Принцип работы бетононасоса, типы систем, виды бетононагнетателей

Бетонирование и строительство — понятия неразделимые, так как ни одно из капитальных сооружений невозможно возвести без раствора. Качественное его приготовление — условие обязательное, но не единственное, потому что не менее важна его транспортировка. Чтобы быстро и благополучно доставить свежеприготовленную бетонную смесь непосредственно на объект, используют специальную технику — бетононасосы. Агрегаты эффективны, мобильны, надежны, долговечны, поэтому постепенно вытесняют старый ручной способ транспортировки цементной смеси. Если о предназначении оборудования знают практически все, то другие вопросы — принцип работы бетононасоса, имеющиеся разновидности этой техники — изучить только предстоит.

Плюсы и минусы техники

Благодаря достоинствам бетононасосов качество и скорость работ вырастают почти в 3 раза, если сравнивать эту работу с другими способами подачи раствора. К плюсам относится:

1. Непрерывность процесса укладки. Любая остановка во время бетонирования чревата потерей качества быстро застывающего материала. Только слегка схватившийся раствор уже плохо сцепляется со свежеприготовленной смесью.
2. Относительная легкость доставки бетона на высоту, если выбрана достаточно мощная техника. Этот плюс очевиден при строительстве многоэтажных зданий.
3. Скорость работ. Присутствие трубопровода обеспечивает возможность переместить большое его количество в кратчайшие сроки.
4. Экономия рабочей силы. Бетонирование с использованием бетононасоса не требует большой бригады строителей.
5. Компактность, минимум занимаемого пространства.
6. Минимальные потери воды раствором.
7. Быстрый монтаж бетоновода.

Там, где ведется строительство большого объекта, бетононасосы — незаменимая техника. Однако и у них есть несколько недостатков. Среди минусов:

• высокая цена аренды или покупки агрегата;
• неминуемый, довольно быстрый износ элементов;
• монтаж бетоновода, который все же отнимает какое-то время;
• нецелесообразность использования бетононасоса для точечной заливки.

Если объемы работ невелики, а требуется бетон только время от времени, то гораздо выгоднее использование других методов подачи бетона.

Предназначение, принцип работы бетононасоса

Задача бетононасосов — обеспечение непрерывной подачи раствора на строительную площадку. При возведении любой бетонной конструкции необходимо строгое соблюдение технологии строительства. Качество материалов не единственное требование. Не менее важно обеспечить своевременную доставку цементной смеси в точку бетонирования. Современное бетононасосное оборудование значительно облегчает труд строителей — агрегаты способны подавать раствор по горизонтали и вертикали на десятки/сотни метров.

Ассортимент бетононасосов, представленных на строительном рынке, можно разделить на 2 группы — гидравлические и механические, уже практически устаревшие, агрегаты. В них используется поршневой или беспоршневой принцип.

Поршневые системы

В большей части механизмов используется именно этот принцип работы. Поршень, двигаясь назад, всасывает определенное количество раствора из бетоноприемника, затем выталкивает его в бетонопровод — рукав, по которому смесь поступает к месту строительства. Одним из главных элементов системы является шиберный затвор. При всасывании раствора он открывает бетоноприемник, а при выталкивании его закрывает, обеспечивая поступление смеси в бетонопровод.

Поршневые бетононасосы способны работать от механического привода или при помощи гидравлической системы. Последняя сейчас используется в подавляющем большинстве агрегатов. Причина популярности — большее создаваемое давление, оно гарантирует значительное увеличение мощности бетононасосов. Если сравнивать с шатунными механизмами, то гидравлика обеспечивает больший ход поршня, его более плавное движение. Есть у нее и слабые стороны: первый недостаток — пульсация подачи раствора, другой существенный минус — плотное соприкосновение стенок камеры с поршнем. Благодаря ему попавшие между «молотом и наковальней» микрочастицы усиливают износ этих элементов.

Поэтому одноцилиндровые бетононасосы используют редко. Более совершенные поршневые агрегаты с 2 цилиндрами, работающими попеременно, значительно уменьшают износ, а также гарантируют бесперебойную и плавную работу бетононасоса. Гидравлические системы разделяются на водяные и масляные. Последние устройства обеспечивают вдвойне большее давление, максимальную надежность и долговечность.

Достоинства поршневых насосов:

• отличный напор, благодаря которому можно подавать раствор на большое расстояние либо высоту;
• впечатляющая производительность.

Из-за этих неоспоримых преимуществ большинство (около 75% от общего числа) современных бетононасосов выпускают именно с поршневой системой.

