4.5.3. Машины, механизмы и оборудование для подачи и распределения бетонной смеси
Бетонную смесь подают в бетонируемую конструкцию с помощью различных грузоподъемных кранов в бадьях либо ленточными конвейерами, бетоноукладчиками, бетононасосами, пневмонагнетательными, звеньевыми хоботами и виброхоботами.
Бетонную смесь, доставляемую с бетонного завода в кузове автобетоновозов или автомобилей-самосвалов, выгружают непосредственно у бетонируемого объекта в бадьи.
Бадьи устанавливают в зоне действия крана и пока одну бадью подают краном к месту бетонирования, вторую загружают бетонной смесью. Затем разгруженную бадью опускают и устанавливают под погрузку, а заполненную подвешивают к крюку крана, и цикл повторяют [5].
Поворотные бадьи-ковши (рис. 4.7) загружаются в горизонтальном положении в открытую часть. При подъеме краном бадья принимает вертикальное положение, и бетонная смесь заполняет ее нижнюю (закрытую) часть, снабженную затвором.
Поворотные бадьи-ковши наиболее удобно использовать, когда бетонную смесь доставляют на объект автобетоновозами (автобетоносмесителями). В тех случаях, когда смесь доставляют автомобилями-самосвалами, для удобства разгрузки бадью в открытой части выполняют шириной не меньше ширины кузова самосвала. При разгрузке самосвала в бадьи малой вместимости, имеющие меньшую ширину, чем ширина кузова самосвала, их устанавливают под загрузку по несколько штук, вплотную друг к другу. В этом случае все бадьи можно загружать одновременно.
Наиболее удобно работать с вибрационными бадьями (рис. 4.8). В них интенсивность выдачи бетонной смеси легко регулируется затвором. Включение вибраторов обеспечивает быструю и полную разгрузку ковша.
Рис. 4.7. Поворотная бадья-ковш для подачи Рис. 4.8. Вибробадья для подачи
бетонной смеси: бетонной смеси:
а) общий вид поворотной бадьи ковша; 1 – вибратор; 2 – подвеска;
б) выгрузка бетонной смеси из самосвала; 3 – корпус; 4 – затвор
в) бадья в транспортном положении
Для бетонирования массивных бетонных и железобетонных сооружений применяют бадьи вместимостью 0,8…3 м³ со шторно-роликовым и плоским двустворчатым затвором.
Наиболее совершенными являются бадьи со шторно-роликовым затвором.
Ленточные конвейеры применяют обычно в летних условиях или в условиях местности с мягким климатом при бетонировании сооружений и конструкций, близко расположенных к бетонным заводам. Конвейеры используют также в сочетании с автобетоновозами, автомобилями-самосвалами, вибропитателями и бетононасосами.
По конвейерам во избежание расслоения перемещают бетонную смесь с осадкой конуса не более 6 см; при этом ее загружают на ленту возможно более толстым слоем. Нормами установлены допустимый наклон конвейера и скорость перемещения ленты.
Чтобы предохранять бетонную смесь от солнечных лучей, дождя и ветра, целесообразно над магистральными конвейерами устанавливать съемные легкие короба, составленные из отдельных секций. В зимних условиях магистральные конвейеры утепляют и оборудуют в случае необходимости обогревательными устройствами.
Рис. 4.9. Схема бадьи с двухстворчатым щелевым затвором:
1 – двухстворчатый щелевой затвор; 2 – рычаг открывания затвора; 3 – канат; 4 – вибратор; 5 – рычаг; 6 – собачка для фиксирования рычага; 7 – блок; 8 – траверса; 9 – корпус; 10 – стойки; 11 – опора
Передвижные ленточные конвейеры, подавая с одной позиции бетонную смесь, не распределяют ее по площади бетонируемой конструкции. Для распределения смеси необходимо переставлять конвейер в процессе подачи, что требует дополнительных затрат труда и вызывает задержки в бетонировании. С целью механизации процесса распределения бетонной смеси в бетонируемой конструкции при подаче ее конвейерами создано несколько типов ленточных бетоноукладчиков, более совершенными из которых являются самоходные ленточные бетоноукладчики с выдвижной (телескопической) стрелой [8].
