CC BY
102
УДК 660.97 КИЯНЕЦ А. В.
Особенности механизации приготовления и транспортирования строительных магнезиальных растворных смесей
Статья посвящена проблемам механизации процессов приготовления и транспортирования растворных смесей на основе магнезиального вяжущего. Автором описана методика расчета основных параметров — производительности, дальности подачи, давления подачи, мощности привода в зависимости от свойств магнезиальной растворной смеси.
Ключевые слова: магнезиальное вяжущее (цемент Сореля), строительные смеси, механизация, методика, основные параметры.
KIYANETS A.V.
FEATURES COOKING AND MECHANIZATION TRANSPORTATION OF CONSTRUCTION OF MAGNESIA MORTARS
The article is devoted to problems of mechanization of processes of preparation and transportation of mortar mixes on the basis of a magnesia binding. The author describes the methodology of calculating the basic parameters depending on the properties of mortar mixture of magnesia.
Reywords: magnesia binding (Sorel cement), mortar mixes, mechanization, methodology, main parameters.
Киянец
Александр
Валерьевич
кандидат технических наук, доцент, кафедра «Технологии строительного производства» ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет» (Национальный исследовательский университет)
e-mail: 2679183@mail.ru, kiyanets2007@mail.ru
Одним из путей повышения эффективности технологии возведения монолитных конструкций и их эксплуатационных характеристик является применение строительных смесей на магнезиальном вяжущем, которое обладает высокой прочностью на сжатие и растяжение, быстрым темпом твердения, износостойкостью, негорючестью, экологической безопасностью, экономичностью [2].
Используемая в настоящее время технология устройства монолитных конструкций на магнезиальном вяжущем основана на применении бетонных смесей. Приготовление смеси в условиях строительной площадки обусловлено быстрыми сроками схватывания магнезиального вяжущего и осуществляется в передвижном принудительном смесителе циклического действия из заранее приготовленной и расфасованной в мешки сухой смеси, затворяемой водным раствором хлористого магния требуемой плотности [1].
Использование магнезиальной растворной смеси вместо бетонной позволяет значительно повысить эффективность технологии монолитных конструкций, не снижая их конструктивных характеристик, за счет ряда особенностей:
более высокой подвижности, способности к са-монивелированию, пониженных требований к мощности приводов смесительных и транспортирующих машин, более низкой энергоемкости производства работ и т. д.
В этом случае наиболее приемлемым решением становится использование растворосмесительных насосов непрерывного действия с винтовым насосом как машин, которые приготавливают и подают к месту укладки по рас-творопроводу растворную смесь, — вместо передвижных циклических смесителей. Такие машины позволяют объединить три технологические операции: приготовление, подачу и укладку смеси даже в труднодоступные и стесненные места, а также сделать этот процесс непрерывным, что значительно повышает производительность труда (в штукатурных работах применение таких машин увеличивает производительность в 3-4 раза).
В отечественной и зарубежной практике растворосмесительные насосы применяют для устройства штукатурных покрытий и наливных полов из сухих строительных смесей.
Анализ современных растворосмесительных насосов различных фирм-производите-лей, таких как Putzknecht, МЧес, PFT, Ка^а,
Таблица 1. Анализ современных растворосмесительных насосов различных фирм-производителей (Putzknecht, M-tec, PFT, Kaleta, Putzkmeister и др.)
Наименование и марка машины Технические характеристики
Произво- дитель- ность, л/мин Расстояние при вертикальной подаче, м Расстояние при горизонтальной подаче, м Давление подачи, МПа Двигатель угловой передачи, кВт Двигатель винтового насоса, кВт Габариты: длина/ширина/ высота, мм
Putzknecht s48.3 5-50 До 20 До 40 2,5 0,9 5,5 1200/ 700/ 1550
Putzknecht s44.2 22 До 10 До 20 2,0 0,9 5,5 1200/ 670/ 1150
M-tec duomix plus 5-60 До 30 До 60 3,0 3,0 5,5 1350/ 640/ 1390
M-tec M3 5-50 До 20 До 40 3,0 0,9 5,5 1220/ 700/ 1550
Kaleta ATWG-3 6-60 До 20-30 До 60 - 8,5 1200/ 750/ 1550
Kaleta ATWG-4 6-60 До 20-30 До 40 - 7,4 1580/ 670/ 1200
Kaleta ATWG-5 6-60 До 20-30 До 60 - 8,4 900/ 720/ 1500
PFT G4 6-55 До 50 До 50 3,0 О,75 5,5 1050/ 720/ 1550
PFT G5 6-85 До 50 До 50 3,0 О,75 5,5 1150/ 650/ 1520
PFT Monojet 6-55 До 50 До 50 3,0 5,5 1200/ 720/ 1170
PFT Minijet 17-30 До15 До 15 1,5 4,О 1000/ 700/ 1270
СО-217 60 50 140 2,0 6,6 1170/780/1700
МАШ-1 17 20 39 2,0 5,1 1220/ 600/ 1130
Т-102 35 30 80 2,0 9,5 1800/ 900/ 1200
СО-187 30 30 45 2,0 4,75 1260/ 750/ 1450
Putzkmeister и др. (Таблица 1), показал, что при одинаковых габаритных размерах и однотипной схеме работы они отличаются компоновкой основных агрегатов и узлов, конструкцией, стоимостью. Сходная схема работы и применение винтового насоса в этих машинах обеспечивают высокую производительность — в среднем 20-30 л/ мин, равномерность подачи и высокое качество приготавливаемой смеси.
