Бетононасоы и пневмонагнетатели

Бетонные смеси перемещают по трубопроводам с помощью бетононасосов и пневмонагнетателей.
Бетононасосы по способу действия подразделяют на периоди­ческого (циклического) и непрерывного действия, по виду при­вода — с механическим и гидравлическим приводом. Они обеспе­чивают более высокие давления, более равномерное движение бе­тонной смеси и высоту подачи до 100…120 м.
На рис. Х.29 показана принципиальная схема одной из рас­пространенных конструкций бетононасосов с гидравлическим при­водом. Бетононасос состоит из рамы, двигателя, приемного бункера с колосниковой решеткой и мешалкой, двух управляющих и двух рабочих гидроцилиндров, маятникового патрубка в виде изогнутой трубы, один конец ко­торой шарнирно соединен с бето-новодом, а второй поочередно соединяется с отверстиями ра­бочих цилиндров насосной стан­ции, подающей рабочую жид­кость в управляющие гидроци­линдры, и системы привода ос­тальных механизмов и золотни­кового распределительного уст­ройства.
Каждая пара цилиндров (уп­равляющего и рабочего) распо­ложена на одной оси, а штоки цилиндров соединены между со­бой муфтами. Поршни каждой пары цилиндров движутся одно­временно во взаимнопротивопо-ложных направлениях. Когда бе­тонная смесь всасывается в один из рабочих цилиндров, поршень второго выталкивает ее через ма­ятниковый патрубок в бетоно­вод.

Бетонные смеси перемещают по трубопроводам с помощью бетононасосов и пневмонагнетателей.
Бетононасосы по способу действия подразделяют на периоди­ческого (циклического) и непрерывного действия, по виду при­вода — с механическим и гидравлическим приводом. Они обеспе­чивают более высокие давления, более равномерное движение бе­тонной смеси и высоту подачи до 100…120 м.
На рис. Х.29 показана принципиальная схема одной из рас­пространенных конструкций бетононасосов с гидравлическим при­водом. Бетононасос состоит из рамы, двигателя, приемного бункера с колосниковой решеткой и мешалкой, двух управляющих и двух рабочих гидроцилиндров, маятникового патрубка в виде изогнутой трубы, один конец ко­торой шарнирно соединен с бето-новодом, а второй поочередно соединяется с отверстиями ра­бочих цилиндров насосной стан­ции, подающей рабочую жид­кость в управляющие гидроци­линдры, и системы привода ос­тальных механизмов и золотни­кового распределительного уст­ройства.
Каждая пара цилиндров (уп­равляющего и рабочего) распо­ложена на одной оси, а штоки цилиндров соединены между со­бой муфтами. Поршни каждой пары цилиндров движутся одно­временно во взаимнопротивопо-ложных направлениях. Когда бе­тонная смесь всасывается в один из рабочих цилиндров, поршень второго выталкивает ее через ма­ятниковый патрубок в бетоно­вод.

Схема бетононасоса с гидравлическим приводом

Х.29. Схема бетононасоса с гидравлическим приводом
1— автомобиль; 2 — гидроцилиндр; 3 — бетоновод; 4 — рабочий цилиндр; 5 — ма­ятниковый патрубок; 6 — предохранитель­ная решетка; 7 —мешалка; 8 —приемный бункер

