Классификация строительного оборудования для приёма свежеприготовленной бетонной смеси и ее подачи к месту укладки. Принцип работы поршневого бетононасоса. Устройство агрегата с механическим приводом и системой складывания распределительной стрелы.

Бетононасосы

Бетононасосы — строительное оборудование для приёма свежеприготовленной бетонной смеси (П 2, П 3, П 4 по ГОСТ 7473; П 5) в бункер от специализированных бетонотранспортных средств (автобетоносмесителей, АБС) и подачи её по бетоноводу в горизонтальном и/или вертикальном направлениях к месту укладки. Бетононасосы применяются для укладки бетонной смеси в крупные массивы — опалубки строительства всевозможных бетонных, чаще железобетонных сооружений и других объектов современной инфраструктуры.

Нынешняя технология строительства высотных зданий быстро растет, поэтому на их возведение с каждым годом требуется все меньше времени и денежных затрат. Не отстает и качество монолитных конструкций, что позволяет создавать яркие и выразительные сооружения.

Высотные здания обычно бывают компактными и простыми в планировке, реже имеющими сложные очертания. По конструкции являются каркасными, созданными из сборных, железобетонных элементов заводского изготовления.

С точки зрения конструкции и технологии, каркасные системы являются одними из самых перспективных систем для строительства высотных зданий. Вся нынешняя технология строительства высотных зданий базируется на применении большого количества механизмов, таких как краны, бетононасосы, штукатурные станции, установки по подаче растворов к месту укладки, затирочные машины, шлифовальные машины.

Особое внимание заслуживает такая техника как — автобетононасос. Без этой спецтехники не обходится ни одна современная стройка, будь то: строительство арены, театра, торгового цента или небоскреба. Более подробно о том, что такое автобетононасос и как он устроен вы сможете прочитать в этой статье.

Бетононасос на сегодняшний день — самое удобное устройство для подачи бетона на нужные высоты и в укромные места. С помощью автобетононасоса или стационарной бетононасосной стрелы можно подавать на любые высоты в нужном объеме бетонный раствор, необходимый для постройки любого здания.

Классификация бетононасосов

По мобильности:

· Мобильные бетононасосы устанавливаются на грузовое шасси почти всех известных производителей, чаще называются Автобетононасосы или сокращенно АБН.

· Стационарные бетононасосы — не имеют возможности самостоятельного передвижения по дорогам общего пользования. Устанавливаются на шасси для удобства перемещения по строительной площадке. Перевозятся в кузове грузового автомобиля или на трале. Чаще используются для возведения высотных зданий. Бетононасосы, смонтированные на грузовое шасси без стрелы — обладают мобильностью АБН.

По типу подачи бетона:

· Поршневые — бетон продавливается по системе одним или двумя поршнями.

· Шторочные — механизм подачи отделяется от бетоновода шторками,

· Шиберные — механизм подачи отделяется от бетоновода шиберным узлом,

· Беспоршневые — подача бетона осуществляется благодаря роликам, которые находятся в корпусе ротора и при этом давят на подающий шланг.

Принцип работы бетононасосов

Поршневые бетононасосы. Бетонная смесь всасывается из бункера, а возвратное движение поршня, на который переключается колено шибера, толкает ее в трубу бетоновода. Значительным преимуществом обладают агрегаты с гидравлическим (вакуумным) приводомв их работе скорость подачи смеси практически неизменна, т.к. их поршень обладает большим ходом (1500-2500 мм, в то время как у кривошипно-шатунных300-400 мм), отчего смесь перемещается по бетоноводу равномерно и без импульсных скачков. Благодаря этому снижается сопротивление перемещению смеси в бетоноводе, что позволяет использовать двигатели меньшей мощности, чем в конструкции бетононасосов с механическим кривошипно-шатунным приводом. Гидравлические бетононасосы способны транспортировать смесь бетона на большую высоту и дистанциюпо сравнению с механическим приводом гидравлический создает большее давление в бетоноводе.

