СПОСОБ МИННИБАЕВА НАНЕСЕНИЯ БЕТОНА НА ПОВЕРХНОСТЬ Российский патент 1997 года по МПК E04G21/02 E04F21/06 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении зданий, сооружений и горных тоннелей из монолитного бетона.

Известен способ нанесения бетона на поверхность, включающий приготовление бетонной смеси, ее транспортирование и набрасывание на поверхность несущего, конструктивного, изоляционного и декоративного слоев с последующим разглаживанием и уплотнением (Обзор ВНИИЭСМ "Современные способы декоративной отделки стеновых панелей в заводских условиях", М. 1972, с.34).

Задача изобретения улучшение экологии, повышение производительности и увеличение прочности бетона за счет исключения гидратации цемента.

Эта задача решается за счет того, что в способе катапультирования бетона на поверхность, включающем изготовление смеси с добавками ускорителей схватывания бетона, ее транспортировку к соплу, нанесение тонкого клеящего слоя, состоящего из цементного молока с добавками, на поверхность, на который наносят последующие слои с одновременным их уплотнением, на клеящий слой наносят несущий слой, состоящий из тестобетонных элементов в виде куба или параллелепипеда или шара.

На фиг.1 изображен продольный разрез устройства; на фиг.2 узел М - рабочий орган катапульты (фронтальный вид); на фиг. 3 вид А вид его в плане; на фиг. 4 разрез Б-Б с видом на хобот; на фиг. 5 поперечный разрез В-В хобота по нижнему ролику конвейера; на фиг. 6 разрез Д-Д по среднему барабану конвейера; на фиг. 7 вид по стрелке К фронтальный вид верхней зубчатой ленты конвейера для транспортировки бетонных порций; на фиг. 8 вид θ то же, для транспортировки бетонных элементов; на фиг. 9 узел N - механизм поворота стрелы катапульты; на фиг. 10 вид по стрелке Т механизм поворота стрелы в плане; на фиг. 11 вид на накладки механизма поворота; на фиг. 12 Е-Е механизм поворота хобота в горизонтальной плоскости; на фиг. 13 вид Ж на площадку катапультирования с нанесением траектории рабочего органа; на фиг. 14 технологическая схема приготовления смеси; на фиг. 15 - поперечный разрез А-А щита (скорлупы и катапультированных слоев).

Катапульта для осуществления способа выполнена в виде смонтированной на башенном кране 1 поворотной стрелы 2, ниже основной, длина которой зависит от габаритов строящегося здания 3. При строительстве зданий применяют две катапульты, установленные друг против друга, с двух сторон здания (одна установка на чертежах не указана). В оголовке стрелы 2 размещена катапульта, состоящая из двух зубчатых конвейеров 4 с осями, образующими угол 30^o в горизонтальной плоскости. Конвейеры 4 оборудованы индивидуальными скоростными гидромоторами 5, соединенными с ведущими барабанами 6 конвейеров и снабжены лентами 7 сложного профиля и автоматическими натяжными устройствами 8, оборудованными приводами в виде гидроцилиндров 9. Конвейеры 4 имеют верхние 10 и нижние 11 ролики, а также устройства для перегиба, выполненные в виде промежуточных барабанов 12, верхних и нижних пар роликов 13, установленных в пазы на поверхности лент 7 и служащих для поворота конвейеров 4 в вертикальной плоскости. Ниже устройств для перегибов расположены устройства для очистки и промывки поверхности лент 7, выполненные в виде насосной установки (на чертежах на указаны), ванн 14 и форсунок 15 для обработки под давлением абразивной пульпой. Оси конвейерных, ведущих 6, средних 12, ведомых 16 барабанов и роликов 10, 11 закреплены на хоботе 17, сварной конструкции прямоугольной формы (в сечении), оборудованного механизмами поворота в вертикальной (на угол 144^o) и в горизонтальной (на угол 150^o) плоскостях. Поворот в вертикальной плоскости осуществляют с помощью цепной передачи, состоящей из двух звездочек 18, 19, цепи 20 и гидроцилиндра 21, а в горизонтальной плоскости зубчатого сектора 22, ведущей шестерни 23 и гидромотора 24. Хобот 17 оборудован тремя трубопроводами подачи аэрозольной пасты 25, подачи теплоносителя с температурой до 500^oC и давлением 10 МПа пневмоутюга 26, напыления 27 изоляционных материалов пенополистирола оси всех трех трубопроводов 25, 26, 27 направлены в точку пересечения осей конвейера 4 в точку катапультирования. Один из конвейеров 4 предназначен для катапультирования бетонных элементов несущего и декоративного слоев, а другой конструкционного слоя. Скорости передвижения лент 7 у обоих конвейеров 4 одинаковы, синхронно регулируются гидромоторами 5 и достигают значительных величин (до 80,0 м/с), а шаг карманов 28 ленты для катапультирования бетонных элементов конструкционного слоя в 2 раза больше шага карманов 29 для транспортировки элементов несущего и декоративного слоев.

