CC BY
52
ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ. МЕХАНИЗМЫ И ОБОРУДОВАНИЕ
УДК 666.983
И.А. Емельянова, А.И. Анищенко, Н.А. Меленцов*, А.Т. Гордиенко
ХНУСА, *ООО «Стальконструкция»
МАЛОГАБАРИТНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ И ВЫПОЛНЕНИЯ ТОРКРЕТ-РАБОТ
Представлены различные виды апробированного в условиях строительства малогабаритного оборудования: двухпоршевой противоточный растворобетонона-сос, двухпоршневые прямоточные растворобетононасосы с шаровыми, конусными подпружиненными и тарельчатыми клапанами, новые бетоносмесители, работающие в каскадном режиме.
Каждый из указанных насосов может работать в приведенной технологической схеме при выполнении торкрет-работ.
Показаны области конкретного использования вышеприведенных машин, на которые получены патенты Украины.
Ключевые слова: растворобетононасос, бетоносмеситель, торкрет-работы, бетонная смесь.
Целью представленного материала статьи является освещение результатов многочисленных исследований, представленных в виде отдельных видов малогабаритного оборудования, которое создано и апробировано в различных видах строительства.
Более пятнадцати лет кафедра механизации строительных процессов ХНУСА занимается созданием и внедрением в строительство малогабаритного оборудования. Все машины и оборудование созданы на основе результатов многочисленных исследований. Аналогов созданного оборудования за рубежом и в Украине нет.
Вначале это был противоточный двухпоршневой растворобетононасос с шаровыми клапанами, вертикальной колонкой и расположением поршней друг над другом (рис. 1) [1].
Одним из недостатков конструкции таких машин является отсутствие возможности работать на малоподвижных смесях. Однако такой насос хорошо работает на подвижных бетонных смесях с максимальной фракцией заполнителя до 10 мм. С его помощью был произведен ряд работ по ремонту и реконструкции зданий и сооружений способом мокрого торкретирования: харьковского мясокомбината (пр. Гагарина), дома по ул. Мироносицкой, 44, харьковского аэропорта (г. Харьков), пансионата «Глициния» (Крым). Причем, ремонтные работы харьковского аэропорта выполнялись технологическим комплектом оборудования способом мокрого торкретирования при использовании бетонных смесей с максимальной фракцией заполнителя d = 20 мм (рис. 2) [2].
ВЕСТНИК
МГСУ-
Рис. 1. Противоточный двухпорш-невой растворобетононасос с шаровыми клапанами и вертикальной колонной
Рис. 2. Технологический комплект оборудования для выполнения торкрет-работ с использованием максимальной фракции заполнителя ¿Ш = 20 мм (ремонтные работы в Харьковском аэропорту)
Это стало возможным при включении в технологическую схему выполнения работ ячейкового питателя с дополнительной пневмокамерой, обеспечивающих подачу крупного заполнителя d = 20 мм в транспортную магистраль, куда параллельно поступает мелкозернистая бетонная смесь от двухпоршне-вого растворобетононасоса с диаметром заполнителя d = 10 мм (рис. 3) [3].
Рис. 3. Технологическая схема производства торкрет-работ на бетонных смесях с крупным заполнителем: 1 — передвижная компрессорная установка; 2 — ресивер компрессора; 3 — шланг подачи сжатого воздуха к дополнительному пневмооборудованию;
4 — двухпоршневой растворобетононасос с принудительной загрузкой бетонной смеси;
5 — пневмооборудование; 6 — ячейковый питатель; 7 — трубопровод подачи крупного заполнителя в камеру смешивания; 8 — трубопровод растворобетононасоса для подачи мелкозернистой смеси в камеру смешивания; 9 — камера смешивания мелкозернистой смеси с крупным заполнителем; 10 — магистраль подачи воздушно-бетонной крупнозернистой смеси к композиционному соплу; 11 — композиционное торкрет-сопло; 12 — шланг подачи сжатого воздуха к рабочему композиционному соплу с кольцевой насадкой; 13 — торкретируемая (бетонируемая) поверхность
Принцип прямоточной подачи впоследствии был реализован при реконструкции противоточных растворобетононасосов. Был создан прямоточный двухпоршневой растворобетононасос с конусными подпружиненными клапанами и вертикальной колонкой (рис. 4). Такая реконструкция позволила ис-
пользовать насос для работы на малоподвижных смесях (П = 5...6 см) с исключением возможности расслоения бетонной смеси в рабочем пространстве машины [4].