Возможные положения трехзвенной распределительной стрелы

 
Х.30. Возможные положения трехзвенной распределительной стрелы
 
Маятниковый патрубок рабо­тает синхронно с рабочими ци­линдрами, открывая их отверстия в момент всасывания смеси из
приемного бункера и соединяя с бетоноводом в момент нагнетания. Такая конструкция с теми или иными изменениями принята в вы­пускаемых отечественных бетононасосах АБН-60, БН-80-20 и др. Современные конструкции бетононасосов с гидравлическим приводом обеспечивают надежное перекачивание бетонной смеси на плотных заполнителях с осадкой стандартного конуса 8… 12 см и крупностью фракций 5…30 мм.
Довольно сложно перекачивать бетонные смеси на пористых заполнителях, поскольку под воздействием возникающего в бетоноводе давления увеличивается поглощение заполнителем воды затворения и, как следствие этого, смесь теряет подвижность и в бетоноводе образуются пробки.
Существует ряд технологических приемов, позволяющих пере­качивать бетонные смеси на пористых заполнителях. К ним, на­пример, относится предварительное насыщение заполнителя водой для компенсации ее отжатая в поры заполнителя под давлением. В любом случае требуются специальные расчеты состава бетонной смеси и выбор бетононасосов с учетом конкретной схемы прокладки бетоновода и потерь давлений в нем.
Бетононасосу придается комплект стальных труб, состоящий из основных звеньев длиной 3 м, соединяемых с помощью быстро-разъемных рычажных зажимов, доборных звеньев длиной 0,3, 0,6 0,9, 1 и 1,5 м и криволинейных звеньев с углами поворота 90, 45 и 30°.
При применении бетононасосов гидравлического действия, обеспечивающих более высокие давления, можно использовать об­легченные трубопроводы из тонкостенных стальных труб или труб из полимерных материалов. При крупности щебня до 30 мм внут­ренний диаметр труб должен быть не более 75…100 мм.
При прокладке бетоновода необходимо учитывать сопротивле­ния, возникающие в вертикальных частях бетоновода и в коленах. Так, вертикальный участок бетоновода длиной 1 м и колена под углом 90, 45 и 30° эквивалентны по сопротивлению горизонтально­му бетоноводу длиной соответственно 8, 12, 7 и 5 м.
Перед началом транспортирования бетонной смеси трубопровод смазывают, прокачивая через него известковое тесто или цемент­ный раствор. После окончания бетонирования бетоновод промывают водой под давлением и пропускают через него эластичный пыж. При перерыве более чем на 30 мин смесь во избежа­ние образования пробок в бетоноводе активизируют путем перио­дического включения бетононасоса, при перерывах более чем на 1 ч бетоновод полностью освобождают от смеси.
Для прямой и обратной связи между бетононасосом и местом приема смеси существует система дистанционного управления, по­зволяющая в нужный момент останавливать бетононасос.
В настоящее время в строительстве широко применяют мобиль­ные бетононасосы. Они смонтированы на специальных прицепах и работают по схеме «бетонирование — переезд — бетонирование».
Вариантом мобильного бетононасоса является автобетононасос, смонтированный на шасси автомобиля и оборудованный полнопово­ротной гидравлической управляемой стрелой, позволяющей подавать бетонную смесь в зависимости от длины стрелы на высоту до 23 м и по горизонтали на расстояние до 27 м. По стреле, состоя­щей из трех шарнирно сочлененных частей (рис. Х.30), проходит бетоновод с шарнирными-вставками в местах сочленений стрелы, заканчивающийся гибким рукавом. Управление стрелой дистан­ционное.
При работе автобетононасос устанавливают на выносные опоры, а при переезде приводят в транспортное положение (рис. Х.31). Наличие стрелы. позволяет укладывать бетонную смесь в любую точку трех-четырехэтажного здания, а также в труднодоступные места (рис. Х.32)
При необходимости стрелу (рис. Х.33) автобетононасоса можно устанавливать отдельно на бетонируемом сооружении или на ба­шенном кране.
Надежную работу бетононасоса обеспечивает качественная бе­тонная смесь, что достигается транспортированием смеси автобето­носмесителями или установкой у бетононасоса специальных пере­грузочных устройств, перемешивающих смесь и загружающих ее порциями в приемный бункер бетононасоса.
Для непрерывной работы бетононасоса ему должно быть при­дано достаточное число автобетоносмесителей. Условно можно считать, что для обеспечения непрерывной работы насоса при рас­стояниях 3, 5, 10 и 15 км необходимо соответственно 5, 6, 9 и 13 автобетоносмесителей. В массовом строительстве для этих целей наиболее экономично применять автобетоносмесители с вмести­мостью барабана до 5…6 м3, так как более мощные машины устанав­ливают на полуприцепы и поэтому они менее маневренны.
Вторым условием надежной работы бетононасоса является на­личие четко взаимоувязанной технологической- цепочки «бетонный завод (узел) — автобетоносмеситель — бетононасос» или «бетонный завод (узел) — самосвал — перегружатель — бетононасос». С этой Целью создают так называемые бетоноукладочные комплексы (рис. Х.34), в которые включают нормокомплект оборудования (автобетононасос, автобетоносмесители или самосвалы с перегру­жателем, устройство для двусторонней связи, вибраторы н другое необходимое оборудование). Экипаж автобетоноукладочного комп­лекса обычно состоит из машиниста-оператора автобетононасоса и его помощника, шоферов автобетоносмесителей, слесаря и бригады бетонщиков. Как показывает отечественный опыт, суточная произ­водительность одного бетоноукладочного комплекса 500…600 м3, а сменная выработка на одного человека 35…40 м3.
Наряду с этим использование бетононасосов, по сравнению с подачей бетона в бадьях, позволяет при объеме бетонных работ около 5000 м3 и производительности бетононасоса около 40 м3/ч снизить трудоемкость работ с 0,17 до 0,06 чел.-дн/м3 и получить экономический эффект около 2 руб/м3. Этот способ имеет и ряд чисто технологических преимуществ, включая возможность достав­ки бетонной смеси без перегрузок в труднодоступные участки со­оружений, работы независимо от силы ветра, отсутствие дополни­тельных воздействий при разгрузке смеси на подмости и др.