На площадке 30 стрелы 2 смонтирован узел приготовления бетона, состоящего из двух отделений: отделения приготовления смеси для несущего и декоративного слоев и отделения формирования бетонных элементов. Общими для обоих отделений являются бункер-накопитель 31 цемента, заполняемый по трубопроводу 32 через циклон 33 автоцементовозами, бак 34 для воды, заполняемый через трубопровод, например, поливомоечными автомашинами, склад 35 инертных материалов, выполненный в виде бункеров: песка, ПГС (песчано-гравийной смеси) и гранитного щебня 2-х фракций 10-20 и 20-50, склад 36 добавок ускорителей схватывания, ПАВ (поверхностно-активных веществ) и других добавок. Заполнение складов 35, 36, 37 осуществляют с помощью механизма подъема башенного крана и кюбельных контейнеров 38.

Основным звеном отделения приготовления смеси для несущего и декоративного слоев является шнековый бетоносмеситель 39 непрерывного действия, куда поступают составляющие смеси через дозаторы непрерывного действия.

Устройство также содержит формирователь 40 бетонных элементов.

Катапульта для производства временной крепи горных тоннелей, а также их окончательной обделки, выполнена на поворотной стреле прицепной тележки в составе проходческого щита или автономной тележки (на чертежах не указана) и по конструкции соответствует катапульте для строительства зданий и сооружений.

Перед производством работ по нанесению бетона осуществляют ряд подготовительных работ.

Устанавливают башенный кран 1 с навеской катапульты.

Выполняют фундаменты будущего здания 3, на них устанавливают сборные щиты 41 цокольной части, состоящих из стеновых и столовых щитов (для выполнения перекрытий), изготовленных с расчетом их многократного использования. К сборным щитам 41 закрепляют в заводских условиях несъемную (остающуюся в построенном здании) палубу 42 (скорлупу) это многокомпонентная конструкция (фиг. 15) из стеклополимербетона толщиной около 50 мм выполняется на заводе и построечные условия доставляют в сборе с металлическим щитом 41. Наружная часть скорлупы 42, контактируемая со щитом 41, выполнена с рельефной лицевой структурой, с декорированными и текстурированными поверхностями стен и потолков, со 100% готовностью отделки и исключающей дальнейшие трудозатраты для внутренней отделки здания. В середине сечения скорлупы 42 помещена стальная арматурная сетка, а наружную поверхность скорлупы 42, служащую основанием катапульт-бетона, выполняют искусственно неровным, грубым, с шершавой поверхностью.

Щит 41 и скорлупа 42 взаимно дополняют друг друга: щит 41 защищает и предохраняет отделанную (декорированную) поверхность скорлупы 42, а скорлупа 42 увеличивает жесткость щита 41 и снижает его металлоемкость.

Заполняют бункер-накопитель 31 цементом, бак 34 водой: склады 35, 36, 37 инертными материалами и требуемыми добавками.

Способ нанесения бетона осуществляют следующим образом.

Включают в работу смеситель 39, готовят бетонную смесь для несущего и декоративного слоев с быстросхватывающими добавками. Готовят бетонную смесь с последующим изготовлением бетонных элементов с помощью формирователя 40, ядром которых служит гранитный щебень (фракция до 50 мм), обвалованный фибробетонным тестом.