Двухпоршневой прямоточный растворобетононасос успешно работал в г. Харькове при реконструкции здания по ул. Сумской, 6, при нанесении гидроизоляционных покрытий на внутренние поверхности фонтанов по ул. Сумская, 50 (рис. 5), при ремонтных работах здания по ул. Фрунзе, 25.
Рис. 4. Прямоточный двухпоршневой Рис. 5. Использование двухпорш-
растворобетононасос с конусными под- невого растворобетононасоса с конус-пружиненными клапанами и вертикаль- ными подпружиненными клапанами и ной колонкой торкрет-сопла с кольцевой насадкой при
нанесении гидроизоляционного слоя на внутренние поверхности фундаментов (г. Харьков, ул. Сумская, 50).
С целью изыскания возможности работы таких машин на мелкозернистых бетонных смесях пониженной подвижности (П = 4.5 см) был создан двух-поршневой растворобетононасос с горизонтальным расположением поршней и принудительной загрузкой (рис. 6). Насос использовался при ремонтных работах одного из зданий АК «Харьковоблэнерго» [5].
Рис. 6. Двухпоршневой растворобетононасос с горизонтальным расположением поршней и принудительной загрузкой
Однако при работе двухпоршневого прямоточного растворобетононасоса с вертикальной колонкой на малоподвижных бетонных смесях были случаи зависания верхнего конусного всасывающего клапана. При установке вместо ко-
ВЕСТНИК
нусного шарового всасывающего клапана работа машины стабилизировалась. Эксплуатация рассматриваемых машин в условиях строительной площадки показала необходимость дальнейшего их усовершенствования с целью увеличения пропускной способности клапанных узлов. В связи с этим разработан, изготовлен и апробирован в условиях строительства двухпоршневой растворо-бетононасос с тарельчатыми подпружиненными клапанами (рис. 7).
Рис. 7. Двухпоршневой растворобетононасос с горизонтальным расположением поршней и тарельчатыми клапанами: 1 — загрузочный бункер; 2 — мотор-редуктор; 3 — клиноременная передача; 4 — коленчатый вал; 5 — шатун компенсационного поршня; 6 — тяга компенсационного поршня; 7 — шатун рабочего поршня; 8 — тяга рабочего поршня; 9 — шток рабочего поршня; 10 — шток компенсационного поршня; 11 — шарнирно-упорные подпятники рабочего и компенсационного поршней; 12 — рабочий и компенсационный поршни; 13 — цилиндры рабочего и компенсационного поршней; 14 — корпус колонки растворобетононасоса; 15 — выходной патрубок; 16 — компенсационная камера растворобетононасоса; 17 — нагнетательный тарельчатый клапан; 18 — подпружиненный тарельчатый всасывающий клапан; 19 — рабочая камера растворобетононасоса
Установка клапанов тарельчатого типа по сравнению с шаровыми и конусными позволяет при всасывании рабочим поршнем пропускать больший объем бетонной смеси за счет увеличения площади проходного сечения, образованного зазором между основанием клапана и сечением корпуса насоса. Кроме того, в процессе нагнетания рабочим поршнем насоса бетонной смеси в компенсационную камеру создаваемое давление воздействует на основание всасывающего тарельчатого клапана, что, в свою очередь, приводит к его быстрому закрытию и снижению противотока бетонной смеси в приемном бункере. В дальнейшем работа этих клапанов показала, что эффективность их использования зависит от угла их раскрытия: противотоки смеси были исключены при уменьшении угла раскрытия с 45° до 15° (рис. 8) [6].
