К исследованию возможностей и области применения усовершенствованной технологии транспортирования бетонной смеси к месту укладки
Аннотация
В статье представлены результаты исследования возможностей усовершенствованной автором технологии инерционно-конвейерного транспортирования бетонной смеси к месту укладки, определена и обоснована область ее рационального применения. Предложена конструкция передвижного инерционного конвейера, позволяющего реализовать ряд преимуществ рассматриваемой технологии при бетонировании строительных конструкций
Ключевые слова: бетонные работы, механизация бетонных работ, бетонная смесь, транспортирование бетонной смеси, передвижной инерционный конвейер, технико-экономические показатели процесса транспортирования
В условиях наблюдающейся в современном строительстве тенденции к повышению экономической эффективности бетонных работ, обусловленной устойчивым ростом их объемов, возрастает значимость применения рациональных технологий транспортирования бетонной смеси к месту укладки. Рядом научных работ [1, 2, 3] подтверждено, что технология транспортирования смеси, основанная на применении относительно недорогих и простых по конструкции устройств – инерционных конвейеров с совершающим гармонические низкоамплитудные (0,2–10,0 мм) высокочастотные (710– 3500 мин-1) круговые либо направленные колебания рабочим органом в виде желоба часто позволяет наилучшим образом решать задачи механизации бетонных работ.
Однако эффективное транспортирование бетонной смеси с производительностью не менее чем 5 м3/ч с помощью наиболее совершенных промышленных образцов устройств такого типа – монтируемых на инвентарных стойках посредством пружинных подвесок виброжелобов – возможно только лишь вниз по уклону при углах наклона желоба к горизонту в пределах от +5 до +30° и подвижности смеси от 4 до 12 см [2, 3]. Данные обстоятельства сильно ограничивают возможности массового внедрения инерционных конвейеров бетонной смеси в строительную практику.
В этой связи весьма актуальными представляются текущие результаты проводимого автором исследования по совершенствованию рассматриваемой технологии, в ходе которого был разработан новый способ транспортирования бетонной смеси, основанный на использовании высокоамплитудных (25–150 мм) асимметричных продольных колебаний желоба на сверхнизких частотах (50–450 мин-1). Его применение позволяет при надлежащем подборе значений параметров колебаний не менее чем в 1,5–2,5 раза повысить среднюю скорость горизонтального перемещения по желобу, а также при малых углах его наклона к горизонту смесей марок Ж1–Ж4 и П1–П5 [4].
Рис. 1. Зависимость скорости транспортирования и производительности конвейера от частоты колебаний желоба при транспортировании смеси:
1 – вниз по уклону при = +5; 2 – то же, при = +2,5; 3 – по горизонтали; 4 – вверх по уклону, при = -2,5; 5 – то же, при = -5
Представленные на рис. 1 результаты экспериментов по транспортированию подвижных бетонных смесей на плотных заполнителях свидетельствуют о том, что предложенный способ позволяет не менее чем на 35 % расширить эффективную зону действия инерционных конвейеров бетонной смеси по углу наклона их рабочего органа и с весьма высокими при этом значениями производительности осуществлять ее транспортирование не только вниз по уклону желоба при его наклоне от +5° и менее, но также и вверх по уклону при наклоне желоба до, как минимум, –5°. Указанные эксперименты проводились с использованием смеси состава 1:2,7:4,25 (Ц:П:Щ) на портландцементе марки 500 и гранитном щебне крупностью 5–20 мм, а также желобов с полукруглым днищем и вертикальными бортами, изготовленных из ПХВ и оказавшихся в результате в среднем не менее чем на 15 % эффективнее предварительно испытанных стальных. Размеры желобов соответствовали размерам типовых секций виброжелобов конструкции ЦНИИОМТП: длина – 4,0 и 6,0 м, радиус и высота сечения – 140 и 290 мм соответственно. Подвижность смеси и высота ее слоя в желобе соответственно составляли 14 и 20 см. Амплитуда колебаний желоба равнялась 35 мм.
Применение усовершенствованной в ходе исследования технологии обеспечивает возможность рационализации существующих технологических схем бетонирования конструкций. Так, отсутствие влияния длины желоба на скорость перемещения по нему смеси при ее транспортировании предложенным способом позволяет эффективно применять в технологии бетонных работ односекционные модификации инерционных конвейеров значительной длины. Кроме того, в случае бетонирования малозаглубленных подземных конструкций при транспортировании бетонной смеси по сложной ломаной траектории с использованием цепочки из нескольких однотипных конвейеров применение данной технологии позволяет производить устройство конвейерной трассы с любой необходимой конфигурацией и протяженностью без соблюдения ранее обязательного при этом требования ее положительного уклона. Это значительно облегчает использование инерционных конвейеров совместно с иными транспортными средствами. При этом, в отношении, например, строительных кранов и бетононасосов, могут быть существенно снижены требуемые значения их технических характеристик. К тому же использование инерционных конвейеров, способных осуществлять транспортирование бетонной смеси предложенным способом, в качестве навесного оборудования для автобетоносмесителей может позволить значительно расширить область применения наиболее экономически выгодных технологических схем бетонирования, исключающих необходимость привлечения дорогостоящей специализированной строительной техники.
