CC BY
38
Оригинальная статья / Original article УДК 69:
DOI: http://dx.doi.org/10.21285/2227-2917-2018-2-115-122
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНАСТКА И СРЕДСТВА МЕХАНИЗАЦИИ БЕТОННЫХ РАБОТ
© Б.В. Жадановский9, С.А. Синенкоь, М.Ф. Кужинс
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, 129337, Российская Федерация, г. Москва, Ярославское ш., 26.
РЕЗЮМЕ. ЦЕЛЬ. В данной работе приводятся организационно-технологические решения производства бетонных работ с использованием современных машин и технологической оснастки с учетом фактических условий производства работ. МЕТОДЫ. В статье анализируются основные параметры технологической оснастки и средств механизации бетонных работ, указана область применения каждого механизма. Особое место отводится алмазному инструменту для обработки бетонных и железобетонных элементов. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. В статье приведены результаты анализа испытаний бетонов на обработку различными инструментами, а также основные технические характеристики портативных машин малой производительности, которые могут быть использованы в стесненных условиях при малых объемах бетонных работ. Приведены параметры фактурной механической обработки бетонных и железобетонных поверхностей. Параметры машин и механизмов (габаритные размеры, масса, срок службы и другие) позволяют выбрать тот или иной инструмент для обработки поверхности бетона и железобетона. Немаловажным фактором является и указание, где изготовливаются инструменты. Указаны способы наиболее рационального применения инструментов. Описана технология применения основных инструментов. Показана эффективность использования современной технологической оснастки и средств механизации бетонных работ. ВЫВОДЫ. Статья может быть полезна студентам, магистрам, аспирантам и специалистам, занимающимся изучением и практической работой по обработке различных поверхностей бетонных и железобетонных полов, покрытий, монолитных ступеней, плит, площадок, а также при фактурной отделке вертикальных и горизонтальных элементов зданий и сооружений, устройстве рабочих стыков в бетонных конструкциях.
Ключевые слова: бункер, конвейер-бетоноукладчик, фактура, декоративный бетон, инерционная фреза, стеновая панель.
Информация о статье. Дата поступления 17 января 2018 г.; дата принятия к печати 15 февраля 2018 г.; дата онлайн-размещения 26 июня 2018 г.
Формат цитирования: Жадановский Б.В., Синенко С.А., Кужин М.Ф. Технологическая оснастка и средства механизации бетонных работ // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2018. Т. 8. № 2. С. 115-122. DOI: 10.21285/2227-2917-2018-2-115-122
TECHNOLOGICAL EQUIPMENT AND LABOUR-SAVING APPLIANCES IN CONCRETE WORKS
B.V. Zhadanovskiy, S.A. Sinenko, M.F. Kuzhin
эЖадановский Борис Васильевич, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии и организации строительного производства, старший научный сотрудник, e-mail: [email protected]
Boris V. Zhadanovskiy, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Technology and Organization of Construction Production, Senior Researcher, e-mail: [email protected]
ьСиненко Сергей Анатольевич, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры технологии и организации строительного производства, e-mail: [email protected] Sergey A. Sinenko, Doctor of Technical Sciences, Professor, Professor of the Department of Technology and Organization of Construction Production, e-mail: [email protected]
"Кужин Марат Фаргатович, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры технологии и организации строительного производства, e-mail: [email protected]
Marat F. Kuzhin, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Department of Technology and Organization of Construction Production, e-mail: [email protected]
National Research Moscow State University of Civil Engineering, 26, Yaroslavskoe sh., Moscow, 129337, Russian Federation
ABSTRACT. AIM. This paper provides organizational and technological solutions for conducting concrete works using modern machines and technological equipment taking into account actual labour conditions. METHODS. This article discusses the basic parameters of technological equipment and labour-saving appliances in concrete works. The specific area of application is outlined for each mechanism under discussion. A particular attention is given to diamond tools for processing concrete and reinforced concrete elements. RESULTS AND DISCUSSION. The experimental results of an analysis carried out to test the efficiency of concrete treatment with various instruments are provided. The main technical characteristics of low-capacity portable machines that can be used for small-scale concrete works are given. The parameters of the textured mechanical processing of concrete and reinforced concrete surfaces are described. Such machinery parameters, as their dimensions, weight, durability, etc., allow users to select the most appropriate tool for the surface treatment of concrete and reinforced concrete objects. Another important factor is where the chosen tool was manufactured. The ways of the most rational use of tools and machinery are identified. The technologies of using basic tools are described. The efficiency of applying modern technological equipment and labour-saving appliances in concrete works is shown. CONCLUSIONS. The present article can be useful to students, masters, postgraduates and professionals involved in the research or practical work of treating various concrete and reinforced concrete surfaces, including not only floors, coatings, monolithic slabs, stairs, platforms, joints in concrete constructions, but also the decorative vertical and horizontal elements of facilities.
