Как работает бетононасос: принцип работы

Основное назначение установки – подать бетонное тесто по трубам к месту укладки. Обеспечивается непрерывное поступление массы при заливке больших площадей. Это технологичнее, чем выгрузка бетона в бадью с последующей ручной укладкой. Первыми идею опробовали немецкие инженеры Гисе и Гелле. Они организовали непрерывную подачу от узла замеса на расстояние 120, высоту 38 метров в 1927 году. Первый бетононасос на колесном шасси был создан компанией Putzmeister только в 1968 году.

Предназначение, принцип работы бетононасоса

Проходящая через насос бетонная смесь имеет выверенный состав. Размер компонентов подбирается с учетом особенностей перекачивающего агрегата, Для лучшего скольжения в замес добавляется пластификатор. Смесь подается по трубам диаметром 6 -12 см, поэтому фракционный состав не превышает 2-4 см в сечения. Для легкой перекачки размер зерен должен быть в 3 раза меньше сечения бетоновода.

Бетононагнетатель включает:

монтажную раму, для закрепления оборудования:
загрузочный бункер с мешалкой непрерывного действия
главный двигатель;
узел нагнетания массы к точке отбора;
бетоноотводное устройство – рукав, колено, замок с резиновым уплотнителем, линию промывки.

Система сложная, с гидравликой, регулирующими клапанами, приборами контроля. Применяют насосы разного типа.

Станции бывают стационарными, на прицепном колесном шасси, автобетононасосы и пневмонагнетатели. Бетононасос стационарный входит в технологическую линию ЖБИ по изготовлению литых прямых и фасонных изделий.

Мобильный бетононагнетатель, установленный непосредственно на строительной площадке используют для заливки:

плитных фундаментов;
монолитных стен;
мостов и плотин;
подача раствора или бетона для заливки межэтажных перекрытий при монументальном строительстве.

Строительная смесь с РБУ доставляется миксерами, выгружается в бункер автобетононасоса на колесном шасси.

Пневмонагнетатель – подача готовой или смешанной в бункере смеси по путепроводу под давлением компрессора. Подходит для перекачки полусухих смесей.

В бетононасосе нет линии всасывания, только нагнетание. Подобный принцип действия характерен для поршневых, роторных или шнековых механизмов.

Поршневые системы

Изначально бетононасосы строились как одноцилиндровые поршневые агрегаты, приводимые в движение кривошипно-шатунным механизмом. Движущийся по гильзе поршень захватывал и выталкивал порцию цементной пульпы в трубу. При этом поток на выходе пульсировал, удерживать бетоновод было сложно. Первые установки Putzmeister имели длину цилиндров до 3 метров, внутренний диаметр камеры 23 см, производительность до 125 м3/час.

Современный поршневой бетононасос представляет сложную систему с электронным управлением процессом. Два и более поршня работают в противорежиме, уменьшая пульсацию массы на выходе из трубы. Двигаются поршни за счет гидравлического привода от электрического двигателя или дизельного мотора. Процесс подачи бетона регулируется шиберами, установленными на линии нагнетания и выходе из бункера.

Принцип работы поршневой системы:

Бункер с перемешивающим устройством соединяется с цилиндром поршня. Между ними установлен отсекающий шибер.
Поршень отходит об бункера (обратный ход), в гильзе вакуум. Шибер открывается, пустота заполняется, происходит захват массы.
Поршень на наибольшем отдалении – шибер бункера закрывается, заслонка на трубе нагнетания открывается.
Прямым ходом поршень выталкивает массу в трубу.

Второй поршень работает в противофазе, уменьшая пульсацию бетоновода.

Бетонная масса не должна расслаиваться или находиться в бункере длительное время – снизится прочность бетона. Поэтому в бункере работает мешалка. Смесь подвозится, исходя из расхода. Если рабочие успевают уложить 5 кубов за час, значит столько должно поступать бетона в бункер.

Современный поршневой бетононасос в технической литературе часто называют гидравлическим. В насосе приводные, подающие и переключающие цилиндры работают от гидравлики. Масло в системе регулируется распределителем. Система управляется электроникой.

Достоинствами поршневого бетононагнетателя считают подачу массы с большим напором, обслуживание строительства высотных зданий и подачу на большие расстояния. Высокая производительность установок обеспечивает их востребованность.

К недостаткам системы относят:

сложность оборудования;
наличие дополнительного насоса давления;
интенсивный абразивный износ гнезда посадки шиберов;
неравномерность подачи раствора, приводящая к пульсации трубы.

Несмотря на недостатки, 75 % бетононасосов в мире используют принцип работы поршневой системы.

