14. Машини та обладнання для бетонних і залізобетонних робіт
Бетонні і залізобетонні роботи займають у будівництві істотне по своєму обсягу і вартості місце. Бетон як будівельний матеріал є основою для створення несучих конструкцій будинків і споруджень. Бетоном називається штучний кам'яний матеріал, що одержується у результаті затвердіння підібраної та ущільненої суміші в'яжучого, води, заповнювачів і при необхідності різних добавок. В'яжучими є цемент, а заповнювачем - пісок, гравій, щебені. Залізобетон являє собою конструктивне з'єднання двох різних матеріалів - бетону та сталі, що працюють як одне ціле. Бетон добре опирається стиску і погано - розтяганню та вигину. Сталь, що вводиться у бетон у вигляді арматур, дає можливість одержати конструкцію, що добре опирається стиску, вигину і розтяганню.
Розглянемо характерні конструкції машин, застосовуваних при виконанні бетонних робіт.
14.1. Змішувальні машини
Машини для перемішування матеріалів називаються змішувачами. Для готування бетонної суміші застосовуються бетонозмішувачі, а для розчину - розчинозмішувачі. Незалежно від призначення змішувальні машини складаються з наступних основних частин: змішувального барабана, у якому відбувається перемішування матеріалів; механізму завантаження, за допомогою якого матеріали подаються в змішувальний барабан; механізму розвантаження, що забезпечує вивантаження готової суміші зі змішувального барабана; двигуна; передавальних механізмів, що здійснюють передачу руху від двигуна до виконавчих органів змішувальної машини; станини, на якій монтуються всі частини машини.
По характеру роботи змішувальні машини діляться на машини циклічної (періодичної) дії та машини безперервної дії.
У змішувальних машинах циклічної дії перемішують матеріали, що завантажуються окремими порціями (замісами), причому кожну нову порцію складових можна завантажити в барабан лише після вивантаження з нього попереднього готового замісу. Такий спосіб роботи дозволяє регулювати тривалість циклу перемішування залежно від складу суміші і дає можливість точно дозувати матеріали для кожної порції. Ці машини забезпечують високу якість суміші і тому широко застосовуються в установках будь-якої продуктивності.
У змішувальних машинах безперервної дії завантаження барабана, перемішування та вивантаження готової суміші ведуться одночасно і безупинно.
По виконанню змішувальні машини можуть бути пересувними і стаціонарними.
Пересувними виконуються циклічні змішувачі з невеликим об’ємом замісу. Легкі і мобільні, на колісному ходу, вони призначаються для об'єктів з малим обсягом робіт. Стаціонарні змішувальні машини застосовуються на заводах і установках великої продуктивності.
По способу перемішування матеріалів у змішувальному барабані розрізняють: гравітаційні змішувачі та змішувачі із примусовим перемішуванням.
У гравітаційних змішувачах (рис. 14.1, а) матеріали перемішуються в обертовому барабані, на внутрішній поверхні якого закріплені лопатки. При обертанні барабана матеріал захоплюється і піднімається лопатками, а потім за рахунок власної ваги (гравітаційних сил) зсипається вниз. Форма і розташування лопаток надають потоку падаючого матеріалу потрібний напрямок і створюють зустрічні потоки, підвищуючи цим ефективність перемішування. Траєкторія руху матеріалу в обертовому циліндричному барабані показана на малюнку штриховою лінією.
Перевагиуваивнос
У змішувачах примусового перемішування (рис. 14.1, б, в, г, д, е) суміш готується завдяки примусовому руху лопаток у масі матеріалу. Перемішування лопатками дозволяє застосовувати такі змішувачі для готування сумішей будь-якої консистенції.
Залежно від складу суміші та призначення змішувачі примусового перемішування мають різне конструктивне виконання.
Лопатеві розчинозмішувачі (рис. 14.1, б) являють собою нерухомий барабан, у якому обертається вал із суцільними гвинтовими або плоскими окремими лопатками. Коритоподібні змішувачі безперервної дії (рис. 14.1, в) для бетонів і розчинів мають плоскі лопатки, що утворять на валу переривчасту гвинтову лінію. Якість перемішування сумішей при безперервному режимі роботи забезпечується, якщо суміш буде перебувати в змішувачі необхідний час, що досягається при певнім співвідношенні між довжиною корита, кутовою швидкістю, вала і схемою установки лопаток. Роторні змішувачі (рис. 14.1, г) складаються із двох концентричних нерухомих циліндрів (зовнішнього і внутрішнього), між якими утворюється робоча зона, де обертаються по окружності різних радіусів лопатки, укріплені на загальному роторі. Планетарно-роторні змішувачі (рис. 14.1, д) відрізняються від роторних наявністю двох зустрічних рухів лопат. Ротор обертає в кільцевій робочій зоні вали з лопатками, а лопатки одночасно обертаються на своїх валах, створюючи додаткові вихрові потоки суміші.
