9.3. Транспортирование бетонной смеси

Бетонную смесь от бетонных заводов к месту укладки в гидротехнические сооружения транспортируют в автосамосвалах, автобетоновозах, автобетоносмесителях, бадьях или бункерах, установленных на автомобилях или железнодорожных платформах, вагонах-бетоновозах, а также ленточными конвейерами.

Автомобильное и железнодорожное транспортирование бетонной смеси называют цикличным, так как за один рейс перевозится определенный объем бетонной смеси; транспортирование ленточными конвейерами – непрерывным. Непрерывное транспортирование бетонной смеси в больших объемах на строительстве гидротехнических объектов распространено за рубежом при строительстве крупных бетонных плотин. Основными средствами транспортирования бетонной смеси на строительстве водохозяйственных объектов являются автосамосвалы и автобетоновозы.

При использовании автосамосвалов в целях уменьшения потерь бетонной смеси в пути в результате резких поворотов и торможения или в момент разгона рекомендуется наращивать борта кузова не менее чем на 40–50 см, а для уменьшения утечки жидкой фракции место примыкания заднего борта к кузову – уплотнять резиновыми прокладками. Объем бетонной смеси, перевозимой автосамосвалами общего назначения, составляет от 1,6 до 8 м³ в зависимости от грузоподъемности.

Автобетоновозы – автомобили, специально предназначенные для перевозки бетонных смесей и растворов. Они имеют высокий сферической формы кузов, расположенный в зоне минимальной вибрации базового автомобиля, благодаря чему снижается расслоение и разбрызгивание перевозимой бетонной смеси. Для предохранения бетонной смеси от воздействия атмосферных осадков кузов снабжен крышкой, а двойная обшивка стен кузова позволяет оборудовать кузов термоизолятором и подогревать смесь выхлопными газами (рис. 9.10).

Рис.

1 – базовый автомобиль; 2 – крышка; 3 – кузов;

4 – подъемник; 5 – система подогрева кузова

Предельная дальность транспортирования бетонной смеси в автосамосвалах и автобетоновозах без применения специальных добавок –замедлителей схватывания допускается не свыше 15 км. При транспортировании бетонной смеси на большие расстояния в качестве замедлителей схватывания бетона используют кормовую сахарную патоку, которая является наиболее эффективной из известных в настоящее время добавок такого рода. Количество вводимых добавок определяет бетонная лаборатория в зависимости от климатических условий района строительства, дальности перевозки бетонной смеси, качества материалов, ее составляющих, и состояния дорожного покрытия. После выгрузки бетонной смеси кузов автосамосвала или автобетоновоза не реже чем 2–3 раза в смену очищают и промывают на специальных кузовомоечных установках.

Объем бетонной смеси, перевозимой за смену одним автосамосвалом или автобетоновозом (Q, м³/смену) определяется по формуле

где q – объем бетонной смеси, перевозимой в кузове за один рейс, м³;

Т_см – продолжительность смены, ч;

К_в – коэффициент использования рабочего времени, учитывающий регламентированные перерывы (принимается равным 0,8–0,9);

Т_ц – продолжительность одного цикла транспортирования бетонной смеси, мин;

Т_ц = t_загр + t_г.пр + t_выгр + t_х.х + t_оч,

где t_загр – продолжительность загрузки автосамосвала на бетонном заводе, определяемая в зависимости от производительности ЦБЗ и вместимости кузова, мин;

t_г.пр – продолжительность грузового пробега от бетонного завода до места укладки бетонной смеси, мин;

t_выгр – продолжительность выгрузки бетонной смеси из кузова, принимаемая равной 3 мин;

t_х.х – продолжительность порожнего пробега к бетонному заводу, мин;

t_оч – продолжительность очистки, промывки и обслуживания автомобиля, отнесенная к одному циклу, принимаемая равной 5 мин.