Бетононасосы с поршневым приводом подвержены износу поршней — из-за трения, вызванного микрочастицами бетонной смеси и цементного молочка, проникающими между стенками поршней и поршневого цилиндра. Износ бетононасосов с механическим приводом происходит быстрее, чем у гидравлических — меньший запас хода поршней вынуждает их выполнить большее число циклов для достижения необходимого давления в бетоноводе.

Двухцилиндровый поршневой бетононасос способен подавать бетон практически непрерывно — это обеспечивают попеременные такты закачки бетона в цилиндры. Одноцилиндровый бетононасос будет работать прерывисто — подаваемая им смесь бетона в бетоноводе пульсирует от максимального к минимальному давлению, сообразно движению поршня.

Беспоршневые бетононасосы. Роторный бетононасос (относится к безпоршневым) устроен так: корпус, внутри которого помещен ротор с закрепленными на нем толкающими-прижимными роликами, покрытыми по периметру резиной. В корпусе ротора обрезиненное отверстие, в котором расположен армированный резиновый шланг (D 125 мм)при вращении ротора покрытые резиной ролики обжимают шланг, продвигая бетонную смесь по шлангу от приемного бункера к бетоноводу. Конструкция роторного бетононасоса обеспечивает равномерную подачу бетона, в том числе жесткого, пробки в них устраняются быстропереключением насоса на реверс. Однако производительность роторных бетононасосов, как правило, невелика. Они применяются при малых объемах работна тех участках, где подаче и укладке бетона серьезно препятствует частое армирование. Основной недостаток роторного бетононасоса любой производительностибыстрый износ шланга, повреждаемого заполнителем бетонной смеси (в особенности щебнем).

Стационарный бетононасос

Стационарный бетононасос представляет собой прицеп, на котором установлен агрегат (насос). Такой бетононасос доставляется на объект при помощи тягачей. Выполняется в вариантах «с шасси» и «без шасси» — агрегат «без шасси» обычно устанавливается на бортовой грузовик или платформу для удобства транспортировки.

Стационарные бетононасосы, в зависимости от модели, способны подавать от 5 до 200 м3/час на максимальную высоту более 250 м, а при горизонтальном положении труббетоноводов — на дистанцию более километра. Их конструкция поддерживает два рабочих режима: подача бетона под высоким давлением (производительность при этом мала) и режим низкого давления, но с большей производительностью. Эта необходимость вызвана тем, что при укладке труб бетоновода на острый угол требуется развить более высокое давление в цилиндрах, чтобы поднять по ним бетон. Переключение режимов производится через пульт управления бетононасосом, который может быть стационарным и дистанционным (второе удобнее). бетононасос распределительная стрела устройство

Привод стационарного бетононасоса — электродвигатель или двигатель внутреннего сгорания. В условиях России широко распространен второй тип привода, поскольку на стадии бетонных работ строительные площадки, как правило, не располагают достаточным источником электроэнергии.

Обладая малыми размерами, стационарные бетононасосы достаточно эффективны — работают стабильно, не требуют высоких эксплуатационных затрат. Программное обеспечение современных агрегатов способно самостоятельно подобрать оптимальный рабочий режим (число ходов поршней, им можно управлять и вручную), в зависимости от жесткости данного вида бетона и температуры в окружающей среде. Подогрев дизтоплива в холодный сезон (для дизельного привода), реверсное перемешивания бетона в бункере, система охлаждения масла — качественные способности бетононасосов стационарных.

От автобетононасосов бетононасосы стационарные отличаются тем, что они не оснащены управляемой и подвижной стрелой бетоновода, т.е. их подготовка к работе на заданном участке бетонирования требует ручного монтажа труб бетоновода. При необходимости подъема бетона на высоту — собранный бетоновод поднимается к месту работ с помощью подъемного крана или крепится к фасаду возводимого здания, а сам бетононасос устанавливается в участке стройки, допускающем свободный подъезд автомиксеров. Если предполагается малый объем работ по бетонированию, то использование стационарного бетононасоса не рентабельно — он выгоден, если существует недельный объем работ и более (требуется привезти сам бетононасос, трубы бетоновода, смонтировать их — все это займет время). Если объемы работ по бетонированию невелики или сроки их исполнения крайне малы — потребуется бетононасос автомобильный.