Keywords: hopper, conveyor-concrete paver, texture, decorative concrete, inertial cutter, wall panel
Information about the article. Received January 17, 2018; accepted for publication February 15, 2018; available online June 26, 2018.
For citation. Zhadanovskiy B.V., Sinenko S.A., Kuzhin M.F. Technological equipment and labour-saving appliances in concrete works. Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate, 2018, vol. 8, no. 2, pp. 115-122. (In Russian). DOI: 10.21285/2227-2917-2018-2-115-122.
Введение
Сокращение трудозатрат при подаче, распределении и укладке бетонной смеси может быть достигнуто применением переносных бункеров с вибропитателями и специальных ленточных конвейеров для бетона [1-3].
Цель работы - представить широкое многообразие технологической оснастки и средств механизации бетонных работ, их технические особенности и условия применения и эффективность.
С помощью метода сравнительного анализа после проведенных испытаний делаются выводы о применении соответствующих инструментов для обработки различных бетонных поверхностей.
Результаты и их обсуждение
Переносный бункер с вибропитателем предназначен для приема бетонной смеси из автомобилей-самосвалов, подъема и транспортировки смеси при помощи крана и управляемой выгрузки смеси в опалубку конструкции. Бункер состоит из
бадьи с рамой, секторного затвора вибропитателя и рукоятки фиксатора вибропитателя.
Производительность при выгрузке бетонной смеси:
1. С осадкой конуса бетонной смеси 1 см и наклоне вибропитателя 5° - 5 м3/ч;
2. С осадкой конуса бетонной смеси 5 см и наклоне вибропитателя 15° - 19 м3/ч.
В комплекте 2 бадьи.
Секционный ленточный конвейер-бетоноукладчик (рис. 1) предназначен для подачи и распределения смеси при бетонировании монолитных конструкций в промышленном и гражданском строительстве (фундаментов площадок, днищ резервуаров, эстакад, путепроводов, водозаборов, отстойников).
Секции конвейера, выполненные из алюминиевого профиля и легированных сталей с максимальным применением легких и гнутых деталей, собирают на месте при помощи быстроразъемных соединений.
TTi/fi?/};;
Рис. 1. Секционный переносный ленточный конвейер-бетоноукладчик Fig. 1. Sectional portable conveyor belt-concrete paver
Угол поворота стрелы конвейера в горизонтальной плоскости -360°. Скорость челночного движения стрелы транспортера- 5 м/мин. Максимальный угол наклона стрелы в вертикальной плоскости - 18°. В комплект конвейера входят от 2 до 5 секций. Каждая секция представляет со-
бой ленточный транспортер, стрела которого может поворачиваться вокруг вертикальной и горизонтальной осей и совершать возвратно-поступательное движение. Рама конвейера опирается на грунт аутригерами. Технические характеристики бункера приведены в табл. 1.
Технические характеристики бункера Technical characteristics of the hopper
Таблица 1 Table 1
Наименование характеристики / Name of the characteristic Количественное значение / Quantitative value
Емкость / Capacity 1,25 м2
Предел измерения угла наклона вибратора / Limit of measurement of a tilt angle of the vibrator 0-15°
Габаритные размеры / Overall dimensions
Длина / Length 3700 мм
Ширина / Width 1900 мм
Высота /Height 2200 мм
Масса бункера со смесью / The mass of the hopper with mix 3700 кг
Годовой экономический эффект от применения одного комплекта конвейера непосредственно зависит от рациональной организации работ с учетом непосредственных факторов влияния в условиях конкретных строительных площадок [1-5].