Рис. 4.10. Схема самоходного ленточного бетоноукладчика ЛБУ – 20:
1 – базовая машина; 2 – базовый транспортер; 3 – выдвижной транспортер
Самоходный ленточный бетоноукладчик ЛБУ-20 (рис. 4.10) имеет выдвижную стрелу с максимальным вылетом 20 м и минимальным – 3 м, оборудованную лентой шириной 500 см. Бетоноукладчик представляет собой два конвейера – базовый и выдвижной. С верхнего базового конвейера длиной 12 м бетонная смесь может сбрасываться непосредственно в сооружение. Если длина верхнего конвейера недостаточна, выдвигается нижний конвейер длиной 10 м, и бетонная смесь подается с него. Предельный вылет нижнего конвейера за верхний составляет 7 м. Нижний конвейер может подавать смесь в прямом и обратном направлениях.
Бетоноукладчик ЛБУ-20 с одной стоянки может подавать бетонную смесь в любую точку под стрелой на площади 800 м2. Производительность бетоноукладчика составляет 25 м3/час.
Бетононасосы применяют для подачи бетонной смеси в конструкции, куда затруднена ее подача другими способами. Широко применяют бетононасосы, в частности, при бетонировании обделок туннелей, возведении сооружений в скользящей опалубке.
Применение бетононасосов является одним из прогрессивных методов механизации подачи и распределения бетонной смеси, повышающих качество и эффективность выполнения бетонных работ. Однако необходимо учитывать, что бетононасосы являются сложным дорогостоящим оборудованием, требующим высокой квалификации бетонщиков и механиков.
Рис. 4.11. Схема работы бетононасоса с механическим приводом:
а) всасывание; б) нагнетание
Отечественная промышленность выпускает бетононасосы СБ-9 с механическим приводом производительностью 10 м³/ч и СБ-95А с гидравлическим приводом производительностью 20-30 м³/ч. Бетононасос с механическим приводом (рис. 4.11) является горизонтальным одноцилиндровым поршневым насосом одностороннего действия с двумя принудительно действующими пробковыми клапанами 2, 3. Бетонная смесь загружается в приемную воронку 1, где непрерывно перемешивается лопастями смесителя для сохранения однородности и предупреждения расслоения. Затем смесь с помощью побудителя подается через открытый всасывающий клапан 2 в цилиндр насоса. После наполнения цилиндра смесь поршнем 4 подается в бетоновод. Бетоновод изготовляют из стальных труб.
В бетононасосах с гидравлическим приводом поршень движется с помощью жидкости, подаваемой в цилиндр насосом. Основное достоинство поршневых насосов с гидравлическим приводом по сравнению с поршневыми насосами с механическим приводом – незначительные динамические нагрузки на узлы и детали насоса и бетоновода и гарантированное максимальное давление, повышение которого исключается. Эти два обстоятельства способствуют надежной работе насоса без поломок и аварий [8].
Наряду со стационарными широко используются передвижные бетононасосы, которые монтируются на автоприцепах или шасси автомобилей (рис. 4.12). Передвижной бетононасос с бетоноводом, смонтированным на управляемой стреле, представляет собой уже, по существу, бетоноукладчик. Длина стрел достигает 16…30 м. Применение мобильных стреловых бетононасосов резко ускоряет бетонирование и исключает весьма трудоемкие работы по монтажу и демонтажу секционных стальных бетоноводов.
Рис. 4.12. Подача бетонной смеси автобетононасосом:
1 – автобетоносмеситель; 2 – приемный бункер; 3 – бетононасос; 4 – шарнирно-сочлененная распределительная стрела
Пневмонагнетатели, (пневмотранспортные установки), так же как и бетононасосы, используют для бесперегрузочной подачи бетонной смеси от расходного бункера до места укладки в конструкцию при бетонировании сооружений большой высоты, а также на некоторых заводах сборного железобетона и при бетонировании обделок туннелей небольшого (6…12 м²) и среднего (12…24 м²) сечений. При бетонировании туннелей пневмонагнетатель монтируют на узкоколейной тележке и перемещают на ней вдоль фронта работ.