Беспоршневые роторные системы

Роторные и шнековые установки относятся к механическим. У них нет шиберов, бетононагнетатель приводится в движение электродвигателем. Оборудование рассчитано на разную производительность. Шнековый насос работает как мясорубка, отбирая раствор из бункера и направляя в бетонопровод. Агрегат характеризует невысокий расход, прокачивание полусухой смеси без пробок, с возможным реверсным ходом.

Роторный бетононасос устроен намного проще поршневого. Оборудование менее шумное, подача раствора равномерная, без пульсации. Разработка роторного двигателя завершилась в 1957 году.

Установка включает:

Монтажную раму или шасси.
Силовой привод.
Загрузочный бункер с мешалкой или принимающий рукав от миксера.
Роторную напорную камеру.
Бетоновод.

Ротор в переводе означает трехгранный вал. На нем закреплены обрезиненные, толкающие ролики. Они динамично обжимают армированный резиновый рукав сечением 125 мм с бетонной массой. Труба проходит сквозь корпус насоса. Ротор катается по рукаву при помощи пары: зубчатое колесо – неподвижная шестерня. Смесь в шланге передвигается за счет ее выдавливания обжимом.

Роторный бетоносмеситель используют как мобильный, с доставкой на строительную площадку. Этим типом оборудования комплектуют автобетононасосы. Стоимость агрегатов значительно ниже поршневых.

Недостатками оборудования считают:

Быстрый износ части ботонопровода, находящегося внутри камеры. Вставка относится к расходникам, разработан алгоритм быстрой замены.
Не работает на массе с инертными включениями больше 10 мм сечением.
При непрерывной работе перегревается, работа останавливается на 3-4 часа.

Система простая, компактная, невысокой производительности, но с возможностью перекачки тяжелой густой строительной смеси. Насос плавно подает содержимое бункера под небольшим напором. В некоторых случаях это важно для целостности опалубки или при малых ячейках армирующей сетки. Производительность установки 60-80 м3 в смену.

Классификация бетононасосов по мобильности

Бетононагнетатель представляет систему, предназначенную для перемещения раствора под давлением к месту применения. Характер производства диктует, какой тип станций перекачки бетона использовать.

На заводе ЖБИ установка вмонтирована в технологическую линию, стационарна. На строительную площадку ее доставляют транспортом и оставляют на время производства работ. Для одноразовой заливки больших объемов используют автобетононасос. Нужен малый объем раствора – можно заказать миниустановку или арендовать специальные аппараты.

Автомобильное оборудование

Неограниченная мобильность установки подачи бетона возможна, если оборудование скомпоновано на базе шасси грузового автомобиля. В таких установках главное – надежность и простота в обслуживании. Предпочтения отдают роторным бетононасосам. В них не образуется воздушных пробок.

Распределительная стрела в форме секционной складной трубы общей длиной 10-100 метров с гибким шлангом- хоботом позволяет подать продукт на нужное удаление и высоту. Линейные автобетононасосы (АБН) оснащают гибкими шлангами создающими телескопическую трубу.

Автобетононасос может работать в отдаленных районах, перемещаться в любой район строительной площадки при соблюдении требований СНиП 12-04-2002, 12-03-2001 по безопасной работе ГПМ и соблюдению ППБ.

Применение АБН оправданно, когда объем работ невелик, объекты расположены на площадке с удалением. Мобильные бетононасосы обслуживают объекты, не подключенные к энергосетям. Техника используется для укладки бетона на дорогах, при возведении мостов и эстакад. Оборудование применяют в работах по заливке плитного фундамента и подачи бетона для возведения зданий небольшой этажности.

Преимущества АБС:

возможность подачи строительной смеси на высоту 70 или расстояние 200 метров;
маневренность и компактность станции;
производительность установки до 90 м3/час;
возможность подавать смесь в разные горизонты, насколько позволяет вылет стрелы;
энергетическая независимость.

Недостатки:

высокая стоимость оборудования или его аренды;
препятствия в зоне перемещения стрелы мешают, создают опасность.
требуется свободное место для разворота или маневра.

Прошло чуть более полувека с создания первого бетононасоса на автомобильном шасси. Сегодня техника представлена отечественными и зарубежными производителями в широком ассортименте.

Автомобильные бетононасосы выбирают, руководствуясь сравнением характеристик, представленных в паспорте:

Определяющий показатель – тип насоса, расход и напор на линии нагнетания.
Объем двигателя и расход горючего.
Грузоподъемность шасси.
Размер стрелы.

В России 95 % АБН на колесном шасси представлены зарубежными производителями. Туймазинский завод автобетоновозов ставит на шасси КамАЗов агрегаты производства немецкой компании Liebherr, создавая модель TZA- Liebherr. Цена установки дешевле, спрос выше. В Набережных Челнах завод «Колуман Рус», (российско- турецкое производство) ведет сборку автобетононасосов, применяя шасси Mercedes, корейскую надстройку JUNLIN с гидравлическим насосом Rexroht hydromatik. Разработано 5 моделей в средней ценовой категории, рассчитанных на разную производительность.