Беспоршневые роторные системы

Список беспоршневых устройств немного больше, однако более распространенным стал роторный тип бетононасоса. Его основа — вал, на нем закреплены прорезиненные прижимные ролики. При вращении ротора они двигают бетонную смесь от бетоноприемника к выходу, продавливая эластичный шланг-бетоновод. Благодаря реверсу двигателя воздушные карманы и заторы раствора легко устраняются.

Минусы у роторной системы все же есть. Она довольно часто выходит из строя из-за износа резиновых уплотнителей, повреждения армированного шланга абразивным раствором. Однако устраняются эти проблемы довольно легко. Если сравнивать роторные системы с поршневыми агрегатами, то они сильно уступают в мощности. Крупные наполнители (например, щебень) для этого оборудования также создают трудности, они могут стать причиной отказа техники.

Разновидность роторной беспоршневой системы — шнековый бетононасос, работающий по принципу простой бытовой мясорубки с винтом Архимеда (со шнеком). Несмотря на элементарность такого устройства, шнековый принцип работы до сих пор широко применяется в разнообразных механизмах.

Преимущества роторных бетононасосов:

• несложность механизма и его бесшумная работа;
• небольшой вес и габариты агрегатов.

Существует 2 вида агрегатов — мобильные и стационарные установки. Последнее оборудование может работать как на электрических, так и на дизельных двигателях. Техника с электромотором применяется для закрытых строительных площадок. У нас этот вариант не очень популярен. Причина проста: бетон для строительства на участке нужен в то время, когда об электричестве речь вообще не идет, — на этапе возведения фундамента. Поэтому в этом случае выбор однозначен — это дизель.

Способы размещения бетононасосов

Главное различие агрегатов — варианты из базирования. Бывают автомобильные, передвижные (мини) и стационарные бетононасосы.

Автомобильное оборудование

Высокая мобильность позволяет использовать такой вариант даже в том случае, если строительство ведется на участках максимально удаленных от благ цивилизации. Это автомобиль (чаще грузовой), имеющий специальную платформу, на которой надежно зафиксирована насосная станция с бетоноводом, уже подсоединенным к ней.

Основные составляющие автобетононасоса — бункер для приема бетона и стрела. Последний элемент — стальная труба, имеющая несколько участков, называющихся коленами. Длина, на которую способна «подняться» такая стрела, составляет 10-64 м. Последний ее элемент соединяют с гибким шлангом, на сленге его называют хоботом. Он дает возможность направить струю раствора в заданное место. Перед запуском оборудования в него заливают определенное количество цементного молока либо специального химического (пускового) раствора для смазки труб.

Преимущества автомобильного бетононасоса:

• максимальная длина перекачки — до 200 м, высота — до 70 м;
• максимальная производительность (до 90 кубометров в час);
• отсутствие необходимости поиска подходящего транспорта;
• относительная компактность станции;
• большая маневренность.

Недостатки:

• дорогая аренда;
• недостаточная высота подачи, если сравнивать со «стационаром».

На этой технике поршневые насосы используют редко, чаще на них устанавливают роторные системы. Причина такого предпочтения — их простота в обслуживании (отсутствие неразрешимой проблемы воздушных пробок) и компактность.

Стационарные бетононасосы

Такие агрегаты называют стационарными условно, так как большая их часть возможность передвижения все же имеет, но не умеет перемещаться без посторонней помощи. Первый пример — прицеп, на который установлена бетононасосная станция. Транспортировка его осуществляется специальной техникой — тягачом.

Установка агрегата на отдельной площадке дает возможность сделать бетононасос более мощным, так как бетоновод — длинный гибкий шланг — на него устанавливают непосредственно на месте строительства. Этот вид насосов используют при возведении многоэтажных заданий и высотных сооружений. Нередко для более эффективной эксплуатации бетоноводы можно подвесить на строительный кран.

Совершенно неподвижные бетононасосы, которые устанавливают на долговременное основание, — техника, применяющаяся на заводах ЖБИ. Однако в этих случаях используют ленточные транспортеры или бадьи, перемещаемые кранами (козловыми, мостовыми).

Плюсы стационарного и «полустационарного» прицепного вида:

• возможность перекачивания очень большого количества бетонной смеси, если сравнивать их с автобетононасосами (200 и более кубометров в час);
• максимальное расстояние подачи раствора — 300 м по горизонтали, 100 м по вертикали;
• разные способы подачи раствора: как по горизонтали, так и по вертикали;
• невысокая цена.

Минусы:

• недостаточная маневренность;
• невозможность быстрой транспортировки агрегата;
• риск повредить шланг при неосторожной либо очень частой эксплуатации.

