

Видеальном случае, поверхностный слой должен быть более прочным, менеепроницаемым для флюидов и плавно, без резкой границы, переходящим в центральныйтеплоизолирующий слой. Технология таких элементов, названных вариатропными,освоена промышленностью, но только не для мелких блоков, получаемых разрезаниеммассива.

Простейшийприём получения вариатропной макроструктуры — прикатка жёстким валом открытойповерхности схватившегося, но не отвердевшего газобетонного изделия. Этополезно для крупноразмерных изделий — плит перекрытий, стеновых панелей, — ноне для мелких блоков, обычно формуемых «на попа», у которых открытой являетсяторцовая грань блока (такое расположение блока способствует снижениюметаллоёмкости форм). Уплотнение торцовой грани блока привело бы к появлениюмостика холода. Уплотнять надо плоскости реза.

Такиеспособы были предложены (авторские свидетельства 231359 и 791544). Суть их втом, что струна или более толстый режущий инструмент приводится во вращение.При этом на одной стороне реза образуется плотный слой, а на другой — обычнаяоткрытая ячеистая структура. Дополнительный эффект состоит в том, что отпадаютвсе жёсткие требования к режущему инструменту.

Благодарявращению, исключаются задиры (драконов зуб) на поверхности реза, а значит, неограничен диаметр инструмента — это может быть стержень диаметров и 10–20 мм, иболее, а следовательно, ему не страшен водород, не нужна полуда и канитель;уменьшается нагрузка на цех, производящий навороченные струны. Вращающийсярежущий инструмент мог бы стать «вечным», несменяемым.

Всёхорошо? Да не очень. То, что уплотнённый слой создаётся только на одной сторонереза — беда не большая, есть и более существенный недостаток. Плотный слойполучается сравнительно однородным, с довольно резкой границей перехода ктеплоизолирующему слою и из-за этого он легко отслаивается от изделия.

Решениепроблемы видится в создании пульсатора(авторские свидетельства 1412973, 1426804 и 1477560). Суть его в следующем.Берутся две одинаковые ленты из тонкого металла или другого упругого материала,накладываются друг на друга и соединяются между собой по двум длинным сторонам.В зазор между лентами помещается рабочий орган, способный периодическираздвигать средние по ширине части лент, что приводит к циклическим изменениямтолщины пульсатора.

Обычнаярезательная машина оборудуется такими пульсаторами в количестве, равном числувертикальных струн, осуществляющих продольную резку массива. Пульсаторыустанавливают непосредственно за струнами, параллельно последним. В процессеработы машины пульсаторы входят в полости реза, образованные режущими струнамии уплотняют одну или обе стороны реза.

Рабочийорган, который периодически раздвигает стенки пульсатора, может бытьмеханическим, гидравлическим, пневматическим, электростатическим и т. д.

Созданиеслоёв переменной плотности на двух противоположных сторонах мелкого ячеистобетонногоблока придаёт ему новые качества. Во-первых, это позволяет снизить плотностьячеистого бетона, т. е. сократить удельный расход добываемых и перерабатываемыхсырьевых материалов, уменьшить трудо- и энергозатраты на транспортировку имонтаж блоков, улучшить санитарно-гигиенические условия труда за счёт снижениявеса блоков. Во-вторых, это даст возможность либо повысить термическоесопротивление ограждения, либо уменьшить его толщину. В-третьих, можно повыситьповерхностную прочность (твёрдость) элементов и их сопротивлениевоздухопроницанию. Подобные блоки, даже с более низкой прочностью при сжатии,вполне пригодны для самонесущих стен малоэтажных и каркасных зданий, длямежкомнатных перегородок, для хозяйственных построек.

Нарис. 1 показаны в разрезе пульсатор срычажным рабочим органом, на рис. 2 —с кулачковым, на рис. 3 — сгидравлическим, а на рис. 4 — сэлектродинамическим. Обозначения на рисунках: 1 — режущая струна, 2 — стенка пульсатора, 3 — шток, приводимый в возвратно-поступательное движение повертикали, 4 — рычаг, периодическираздвигающий стенки пульсатора, 5 —ячеистый бетон, 6 — уплотнённый слойячеистого бетона, 7 — вращающийсявал, 8 — кулачок, периодическираздвигающий стенки пульсатора, 9 —ёмкость гидравлического рабочего органа, 10— плунжер, 11 — элементэлектродинамического рабочего органа, 12— изолятор, 13 — проводник, 14 — источник тока.

Биографияу пульсатора незавидная. Он из той неблагополучной когорты новых техническихрешений, которым случилось появиться на свет во времена Перестройки иразрушения многих отечественных научных институтов. Пульсатор, прямо влабораторных пелёнках, был выброшен на улицу. Может быть, найдутся сердобольныелюди, которые разглядят в нём будущее и приютят сироту. Ведь у него есть наследствов виде нескольких кандидатских и докторских диссертаций...