Для обеспечения возможности применения усовершенствованной технологии автором был предложен соответствующий конструктивный тип инерционных конвейеров бетонной смеси, предусматривающий преобразование вращательного движения электродвигателя в возвратно-поступательное движение желоба посредством кулачкового механизма с асимметричным профилем ведущего звена – кулачка. Одним из возможных вариантов реализации данного конструктивного типа явился успешно прошедший производственные испытания оборудованный сменным рабочим органом передвижной инерционный конвейер, общий вид которого представлен на рис. 2.
Данный конвейер может быть рекомендован для применения в качестве средства малой механизации бетонных работ, в том числе при комбинированных схемах транспортирования бетонной смеси, при бетонировании подземных и невысоких надземных конструкций, при производстве работ внутри строящихся или реконструируемых зданий, а также на их покрытиях. Так, например, он может быть эффективен при использовании вместе с традиционными виброжелобами в случае бетонирования столбчатых фундаментов в стесненных условиях неглубоких котлованов с относительно большой площадью при отсутствии возможности съезда в них автобетоносмесителей. При этом существенно может быть снижена трудоемкость вспомогательных работ по устройству и обслуживанию конвейерной трассы.
Рис. 2. Общий вид передвижного инерционного конвейера:
1 – опорно-передвижное устройство; 2 – поворотная платформа; 3 – опорная рама; 4 – основание каретки; 5 – каретка; 6 – желоб; 7 – приводной блок: 7а – регулируемый электропривод, 7б – электродвигатель, 7в – промежуточный шкив, 7г – сменный кулачок с асимметричным профилем, 7д – роликовый толкатель, 7е – направляющая толкателя, 7ж – прижимные пружины; 8 – механизм подъема желоба: 8а – гидронасос, 8б – гидроцилиндр; 9 и 10 – соответственно опорные и прижимные ролики; 11 – кронштейны;
12 – загрузочная воронка; 13 – направляющая насадка; 14 – угломер
Инерционные конвейеры предложенного типа также могут найти применение на заводах и полигонах ЖБИ: в стационарном исполнении – при транспортировании бетонной смеси из бетоносмесительного цеха к посту формовки; в составе конструкций передвижных бетоноукладчиков – при ее последующей подаче в формы и равномерном распределении по их площади. При этом, в зависимости, главным образом, от требуемого темпа бетонирования, может быть обеспечена наибольшая конкурентоспособность по сравнению с традиционно используемыми для этих же целей устройствами, отличающимися высокой трудоемкостью ремонта и обслуживания, а также жесткими требованиями к технологическим свойствам и составу бетонной смеси: ленточными конвейерами, обладающими весьма коротким сроком службы тягового органа, стоимость которого составляет до 50 % от стоимости самого конвейера, а также трубопроводными насосными и небезопасными в эксплуатации пневматическими установками.
Таким образом, применение усовершенствованной технологии, отличающейся от ранее известных ее вариантов улучшенными технико-экономическими показателями процесса транспортирования смеси, обеспечивает возможность значительного повышения эффективности бетонных работ как в сборном, так и в монолитном строительстве.
Литература
1. Лишанский Б.А. Исследование и оптимизация процесса вибротранспортирования бетонных смесей с учетом их реологических свойств [Текст]: Автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.23.05 / Харьк. автомоб.-дор. ин-т. – Харьков, 1978. – 25 с.
2. Афанасьев А.А. Возведение зданий и сооружений из монолитного железобетона [Текст]. – М.: Стройиздат, 1990. – С. 84-86.
3. Османов С.Г., Жолобов А.Л. К вопросу о выборе методов и средств подачи к месту укладки готовой к употреблению бетонной смеси на плотных заполнителях [Электронный ресурс] // Инженерный вестник Дона. – 2011. – № 1. Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n1y2011/361, свободный. – Загл. с экрана.
4. Османов С.Г., Жолобов А.Л., Павлов А.Н. Повышение эффективности инерционно-конвейерного метода транспортирования бетонной смеси [Текст] // «Строительство – 2011»: мат-лы Междунар. науч.-практ. конф.: Ростов-на-Дону, Рост. гос. строит. ун-т, 2011. – С. 139-141.