Технологічний розвиток попередньо напружених пустотних плит перекриття

Навряд чи існує інший виріб, який так яскраво символізує технічну точність і економічну ефективність у сучасному будівництві, як попередньо напружена пустотна плита перекриття. Вона дає змогу створювати тонкі конструкції, великі прольоти та високий ступінь заводської готовності — вирішальні чинники в умовах сучасних вимог до ефективності та сталого розвитку.

Однак шлях до сьогоднішнього рівня досконалості був довгим. Історія цієї технології налічує понад сто років. Вона тісно пов’язана з розвитком інноваційних виробничих систем — від вібролиття через формування слипформером до екструзії.

Вирішальний внесок у промисловий розвиток цих методів зробила компанія Weiler GmbH, сьогоднішня MAX-truder GmbH. Дізнайтеся більше про історію попередньо напружених пустотних плит перекриття, основні технологічні етапи їх розвитку та роль, яку німецька інженерна школа відіграла у їх створенні.

Метод вібролиття був першою технологією, за допомогою якої інженери намагалися створювати порожнини в бетонних перекриттях, щоб заощадити матеріал і зменшити вагу.

У цій технології пустотоутворювачі — найчастіше зі сталі, деревини або пластику — укладаються в опалубку перед укладанням бетону. Ці сердечники можуть бути постійними (залишаються в елементі) або тимчасовими (видаляються після твердіння).

Ще у 1906 році Вільгельм Зіглер у Німеччині експериментував із трубчастими сердечниками для створення поздовжніх порожнин у бетонних плитах. Пізніше з’явилися винахідники, такі як Жуль Ейнеман і Волтер Кобі, які працювали з еластичними або надувними формами — ранніми варіантами сучасних полегшених будівельних систем. (Джерело: «Пустотные плиты: историческое развитие» Арнольд Ван Акер, Штеф Маас, журнал CPI – Международное бетонное производство – 2 | 2021*)

Однак метод вібролиття був трудомістким і займав багато часу, оскільки кожен елемент виготовлявся окремо. Незважаючи на це, він заклав основу виробництва пустотних плит і протягом десятиліть залишався перевіреним рішенням для невеликих обсягів виробництва та спеціальних форм.

Навіть сьогодні вібролиття застосовується у спеціалізованому виробництві, наприклад у проектах з індивідуальними прольотами, формами або з архітектурно складними бетонними поверхнями.

З початку 1930-х років розпочалася епоха механізованого виробництва. Метод формування слипформером уперше дозволив безперервно виробляти довгі попередньо напружені плити на виробничих доріжках.

Принцип: рухома машина — так званий слипформер — формує, ущільнює та загладжує бетон, повільно переміщаючись уздовж виробничої доріжки. Завдяки цьому можна виробляти довгі смуги виробів однакової якості, які потім розрізаються на окремі плити.

Сформувалися два варіанти технології:

• Формування слипформером із трамбуванням — бетон ущільнюється механічними трамбувальними елементами.

• Формування слипформером із вібрацією — ущільнення бетону здійснюється за допомогою вібраційних плит, що забезпечує більш рівномірну структуру.

Німецький інженер Вільгельм Шефер був одним із перших, хто запатентував цей метод у 1931 році.

Однак вирішальний крок був зроблений у 1957 році, коли Weiler GmbH — сьогодні MAX-truder GmbH — розробила вібраційний слипформер за патентом Ганса Гейгера. (Джерело: «Пустотные плиты: историческое развитие» Арнольд Ван Акер, Штеф Маас, журнал CPI – Международное бетонное производство – 2 | 2021*)

Ця машина стала справжньою революцією у галузі збірного залізобетону:

• рівномірне ущільнення без повітряних включень

• висока точність розмірів

• значно вища швидкість виробництва

Під брендом Weiler ця технологія експортувалася по всьому світу — від Німеччини через Бельгію та Італію до Скандинавії.

Компанія Weiler GmbH вважається одним із піонерів промислового виробництва попередньо напружених пустотних плит перекриття. Цю традицію ми продовжуємо у MAX-truder — із постійним розвитком наших машин, енергоефективних приводних систем, цифрового керування та модульних концепцій виробничих ліній.

З використанням екструзійного методу у 1960-х роках розпочалася нова ера виробництва попередньо напружених пустотних плит перекриття. Якщо при формуванні слипформером бетон подається у форму зверху, то тут він під тиском пресується у формувальну камеру.

Основний принцип нагадує шнековий прес: один або кілька шнеків просувають дуже суху бетонну суміш уперед і формують її у безперервну плиту з порожнинами.

Існує два основні методи:

• Екструзія з високочастотною вібрацією — бетон ущільнюється вібрацією під час проходження через форму.

• Екструзія зі зсувним ущільненням — бетон ущільнюється завдяки зсувному руху шнеків і бокових пластин без застосування вібрації.

Перші патенти на екструзійні машини належать канадським інженерам Ellis і Thorsteinson (1961), а також Гленну Буту (Spiroll Corporation, 1965). Ці системи значно покращили якість продукції та зробили виробництво тихішим, чистішим і ефективнішим. (Джерело: «Пустотные плиты: историческое развитие» Арнольд Ван Акер, Штеф Маас, журнал CPI – Международное бетонное производство – 2 | 2021*)

Сьогодні екструзія у всьому світі є стандартною технологією виробництва пустотних плит, оскільки вона забезпечує високу швидкість виробництва, точні поверхні та дуже малі допуски.

Сучасні розробки показують, що попередньо напружена пустотна плита перекриття давно стала не просто перевіреним продуктом — вона є центральним елементом сучасного сталого будівництва. Завдяки точному промисловому виробництву зберігаються ресурси та підвищується ефективність процесів. Кожен елемент виготовляється в контрольованих умовах, що не лише підвищує якість, а й значно зменшує кількість браку та витрати матеріалів.

Завдяки високій точності розмірів і оптимізованим виробничим процесам зменшуються як витрати енергії під час виробництва, так і витрати під час транспортування та монтажу на будівельному майданчику. Попереднє виготовлення також дозволяє значно скоротити терміни будівництва — вирішальну перевагу в проектах, де важливі час і економічність.

Сучасні бетони з удосконаленим складом, а також новітні системи попереднього напруження сьогодні дозволяють досягати прольотів понад 20 метрів, при цьому власна вага конструкції залишається меншою, а довговічність — високою. Це дозволяє реалізовувати архітектурно складні та водночас ресурсоефективні конструкції.

Завдяки постійним дослідженням і розробкам — як у галузі матеріалознавства, так і у машинобудуванні — виробництво попередньо напружених пустотних плит перекриття постійно вдосконалюється. Мета полягає у подальшому підвищенні ефективності, безпеки та зменшенні впливу на довкілля протягом усього життєвого циклу.

Штабелі пустотних залізобетонних плит з круглими порожнинами на торцях у світлому цеху, на задньому плані виробничі доріжки.

Історія попередньо напружених пустотних плит перекриття відображає технічний розвиток сучасного будівництва. Від перших спроб вібролиття через промислове формування слипформером до точної екструзії видно, як постійні інновації та технічні знання привели до дедалі ефективніших і надійніших методів виробництва.

Кожен метод зробив свій внесок у підвищення якості, економічності та сталості будівництва. Разом вони формують основу технології, яка й сьогодні встановлює стандарти точності, ефективності використання матеріалів і конструктивної надійності.

Цей розвиток показує, що прогрес у будівельній техніці завжди є результатом довгострокових досліджень, практичного досвіду та послідовного вдосконалення — процесу, який і в майбутньому визначатиме виробництво попередньо напружених пустотних плит перекриття.