Новый растворобетононасос был использован при восстановительных работах дома № 2б по ул. Слинько (г. Харьков) после взрыва в комплекте технологического оборудования (рис. 9). При этом использовалась мелкозернистая смесь подвижностью П = 8...10 см. Толщина слоя бетонной смеси при проведении торкрет-работ составляла 8.12 см [7].
Все торкрет-работы мокрым способом при использовании двухпоршне-вых растворобетононасосов выполнялись с помощью рабочих сопел с кольцевыми насадками (рис. 10). Наличие кольцевой насадки, через щель которой пропускался дополнительный поток сжатого воздуха, обеспечивало создание концентрированной направленной струи бетонной смеси. При этом отскок от
вертикальных торкретируемых поверхностей составляет не более 10 %, а при торкретировании потолочных поверхностей с использованием пластификатора отскок не превысил 3.5 % [8].
Рис. 8. Особенности работы клапанных узлов растворобетононасоса с тарельчатыми клапанами
Рис. 9. Растворобетононасос на Рис. 10. Рабочее сопло с кольцевой подвесной площадке насадком, используемое для проведения
торкрет-работ
При проведении экспериментов в комплекте с двухпоршневыми раство-робетононасосами использовались бетоносмесители новых конструктивных решений, разработанные также на кафедре механизации строительных процессов Харьковского национального университета строительства и архитектуры, которые работают в каскадном режиме. Это трехвальный бетоносмеситель (рис. 11) [9] и бетоносмеситель гравитационно-принудительного действия (рис. 12) [10]. Указанные машины в производственных условиях показали высокие результаты процессов перемешивания компонентов при приготовлении смесей различного назначения: подвижные, малоподвижные, с полистироль-ным заполнителем, фибробетонные, сухие смеси, строительные растворы.
Работа смесителей в каскадном режиме существенно интенсифицирует рабочий процесс перемешивания и позволяет получить смеси высокой однородности.
Трехвальный бетоносмеситель прошел производственные испытания в условиях предприятия ООО «Т.М.М» (г. Харьков), а бетоносмеситель гравитационно-принудительного действия — в условиях ООО «МОМОТ-БЕТОН» (г. Харьков). Новые бетоносмесители могут использоваться как в условиях строительной площадки, так и в условиях заводов при более высокой проектной производительности.
ВЕСТНИК
МГСУ-
Рис. 11 Трехвальный бетоносмеситель: 1 — двигатель; 2 — клиноременная передача; 3 — редуктор; 4 — открытая зубчатая передача; 5 — загрузочный бункер; 6 — шнековый вал; 7,7' - верхний и нижний лопастные валы; 8 — корпус бетоносмесителя; 9 — разгрузочный патрубок; I — зона перемешивания сухих компонентов бетонной смеси; II — зона приготовления бетонной смеси с заданным водоцементным отношением
Рис. 12. Бетоносмеситель гравитационно-принудительного действия: 1 — электродвигатель; 2 — клиноременная передача; 3 — червячный редуктор; 4 — втулочно-паль-цевая муфта; 5 — цепная передача; 6 — корпус бетоносмесителя; 7 — вал; 8 — загрузочно-разгрузочное отверстие; 9 — подшипниковые узлы; 10 — роликоопоры; 11 — лопатки вала; 12 — лопатки корпуса; 13 — рама бетоносмесителя
Все рассмотренные машины являются универсальными, так как двух-поршневые растворобетононасосы работают как на бетонных смесях различной подвижности, так и на строительных растворах, могут быть использованы для транспортирования строительных смесей как по горизонтали, так и по вертикали, для выполнения торкрет-работ и шприц-бетонирования, т.е. новые бетоносмесители универсальны, так как имеют широкую область использования и эффективно работают при приготовлении смесей различного назначения.
На все машины и оборудование получены патенты Украины. Благодаря своим нетрадиционным конструктивным решениям и эффективному использованию в условиях строительства вышерассмотренные машины и оборудование заслуживают внимания и могут быть рекомендованы для широкого внедрения.
Библиографический список
1. Двухпоршневые расстворобетононасосы для условий строительной площадки / И.А. Емельянова, А.А. Задорожный, С.А. Гузенко, Н.А. Меленцов. Х. : Тимченко, 2011. 196 с.
