К вопросу о выборе методов и средств подачи к месту укладки готовой к употреблению бетонной смеси на плотных заполнителях Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

К вопросу о выборе методов и средств подачи к месту укладки готовой к употреблению бетонной смеси на плотных заполнителях

С.Г. Османов, А.Л. Жолобов

Ростовский государственный строительный университет, г. Ростов-на-Дону

Лидирующее место в строительном производстве по объему потребляемых ресурсов в настоящее время занимают процессы, связанные с устройством монолитных бетонных и железобетонных конструкций [1]. При этом немалая часть затрачиваемых ресурсов приходится на транспортирование в пределах строительной площадки готовых к употреблению бетонных смесей на плотных заполнителях (далее бетонных смесей).

Процесс такого транспортирования, то есть подачи бетонной смеси к месту укладки, при котором должны обеспечиваться сохранение ее однородности и исключаться потери цементного раствора, может состоять из нескольких технологических операций, а именно:

- выгрузки доставленной на стройплощадку бетонной смеси непосредственно в бетонируемую конструкцию или перегрузки ее в специальные распределительные емкости;

- перемещения в пределах строительной площадки к месту укладки;

- распределения (дополнительного перемещения) бетонной смеси в процессе укладки, иногда совмещаемого во времени с ее уплотнением в блоке бетонирования.

В некоторых случаях, например при бетонировании конструкций в труднодоступных местах, затраты на подачу бетонной смеси могут достигать 50 % от ее стоимости. При этом кроме дальности транспортирования величина этих затрат зависит также и от выбранной технологии подачи, производительности и стоимости машино-часа используемого транспортного средства, фактического времени его простоев и технического обслуживания, массивности бетонируемой конструкции, технологических свойств, а значит, и стоимости бетонной смеси.

Многообразие известных методов и средств подачи бетонной смеси к месту укладки при отсутствии их четкой классификации, при плохой сопоставимости или нехватке информации об их возможностях и областях рационального применения, а также при отсутствии эффективных методик выбора оптимальных методов и средств подачи смеси, максимально учитывающих при этом всю совокупность влияния внешних и внутренних факторов, не только значительно затрудняет такой выбор, но и снижает мотивацию дальнейшего совершенствования соответствующих технологий и оборудования.

В Ростовском государственном строительном университете в настоящее время проводится исследование возможностей повышения эффективности применения известных методов и средств подачи бетонных смесей к месту укладки. В результате содержательного анализа всех существующих, а также и гипотетически возможных методов подачи выявлено четыре основных вида перемещающего бетонную смесь воздействия, а именно:

- гравитационное воздействие, обеспечивающее перемещение бетонной смеси под действием силы тяжести;

- опорное воздействие, передаваемое на перемещаемую бетонную смесь через подвижную опорную поверхность, на которой смесь удерживается во время транспортирования (такой поверхностью могут служить, например, лента конвейера или емкости для бетона: бункеры и бадьи);

- напорное воздействие, возникающее при транспортировании бетонной смеси по трубопроводам под давлением, создаваемым насосом или компрессором; а также при сдвигании смеси на неподвижной горизонтальной или малоуклонной поверхности;

- инерционное воздействие, перемещающее бетонную смесь с помощью сил инерции, а при ударно-инерционном методе - кроме того, и сил трения.

Указанные виды воздействия предлагается положить в основание классификации методов подачи бетонной смеси, как это далее показано в таблице. Такая классификация позволит обобщить и систематизировать не только сами методы подачи, но и варианты их

осуществления. Причем данная классификация не исключает возможность одновременного либо же поочередного использования в одном методе сразу нескольких перемещающих воздействий (например, гравитационного и напорного, опорного и напорного, инерционного с напорным и опорным).

Таблица

Предлагаемая классификация методов подачи бетонной смеси к месту укладки по виду основного перемещающего воздействия

Вид основного перемещающего воздействия Методы подачи бетонной смеси Возможные варианты осуществления методов подачи бетонной смеси

Без гашения скорости

Свободное сбрасывание смеси Использование промежуточных гасителей скорости падения в виде отбойных решеток, арматурных сеток и каркасов

Применение концевого гасителя скорости в форме криволинейного колена

Обеспечение необходимого угла наклона поверхности скольжения

Использование самотечного бетонопровода

Гравитационное Скольжение смеси по наклонной Выбор материала поверхности скольжения с заданным коэффициентом трения

поверхности Механическое побуждение перемещения смеси вибрированием или встряхиванием поверхности скольжения

Течение смеси Вибрирование бетонной смеси

по горизонтальной поверхности Применение высокоподвижных смесей

Опорный метод с порционной подачей смеси Перемещение смеси в емкостях

Опорное То же, с непрерывной подачей смеси Подача смеси с помощью конвейера

Напорный трубопро- С равномерным движением смеси

водный метод С пульсирующим движением смеси

Напорное Сдвигание смеси по горизонтальной или малоуклонной поверхности С использованием скребков, толкателей и шнеков

Струйный В сочетании с напорным методом

Инерционное Центробежный С помощью роторного или иного метателя

У дарно-инерционный В сочетании с опорным методом

Предлагаемая классификация методов способна учитывать и другого рода воздействия на процесс подачи бетонной смеси, позволяющие увеличить или, наоборот, уменьшить скорость ее перемещения, например, вибрированием, встряхиванием или смазкой поверхности скольжения и регулированием ее уклона, изменением диаметра самотечного либо напорного трубопровода, оптимизацией формы и геометрических размеров раздаточных емкостей, изменением технологических свойств бетонной смеси и т.д.