Автобетононасос в транспортном положении

 
Х.31. Автобетононасос  в транспортном положении
1 — автомобиль КрАЗ-257; 2 — коробка отбора мощности; 3 — распределительная стрела в сложенном виде; 4 — бетононасос; 5 — приемное устройство; 6 — выносные опоры
 

Бетонирование перекрытия с помощью автобетононасоса с распределительной стрелой

 
Х.32. Бетонирование перекрытия с помощью автобетононасоса с распределительной стрелой
1 — концевой рукав бетоновода; 2 — трехсекциоиная распределительная стрела с бетоноводом; 3 — автобетоионасос; 4 — приемный  бункер;  5 — автобетоносмеситель
 

Схема бетонирования инженерных сооружений с использованием автономных бетонораспределительных стрел

Х.33. Схема бетонирования   инженерных сооружений с использованием автономных бетонораспределительных стрел
а — при бетонировании градирни; б — при бетонировании резервуара

Варианты применения бетоноукладочных комплексов

 
Х.34. Варианты применения бетоноукладочных комплексов
а — подача бетонной смеси автобетононасосом с распределительной стрелой; б—г — вариан­ты комплексов с использованием прицепного мобильного бетононасоса; 1 — бетонируемая конструкция; 2 — автобетононасос; 3 — автобетоносмеситель; 4 — прицепной мобильный бе­тононасос; 5 — перегрузчик-смеситель; 5 — бетоновоз (самосвал); 7 — автономная распре­делительная стрела; 8 — мобильная бетоноприготовнтельная установка

Схема бетонирования с помощью пневмонагнетателя

 
Х.35. Схема бетонирования с помощью пневмонагнетателя
1 — компрессор; 2 — ресивер; 3 — пневмонагиетатель; 4 — бетоновод; 5 — гаситель; 6 — хобот
 

Установка для подачи жесткой бетонной смеси

Х.36. Установка для подачи жесткой бетонной смеси
1 — цилиндрический резервуар; 2 — герметичная крышка для загрузки смеси; 3 — рукава для подачи  сжатого  воздуха;   4 — бетоиовод;   5 — выходной   патрубок;  В — лопасти
 
Работа бетононасоса наиболее эффективна при положительной температуре окружающей среды. Однако имеется практика их применения без существенного снижения подачи и при температу­рах воздуха, доходящих до —15°С, но для этого необходимо утеп­лить бетоноводы, подогревать бетонную смесь, обеспечить непрерывность в работе, применять химические добавки, снижающие точку замерзания смеси, и т. д.Начат также промышленный выпуск бетононасосов в северном исполнении, рассчитанных на работу при температурах до —40°С.

Дальнейшее совершенствование конструкций бетононасосов и расширение их технологических возможностей предусматривается в основном за счет создания гидропривода с давлением 25…35МПа, снижения массы насоса, повышения его компактности и улучше­ния манипуляционных возможностей приданных автобетононасо­сам стрел-манипуляторов.
Пневмонагнетатели (пневмотранспортные установки) применяют в строительстве для подачи бетонной смеси в труднодоступные участки сооружений, при бетонировании обделок туннелей, задел­ки стыков и т. д.
Серийно выпускаемые отечественные пневмонагнетатели (пневмотранспортные установки — ПТУ), имеющие вместимость  400 и 800 л и максимальную производительность до 20 м3/ч, по­дают бетонную смесь по вертикали на высоту до 35 м и по гори­зонтали на расстояние до 200 м. Пневмонагнетатель состоит из сварного резервуара, в верхней части которого имеется загрузоч­ная воронка с герметичным затвором. В нижней части пневмонаг-нетателя имеется горловина, к которой присоединяют бетоновод (рис. Х.35). Воздух, подаваемый в верхнюю часть камеры, вы­тесняет смесь в горловину и выдавливает ее в бетоновод.
На рис. Х.36 показана схема пневмотранепортной установки производительностью 6…8 м3/ч для перемещения бетонных смесей, а также сухих и влажных сыпучих материалов.
Установка выполнена в виде емкости полезной вместимостью 1000 л с мешалкой-побудителем. В емкость под давлением до 0,7 МПа подают сжатый воздух, смесь перемешивается, насыща­ется воздухом и выдавливается в бетоновод. В выходном патрубке смесь дополнительно насыщается воздухом и за счет перекрыва­ния выходного отверстия лопастью мешалки-побудителя разделя­ется на порции, что обеспечивает большие дальность и высоту транспортирования.
Учитывая, что бетон подается пневмотранспортными установка­ми с высокими скоростями (около 3…5 м/с) и под давлением до 0,7 МПа, на конце бетоновода необходимо устанавливать специаль­ные гасящие устройства.