Бетонирование с помощью бетононасосов

Насос для бетонирования под водой впервые был применен в двадцатых годах нашего столетия в Киле.

В этом случае трубу (бетоновод) насоса, подающую бетонную смесь, располагали так, чтобы ее устье всегда находилось ниже поверхности бетона.

При возведении посредством бетононасосов армированного фундамента быка для моста через р. Брамау  плотность бетона была хорошей.

Он состоял из одной части цемента, двух частей пе­ска и двух частей крупного заполнителя. При испытании бетон выдерживал давление от 7 до 8 атм, хотя его защитный слой  до арматуры составлял всего 40 мм.

Крупными заполните­лями служили гравий с 3%-ным содержанием глины и щебень размером в поперечнике до 3,5-4 см.

На рис. 23 видна бетонная смесь во время ее укладки в фундамент. Через три месяца поверхность этого бетона оказалась совершенно гладкой.

Одна из заграничных фирм, производительностью    14   м³/ч, при    подаче    бетонной    смеси на расстояние 200 м и наибольшей высоте подъема 45 м установила внутри опалубки трубу (бетоновод), которая не доходила на 10 см до подошвы создаваемого под водой монолита и перемещалась лишь тогда, когда бетонная смесь поднималась на 1 м выше устья трубы.

Бетонирование опоры моста бетононасосами

Рис. 23. Бетонная смесь; «вырастающая» под водой из устья трубы (бетоновода) бетононасоса

Через этот бетоновод (рис. 24) посредством шланга подавали с помощью

Рис. 24. Бетонирование под водой с помощью бетононасоса: 1 - бетономешалка;    2 - бетононасос;   3 - резиновый   шланг;   4 - бетоновод;   5 - подвеска   погружаемой   в  воду  трубы;   6 - погружаемая  в   воду труба

бетононасоса бетонную смесь. Можно было легко заметить, что отдельные ее слои укладывались с очень пологим углом растекания. Наблюдения за подъемом уровня выливаемой смеси производили при помощи кирпича, прикрепленного плашмя к шнуру отвеса. Вода в котловане не окрашивалась в цвет цемента, а оставалась чистой. Такое явление продолжалось до того момента, пока укладываемый бетон не поднимался до уровня ниже горизонта воды на 50-60 см.

Поскольку при выполнении ряда только что описанных работ, да и при других методах, как это будет видно дальше, большую роль играют бетононасосы, полезно будет сообщить о них следующие сведения.

Наша промышленность выпускает бетононасосы различных ти­пов производительностью 5, 10, 15, 20, 40 м³/ч и более. Все же рабочая схема в общем однотипна и показана на рис. 25. Действие бетононасоса аналогично действию обычного поршневого насоса,

Рис. 25. Рабочая схема двухклапанного бетононасоса:
а - всасывание;   б - нагнетание;   1 - приемный   бункер;   2 - поршень;   3 - цилиндр; 4 - рабочая камера;  5 - всасывающий  клапан; 6 - нагнетательный клапан

и его работа сводится к перемещению бетонной смеси по бетоноводу. Эта смесь проходит при всасывающем ходе поршня из приемного бункера в рабочую камеру, откуда через нагнетательный клапан выталкивается при обратном ходе поршня в бетоновод; последний присоединяется к клапанной коробке бетононасоса.

Совершаемая бетононасосом во время подачи смеси по бетоноводу работа расходуется на преодоление:

-сопротивлений в самом насосе, возникающих при движении смеси;

-сил трения, появляющихся во время движения смеси по трубопроводу;

-гидростатического давления столба смеси в вертикальных участках;

-инерционных сопротивлений смеси, вызываемых переменной скоростью ее движения.

На рис. 26 в качестве примера приведен общий вид одного из советских

Рис. 26. Общий вид двухклапанного бетононасоса

двухклапанных бетононасосов. Насос приводится в дей­ствие электродвигателем мощностью 20,5 кВт и развивает производительность от 14 до 20 м^3/ч.

Не приводя технических характеристик разных марок бетононасосов, которые периодически помещаются в каталогах изделий советских заводов, можно сказать, что при производительности от 5 до 40 м³/ч, подвижности перекачиваемой бетонной смеси (осадке конуса) в 4-12 см с максимальной допустимой крупностью заполнителя в 3-12 см дальность подачи бетононасосами колеблется по горизонтали от 150 до 300 м и по вертикали от 20 до 40 м. При этом мощность электродвигателя главного привода составляет от 11 до 45 кВт, а вес насоса 2,5-16 г. Ход поршня равен 20-40 см и число оборотов коленчатого вала (число двойных ходов поршня) примерно одинаково - 40 об/мин.

При подаче бетонной смеси по металлическим трубам с помощью бетононасосов достигается ее дополнительное перемешивание, если она перемещается так, что движется по трубам, заполняя все их сечение.

Применение бетононасосов рационально и при зимних работах, так как бетоновод при его прокладке может быть легко и притом простыми средствами изолирован от охлаждения на всем его протяжении.

Благодаря бетононасосам достигается большое ускорение всего производственного процесса:

-при подаче бетонной смеси по трубам происходит ее дополнительное перемешивание; это перемешивание придает бетону большую однородность и плотность, позволяет уменьшить осадку конуса и, следовательно, дает возможность получения смеси с меньшим содержанием цемента;

-вследствие непрерывности потока смеси почти исчезают явления закупорки труб;

-быстрое и однородное распределение выливаемой бетонной смеси способствует уменьшению уклона и созданию поверхности, близкой к горизонтальной.

Бетононасосы непригодны для перекачивания жестких, маловязких и неудобообрабатываемых бетонов, так как в этих случаях требуют добавочного количества цемента для смеси в пусковой период, а также добавки пылевидного песка, гравия и щебня с зернами малой крупности (в среднем 3,5 см в поперечнике), иначе возможно засорение насоса, влекущее за собой промывку установки и недопустимый длительный перерыв в бетонировании (2-3 ч). С другой стороны, бетононасосы гарантируют высокое качество бетона и большую скорость подачи бетонной смеси.

Техническая характеристика бетоновода такова: он состоит из отдельных стандартной длины в 3 м звеньев металлических труб с диаметром в свету от 10 до 30 см при толщине стенок от 4 до 10 мм в зависимости от типа и производительности насоса; вес звена равен 0,5-2,5 г.

Бетоновод снабжается специальными задвижками, позволяющими закрыть трубы в случае задержек в подаче бетонной смеси; задвижки используются также при его очистке. Практикой установлено, что приведенные размеры толщины и диаметра дают незначительный износ труб. Так, например, трубы средних размеров с толщиной стенок в 0,8 см и диаметром 18 см остаются вполне пригодными для подачи бетонной смеси после транспортировки по ним даже такого большого   количества,   как 40000 м³ смеси.

При выходе смеси из трубопровода и направлении ее к месту укладки лучше пользоваться металлическими звеньями труб, связанными шарнирно с основными и, следовательно, имеющими концы, свободно перемещающиеся по дугам окружностей. Открытые лотки и желоба допустимы в крайних случаях, так как, по наблюдениям автора, в них часто происходит расслоение смеси.