ЦНИИОМТП и ЭПКБ Главсев-кавстроя разработали серию приспособлений и машин для механической обработки бетона [5-7].
Фактурную механическую обработку бетонных и железобетонных поверхностей осуществляют для удаления с нее слоя затвердевшего мелкозернистого бетона, создания шероховатости для лучшего сцепления между отдельными слоями, придания
стойкости против атмосферных и механических воздействий, а также декоративности. Удаление верхней мелкозернистой, пористой и непрочной части бетона позволяет снизить капиллярный подсос влаги бетоном через поверхность на 6,5-10% и способствует обнажению крупного заполнителя, как правило, прочного и атмосферостойкого природного камня (гранита, мрамора, известняка, доломита и т.д.). Трещинообразование на поверхности бетона после фактурной обработки снижается в 18-30 раз в зависимости от толщины снимаемого слоя и вида инструмента [5-10].
В современном строительстве такая обработка находит наибольшее
применение при устройстве бетонных, полимербетонных и цементных полов, покрытий, монолитных ступеней, плит, площадок, а также при фактурной отделке вертикальных и горизонтальных элементов зданий и
сооружений, устройстве рабочих стыков в бетонных конструкциях. Характеристики различной фактуры бетонной поверхности после обработки механическим инструментом приведены в табл. 2.
Таблица2
Характеристики различной фактуры бетонной поверхности после обработки
Table 2
The characteristics of the different texture of the concrete surface after treatment
Вид инструмента / Type of the tool Прочность бетона к моменту обработки (кгс/см2) / Durability ofconcrete by the time of processing (kgf/cm2) Направление Движения инструмента / Direction of the movement of the tool Вид фактуры / Type of the invoice
Алмазный и абразивный шлифующий инструмент / The diamond and abrasive grinding tool 100 и выше / 100 and above Челночное/ Shuttle Гладкая / Smooth
Алмазный и абразивный инструмент при обработке периферией круга / The diamond and abrasive tool when processing by the periphery of a circle 75 и выше / 75 and above В одном направлении, в двух/ In one direction, in two Рифленая, бороздчатая сетчатая / Corrugated, furrowed mesh
Звездчатая инерционная фреза / Star-shaped inertial mill 100-150 В одном направлении, в двух/ In one direction, in two Бороздчатая, крупно-и мелкобугристая / Furrowed, large and with small hillocks
Проволочные щетки / Scratching brushes До 75 В одном направлении, в двух / In one direction, in two Мелкобороздчатая, мелко- и крупнобугристая / With small grooves, with small and large hillocks
Исследование стойкости бетонных фактур к воздействию многократно повторяемых циклов «замораживание - оттаивание» выявило повышенную стойкость обработанной поверхности по сравнению с необработанной и показало, что глубина рельефа и способ его получения на бетонном изделии играют существенную роль [4-7].
Результаты анализа испытаний бетонов на морозостойкость, приве-
денные в табл. 3, показывают, что все виды фактур выдерживают 50 циклов «замораживание - оттаивание».
Наименее стойкими оказались бороздчатые фактуры, разрушение которых достигло критического состояния к 100 и 125 циклам испытаний. В образцах шлифов рифленой и бугристой фактуры даже после 200 циклов испытаний рельеф не был разрушен.