Продаются по умеренной цене бетононасосы на колесном шасси KCP, Kyunwon, Dongyang южнокорейских компаний. Китайские производители, поглотив немецкие компании, поставляют их продукцию под брендами Zoomloin, Sany. Пользуются спросом итальянские колесные бетононасосы компаний CIFA, Mecbo.

Стационарные бетононасосы

Оборудование по перекачке бетона к месту закладки делят на мобильное и стационарное. Если техника собрана на колесном или гусеничном шасси, движется к месту работ своим ходом, установка мобильная.

Большая часть бетононагнетателей устанавливается на раму или прицеп. Установки доставляются тягачами к месту применения или входят в технологическую линию ЖБИ. Их устанавливают в зоне, удобной для подъезда миксера и обслуживания бетоноводов.

Если строительная площадка подключена к энергоносителям, есть источник водоснабжения, стационарный бетононасос выгоднее мобильного. В сборке используется мощная поршневая станция, позволяющая обслуживать строительство с высоким расходом бетонной смеси. Бетононагнетатель подает раствор на расстояние до 300 и высоту до 100 метров.

Достоинства станции перекрывают неудобства, связанные с отсутствием мобильности и риском случайно повредить проложенные шланги.

Станция собрана компактно, насос помещается рядом с основанием стрелы и приемным бункером. Стрела в виде металлической трубы на шарнирной стойке разворачивается по горизонтали. К ней крепится бетоновод длиной 4-8 м с резиновым наконечником. Трубы можно наращивать, но резиновый наконечник должен завершать конструкцию. Шланг под напором невозможно удерживать и направлять, поэтому он крепится к опоре специальными хомутами.

Требования для обеспечения бесперебойной работы бетононасоса:

Перед запуском агрегата бункер должен быть заряжен специальной пусковой смесью, которая промазывает все поверхности для лучшего скольжения.
Необходима ровная площадка для выставления опор, наличие источника воды и места для слива отработки.
Место выгрузки может находиться выше или ниже района заливки.
Важно, чтобы при заливке в бетоне не получилось воздушных пузырей. Применяются глубинные вибраторы или выполняется послойная заливка.
Пока не выработается масса из бункера, насос должен работать без перерыва, чтобы внутри системы не образовались пробки.
Бетон подается под напором, требуется дополнительное укрепление арматурной сетки.

Гибкая труба позволяет подать раствор сверху вниз и снизу вверх. Проложить бетоновод можно по земле, поднять его краном на высоту или заливать нижний котлован по трапу. Протянуть гибкую трубу быстрее, чем установить ленточный транспортер к точке обслуживания.

Специальные бетононасосы

Бетононасосы на колесном шасси в комплектации миксерами представляют гибридную технику, предназначенную для транспортировки и заливки бетона в подготовленную опалубку. Такая техника сложнее в управлении, дороже, но вполовину снижает трудозатраты и ускоряет заливку. Но использовать ее можно для подачи раствора не выше 30 метров.

Разновидностью АБН служат комплексы Truck-mikser-pulp. Совмещение мощного бетононагнетателя и смесителя позволяет подать пульпу на высоту до 100 метров. Примером такой техники служат мобильные системы АБН Cifa серии Carbotech. Последние звенья сборной трубы выполнены из углепластика. Это облегчает конструкцию и увеличивает надежность стрелы. Другое направление этого же производителя – упрочнение стрелы за счет двустенных стальных труб в агрегатах серии Long Life Pipes.

Мобильные гибридные установки находят применение, когда строительство ведется в отдалении от РБУ. Длинное транспортное плечо укорачивает время, отведенное на укладку раствора. Принцип работы гибридной техники – бетонная масса непрерывно перемешивается, не давая бетону загустеть. Лопасти мешалки подталкивают раствор к заслонке, поршень его выталкивает через клапан на линии нагнетания.

Выгодные условия применения спецтехники:

Заказанное количество раствора доставляется за один рейс при малоэтажном строительстве.
Бетонирование путепроводов и тоннелей, мостов, дорожное строительство.
Когда укладка раствора недоступна на высоте изнутри помещения, нет лесов снаружи.
На строительной площадке несколько точек приема, подготовленных к дозированной укладке бетона.

Выбирая тип транспортирования бетонной смеси следует учитывать , стоимость работы гибридной техники выше, чем АБС.