Оператор катапульты включением механизма поворота крана, механизма поворота дополнительной стрелы 2, выполненного в виде зубчатого сектора 43, закрепленного через накладки 44, ведущей шестерни 45, установленной на валу гидромотора 46, механизма подъема 47, дополнительной стрелы 2, механизмов передвижения крана, механизмов поворота хобота 17, выводит с помощью специальной оптической системы (на чертежах не указана) и телевизионного монитора рабочий орган катапульты в точку начала катапультирования. Она обычно берется в нижнем углу катапультированной поверхности здания.

В точку катапультирования через трубопровод напыляют в виде аэрозольного тумана клеящую пасту, приготовленную с применением цементного молока и поверхностно-активных веществ. Клеящая паста проникает в микротрещины и неровности поверхности скорлупы и образует тонкий подстилающе-клеящий слой, на который включением ленточных конвейеров катапультируется порция несущего слоя, выполненная в виде тестообразных элементов различной формы куба, или параллелепипеда, или шара. Ввиду того, что конвейерные ленты перемещаются синхронно, а шаги их карманов смещены, соблюдается очередность чередования (шаг карманов для бетонных элементов в 2 раза больше шагов карманов порций несущего и декоративного слоев), и сразу после порции несущего слоя в данную точку катапультируется бетонный элемент, начиненный гранитным щебнем (фракция до 50 мм) и обвалованный фибробетонным тестом и на него же накладывается катапультированием с другого конвейера порция декоративного слоя, поверхность которого разглаживают с помощью пневмоутюга подачей через трубопровод сжатого воздуха, с температурой теплоносителя до 500^oC и давлением до 10 МПа (узел подготовки теплоносителя в чертежах не указан). Далее рабочий орган катапульты перемещается от обработанной точки поверхности на следующие, рядом лежащие точки, процесс катапультирования повторяют. Для улучшения изоляционных свойств возводимой конструкции между конструкционным и декоративным слоями напыляют изоляционный материал типа пенополистирола Рипор "М" и "Сера-Бонд" (узел приготовления на чертежах не указан).

Другой вариант осуществления способа, в отличие от предыдущего, когда в одну точку катапультируют друг за другом все слои с последующим перемещением на близлежащую точку, заключается в том, что катапультируют на площадку (на всю стену или ее часть) сначала один слой несущий, затем другой - конструкционный, затем третий декоративный и т.д.

Порядок подготовительных работ при производстве временной крепи горных тоннелей, а также их окончательной обделки ввиду незначительных отличий от предыдущих, не приводится.

Выбор вариантов способа производят в зависимости от видов работ (новое строительство, ремонтно-реставрационные работы) и других конкретных условий.

Весь комплекс технологических процессов катапультирования от приготовления бетонной смеси различных слоев до финишных операций по контролю горизонтальности и вертикальности выполняемых стен и других конструкций здания или сводов (при обработке поверхностей тоннелей) может быть автоматизирован и протекать в соответствии с инструкциями программного обеспечения.

Программное обеспечение технологическими процессами, с отражением их на световой мнемосхеме, осуществляется ЭВМ, для отдельных технологических процессов (приготовление смеси для несущего, декоративного, конструкционного слоев; обеспечение оптимального времени схватывания и его прогнозирования в зависимости от пакета требований к конструктиву, регулирование уплотнения слоев и т. д.), и оно строится по модульному принципу. Это позволяет, например, в процессе приготовления конструкционного слоя в пакет программного обеспечения путем соответствующих модулей вводить изменения, в количество или состав быстросхватывающих добавок, увеличения или уменьшения оборотов гидромотора в зависимости от качества уплотнения. Для этой цели ЭВМ оснащена устройством считывания с перфоленты конструкции дозирования смеси конструкционного слоя и быстросхватывающих добавок, которая представляет собой уравнения времени открытия и закрытия дозаторов смеси и их добавок в зависимости от конкретных требований изготовляемой конструкции.