Таблица 3
Результаты анализа испытаний бетонов
Table 3
The results of the analysis of concrete tests
Поверхности После фактурной обработки/ Surfaces after impressive processing Инструмент / Tool Характер поверхности / Character of a surface Плошадь разрушения рельефа, в %, после испытания в циклах / Area of destruction of a relief after test
Высота рельефа / Relief Расстояние между вершинами / Distance height between tops
50 100 150 200
Бороздчатая / Fluted Инерционная фреза / Inertial mill 8 5 3 17 32,6 54,8
Бороздчатая / Fluted То же / The Same 6 5 2,2 15,4 30,9 54,4
Бугристая / Hilly Металлические щетки / Metal brushes 3 15 - - 0-2 0,6
Рифленая / Corrugated Алмазные круги / Diamond wheels 3 6 - - 0,1 0,5
Гладкая / Smooth То же / The Same 0,3 0,1 0,4
Необработанная, равномерно шероховатая / Raw, evenlyrough Виброрейка/ Vibrolath 0,5-1 6,21 48,1 65 88,5
Портативные машины для механической фактурной обработки бетонной поверхности разделены на машины: высокой производительности - 20 м2/ч и выше; средней производительности - 10-20 м2/ч и малой производительности - до 10 м2/ч [5, 6; 8-10].
Основные технические характеристики портативных машин малой
производительности, которые могут быть использованы в стесненных условиях при небольших объемах работ, приведены в табл. 4.
В качестве рабочих инструментов на шлифовальной машине могут применяться: кроме шлифовальных кругов,
металлические щетки (см. рис. 2) и инерционная фреза (см. рис. 3).
Рис. 2. Шлифовальный круг с металлическими щетками Fig. 2. Grinding wheel with metal brushes
Рис. 3. Инерционная фреза Fig. 3. Inertial milling cutter
Таблица 4
Основные технические характеристики портативных машин
Table 4
Main technical characteristics of portable machines
Наименование/ Name Индекс / Index Диаметр круга, мм / Diameter of a circle, mm Мощность, кВт / Power, kW Род привода / The Rod drive Масса, кг / Weight, kg Срок службы, месяцы / Term services, Завод-изготовитель / Manufacturer
Машина шлифовальная / Grinder ИЭ-2004 150 0,80 Э 4,75 24 Выборгский «Электроинструмент» / Vyborg "Electrictool"
То же / The Same ИП-200 1 150 1,25 П 6,00 24 Московский «Пневмостроймашина» / Pnevmostroymashina
Машина шлифовальная торцовая / Facegrinder ИП-2203 125 1,35 П 4,50 24 Свердловский «Пневмостроймашина» / Sverdlovsk Pnevmostroymashina
То же / The Same ИП-2204 175 1,47 П 4,50 24 Московский «Пневмостроймашина» / Moscow Pnevmostroymashina
То же / The Same ИП-2205 225 1,84 П 5,60 24 То же / The Same
Машина угловая / Angular Car ИП-2104 175 1,44 П 6,80 24 То же / The Same
ИП-2105 225 1,84 П 7,00 24 То же / The Same
То же с гибким валом / The same with a flexible shaft ИЭ-8201 125-200 0,85 Э 26,00 24 Выборгский «Электроинструмент» / Vyborg "Electrictool"
Щетка угловая / Brush angular УПЩР-1 Производительность 6 м2/ч /Productivityis 6 sq.m/h 0,55 П 3,75 24 То же / The Same
Машина для шлифования шпаклевки / The car for hard putty grinding ИЭ-2201 Производительность 30 м2/ч / Productivity is 30 sq.m/h 0,18 Э 2,30 24 Назрановский «Электроинструмент» / Nazran "Electrictool"
Инерционная фреза может быть оснащена одним из видов резцов, приведенных на рис. 4. Наибо-
лее оптимальным материалом для резцов является сталь ШХ-40, Р-18 и др.
Рис. 4. Виды резцов Fig. 4. The types of cutters
Твердосплавные зубки для армирования резцов выбирают с учетом их стойкости против ударных нагрузок; материал - металлокерамиче-ский сплав ВК-8, ВК-9, ВК-8В, ВК-15 и др.
Заключение
Выше приведен лишь незначительный перечень технологической оснастки и средств механизации бетонных работ, который показывает их существенное разнообразие и различное устройство.
Статья может быть полезна студентам, магистрам, аспирантам и специалистам, занимающимся изучением и собственно обработкой различных поверхностей бетонных и железобетонных полов, покрытий, монолитных ступеней, плит, площадок, а также при фактурной отделке вертикальных и горизонтальных элементов зданий и сооружений, устройстве рабочих стыков в бетонных конструкциях.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК
1. Кочерженко В.В., Лебелев В.М. Технология реконструкции зданий и сооружений. М.: Издательство АСВ, 2007. 132 c.