На сегодняшний день на рынке широко представлены различные модели таких машин, отличающихся конструктивным исполнением и компоновкой (Иллюстрация 1).
Наиболее эффективной является конструктивная схема машины со шнековым питателем для подачи сухой смеси в зону смешивания, а также с раздельными приводами системы дозирования сухой смеси и системы перемешивания и перекачивания материала. Преимущества такой схемы заключаются в следующем: шнековый питатель обеспечивает непрерывную подачу сухой смеси, что отражается на постоянстве состава приготавливаемого раствора; независимые приводы упрощают кинематическую схему, тем самым увеличивая надежность машины.
Одним из сдерживающих факторов для широкого применения таких машин в технологии магнезиальных растворов служит отсутствие методик расчета технологических параметров: производительности, дальности подачи, давления подачи, мощности привода, средней скорости движения смеси и т. д.
Для решения данной проблемы были проведены эксперименты по влиянию состава магнезиальной растворной смеси на ее пластичность и по влиянию пластичности смеси на производительность растворосмесительного насоса. Схема экспериментальной установки по исследованию производительности растворосмесительного насоса представлена на Иллюстрации 2, график зависимости производительности растворосмесительного насоса в зависимости от пластичности применяемой смеси пока-
зан на Иллюстрации 3 (пластичность растворной смеси определялась по вискозиметру Суттарда).
Решая полученные аналитические зависимости совместно с уже известным математическим аппаратом по расчету параметров винтового насоса, удалось получить методику расчета технологических параметров растворосмесительного насоса (1):
' П = 283,49 + 7,87К - 7,87Ц - 13Д73Ц - 5,37К2 + +4,79КЦ +16,46КЗ - 26,87Ц2 - 3,54ЦЗ - 6,87Ц2 Пт = 10-3П2 - 242 ■ 10-3П + 29,54 V = nT/(nD23600/4)
N = PV¡1020гц (1)
P = P + P2 + P3 P = 100nR2ApL P2 = G sin a G = 10-4 п~\Я2Ц
P3 = (£10-4 nR\V 2Y)/2g
где П — пластичность растворной смеси, мм; К — крупность песка; Ц — цементно-песчаное отношение по массе; 3 — отношение затворителя к магнезиальному цементу по массе; Пт — техническая производительность раство-ронасоса, л/мин; V - средняя скорость транспортирования смеси по транспортному трубопроводу с помощью винтового насоса, м/с; N — мощность привода винтового насоса, кВт; Р — суммарное усилие движения смеси в трубопроводе, Н; тц — КПД винтового насоса; Рг -усилие, вызванное сопротивлением смеси в транспортном трубопроводе, Н; Р2 — усилие, вызванное сопротивлением от веса смеси на вертикальных и наклонных участках транспортных трубопроводов, Н; Р3 — усилие, вызванное местным сопротивлением транспортных трубопроводов; R — внутренний радиус транспортного трубопровода, см; L - общая длина транспортного трубопровода, м;
Иллюстрация 1. Кинематические схемы растворосмесительных насосов различного конструктивного исполнения:
1 — электрический двигатель; 2 — редуктор; 3 — бункер приема сухой смеси; 4 — шнековый или лопаточный питатель; 5 — смесительный винт; 6 — смесительная труба; 7 — винтовой насос в сборе; 8 — растворопровод
Др — гидравлическое сопротивление движению смеси на 1 м длины транспортного трубопровода, МПа; С — сила тяжести, Н; а — угол наклона трубопровода, град.; ^ — удельный вес смеси Н/м3; Ь1 — длина наклонного транспортного трубопровода, м; ^ — коэффициент местного сопротивления, зависящий от конфигурации и геометрических размеров; V 1|2g — скоростной напор, м.
Заключение
Представленный материал показывает, что решением вопросов снижения продолжительности и трудоемкости приготовления,транспортирования и укладки магнезиальных растворных смесей, а также увеличения производительности строительных работ является применение растворосмесительного насоса, снабженного раздельными приводами подачи исходного материала и смесителя с винтовым насосом.
Для эффективного применения растворосмесительных насосов разработана методика расчета основных параметров — производительности, дальности подачи, давления подачи, мощности привода в зависимости от свойств магнезиальной растворной смеси.
Список использованной литературы
1 Головнев С. Г. Технология реконструкции бетонного пола нанесением магнезиального покрытия // Вестник РААСН. М., 2004. Вып. 8. С. 147-151.
2 Киянец А. В., Дьяков К. В., Головнев С. Г. Магнезиальные бетоны и растворы в строительстве // Академический вестник Урал-НИИпроект РААСН. 2009. № 2. С. 74-75.
емкость с затворителем мерная емкость
-Н'------------------------------------------------------------------------++■
Иллюстрация 2. Схема экспериментальной установки по исследованию производительности растворосмесительного насоса
Производительность растворосмесительного насоса, л/мин
Пластичность магнезиальной растворной смеси, мм
Иллюстрация 3. Зависимость производительности растворосмесительного насоса от пластичности применяемой магнезиальной растворной смеси