Потребность в рабочих автотранспортных средствах (N_а), необходимых для обеспечения требуемой интенсивности укладки бетонной смеси (J, м³/см) в блок бетонирования, определяется по формуле

Для доставки бетонной смеси при строительстве линейных или рассредоточенных объектов, отдельных сооружений, сооружений оросительных и дренажных систем, мостовых опор, опор линий электропередачи, дюкеров, а также для выполнения ремонтных и аварийно-ремонтных работ используют автобетоносмесители, которые представляют собой передвижной бетоносмеситель, смонтированный на шасси автомобиля (рис. 9.11). В гидротехническом строительстве автобетоносмесители используют в основном для перевозки сильно расслаивающихся высокопластичных или литых (с осадкой конуса свыше 20 см) бетонных смесей.

Рис. 9.11. Автобетоносмеситель

При использовании автобетоносмесителей возможны два способа доставки бетонной смеси:

1) автобетоносмеситель на ЦБЗ загружают отдозированной сухой бетонной смесью (крупный и мелкий заполнитель, цемент) без воды и жидких добавок. В этом случае смесь можно транспортировать практически на неограниченное расстояние. После прибытия автобетоносмесителя к месту укладки или за некоторое время до его прибытия в бетоносмеситель из специальной емкости подается необходимое количество воды и добавок, смесь перемешивается и подается к месту укладки;

2) в автобетоносмеситель загружают готовую смесь, которая перед выгрузкой или в процессе транспортирования дополнительно перемешивается и выдается в бетонируемое сооружение.

К недостаткам автобетоносмесителей относятся: большее по сравнению со временем перемешивания обычными бетоносмесителями время перемешивания бетонной смеси – не менее 15 мин; непригодность к эксплуатации в зимних условиях; значительно большая стоимость приготовления бетонной смеси и ее транспортирования по сравнению с другими видами ее приготовления и транспортирования; небольшая производительность. Поэтому автобетоносмесители не используют для массовой перевозки бетонной смеси в больших объемах.

Непрерывное транспортирование бетонной смеси от бетонного завода к месту укладки осуществляется с помощью ленточных конвейеров. Это весьма высокопроизводительный и достаточно мобильный способ ее транспортирования. В практике строительства наибольшая дальность подачи бетонной смеси ленточными конвейерами достигала 2000 м. Ленточными конвейерами можно подавать бетонную смесь как по горизонтали, так и наклонно. Жесткая и малоподвижная бетонная смесь может подаваться по наклонным конвейерам с уклоном до 15–18^о. Секции ленточных конвейеров в зависимости от рельефа местности и разности отметок располагают либо на низких опорах, либо на эстакаде. Трасса конвейеров по возможности не должна иметь резких изломов в плане. Во избежание потерь цементного раствора верхняя транспортирующая лента должна быть лотковой конфигурации. За рубежом разработаны и находят применение при производстве бетонных работ ленточные конвейеры производительностью до 300 м³/ч при ширине ленты 600 мм. Ленточные конвейеры наиболее целесообразно применять в сочетании с бетонным заводом непрерывного действия. К недостаткам ленточных конвейеров относятся: сложность прокладки трасс, нежелательность большого числа перегрузок во избежание расслоения бетонной смеси, необходимость утепления и обогрева конвейерных галерей в зимнее время.

Бетонирование сооружений с подачей бетонной смеси бетонными насосами наиболее целесообразно при возведении густоармированных бетонных сооружений, потому что использование бетонных насосов возможно при условии применения пластичных бетонных смесей с осадкой конуса не менее 4–6 см. Бетонная смесь при этих схемах бетонирования подается по трубопроводам, давление в которых создается бетононасосами или пневмобетоноукладчиками.

Известны конструкции бетононасосов производительностью 10, 20 и 40 м³/ч с дальностью подачи по горизонтали до 150 м и до 15 м по высоте. Подача бетонной смеси в бетононасосах осуществляется за счет давления, создаваемого механическим перемещением поршня; в пневмобетоноукладчиках давление создается сжатым до 0,7 МПа воздухом, подаваемым в рабочую камеру.

Установка для подачи бетонной смеси состоит из бетононасоса с приемным бункером и трубчатого звеньевого бетоновода. Диаметр бетоновода принимают в зависимости от крупности заполнителя: для бетонной смеси крупностью заполнителя до 40 мм – 150 мм, крупностью до 80 мм – 300 мм.