2. Жадановский Б.В., Бесчасстый А.В. [и др]. Механическая обработка алмазным инструментом неметаллических материалов и железобетона в строительстве. М.: Издательство АСВ, 2017. 317 с.
3. Организация строительства. Актуализированная редакция СНиП 12-01-2004 [Электронный ресурс]. URL: http://docs.cntd.ru /document/1200084098 (01.02.2018).
4. Boris Zhadanovsky, Sergey Sinenko. The methodic of calculation for the need of basic construction machines on construction site when developing organizational and technological documentation. E3S Web of Conferences 33, 03077 (2018), https://doi.org/10.1051/e3sconf/ 20183303077
5. P.P. Oleynik, S.A. Sinenko, B.V. Shadanovsky, V.I. Brodsky, Marat Kuzhin. Construction of a complex object. Matec Web of Conferences 86.040559.
6. B.V. Zhadanovsky, S.A. Sinenko. Pressure method of monolithic concrete structures of buildings and structures. International Journal of Applied Engineering Research. 2016, vol. 11, no. 3, pp. 1724-1727.
7. B.V. Zhadanovsky, S.A. Sinenko. Pressure method of concreting piles. Advanced Materials Research. Vols. 838-841 (2014), pp. 280-283, https://doi.org/10.4028/www.-scientific.net/AMR.838-841.280
8. B.V. Zhadanovsky, S.A. Sinenko. Visualization of design, organization of construction and technological solutions. Computing in Civil and Building Engineering Proceedings 2014 International Conference. 2014, pp. 137-142.
REFERENCES
1. Kocherzhenko V.V., Lebedev V.M. Tekhnologiya rekonstruktsii zdanii i sooruzhenii [Technology to reconstruct building and constructions]. Moscow, Publishing house ASV, 2007, 132 p. (In Russian).
2. Zhadanovsky B.V., Besschastiy A.V. [and others]. Mekhanicheskaya obrabotka al-maznym instrumentom nemetallicheskikh mate-rialov I zhelezobetona v stroitel'stve [Mechanical processing of non-metallic materials and reinforced concrete by the diamond tool in construction]. Moscow, Publishing house ASV, 2017, 317 p. (In Russian).
3. Organizatsiya stroitel'stva. Aktualizi-rovannaya redaktsiya SNiP 12-01-2004 [Construction organization. Actualized edition SNiP 12-01-2004]. Available at: http://docs.cntd.ru/ document/1200084098 (accessed on 01 February 2018).
4. Boris Zhadanovsky, Sergey Sinenko. The methodic of calculation for the need of basic construction machines on construction site when developing organizational and technological documentation. E3S Web of Conferences 33,
03077 (2018), https://doi.org/10.1051/e3sconf/ 20183303077
5. P.P. Oleynik, S.A. Sinenko, B.V. Sha-danovsky, V.I. Brodsky, Marat Kuzhin. Construction of a complex object. Matec Web of Conferences 86.040559.
6. B.V. Zhadanovsky, S.A. Sinenko. Pressure method of monolithic concrete structures of buildings and structures. International Journal of Applied Engineering Research. 2016, vol. 11, no. 3, pp. 1724-1727.
7. B.V. Zhadanovsky, S.A. Sinenko. Pressure method of concreting piles. Advanced Materials Research. Vols. 838-841 (2014), pp. 280-283,
https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.8 38-841.280
8. B.V. Zhadanovsky, S.A. Sinenko. Visualization of design, organization of construction and technological solutions. Computing in Civil and Building Engineering Proceedings 2014 International Conference. 2014, pp. 137142.
Критерии авторства
Жадановский Б.В., Синенко С.А., Кужин М.Ф. имеют равные авторские права. Кужин М.Ф. несет ответственность за плагиат.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution
Zhadanovskiy B.V., Sinenko S.A., Kuzhin M.F. have equal authors' rights. Kuzhin M.F. bears the responsibility for plagiarism.
Conflict of interests
The authors declare no conflict of interests regarding the publication of this article.