Рис. 4.13. Схема пневмотранспортной установки
Пневмотранспортная установка для перемещения бетонной смеси (рис. 4.13) состоит из пневмонагнетателя, гасителя 15, бетоновода 16, ресивера 10, компрессора 11 и смесительной установки 17.
Пневмонагнетатель после загрузки бетонной смесью резервуара 1 закрывается конусообразным затвором 6 с пневмоцилиндром 2, прижимающим затвор к загрузочной воронке 7 с резиновым уплотнителем 5. Сжатый воздух через распределитель 8 с манометром 9, кольцевую трубу 4 и форсунки 3 поступает в резервуар, оказывая давление на бетонную смесь сверху. Одновременно воздух подается к выходному колену 12, где имеет место наибольшее сопротивление выходу бетонной смеси из нагнетателя. Воздух выходит через верхние жалюзи 14. Отбойный лист 13 предотвращает резкие удары струи смеси в крышку гасителя.
Несмотря на простоту и невысокую стоимость пневмонагнетатели не получили широкого распространения на стройках из-за цикличности работы, необходимости наличия компрессора и мощного ресивера, а также из-за того, что пневмонагнетатели относят к опасным в эксплуатации устройствам, обязательно проходящим проверку органами Госгортехнадзора. Поэтому при необходимости применения трубопроводного транспорта бетонной смеси строители более охотно используют бетононасосы.
К бетонным смесям, которые предназначены для транспортирования по трубам, предъявляется ряд требований в части качества цемента, зернового состава песка, водоцементного отношения, доли крупного заполнения (гравия) и т.д. Весьма желательным является добавление пластификаторов. Основная причина нарушений в трубопроводной подаче бетона – закупорка бетоноводов. Чтобы избежать ее, перед началом работы внутреннюю поверхность бетоновода покрывают слоем смазки из известкового молока или цементно-песчаного раствора. Ее пропускают через систему. Перерывы в подаче бетонной смеси не должны превышать 15…20 мин. В конце каждого рабочего дня бетоноводы промывают водой или продувают сжатым воздухом с пропуском через них для удаления бетонной смеси специальных пыжей или банников [5].
Для подачи и распределения бетонной смеси часто бывает целесообразно применение вибропитателей и виброжелобов. Вибропитатели – лотки с широкой загрузочной частью и узкой разгрузочной, имеющие вибропривод. При расстоянии до места укладки порядка нескольких метров вибропитатель дополняется вибролотками. Вибролоток – это корытообразный желоб из листовой стали, имеющий амортизированную подвеску и приводной вибратор.
Гравитационные лотки и желоба предназначены для самотечного перемещения бетонной смеси на небольшие расстояния от места выгрузки до места укладки.
Виброжелоба, применяемые для бетонирования конструкций в котлованах, подвешивают на пружинах к опорам с уклоном 5…15º. Благодаря вибрациям движение бетонной смеси облегчается, поэтому виброжелоба могут действовать в радиусе до 10…12 м. Для подачи подвижной бетонной смеси применяют виброжелоба, имеющие лотки из металлических листов, усиленных ребрами жесткости. Жесткие бетонные смеси целесообразно подавать по стеклопластиковым виброжелобам с вибраторами направленного действия, шарнирно прикрепляемыми к желобу (маятниковыми).
Звеньевые хоботы применяют для спускания бетонной смеси без расслоения с высоты до 10 м. Они состоят из звеньев конической формы длиной 0,8…1,0м, диаметром 300…350 мм понизу. Звенья изготавливают из листовой стали и соединяют крюками и серьгами. Виброхоботы применяют для опускания бетонной смеси с высоты более 10 м. Они имеют промежуточные и концевые гасители скорости потока. Звенья виброхобота состоят из труб диаметром 250…300 мм, длиной 1,5 м, шарнирно соединенных между собой. Вибраторы, установленные на трубах, способствуют уменьшению сопротивления движению бетонной смеси и предотвращают образование пробок. Виброхобот загружают через воронку, установленную на бетоновозной эстакаде. На нижней трубе укреплен секторный затвор. Некоторые модели виброхоботов имеют дополнительную систему паровоздушного обогрева для бетонирования при низких температурах [8].