Выполненные авторами анализ и обобщение опубликованной в нашей стране и за рубежом информации об известных на сегодняшний день средствах подачи бетонной смеси к месту укладки [2, 3, 4] позволили уточнить параметры областей их рационального применения и отобразить их графически, как это, например, показано на рис. 1, где в вер-

тикальной проекции представлены границы зон действия наиболее распространенных в строительстве средств подачи бетонной смеси, а именно: лотков и вибролотков, жестких хоботов и виброхоботов, грузоподъемных кранов и подъемников, ленточных конвейеров, а также пневмонагнетателей и бетононасосов.

2 140

S

X

го 4 130

о

С

го 120

1-

о

о

_0 110

со

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

10

20

30

40

50

2

s' 60

т

го

о 70

с

го

X S 80

ю

>

с; |_ 90

д 4v_ ,

У V

до ; 50 м 12

V —V 1

ДО Z \

6 / \ ! с :

\ eg > 1 О

\ 5 I

г

11

рР о ***

V- ?

\ Vs

\ с (.= 18° 10 I

_^-7 ] I е I 1

Г I а= 5° | 1

3 2 Х=12° О О см о 1 i

. а= =30° с I

\ / -= -

т

\

а=2 0° -

4 д

'

О 10 20 30 40 50 60 70

80 90 100 110 120 130 140 150 160

Дальность подачи, м

Рис.1. Границы зон действия средств подачи бетонной смеси к месту укладки в вертикальной проекции:

1 - лотков; 2 - вибролотков; 3 - жестких хоботов; 4 - виброхоботов; 5 - грузоподъемных кранов; 6 - подъемников; 7, 8, 9 - передвижных, стационарных и самоходных ленточных конвейеров соответственно; 10 - пневмонагнетателей; 11 - автобетононасосов;

12 - стационарных бетононасосов

Установлено также, что часть публикуемой информации о возможностях средств подачи бетонных смесей недостоверна, как, например, данные о производительности бетононасосов, которые не учитывают затраты времени, необходимые на техническое обслуживание бетононасосов и бетонопроводов. Аналогично у пневмонагнетателей необоснованно увеличена предельная высота подачи бетонной смеси, напрямую связанная с давлением воздуха, создаваемого компрессором (не более 0,7 МПа), а также с плотностью бетонной смеси (около 2500 кг/м3).

Возможность применения всех средств подачи бетонной смеси во многом зависит от ее удобоукладываемости и расслаиваемости. Так, например, для транспортирования жестких и особо жестких бетонных смесей совершенно непригодны бетононасосы и пневмонагнетатели из-за опасности закупоривания бетонопроводов, а для подачи высокоподвижной бетонной смеси марок П4 и П5 по ГОСТ 7473-94 [5] невозможно применять ленточные конвейеры из-за опасности ее проскальзывания на движущейся транспортерной ленте или стекания при наличии малейшего ее уклона.

Наиболее экономически эффективными, высокопроизводительными и безопасными средствами подачи бетонной смеси в близко расположенные заглубленные монолитные конструкции являются лотки и хоботы. Их высокая экономическая эффективность обусловлена исключением затрат на эксплуатацию строительных машин и снижением стоимости бетонной смеси из-за отсутствия необходимости применения в ее составе пластифицирующих добавок, а безопасность - прежде всего, отсутствием сосудов и трубопроводов, работающих под давлением.

Тем не менее, эти средства подачи применяются все реже из-за незаинтересованности подрядчиков, а иногда и заказчиков в снижении стоимости строительства. Вместо этих средств в последние годы при производстве бетонных работ на стройплощадках все чаще применяют автобетононасосы, способные перекачивать только лишь подвижные, а значит, и более дорогие бетонные смеси (марки П2 и выше).

Влияние подвижности бетонной смеси на возможность применения основных средств ее подачи к месту укладки показано на рис. 2.

Средства подачи Подвижность бетонной смеси (ОК), см

бетонной смеси 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Ленточные конвейеры І І І І I 4“

Вибролотки I 4-

Бадьи и бункера

Виброхоботы и жесткие хоботы

Пневмонагнетатели

Бетононасосы

Лотки

І І І І І І І І І І І І І I

Условные обозначения:

] подвижность бетонной смеси рекомендуемая;

] то же, допустимая при соответствующем обосновании

Рис. 2. Влияние подвижности бетонной смеси на возможность применения основных средств ее подачи к месту укладки (при условии соблюдения при этом требований к сохраняемости свойств смеси)

Главным результатом выполненной части исследования является создание условий для систематизации, а в отдельных случаях и для проверки достоверности всей разрозненной информации о применяемых в строительстве методах и средствах подачи бетон-

ных смесей к месту укладки. Кроме того, предложенная классификация методов и уточненные области рационального применения средств подачи позволяют выявлять у них недостатки и определить возможные пути их дальнейшего совершенствования.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бублиевский А.Г. Рынок бетона в 2010 году и прогнозы на будущее // Строительная газета. - 2011. - № 7. - С. 9.

2. Хаютин Ю.Г. Монолитный бетон: Технология производства работ. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1991. - 576 с.

3. Bauer H. Baubetrieb. - 3., vollst. neu bearb. Aufl. - Berlin: Springer-Verlag,

2007. - 866 S.

4. König H. Maschienen im Baubetrieb: Grundlagen und Anwendung. - 2., akt. u. erw. Aufl. - Wiesbaden: Vieweg+Teubner Verlag, 2008. - 355 S.

5. ГОСТ 7473-94. Смеси бетонные. Технические условия. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 1996. - 11 с.