Автобетононасос

Автобетононасос — это особая конструкция, помещенная на шасси грузовика, зачастую дополнительно усиленная большим числом шасси, чем имеет серийная версия грузовика данной марки. Важным элементом конструкции автобетононасоса будет раскладная стрела бетоновода — состоящая из нескольких колен, она подвижна в каждой из них. Повороты и подъемы секций стрелы управляемы и позволяют быстро придать бетоноводу необходимое положение и начать заливку бетона. Длина стрелы бетоновода у автобетононасосов различна по производителю и марке, стандартная наименьшая составляет 22 м, наибольшая — 64 м.

По производительности автобетононасосы уступают стационарным из-за менее мощного двигателя — в среднем она составит около 130 м 3/час. Однако по срокам готовности к работе им нет равных — через полчаса после заезда на стройплощадку бетононасос автомобильный полностью готов к работе! Привод бетононасосов на шасси грузовика — двигатель самого грузовика (как правило, дизельный). Существуют модели автобетононасосов с электродвигателем — т.е. самостоятельным приводом для бетононасоса, не связанным с двигателем авто. Некоторые модели автобетононасосов позволяют составить бетонную смесь на стройплощадке — при загрузке в бункер ее компонентов. Допустима коррекция качества готового бетона непосредственно в бункере. Стоимость автобетононасосов по сравнению со стационарными гораздо выше — самые мощные агрегаты с наибольшей длиной вывода стрелы бетоновода стоят никак не меньше нескольких миллионов рублей.

Устройство бетононасоса

Бетононасосы с механическим приводом являются горизонтальными одно- или двухцилиндровыми поршневыми насосами одностороннего действия с двумя принудительно действующими шиберными клапанами б и 7. Принцип действия таких бетононасосов заключается в следующем. Бетонная смесь загружается в приемный бункер 1, где непрерывно перемешивается лопастями смесителя 2 для сохранения ее однородности и предупреждения расслоения. Затем смесь подается через открытый всасывающий клапан 7 в цилиндр насоса. После наполнения цилиндра смесью поршень 4 движется влево и всасывающий клапан 7 закрывается, а нагнетательный 6 открывается: смесь из цилиндра насоса поступает в бетоновод 5. Оба клапана 6 и 7 работают синхронно с поршнем 4.

Рис. 4. Схема устройства бетононасоса: 1 — бункер, 2 — смеситель, 3 — электродвигатель, 4 — поршень, 5 — бетоновод, 6 — нагнетательный клапан, 7 — всасывающий клапан

Шибер (Нагнетательный клапан)

Шибер служит для соединения с вводом бетоновода то одного, то другого цилиндра, для попеременного соединения приемного бункера с цилиндрами. В одноцилиндровом бетононасосе шибер то перекрывает путь бетонной смеси в бетоновод, то открывает его — таким образом, создается давление смеси, и она буквально «выстреливается» в бетоновод. Управление текущим положением шибера происходит программно с управляющего блока.

Существует три вида шиберов (клапанов): C-образный (евро обозначение — BRF), S-образный (евро обозначение — BSF) и рок-шибер (евро обозначение — RL). Шиберы первых двух видов отлиты из высокопрочной стали или чугуна, рок-клапан — только из чугуна.

Как они выглядят внешне: С-клапан — изогнут (слегка), подобно букве «C»;  S-клапан напоминает латинскую букву «S». Рок-клапан (продукт компании «Schwing» (США)) устроен сложнее — это усеченный конус, односторонне «сплющенный» по центру в горизонтальной плоскости. Не «сплющенный» конец рок-клапана попеременно подводится гидравликой к поршням, каждый из двух раструбов «сплющенного» — к бетоноводу. Внутри рок-шибер полый, между двумя раструбами (сообщающимися между собой) вверху и внизу выведены ребра-пороги — для плотного контакта с бетоноводом.