2. Емельянова И.А., Задорожный А.А., Гузенко С.А. К вопросу определения эффективности использования малогабаритного оборудования для работы на крупноно-зернистых бетонных смесях // Науковий вюник будiвництва. Харшв : ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 2009. Вип. 51. С. 205—212.
3. Особенности транспортирования крупнозернистых бетонных смесей с использованием малогабаритного оборудования / И.А. Емельянова, А.А. Задорожный, А.С. Непорожнев, С.А. Гузенко // Интерстроймех — 2008 : тр. Междунар. науч.-техн. конф. Владимир : ВГУ, 2008. С. 200—206.
4. Использование оборудования «мокрого» торкреторования в условиях реконструкции зданий и сооружений / И.А. Емельянова, А.Н. Баранов, А.А. Задорожный, А.Н. Проценко, УК. Регли // Науковий вкник будiвництва. Харшв : ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 1998. Вип. 2. С. 26—29.
5. Двухпоршневой растворобетононасос с кулачковым приводом и возвратной кулисой / И.А. Емельянова, А.Н. Баранов, А.А. Задорожный, А.С. Непорожнев // Науковий вюник будiвництва. Харшв : ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 2001. Вип. 13. С. 352—360.
6. Емельянова И.А., Задорожный А.А., Меленцов Н.А. Исследование работы клапанных узлов универсальных двухпоршневых расстворобетононасосов // Интерстроймех — 2012 : тр. Междунар. науч.-техн. конф. Ижевск : ИжГТУ 2012. С. 55—61.
7. Использование комплекта малогабаритного оборудования при проведении восстановительных работ на аварином доме по улице Слинько № 2б / И.А. Емельянова, А.А. Задорожный, А.С. Непорожнев, С.А. Гузенко // Збiрник наукових праць. Серiя: Галузеве машинобудування, будiвництво. Вип. 1 (31). Полтава : ПолтНТУ, 2012. С. 25—31.
8. Задорожный А.А. Оборудование мокрого торкретирования при проведении гидроизоляционных работ. // Придншровський науковий вюник, Техшчш науки — Дншропетровськ: ПАСА, 1998. С. 6—10.
9. Змiшувач для приготування будiвельноl сумшг А.с. № 74444 С2, Украша. МПК 7 В 28 С5 /14 / И.А Емельянова, А.М. Баранов, В.В. Блажко, В.В. Тугай; № 20031213023. Заявл. 30.12.03; Опубл. 15.12.05, Бюл. № 12. 2 с.
10. Бетоносмесители, работающие в каскадном режиме : монография / И.А. Емельянова, А.И. Анищенко, С.М. Евель, В.В. Блажко, О.В. Доброходова, Н.А. Меленцов. Харьков : Тим Паблиш Груп, 2012. 146 с.
Поступила в редакцию в марте 2013 г.
Об авторах: Емельянова Инга Анатольевна — доктор технических наук, профессор кафедры механизации строительных процессов, Харьковский национальный университет строительства и архитектуры (ХНУСА), 61002, Украина, г. Харьков, ул. Сумська, д. 40, 8(067) 571-56-84; 8(050)325-26-84, [email protected], [email protected];
Анищенко Анна Игоревна — ассистент кафедры механизации строительных процессов, Харьковский национальный университет строительства и архитектуры (ХНУСА), 61002, Украина, г. Харьков, ул. Сумська, д. 40, 8(067)571-56-84, 8(050)325-26-84, [email protected], [email protected];
ВЕСТНИК с(оп,-
5/2013
Меленцов Николай Алексеевич — главный инженер, ООО «Стальконструк-ция», г. Харьков, 61106, Украина, г. Харьков, пр. Московский, д. 283, 8(067)571-56-84, 8(050)325-26-84, [email protected], [email protected];
Гордиенко Анатолий Тимофеевич — кандидат технических наук, профессор кафедры механизации строительных процессов, Харьковский национальный университет строительства и архитектуры (ХНУСА), 61002, Украина, г. Харьков, ул. Сумська, д. 40, 8(067)571-56-84, 8(050)325-26-84, [email protected], [email protected].