Другой тип специального оборудования - бетононасос, установленный на гусеничные траки. Не станут преградой перемещению лужи, вязкая почва и болотистая местность. Поэтому для буровой техники, в бездорожье и на горных склонах нет альтернативы оборудованию размещенному на гусеничной платформе.

Еще одной разновидностью бетононасосов являются стационарные установки, предназначенные для напыления бетона на стены. Один агрегат в смесителе готовит раствор, перекачивает его в трубу и распыляет в стреле, потоком воздуха от компрессора.

Передвижные мини-станции

Техника, применяемая для укладки бетона сложна и стоит недешево. Чтобы оправдать покупку и выйти на прибыль, она должна работать с максимальной загрузкой. На больших стройках большегрузная производительная АБС себя оправдывает. В малоэтажном строительстве лучше воспользоваться типом оборудования категории мини.

Выбирая оборудование, обратите внимание на технические возможности малогабаритных установок. Самоходные агрегаты обладают высокой маневренностью, что важно для узких улиц районов старой застройки.

Если АБН на платформе КамАЗ требует площадки для разворота 10-12 м2, для малогабаритной техники нужно в 2 раза меньше. Учитывая, что высота конструкции не превышает 6 метров, минитехнику можно установить внутри помещения на закрытой производственной площадке.

Техника многофункциональна, может работать на готовом бетоне, залитом в бункер или готовить в нем строительную смесь из сухих компонентов, если в комплекте предусмотрен миксер.

Для обслуживания АБН требуется 5-6 вспомогательных рабочих, мини станцию обслуживает водитель и рабочий.

Технические характеристики минибетононасосов:

Типы насосов – роторный и поршневой.
Стационарные и мобильные станции перекачки пульпы.
Двигатель дизельный или электрический.
Максимальное расстояние прокачки по горизонтали 150 метров.
Максимальная высота закачки 50 метров.
варианты производительности 5-62 м3/час.
Высокая маневренность.

Зачастую возможностей подобной техники оказывается достаточно для строительства малоэтажных зданий. Есть особенность – все процессы перекачки должны уложиться в 20 минут, после чего требуется промывка лабиринтов под давлением.

Средний вес стационарного агрегата около тонны, его можно доставить на место малотоннажным транспортом. Стоимость аренды или покупки минибетононасоса окупается в течение 6-8 месяцев при условии полной загрузки. Выбирая оборудование, нужно помнить, что поршневой насос в 2 раза производительнее роторного. Однако роторный работает с малой шумностью и прокачивает густую массу без пульсации, равномерно.

Пусковая смесь для бетононасосов

Строителям известно, что даже в движении бетон начинает оседать на стенках и твердеть. Чтоб этого не случилось в лабиринтах агрегата, непреложное правило – запуск оборудования начинается с прокачки пусковой смеси в качестве смазки.

Смесь жидкая, напоминает молочко, готовится из органических полимерных составов и минеральных солей. Состав экологически чистый, повышает скольжение бетона по стенкам, уменьшает абразивный износ. В России на практике используют цементное молочко – сухую смесь, поставляемую с цементного завода в мешках или самодельную, изготовленную на площадке.

Водный раствор в расчетном количестве заливают в бункер, смешивают и включают насос, смазывая весь трубопровод жидкостью. Специалисты считают, специальные составы, в отличие от самодельных, не влияют на качество и консистенцию товарного бетона. Их применение продлевает срок службы шиберов и других контактирующих с бетоном поверхностей.

Потенциальные проблемы при работе

Дорогая сложная техника окупает себя только при правильной эксплуатации. Подача бетона к месту укладки под давлением должна быть технически подготовлена. Не зная особенностей процесса можно получить бракованный монолит, который придется выдалбливать.

Труба подачи бетона пульсирует, но ее необходимо направить так, чтобы бетон проходил сквозь сетку, ложился плотно и равномерно – организовать уплотнение массы вибрацией.
Если нет глубинной вибрации, заливку ведут послойно, с уплотнением.
Трудно удержать шланг в руках – его нужно фиксировать нескольким работникам или заказывать агрегат со стрелой.
Сетчатый арматурный каркас дополнительно укрепляют – бетонная масса под давлением может сместить прутья и сетки.
Образовалась пробка в трубе – удалить ее нужно тотчас, пока бетон внутри не начал застывать. Можно включать реверс, чистить вручную.
От момента включения насоса до полной выработки бункера насос должен работать с минимальными перерывами. 15-20 минут простоя приведут к пробкам.
Бункер пустой, бетон закончился, но его ждут. Включать насос каждые 10 минут, чтобы не забить трубы.

После каждого цикла бетонирования станцию отмывают от цементной смеси водой под давлением. Для этого используют любой центробежный насос со шлангом. Работу выполняет подсобный рабочий под контролем машиниста.

Смотрите также