А) Рок-клапан Б) С-клапан В) S-клапан

Шиберы бетононасосов: S-шиберы — лидируют по надежности; С-шиберы — наиболее просты в эксплуатации и обслуживании; рок-шиберы — более экономичны в части расходов на эксплуатацию

Распределительная стрела автобетононасоса

Распределительная стрела автобетононасоса — является основным механизмом, от которого зависит рабочий диапазон подачи бетонной смеси. Распределительная стрела крепится к раме автобетононасоса на поворотной колонне и состоит из нескольких шарнирно-сочлененных секций. Количество и длина секций зависит от рабочего диапазона высоты и дальности подачи смеси той или иной модели автобетононасоса, а также схемы раскладывания секций стрелы, об этом речь пойдет несколько позже. Подъем стрелы и раскладывание секций происходит при помощи гидроцилиндров двустороннего действия, а опорно-поворотное устройство позволяет осуществлять подачу бетона в радиусе 360є от бетононасоса. Бетоновод крепится к распределительной стреле автобетононасоса специальными кронштейнами, позволяющими производить оперативную замену изношенных секций бетоновода и заканчивается гибким распределительным шлангом длинной от 3-х до 7-ми метров. Существует три схемы раскладывания секций стрелы: R-образная, Z-образная, RZ -образная.

В 2000 годах в России пришла новая эра в строительстве зданий. С появлением бетононасосов на Российском рынке время, затраченное на строительство зданий, снизилось в 2-3 раза. Логика сокращения времени постройки здания предельно проста.

Раньше, для того чтобы залить бетоном огромные площади нужно было: подогнать миксер или самосвал, выгрузить бетон в «большое строительное ведро», подвесить его на крюк и краном поднять его на нужную высоту, затем работяга должен был открыть заслон и вылить нужное кол-во бетонного раствора (такие «ведра» вмещали в себя 1-3 куб/м), затем строитель должен проделать эту процедуру большое количество раз для того чтобы заполнить всю площадь. Сейчас: вам всего лишь необходимо подогнать машину в нужное место, разложить стрелу на нужную вам высоту, зафиксировать шланг над заливаемым местом (например, фундамент) и нажать на кнопку на дистанционном пульте управления, и все! — неограниченное кол-во бетонного раствора будет напором идти в необходимое вам место. Только представьте на сколько быстрее происходит процесс заливки бетоном с помощью бетононасосов.

В связи с текущей экономикой становятся все более востребованными новые технологии строительства, что заставляет отдать принципиальное значение при выборе оборудования. А такое оборудование как автобетононасос с недавнишнего времени незаменимый помощник в современном строительстве. Осталось только дело времени, когда абсолютно любая строительная компания в России будет иметь в своем автопарке несколько автобетононасосов.

Интересные факты

· В 2006 году был выпущен первый в мире бетононасос компании KCP Heavy Industries Co., Ltd с максимальной высотой подачи 65 м.

· На торговую марку представителя Южной Кореи KCP Concrete Pump Co., Ltd пришлось более четверти всех автобетононасосов, завезенных в Россию в январе-сентябре 2012 г. [2] Ни за один из них не был оплачена таможенная пошлина и НДС в полной мере. Согласно ГТД все насосы корейских и китайских производителей ввозились в Россию по стоимости не выше 100’000 $.

· 715 метров — рекордная высота подачи бетона, достигнута при строительстве гидроэлектростанции Parbati (Индия) в августе 2009 года насосом фирмы Schwing Stetter.

· 305 метров — высота самого высокого здания в мире, весь объём бетона для которого уложен одним бетононасосом — (JP Morgan Chase Tower, Хьюстон, Техас, США).

· более 2 километров — мировой рекорд подачи бетона по горизонтали [3].

· в 1967 году компанией Путцмайстер был выпущен первый бетононасос, смонтированный на шасси грузового автомобиля [4].

· в Марте 2013 года компанией CIFA был выпущен насос на треосном шасси с длинной стрелы 37 метров.

· в 2014 году насосом BSA1409D была подана бетонная смесь на расстояние 900 метров, при строительстве метро в г. Санкт-Петербург.

· в 2008 году бетонная смесь была подана бетононасосами BSA14000 SHP D на высоту 606 метров, при строительстве Бурдж Халифа, ОАЭ.