Для цитирования: Малогабаритное оборудование для транспортирования бетонных смесей и выполнения торкрет-работ / И.А. Емельянова, А.И. Анищенко, Н.А. Меленцов, А.Т. Гордиенко // Вестник МГСУ 2013. № 5. С. 87—95.
I.A. Emel'yanova, A.I. Anishchenko, N.A. Melentsov, A.T. Gordienko
SMALL SIZE MACHINES FOR TRANSPORTATION OF CONCRETE MIXES AND SHOTCRETE OPERATIONS
The article represents a summary of findings of various research projects aimed at the optimization of specific items of small size machines developed and pilot tested at different stages of construction operations.
For 15 years, Department of Mechanization of Construction Processes, Kharkiv National University of Civil Engineering and Architecture has been engaged in design, pilot testing and monitoring of practical application of small size construction machinery. All machines and items of equipment have adsorbed numerous research findings, and no similar products are available in Ukraine and worldwide.
The authors analyze different items of construction machines that have already been tested in the course of construction operations. They include a twin-piston counterblow mortar-and-concrete pump, two-piston direct-flow mortar-and-concrete pumps equipped with ball valves, spring valves and disk valves, advanced cascade concrete mixing machines. Each of the above machines can operate in pursuance of a pre-set pattern of shotcrete operations.
All machines are universal, as twin-piston concrete pumps may pump concrete mixes having different workability rates; they can also be used to transport building mixes in horizontal and vertical directions; they are applied for shotcrete operations. They are efficiently used in the preparation of different mixes.
All machines and items of equipment are protected by Ukraine-wide patents. They are recommended for wide-scale use due to sophisticated structural solutions invested into their design.
Key words: concrete pump, concrete, shotcrete operations, concrete mix, construction machinery.
References
1. Emel'yanova I.A., Zadorozhnyy A.A., Guzenko S.A., Melentsov N.A. Dvukhporshnevye rasstvorobetononasosy dlya usloviy stroitel'noy ploshchadki [Twin-piston Concrete Pumps for Construction Sites]. Kharkiv, Timchenko Publ., 2011, 196 p.
2. Emel'yanova I.A., Zadorozhnyy A.A., Guzenko S.A. K voprosu opredeleniya effek-tivnosti ispol'zovaniya malogabaritnogo oborudovaniya dlya raboty na krupnonozernistykh betonnykh smesyakh [Identification of Efficiency of Small Size Machines in Case of Coarsegrained Concrete Mixes]. Naukoviy visnik budivnitstva [Scientific Proceedings of Construction]. Kharkiv, 2009, no. 51, pp. 205—212.
3. Emel'yanova I.A., Zadorozhnyy A.A., Neporozhnev A.S., Guzenko S.A. Osobennosti transportirovaniya krupnozernistykh betonnykh smesey s ispol'zovaniem malogabaritnogo oborudovaniya [Transportation of Coarse-grained Concrete Mixes Using Small Size Machines]. Interstroymekh — 2008. Tr. Mezhdunar. nauch.-tekhn. konf. [Proceedings of International Scientific and Technical Conference Interstroymekh — 2008]. Vladimir, VGU Publ., 2008, pp. 200—206.
4. Emel'yanova I.A., Baranov A.N., Zadorozhnyy A.A., Protsenko A.N., Regli U.K. Ispol'zovanie oborudovaniya «mokrogo» torkretorovaniya v usloviyakh rekonstruktsii zdaniy i sooruzheniy [Using Machines for "Wet" Shotcreting in Reconstruction of Buildings and Structures]. Naukoviy visnik budivnitstva [Scientific Proceedings of Construction]. Kharkiv, 1998, no. 2, pp. 26—29.
5. Emel'yanova I.A., Baranov A.N., Zadorozhnyy A.A., Neporozhnev A.S. Dvukhporshnevoy rastvorobetononasos s kulachkovym privodom i vozvratnoy kulisoy [Twin-piston Concrete Pump Having a Cam Drive and a Reverse Crank]. Naukoviy visnik budivnitstva [Scientific Proceedings of Construction]. Kharkiv, 2001, no. 13, pp. 352—360.