Бетонную смесь от бетонного завода на перегрузочную эстакаду бетононасосной установки, под которой устанавливают приемный бункер, подают автосамосвалы. Звенья бетоноводов (обычно длиной по 3 м) монтируют на простейших опорах. При возможности их располагают на ранее установленных арматурных конструкциях или забетонированных частях сооружения. Наиболее целесообразна установка бетононасосов непосредственно на бетонном заводе с размещением приемного устройства под раздаточным бункером смесительного отделения. Магистральную линию бетоновода укладывают с минимально возможным числом поворотов. Устройство поворотов под углом 90^о допускается только в случае крайней необходимости. Вместо такого поворота лучше установить два колена под углом 45^о, разделенных прямым звеном длиной 0,6–1,5 м.

Укладку бетонной смеси обычно начинают с наиболее отдаленного от бетононасоса участка. Во избежание засорения бетоновода и бетононасоса бетононасосная установка и бетоноводы периодически промывают. Для этого через каждую секцию бетоновода под напором воды проталкивают мягкий пыж из войлока, пакли или мешковины, затем пропускают металлический банщик с резиновой манжетой.

Бетонная смесь для использования в бетононасосной установке должна обладать повышенной связностью, однородностью структуры и удобоперекачиваемостью. Состав бетонной смеси должен быть подобран таким образом, чтобы при ее движении в бетоноводе постоянно сохранялся пристенный смазочный слой, зерна заполнителей не соприкасались между собой, а давление передавалось по жидкой фазе. Для этого необходимо, чтобы объем цементного теста превышал объем пустот смеси крупных и мелких заполнителей не менее чем на 40 л/м³. Оптимальная подвижность бетонной смеси в отношении ее удобоперекачиваемости должна быть в пределах осадки конуса 6–8 см, а водоцементное отношение – 0,4–0,6. Жесткие, малоподвижные и литые несвязные бетонные смеси для перекачки по трубопроводам не пригодны. При использовании малоподвижных смесей сопротивление движению может оказаться больше давления, создаваемого бетононасосами, что приведет к закупорке бетоновода. Литые бетонные смеси в результате расслаивания из-за избытка свободной воды в трубопроводе и особенно в коленах и низких местах образуют пробки.

В качестве крупного заполнителя для бетонной смеси рекомендуется гравий или щебень, но не остроконечной формы. Максимальный размер крупного заполнителя должен быть не более 0,3 внутреннего диаметра бетоновода при использовании щебня и 0,4 при использовании гравия.

Удобоперекачиваемость может быть достигнута вследствие применения пластифицирующих добавок. Применение большого количества воздухововлекающих добавок может привести к отрицательным результатам, так как воздушные поры в бетонной смеси действуют как амортизирующая подушка, которая сжимается под воздействием давления поршня. При большой длине бетоновода величина сжатия «воздушной подушки» может превысить длину хода поршня и процесс перекачивания прекратится.

К достоинствам бетонирования сооружений с использованием бетононасосов относят: простоту оборудования и возможность укладки бетонной смеси в стесненных условиях, особенно в густоармированные конструкции; независимость от погодных условий; возможность обеспечения высоких интенсивностей укладки бетонной смеси; упрощение или ликвидацию операций по разравниванию бетонной смеси при укладке в железобетонные конструкции; меньшие затраты труда и электроэнергии. Если при конвейерном способе подачи бетонной смеси расход электроэнергии на 1 м³ уложенного бетона составляет 5–8 кВт · ч, то при бетононасосном – 1,0–1,2 кВт · ч. Затраты труда при транспортировании бетонной смеси бетононасосами составляют 0,3–0,5 чел. · ч/м³, конвейерами – около 2 чел. · ч/м³.

К недостаткам этой схемы следует отнести: более жесткие требования, предъявляемые к составу бетонной смеси, ограничения по крупности заполнителя, недопустимость перерывов в подаче бетонной смеси, необходимость применения кранового оборудования для монтажа арматуры, опалубки и закладных частей.