Контроль горизонтальности и вертикальности конструкций здания или свода, а также размеров толщины слоев в процессе возведения осуществляют регуляторы горизонтальности и вертикальности, выполненные в виде лазерных координаторов в автоматическом режиме (автокоординаторы) это дистанционная информационно-измерительная система, связанная с управляющей ЭВМ, которая перерабатывает показания автокоординаторов и дает корректировку и команды - инструкции с выводом показателей горизонтальности, вертикальности и толщины стен (перекрытий или свода по всему периметру) на монитор.

Закончив образование стен и перекрытий цокольной части переходят к образованию первого и всех других этажей здания.

Работы по временной крепи горных тоннелей, а также их окончательной обделке производят как по варианту точечного, так и площадного чередования.

Отличительной особенностью этих работ от вышеописанных является то, что теплоизоляционное напыление, в зависимости от конкретных требований, заменяют или дополняют на гидроизоляционное или специальное напыление силикатизационное, битумизационное или обработки, например, пропитки полимеррастворами, причем эти операции предшествуют всем другим операциям процесса катапультирования.

Для производства катапульт-бетона не требуется дорогостоящей, сложной опалубки, требующей значительных инвестиций на ее изготовление.

Применение скорлуп увеличивает жесткость щитов, со снижением их металлоемкости и исключением внутренних отделочных работ в построечных условиях сокращает сроки ввода объектов.

Изобретение открывает возможность более полного управления процессом добавления быстросхватывающих добавок и получения бетона с заранее запрограммированными характеристиками при повышении его качества и прочностных характеристик исключением предварительной гидратации цемента, значительно сокращает трудозатраты с одновременным улучшением условий работ и экологической обстановки в районе производства строительства.

Использование: в области строительства для нанесения бетона на поверхность при возведении зданий и сооружений из монолитного бетона, для временной крепи горных тоннелей, а также их окончательной обделки. Сущность изобретения заключается в том, что несущий слой образуют катапультированием на клеящий слой тестообразных бетонных элементов в форме куба, или параллелепипеда, или шара с крупностью заполнителя до 8 мм, а конструкционный слой набрасывают тестообразными фибробетонными элементами в виде ядра размером до 50 мм, при этом декоративный слой выполняют из материала несущего слоя, разглаживают сжатым воздухом под давлением до 10 МПа и температуре до 500^oC, а момент катапультирования материала несущего и декоративного слоев соответствует начальной фазе схватывания бетонной смеси, а для конструкционного - конечной фазе схватывания, причем катапультирование материала слоев можно осуществлять повторно, образуя "сэндвич", а изоляционный слой можно наносить перед клеящим слоем, и образуют его из теплоизоляционного пенополистирола или гидроизоляционного бетона. 3 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Способ нанесения бетона на поверхность, включающий приготовление бетонной смеси, ее транспортирование и набрасывание на поверхность несущего, конструктивного, изоляционного и декоративного слоев с последующим разглаживанием и уплотнением, отличающийся тем, что несущий слой образуют катапультированием на клеющий слой тестообразных бетонных элементов в форме куба, или параллелепипеда, или шара с крупностью заполнителя до 8 мм, а конструкционный слой набрасывают тестообразными фибробетонными элементами в виде ядра размером до 50 мм, при этом декоративный слой выполняют из бетонной смеси такого же состава, что и несущий слой, и разглаживают его сжатым воздухом под давлением до 10 МПа и температурой до 500^oС, причем момент катапультирования материала несущего и декоративного слоев соответствует начальной фазе схватывания бетонной смеси, а для конструктиционного конечной фазе схватывания. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что катапультирование материала несущего, конструкционного, изоляционного и декоративного слоев осуществляют повторно, образуя "сэндвич", при этом массы слоев находятся в следующей зависимости:
Р_н > m < Р_в,
а
Р_н fun Р_и, Р_г, Р_а,
где m масса элементов слоев;
Р_н сила наружного сцепления элементов;
Р_в сила внутреннего сцепления элементов;
Р_и сила инерции;
Р_г сила гравитации;
Р_а сила адгезии. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что изоляционный слой образуют из теплоизоляционного пенополистирола или гидроизоляционного бетона. 4. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что изоляционный слой наносят перед клеющим слоем.