6. Emel'yanova I.A., Zadorozhnyy A.A., Melentsov N.A. Issledovanie raboty klapannykh uzlov universal'nykh dvukhporshnevykh rasstvorobetononasosov [Research into Operation of Valves of Universal Twin-piston Concrete Pumps]. Interstroymekh — 2012. Tr. Mezhdunar. nauch.-tekhn. konf[Proceedings of International Scientific and Technical Conference Interstroymekh — 2008]. Izhevsk, IzhGTU Publ., 2012, pp. 55—61.
7. Emel'yanova I.A., Zadorozhnyy A.A., Neporozhnev A.S., Guzenko S.A. Ispol'zovanie komplekta malogabaritnogo oborudovaniya pri provedenii vosstanovitel'nykh rabot na ava-rinom dome po ulitse Slin'ko № 2b [Using a Set of Small Size Machines in the Course of Reconstruction of a Failing Building Located at 2b Slin'ko Street]. Zbirnik naukovikh prats'. Seriya: Galuzeve mashinobuduvannya, budivnitstvo. No. 1 (31), Poltava, PoltNTU Publ.,
2012, pp. 25—31.
8. Zadorozhnyy A.A. Oborudovanie mokrogo torkretirovaniya pri provedenii gidroizolyat-sionnykh rabot [Wet Shotcreting Machines in Water Proofing]. Pridniprovs'kiy naukoviy visnik, Tekhnichni nauki — Dnipropetrovs'k. PASA Publ., 1998, pp. 6—10.
9. Emel'yanova I.A., Baranov A.M., Blazhko V.V., Tugay V.V. Zmishuvach dlya prigotuvan-nya budivel'noi sumishi. Patent No. 74444 S2, Ukraine. MPK 7 V 28 S5 / 14; № 20031213023. Application filed 30.12.03; Application published 15.12.05, Bulletin No. 12, 2 p.
10. Emel'yanova I.A., Anishchenko A.I., Evel' S.M., Blazhko V.V., Dobrokhodova O.V., Melentsov N.A. Betonosmesiteli, rabotayushchie v kaskadnom rezhime [Cascade Concrete Mixing Machines]. Kharkiv, Tim Publish Group, 2012, 146 p.
About the author: Emel'yanova Inga Anatol'evna — Doctor of Technical Sciences, Professor, Department of Mechanization of Construction Processes, Kharkiv National University of Civil Engineering and Architecture (KhNUSA), 40 Sums'ka St., Kahrkiv, 61002, Ukraine; [email protected], [email protected]; +38 (067) 571-56-84; 8 (050) 325-26-84;
Anishchenko Anna Igorevna — assistant lecturer, Department of Mechanization of Construction Processes, Kharkiv National University of Civil Engineering and Architecture (KhNUSA), 40 Sums'ka St., Kahrkiv, 61002, Ukraine; [email protected], [email protected]; +38 (067) 571-56-84; +38 (050) 325-26-84;
Melentsov Nikolay Alekseevich — Chief Engineer, OOO «Stal'konstruktsiya», 283 Moskovskiy pr., 61106, Kahrkiv, 61002, Ukraine; [email protected], [email protected]; +38 (067) 571-56-84; +38 (050) 325-26-84;
Gordienko Anatoliy Timofeevich — Candidate of Technical Sciences, Professor, Department of Mechanization of Construction Processes, Kharkiv National University of Civil Engineering and Architecture (KhNUSA), 40 Sums'ka St., Kahrkiv, 61002, Ukraine; [email protected], [email protected]; +38 (067) 571-56-84; +38 (050) 32526-84.
For citation: Emel'yanova I.A., Anishchenko A.I., Melentsov N.A., Gordienko A.T. Malogabaritnoe oborudovanie dlya transportirovaniya betonnykh smesey i vypolneniya torkret-rabot [Small Size Machines for Transportation of Concrete Mixes and Shotcrete Operations]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering].
2013, no. 5, pp. 87—95.