У турбулентних змішувачів (рис. 14.1, е) потоки суміші створюються ротором, що швидко обертається у конічній підставі чаші.
Як головний параметр циклічних бетоно- і розчинозмішувачів прийнятий обсяг готового замісу, виражений у літрах.
Для вільного перемішування компонентів суміші в гравітаційних змішувачах геометричний об’єм їхнього барабана повинен приблизно в 3 рази перевищувати об’єм суміші.
Для змішувальних машин безперервної дії як головний параметр прийнятий їхня продуктивність, м3/год.
Рис. 14.2. Схеми перемішування матеріалів у змішувальних машинах:
а - гравітаційні бетонні змішувачі; б - лопатеві розчинозмішувачі;
в – бетонозмішувачі безперервної дії; г - роторні бетонозмішувачі;
д - планетарно-роторні бетонозмішувачі; е - турбулентні розчинозмішувачі
Пересувний бетонозмішувач на колісному ходу (рис. 14.2) має об’єм замісу 65 л і використовується як допоміжне устаткування при невеликих обсягах бетонних робіт. Завантажується він вручну.
Змішувальний барабан 7 такого змішувача посаджений на вихідний вал двоступінчастого редуктора і приводиться в обертання двигуном 2 через клиноремінну передачу 1. Корпус редуктора складається із двох частин, осі яких перетинаються під кутом 45°. Перша частина виконана у вигляді труби 4, установленої в підшипниках горизонтально на основі 3 змішувача. Через цю трубу проходить швидкохідний вал 12 редуктора. У другій частині 8 змонтована конічна 13 і циліндрична 14 пари зубчастих коліс. Завдяки такій конструкції редуктор може перевертатися разом з барабаном вручну штурвалом 5. При цьому конічне зубчасте колесо перекочується по шестерні, і вісь барабана міняє свій кут нахилу. Завантаження і перемішування здійснюються під кутом нахилу барабана до обрію 12°, а розвантажується при його перекиданні під кутом 40°. Три лопатки 6 усередині барабана забезпечують перемішування суміші та сприяють інтенсивному вивантаженню в момент перекидання барабана. Для фіксації різних положень барабана передбачено спеціальний гальмовий пристрій, що складається з ножної педалі 11, пружини 10 і клина 9.
Рис. 14.3. Пересувний гравітаційний бетонозмішувач:
а - загальний вид; б - принципова схема; 1- клиноремінна передача; 2 - двигун;
3 – рама; 4 - труба; 5 - штурвал; 6 - лопатки; 7 - барабан; 8 - корпус редуктора;
9 – клин; 10 - пружина; 11 - педаль; 12 - вал; 13 - конічна шестерня;
14 - циліндрична шестерня.
Рис. 14.4. Стаціонарний гравітаційний бетонозмішувач:
1 - барабан; 2 - лопатка; 3 - редуктор; 4, 10 - двигуни; 5 - стійки; б - траверса;
7 - важіль; 3 - пневмоциліндр; 9 - розподільник
Рис. 14.5. Змішувач примусового перемішування:
а - загальний вид; б - схема привода валів;
1 - електродвигун; 2 - клиноремінна передача; 3 - редуктор; 4 - зубчаста пара;
5 - секторний затвор; 6 - лопатевий вал; 7 - лопата; 8 – корпус
Стаціонарний гравітаційний бетонозмішувач із центральним приводом барабана (рис. 14.3) - один з найбільш прогресивних внаслідок компактного розміщення вузлів, форми барабана 1, у якому встановлені шість лопаток 2. Обертання барабан одержує від двигуна 4 через редуктор 3, вихідний вал якого входить у маточину барабана. Редуктор вбудований у траверсу 6, установлену в стійках 5 рами на підшипниках, що повертається разом з барабаном при вивантаженні бетонної суміші. Бетонозмішувач безперервної дії, показаний на мал. 14.4, являє собою коритоподібний корпус 8, усередині якого обертаються два вали 6 з насадженими на них лопатками 7. Лопатки на валу утворять переривчасту гвинтову лінію, що забезпечує не тільки інтенсивне перемішування матеріалу, але і його переміщення уздовж корита до вихідного отвору, що перекривається секторним затвором 5. Обертання валам передається електродвигуном 1 через клиноремінну передачу 2, редуктор 3 і зубчасті колеса 4.