На стационарных агрегатах и на тех, что устанавливаются на автомобильные прицепы, используют поршневые системы, которым этот вид техники обязан самой высокой производительностью.

Специальные бетононасосы

Существуют автобетононасосы, оснащенные миксером, однако максимальная вертикальная перекачка данного вида оборудования невелика — всего 30 м. Есть еще одна разновидность техники — специальная, задачи ее уже далеки от того, чтобы называться тривиальными. Например, выпускают мобильные бетононагнетатели, имеющие гусеничный ход. Нередко их используют вместе с буровыми машинами. Замены такой технике не найти для строительства тоннелей в горной местности.

Другие примеры — комбинированные установки, производящие и перекачивающие раствор, бетононасосы, имеющие гидравлический манипулятор для напыления смеси на различные поверхности. Список этот можно продолжать, так как применяются незаменимые бетонные смеси очень широко. Спецтехнику разрабатывают в России (Строймаш-центр), Германии (Putzmeister AG), Италии (CIFA, Mecbo) и Китае (MITSUBER, XCMG).

Передвижные мини-станции

Этот вариант используют, когда необходимо относительно небольшое количество бетона. Специализация мини-насосов — помощь при сооружении небольших и средних объектов. Маленькие размеры позволяют легко передвигать бетононасос по участку, что делает работу быстрой и сравнительно легкой.

Однако за такую суперманевренность мини-оборудование расплачивается худшими техническими характеристиками — максимальной высотой и длиной подачи. Первая составляет 50 м, вторая — 150. Однако в частном строительстве эти недостатки, как правило, минусами не являются.

Потенциальные проблемы при работе

Принцип работы бетононасоса, виды агрегатов и их характеристики не единственное, что придется учесть, если мастер решил купить/арендовать и воспользоваться таким оборудованием. Да, работа проходит быстрее и гораздо проще, но знать некоторые особенности этих установок и их механизмов необходимо.

1. Контроль равномерности распределения раствора обязателен. При увеличении скорости укладки можно столкнуться с самой «неприятной неприятностью» — с образованием в монолите полостей. В большинстве случаев это происходит, когда для армирования выбрана сетка с маленькими ячейками.
2. Любая пробка, появившаяся в механизме, может быстро вывести его из строя. При возникновении подозрений на ее формирование надо включить реверс. Если такой возможности нет, то проблемный участок бетоновода освобождают, а затем вычищают вручную.
3. Длинные перерывы (15-20 минут) в работе как раз и приводят к образованию пробок, так как бетон способен очень быстро схватиться. Предотвратить неприятности должны помощники, которые смогут быстро заменить отлучившегося строителя.
4. Большие паузы (час или более) в работе требуют «холостой» прокачки бетононасоса. Агрегат запускают на малой мощности каждые 10 минут. Длится такой запуск от 10 до 15 минут. Эта операция позволит избежать закупорки труб.
5. Если используются не глубинные, а поверхностные вибраторы, то послойная укладка бетона необходима. Каждый из слоев нуждается в уплотнении. Большие объемы смеси запрещаются.
6. Арматурному каркасу необходима тщательная и надежная фиксация. В противном случае поток раствора из бетоновода способен сместить элементы, закладные детали.
7. Бетононасос большой мощности обязательно создаст трудности при удержании бетоновода даже у нескольких человек, поэтому лучше выбрать агрегат со стрелой.
8. После окончания работ по бетонированию тщательно промывают насос и бетоновод.

Реально ли сделать агрегат?

Если говорить о самом простом варианте, то это изготовление простейшей модели — поршневого насоса, имеющего один цилиндр. Однако для такой работы необходимо хорошо разбираться в чертежах. Чтобы изготовить цилиндр и сам поршень, требуется доступ к токарному станку или знакомый мастер. Дополнительно придется покупать дизельный двигатель, редуктор, шиберный затвор.

Только знание всех технических особенностей, способность провести точные расчеты, знакомство с подобной работой и с собираемым механизмом — требования, необходимые для успеха. Однако и в этом случае есть один существенный минус. Агрегат, сделанный с нуля, будет более разорителен, чем традиционный вариант — заказ автобетононасоса в организации. Еще один минус — несовершенство модели, имеющей один цилиндр. Поэтому целесообразность изготовления своими руками даже небольшого оборудования находится под вопросом.

Принцип работы бетононасоса несложен, однако подачу раствора на участок с помощью этих установок можно назвать самым прогрессивным способом выполнения бетонирования. Без них не обойтись при масштабном строительстве и там, где железобетонные конструкции возводятся в стесненных условиях.

Интересное и свежее видео, посвященное этому оборудованию, можно посмотреть у нас: