Часть 1: Монолитные профили и дороги малой
advertisement
Справочник по укладке бетона бетоноукладчиками со скользящими формами Часть 1: Монолитные профили и дороги малой ширины Справочник по укладке бетона бетоноукладчиками со скользящими формами Часть 1: Монолитные профили и дороги малой ширины Содержание 1 Общее описание малых бетоноукладчиков со скользящими формами 9 1.1 Основные элементы бетоноукладчика 12 1.2 Рабочее место машиниста 14 1.3 Варианты оборудования 16 2 Типы бетоноукладчиков со скользящими формами и примеры их применения 23 2.1 Типы бетоноукладчиков со скользящими формами и их основные характеристики 26 2.1.1 Бетоноукладчик со скользящими формами SP 150 26 2.1.2 Бетоноукладчик со скользящими формами SP 250 27 2.1.3 Бетоноукладчик со скользящими формами SP 500 28 2.2 Примеры применения бетоноукладчиков 29 2.2.1 Устройство бортов 29 2.2.2 Устройство бортов ступенчатого профиля 30 2.2.3 Устройство ограждения дорог 31 2.2.4 Устройство каналов 32 2.2.5 Укладка слоев дорожной одежды 33 3 Подготовка к укладке 35 3.1 Общие рекомендации 38 3.2 Натяжение копирной струны 42 4 Подготовка основания 47 4.1 Основания под бетонные монолитные профили 50 4.2 Подготовка основания триммером 52 5 Подача бетона 55 5.1 Ленточный конвейер 58 5.2 Винтовой конвейер 60 5.3 Поперечная транспортировка смеси 62 5.4 Выгрузка бетона перед укладчиком 64 5.5 Желоб и воронка 65 5.6 Дышло 66 6 Формование бетона, скользящие формы 69 6.1 Назначение, конструкция скользящих форм 6.2 Варианты исполнения скользящих форм 74 6.3 Дополнительные функции 78 6.3.1 Комбинированные скользящие формы 78 6.3.2 Понижение профиля 80 6.3.3 Боковые плиты 81 6.3.4 Подвеска скользящей формы 82 6.3.5 Регулирование высоты скользящей формы 84 6.3.6 Система быстрой замены формы 86 6.4 Классификация скользящих форм 88 6.5 Специальные скользящие формы 90 7 Уплотнение бетона 72 97 7.1 Принцип действия вибраторов 100 7.2 Типы вибраторов 102 7.2.1 Прямые вибраторы 102 7.2.2 Изогнутые вибраторы 102 7.3 Приводы вибраторов 103 7.3.1 Электрические вибраторы 103 7.3.2 Гидравлические вибраторы 103 7.4 Теоретическая зона действия вибратора 104 7.5 Позиционирование вибраторов 106 7.5.1 Укладка сбоку 106 7.5.2 Укладка между гусеничными тележками 108 7.6 Измерение частоты 110 8 Уход за бетоном 113 8.1 Защита от погодных воздействий 116 8.1.1 Нанесение пленкообразующей жидкости 116 8.1.2 Жесткие укрытия 118 8.1.3 Непрерывное увлажнение водой 119 Содержание 8.2 Прорезание швов 120 8.2.1 Ложные швы 120 8.2.2 Деформационные швы 122 8.3 Герметизация швов 123 8.4 Проверка качества бетона 124 8.4.1 Проверка качества свежего бетона 124 8.4.1.1 Проверка консистенции 125 8.4.1.2 Измерение пористости манометрическим методом 134 8.4.2 Проверка качества затвердевшего бетона 136 9 Армирование бетона 141 9.1 Основы армирования 144 9.2 Виды армирования 146 10 Управление бетоноукладчиком 10.1 151 Необходимость регулирования 154 10.2 Нивелирование с помощью копирных струн 156 10.2.1 Регулирование высоты 156 10.2.2 Управление направлением движения 157 10.2.3 Укладка при движении по прямой с датчиками направления движения 158 10.2.4 Укладка при движении снаружи кривой трассы профиля без дополнительного датчика направления движения 10.2.5 Укладка при движении снаружи кривой трассы профиля с дополнительным датчиком направления движения 162 10.2.6 Укладка при движении внутри кривой 164 10.3 Укладка с помощью 3D-системы нивелирования 166 10.3.1 Монтаж 3D-системы на месте работы 166 10.3.2 Цифровая модель местности, построенная с помощью систем GPS/GNSS 166 10.3.3 Оптические системы измерения 168 10.3.4 Работа 3D-системы 170 10.3.5 Очевидные преимущества 171 160 11 Факторы, влияющие на результаты укладки 173 11.1 Цементобетонная смесь 176 11.2 Параметры укладки 178 11.3 Оборудование укладчика 179 11.4 Вес машины и подъемная сила со стороны бетона 180 12 Дефекты укладки и их устранение 12.1 Примеры дефектов и рекомендации по их устранению 13 Расчеты 183 186 195 13.1 Объем бетона, требуемого для укладки 198 13.1.1 Объем бетона для укладки профиля сбоку 198 13.1.2 Объем бетона для укладки слоя дорожной одежды 199 13.2 Производительность укладки 200 13.2.1 Производительность укладки профиля сбоку 200 13.2.2 Производительность укладки слоя дорожной одежды 201 13.3 Производительность конвейеров 202 13.3.1 Производительность винтового конвейера 202 13.3.2 Производительность ленточного конвейера 204 14 Приготовление бетона 14.1 207 Состав бетона 210 14.2 Гранулометрический состав 212 14.3 Свойства бетона 217 14.4 Основные характеристики бетона 218 14.5 Бетоносмесительные установки 219 14.6 Причины плохого качества бетона 220 15 Список литературы 223 Бетоноукладчики со скользящими формами фирмы Wirtgen уже несколько десятилетий работают во всем мире 6 // 7 1 Общее описание малых бетоноукладчиков со скользящими формами 1.1 Основные элементы бетоноукладчика 12 1.2 Рабочее место машиниста 14 1.3 Варианты оборудования 16 8 // 9 Для устройства водоотводных каналов, разделительных стенок и бортов в виде монолитных профилей уже давно хорошо зарекомендовали себя компактные бетоноукладчики со скользящими формами. Монолитных – значит, представляющих собой одно целое, связанное в единую конструкцию и не имеющее швов. Машины, предназначенные для устройства монолитных профилей, называются бетоноукладчиками со скользящими формами, так как они производят укладку непрерывно и без использования неподвижной опалубки. При боковой укладке скользящая форма монтируется сбоку машины, при укладке между колеями гусеничных тележек – под ней. Так как бетоноукладчики Wirtgen и без того имеют небольшие габариты, требования к размерам рабочей площадки при подвеске скользящей формы под машиной минимальны. Для этих бетоноукладчиков предлагаются самые разнообразные скользящие формы различной ширины. Эти машины отличаются большой универсальностью, так как они, кроме устройства монолитных профилей, могут применяться также для укладки бетонных слоев от небольшой до средней ширины. 10 // 11 1.1 Основные элементы бетоноукладчика Поворотная консоль для изменения положения гусеничной тележки Поперечный винтовой конвейер для загрузки смесью формы, расположенной на большом расстоянии сбоку Площадка машиниста со сквозным проходом, открывающая свободный обзор на все агрегаты машины и место работы Водяной бак для чистки машины Гусеничные тележки, автономно гидравлически регулируемые по высоте и углу поворота Передняя часть шасси, выдвигаемая телескопически Телескопически перемещаемая в обе стороны форма, которая может закрепляться на той или другой стороне машины Пост управления Силовой блок с дизельным двигателем Ленточный или винтовой конвейер, положение которого можно изменять Боковая скользящая форма, которая может монтироваться на левой или на правой стороне машины Опорная колонна для изменения высоты машины относительно гусеничной тележки 12 // 13 1.2 Рабочее место машиниста Управление бетоноукладчиком производится с поста управления, имеющего сквозной проход и отвечающего требованиям современной эргономики. В зависимости от условий работы машинист может смещаться на левую или правую сторону машины. Благодаря этому он может постоянно контролировать органы управления, место работы и все основные агрегаты укладчика. Работа машиниста облегчена благодаря небольшому числу органов управления, что стало возможным за счет автоматизации большого числа функций машины. С площадки машиниста всегда открыт прекрасный обзор органов управления машиной, места ее работы и ее основных агрегатов На этой площадке машинисту ничто не закрывает обзор и не мешает занимать на ней наиболее удобное место 14 // 15 1.3 Варианты оборудования Бетоноукладчики со скользящими формами Wirtgen имеют модульную конструкцию. Это, а также возможность легко изменять положение гусеничных тележек, место навешивания скользящей формы и расположение агрегатов питателя, позволяет быстро переоборудовать их в соответствии с изменяющимися условиями работы. Эти машины могут быть установлены на трех или четырех гусеничных тележках. Для устройства небольших монолитных профилей достаточно трех тележек. Передние тележки (тележка) могут быть связаны с шасси жестко или закреплены на поворотных консолях, которые дают возможность смещать их влево или вправо. В некоторых исполнениях – с дополнительной подвеской, смонтированной на передней части шасси и смещаемой в поперечном направлении, – число вариантов расположения тележек еще более увеличивается. Все это позволяет гарантировать устойчивость машины при любых условиях на месте работы. Кроме того, передние тележки при необходимости можно втянуть внутрь, в пределы бокового габарита машины. Для повышения устойчивости укладчика и увеличения ширины укладываемой полосы на некоторых моделях гусеничные тележки могут крепиться также на телескопируемых консолях. Скользящая форма может монтироваться на левой или на правой стороне машины. С помощью телескопируемой подвески ее можно позиционировать на меньшем или большем расстоянии от шасси. Кроме того, подвеску можно смещать в поперечном направлении и по высоте. Изменение высоты подвески делает возможным монтаж различных по высоте боковых форм, что позволяет также обходить препятствия или уже уложенные бетонные профили. Питатель, в качестве которого может быть ленточный или винтовой конвейер, может закрепляться на машине в различных точках. Так как он может поворачиваться, смещаться в продольном направлении и наклоняться по высоте, всегда имеется возможность подавать бетон непосредственно в форму, независимо от того, расположена ли она сбоку, под машиной или на телескопической подвеске. Практические советы: • Гусеничные тележки позиционируйте с учетом особенностей рабочей площадки! • Используйте имеющееся свободное пространство для позиционирования гусеничных тележек так, чтобы машина всегда была максимально устойчива! Винтовой конвейер для приема бетона Передняя гусеничная тележка Задняя тележка, телескопически втягиваемая внутрь Направление работы Скользящая боковая форма, навешенная слева Боковое ограждение дороги Вариант 1: Бетоноукладчик в трехтележечном исполнении с боковой скользящей формой для устройства профиля 16 // 17 1.3 Варианты оборудования Поперечный винтовой конвейер Направление работы Скользящая боковая форма, навешенная справа Винтовой конвейер для приема бетона Передняя гусеничная тележка на поворотной консоли Боковое ограждение дороги Задняя тележка, телескопически втягиваемая внутрь Вариант 2: Бетоноукладчик в четырехтележечном исполнении с боковой скользящей формой для устройства профиля Ленточный конвейер для приема бетона Передняя гусеничная тележка на поворотной консоли Направление работы Скользящая форма, навешенная между тележками Задняя тележка, телескопически втягиваемая внутрь Велосипедная дорожка, хозяйственная дорога или т.п. Вариант 3: Бетоноукладчик в четырехтележечном исполнении со скользящей формой между тележками для укладки слоя бетона 18 // 19 1.3 Варианты оборудования Передняя гусеничная тележка на поворотной консоли Направление работы Задняя тележка, телескопически втягиваемая внутрь Скользящая боковая форма, навешенная слева Ленточный и поперечный винтовой конвейеры для приема бетона Боковое ограждение дороги Вариант 4: Бетоноукладчик в четырехтележечном исполнении с боковой скользящей формой для устройства профиля Ленточный конвейер для приема бетона Направление работы Задняя правая тележка, телескопически втягиваемая внутрь Задняя левая тележка, телескопически втягиваемая внутрь Передняя гусеничная тележка на поворотной консоли Скользящая форма, навешенная сбоку Велосипедная дорожка, хозяйственная дорога или т.п. Вариант 5: Бетоноукладчик в четырехтележечном исполнении с боковой скользящей формой для укладки слоя бетона 20 // 21 2Типы бетоноукладчиков со скользящими формами и примеры их применения 2.1 Типы бетоноукладчиков со скользящими формами и их основные характеристики 26 2.1.1 Бетоноукладчик со скользящими формами SP 150 26 2.1.2 Бетоноукладчик со скользящими формами SP 250 27 2.1.3 Бетоноукладчик со скользящими формами SP 500 28 2.2 Примеры применения бетоноукладчиков 29 2.2.1 Устройство бортов 29 2.2.2 Устройство бортов ступенчатого профиля 30 2.2.3 Устройство ограждения дорог 31 2.2.4 Устройство каналов 32 2.2.5 Укладка слоев дорожной одежды 33 22 // 23 Бетоноукладчики со скользящими формами имеют широкий спектр применения, позволяя устройство монолитных профилей самого различного назначения. Эти машины различаются размерами, массой, мощностью двигателя, оборудованием, что делает возможным выбор укладчика для оптимального решения конкретной задачи. Формы для них имеют самую различную геометрию, например, для устройства дренажных сливов, каналов, бортов, узких дорожек или высоких дорожных ограждений (до 2,20 м). Получаемые профили отвечают требованиям различных национальных стандартов или могут иметь практически любое поперечное сечение, требуемое заказчиком. Простота навешивания различных частей скользящей формы обеспечивается модульностью конструкции укладчика со стандартными крепежными узлами. 24 // 25 2.1Типы бетоноукладчиков со скользящими формами и их производительность 2.1.1 Бетоноукладчик со скользящими формами SP 150 Этот, предлагаемый фирмой Wirtgen бетоноукладчик со скользящими формами особенно пригоден для устройства небольших монолитных профилей, таких как бортовой камень или водостоки. Но с его помощью возможны также устройство больших профилей и укладка узких бетонных полос. Эта машина легко транспортируется благодаря ее компактной конструкции. Бетоноукладчик со скользящими формами SP 150 Ширина укладки * до 1,5 м (при укладке между тележками) Максимальная высота укладки 1000 мм (с боковой формой) Мощность двигателя 60 кВт / 82 л.с. Рабочая масса ** 8,8 – 11,1 т Число гусеничных тележек 3 Трансмиссия, ходовая часть гидравлическая, гусеничные тележки Боковая скользящая форма есть * = Специальная ширина укладки и опции – по заказу ** = Масса зависит от оборудования и рабочей ширины укладчика 2.1.2 Бетоноукладчик со скользящими формами SP 250 Укладчик SP 250 также предназначен для устройства монолитных профилей с помощью боковых скользящих форм. Форма при этом может навешиваться как слева, так и справа. В стандартном, трехтележечном исполнении SP 250 может укладывать сбоку слой бетона шириной до 1,80 м, в четырехтележечном – до 2,5 м. При использовании специального адаптера эта ширина может быть увеличена даже до 3,5 м. По заказу могут быть реализованы и другие варианты укладки. Бетоноукладчик со скользящими формами SP 250 Ширина укладки * 1,00 – 3,50 м Максимальная высота укладки 1800 мм (с боковой формой) Мощность двигателя 74 кВт / 101 л.с. Рабочая масса ** 12 – 18,5 т Число гусеничных тележек 3 (опция – 4) Трансмиссия, ходовая часть гидравлическая, гусеничные тележки Боковая скользящая форма есть * = Специальная ширина укладки и опции – по заказу ** = Масса зависит от оборудования и рабочей ширины укладчика 26 // 27 2.1Типы бетоноукладчиков со скользящими формами и их производительность 2.1.3 Бетоноукладчик со скользящими формами SP 500 SP 500 – универсальный бетоноукладчик, рассчитанный в основном на укладку слоя бетона для дорожной одежды с помощью скользящей формы, навешиваемой между гусеничными тележками. Модульная конструкция этой машины позволяет и возведение монолитных профилей, например, дорожных ограждений, высотой до 2,20 м с помощью боковой скользящей формы. Возможны и другие варианты укладки, предлагаемые в качестве опций. Бетоноукладчик со скользящими формами SP 500 Ширина укладки * 2,00 – 6,00 м Максимальная высота укладки 2200 мм (с боковой формой) Мощность двигателя 131 кВт / 178 л.с. Рабочая масса ** 14 – 42 т Число гусеничных тележек 3 (опция – 4) Трансмиссия, ходовая часть гидравлическая, гусеничные тележки Боковая скользящая форма есть * = Специальная ширина укладки и опции – по заказу ** = Масса зависит от оборудования и рабочей ширины укладчика 2.2 Примеры применения бетоноукладчиков 2.2.1 Устройство бортов кользящая форма может навешиваться С на раму машины справа или слева в зависимости от условий работы. еренос формы с одной стороны машины на П другую может быть произведен в короткое время непосредственно на месте работы. Практический совет: Устройство борта бетоноукладчиком с помощью боковой скользящей формы особенно быстро и эффективно. Форма при этом может иметь практически любое сечение, которое можно выбирать в оптимальном соответствии с конструкцией дорожной одежды или примыкающими инженерными сооружениями. • При использовании копирной струны для нивелирования число поддерживающих ее стоек следует увеличивать в поворотах дороги, чтобы возможно точнее воспро­ извести требуемую геометрию борта в плане. 28 // 29 2.2 Примеры применения бетоноукладчиков 2.2.2 Устройство борта с водосточным желобом Скользящая форма может быть рассчитана на укладку практически любого профиля. Практические советы: Монолитный борт, укладываемый с помощью скользящей формы, может представлять собой комбинацию с водосточным желобом. Эта ступенчатая бетонная полоса укладывается за один рабочий проход. Ее ширина может составлять от 250 до 3000 мм в зависимости от типа укладчика. • Расстояние по высоте между копирной струной и верхним краем профиля выбирайте равным круглому числу, например, 200 мм. Это упростит контроль высоты струны во время работы. • Соблюдайте осторожность: не споткнитесь о копирную струну! Предупредите персонал об опасности контакта со струной. 2.2.3 Устройство ограждений дорог и разделительных стенок Бетоноукладчики со скользящими формами используются для устройства прочных ограждений дорог и разделительных стенок высотой до 2,20 м. Эти сооружения представляют собой весьма эффективное средство пассивной безопасности, при относительно небольших затратах на их устройство. Профиль и высоту этих сооружений можно изменять. Стальные канаты, используемые в качестве армировки, или иные, предварительно подготовленные средства армирования при укладке пропускаются через форму и, таким образом, встраивается в профиль. азделительные стенки и ограждения Р дороги из бетона имеют высокую прочность благодаря его высокой жесткости. х устройство может производиться И по требованиям стандартов или иметь специальное исполнение. 30 // 31 2.2 Примеры применения бетоноукладчиков 2.2.4 Устройство водоотводных каналов Бетоноукладчики со скользящими формами могут укладывать водоотводные каналы самого различного поперечного сечения при расположении формы как между тележками (фото слева), так и сбоку (фото вверху). К этому же типу работ относится устройство отводов для дождевой воды, кабельных каналов и крупных водостоков. Не создает проблем и устройство специальных профилей. Практические советы: • Боковую форму, работающую на большом расстоянии от машины, закрепляйте винтовыми стяжками, чтобы исключить ее провис и случайные перемещения во время укладки. 2.2.5 Укладка слоя дорожной одежды При соответствующем числе и расположении гусеничных тележек бетоноукладчики со скользящими формами фирмы Wirtgen могут укладывать слои бетона для дорог и для иных целей при навешивании формы сбоку (фото вверху) или между тележками (фото слева). Такого типа укладка может применяться при строительстве узких автодорог, боковых проезжих полос, велосипедных и хозяйственных дорожек. Практические советы: • Проверьте устойчивость машины и положение ее центра тяжести при большом выносе скользящей формы вбок. При необходимости используйте противовес! 32 // 33 3 Подготовка к укладке 3.1 Общие рекомендации 38 3.2 Натяжение копирной струны 42 34 // 35 В наше время большинство строительных площадок отличается экстремально напряженным временным графиком выполнения рабочих операций и жесткой зависимостью отдельных звеньев технологической цепочки друг от друга. В результате, уже малейшие отклонения от графика ведут к серьезным потерям. Поэтому тщательное планирование требуемых строительных мероприятий, особенно подвоза бетона, является основным условием бесперебойного выполнения работ. Кроме того, необходимо учитывать, что вследствие постоянного роста интенсивности движения при небольших объемах дорожных работ полностью перекрывать участок дороги, как правило, нельзя. Поэтому работы приходится вести в условиях продолжающегося движения. 36 // 37 3.1 Общие рекомендации Бетоновоз выходит из транспортного потока, чтобы выгрузить бетон в укладчик График укладки согласуйте со службами, обеспечивающими доставку бетона. Запросите оператора бетоносмесительной установки (или установок), гарантируется ли доставка бетона по графику. В первом же пришедшем бетоновозе проверьте состояние и качество бетона и при необходимости скорректируйте его консистенцию. Учитывайте расстояние между бетоносмесительной установкой и местом работы, так как бетон должен быть полностью уложен в течение 90 минут после приготовления. Предусматривайте достаточно большие подъездные пути к укладчику. Проверьте, сможет ли укладчик, особенно гусеничный, беспрепятственно пройти весь участок укладки. Так же легко бетоновоз снова вливается в транспортный поток Число бетоновозов и организация их движения должны гарантировать непрерывную доставку бетона при возможно меньшем времени их ожидания. Исключайте остановки укладчика, которые ухудшают качество укладки. В случае работы с боковой скользящей формой нужно следить, чтобы бетоновозы могли ждать своей очереди для разгрузки, не мешая движущимся около них транспортным средствам. Из соображений безопасности, обеспечивайте объездные пути для продолжающегося дорожного движения на достаточно большом расстоянии от места работы. Перед началом работы проверьте готовность укладчика (количество рабочих сред, функционирование электро- и гидравлического оборудования и т.п.). 38 // 39 3.1 Общие рекомендации Регулярная проверка качества уложенного профиля ри применении автоматики нивелирования П убедитесь, что ничто не помешает работе датчиков. корость укладки должна, по возможности, С поддерживаться постоянной в течение всего времени работы. Если подача бетона возможна только в ограниченных объемах, лучше снизить скорость укладки и равномерно продолжать ее, чем время от времени прерывать работу. ри длительных паузах в подаче смеси П рекомендуется полностью переработать ее запасы, имеющиеся на месте работы, и затем очистить агрегаты питателя и форму. процессе работы регулярно проверяйте В толщину размеры и геометрию укладываемого профиля, а также качество его поверхности, чтобы исключить дефекты укладки. Непрерывный подвоз бетона егулярно контролируйте состав Р цементобетонной смеси как своими силами, так и с помощью независимой лаборатории. читывайте погодные условия при укладке. У Работу производите, по возможности, при температуре от 5 до 30°С. ри использовании армирования заранее П предусмотрите в графике работ время, достаточное для монтажа армирующего материала. жедневно по окончании работы тщательно Е очищайте укладчик от остатков бетона, проверяйте его состояние. бедитесь, что для ухода за бетоном У предусмотрено достаточное количество укрывного материала, раствора для замедления его твердения и т.п. 40 // 41 3.2 Натяжение копирной струны Крепежный узел Кронштейн Стойка Лебедка Нагель Нагель Копирная струна и оборудование для ее монтажа абейте или вставьте стойки на прямых З участках по меньшей мере через каждые 7 м. тойки могут быть установлены также на С массивных подушках. бязательно следите, чтобы стойки стояли О вертикально. Это облегчит окончательную регулировку положения струны. а криволинейных участках стойки должны Н быть расположены так близко друг к другу, чтобы это не мешало движению укладчика. а таких участках при необходимости Н используйте упругие пластиковые планки, позволяющие точнее копировать соответствующий радиус. двиньте зажимы по стойке на нужную С высоту. При использовании крепежных узлов зафиксируйте их на требуемой высоте зажимными винтами. Альтернативно возможно применение самостопорящихся узлов с пружиной. атягивайте струну еще до закрепления ее Н на кронштейнах. атяжение струны, уже закрепленной на Н кронштейнах, может привести к изменению ее уже отрегулированного направления. тобы стойки не мешали движению Ч щупов датчиков высоты, они должны устанавливаться на расстоянии примерно 150–200 мм за фактически требуемым положением струны. опирная струна должна быть проложена К на расстоянии примерно 200–900 мм от планируемого края укладываемого покрытия. акрепление кронштейна на стойке З производится зажимом или крепежным узлом. Для работы с боковой скользящей формой чаще используются зажимы. Протяните струну через отверстия в зажиме. Если же применяются крепежные узлы, протяните струну через отверстие в узле и закрепите зажимным винтом. ледите, чтобы все кронштейны были С расположены на одной стороне стоек. Это облегчит окончательный монтаж струны. Положение кронштейна для струны в крепежном узле 42 // 43 3.2 Натяжение копирной струны Копирная струна на криволинейном участке дороги ак как условия работы сильно различаются Т от одной площадки к другой, способ монтажа копирной струны должен выбираться в зависимости от условий на конкретной рабочей площадке. Скольжение щупа датчика по струне может производиться, например, сверху или снизу. тобы рычаг датчика во время укладки Ч мог беспрепятственно проходить через кронштейны стоек, они должны быть слегка изогнуты вниз в случае скольжения щупа датчика по струне снизу или вверх при скольжении щупа сверху. бязательно необходимо правильно О смонтировать струну, так как бетоноукладчик копирует ее положение. аждая неточность при натяжении копирной К струны обязательно отражается на результатах укладки. табильность слежения щупа за струной тем С хуже, чем больше расстояние между ней и укладчиком. Увеличение этого расстояния может стать причиной колебаний результатов измерений положения струны, т.е. к снижению их точности. Проверка высоты копирной струны в кривых дороги ак правило, копирная струна К прокладывается за пределами габаритов машины, однако в зависимости от условий на месте работы она может быть натянута также между гусеничными тележками. тобы гарантировать высокое качество Ч укладки, необходимо еще раз тщательно проверить положение струны после ее натяжения, например, с помощью шаблона и уровня.водяного уровня. 44 // 45 4 Подготовка основания 4.1 Основания под бетонные монолитные профили 50 4.2 Подготовка основания триммером 52 46 // 47 Успех укладки бетона в большой степени зависит от связи его материала с лежащим под ним основанием. Для надежного сцепления между ними очень важно выбрать оптимальный способ подготовки основания для укладки на него бетона. 48 // 49 4.1Основания под бетонные монолитные профили Бетонные профили должны укладываться, как правило, на твердое или уплотненное основание. Им может быть укрепленный материнский грунт или слой щебня, возможно, с дополнительным морозозащитным слоем. Но в зависимости от условий заказа и назначения профиля для него может использоваться также гидравлически связанное основание. В большинстве случаев для устройства борта, водостока или дорожки в качестве основания может предусматриваться укрепленный материнский грунт или щебеночный слой. Для разделительных стенок преимущество отдается специальному слою основания. Основание Борта и водостоки Велосипедные дорожки, полосы Разделительные стенки Рыхлое, неукрепленное условно пригодно условно пригодно условно пригодно Укрепленный грунт хорошо пригодно в зависимости от нагрузки хорошо пригодно в зависимости от нагрузки не пригодно Щебень хорошо пригодно в зависимости от нагрузки хорошо пригодно в зависимости от нагрузки не пригодно Асфальтобетон пригодно пригодно пригодно Цементобетон или гидравлически укрепленный слой хорошо пригодно хорошо пригодно хорошо пригодно Укладка профиля на щебень Устройство разделительной стенки на асфальтобетонном основании 50 // 51 4.2 Подготовка основания триммером Под подготовкой основания здесь понимается выравнивание недостаточно ровного грунта, что в таких случаях требуется для достижения равномерности результатов укладки. Эта задача выполняется с помощью триммера, навешиваемого справа или слева под машиной. Он представляет собой барабан с резцами, закрепленный перед скользящей формой с возможностью смещения его по высоте и в поперечном направлении. Такая конструкция позволяет выравнивать основание до требуемой глубины. Ширину триммера можно изменять по модульному принципу. Срезанный материал может отбрасываться в ту или другую сторону. Барабан триммера со шнеком для перемещения удаленного материала в сторону Основание, подготовленное с помощью триммера Расположение триммера перед скользящей формой 52 // 53 5 Подача бетона 5.1 Ленточный конвейер 58 5.2 Винтовой конвейер 60 5.3 Поперечная транспортировка смеси 62 5.4 Выгрузка бетона перед укладчиком 64 5.5 Желоб и воронка 65 5.7 Дышло 66 54 // 55 Непрерывность подачи гомогенной цементобетонной смеси в скользящую форму является основным условием устройства качественного монолитного профиля. Поэтому бетоноукладчики с боковыми скользящими формами оборудуются системой подачи этой смеси с помощью гидроприводов. В зависимости от условий работы эта система может быть выполнена в виде ленточного или винтового конвейера. Бетоновозы сгружают бетон на конвейер, который транспортирует ее в воронку над скользящей формой. Конвейеры могут использоваться для устройства монолитных профилей как сбоку от укладчика, так и между его гусеничными тележками. 56 // 57 5.1 Ленточный конвейер Ленточный конвейер с лентой большой ширины и с гидроприводом всегда обеспечит непрерывную подачу бетона в достаточном количестве. Так как скорость ленты можно плавно изменять, подачу можно оптимально согласовывать с размерами укладываемого профиля и скоростью бетоноукладчика. В соответствии с требованиями заказчика положение ленточного конвейера можно изменять вручную или гидравлически по командам с площадки машиниста. Положение конвейера можно регулировать по направлению и высоте, а также по углу наклона. На некоторых укладчиках имеется возможность также его поперечного смещения. Благодаря этому навешивание скользящей формы слева или справа, устройство разделительной стенки большой высоты или профиля на большом расстоянии от шасси укладчика не создают никаких проблем для его работы. Кроме того, иногда предусматривается возможность закрепления ленточного конвейера в различных точках машины. Это упрощает выгрузку материала из бетоноукладчиков, особенно на узких строительных площадках. Для расширения области применения бетоноукладчика со скользящими формами для него предлагаются короткий и длинный ленточные конвейеры. В складываемом исполнении по команде, подаваемой одной кнопкой, конвейер можно сложить с помощью гидропривода. Это дает возможность перевозить его на небольших транспортных средствах. Обслуживание ленты конвейер максимально просто. Ее очень легко чистить, она испытывает лишь небольшой износ. Подача бетона в боковую скользящую форму ленточным конвейером Стандартный и складывающийся ленточные конвейеры Складывающийся конвейер в транспортном положении Практические советы: • Перед началом укладки части машины, контактирующие с бетоном, смочите средством, снижающим прилипание бетона. Это облегчит чистку машины! • Регулярно смазывайте движущиеся части! Это удлиняет срок службы ленточного конвейера. • Регулярно очищайте скребки ленты! Лоток на ленточном конвейере для приема бетона из бетоновозов 58 // 59 5.2 Винтовой конвейер По сравнению с ленточным конвейером винтовой еще раз, дополнительно перемешивает бетон во время его подачи в скользящую форму, тем самым надежно исключая явления его расслоения. (Речь идет о расслоении, если определенная группа различных фракций каменных материалов смеси концентрируется в отдельных областях, а в других областях их концентрация уменьшается.) Возможность изменения частоты вращения гарантирует также и оптимальную транспортировку смеси в форму. как производить укладку более высоких профилей, так и работать в тесных условиях. Благодаря большому диаметру – 400 мм – винтовой конвейер имеет высокую вместимость, позволяя создавать в нем большой запас бетона в качестве резерва. При смене бетоновоза или при работе в кривых малого радиуса в нем остается еще достаточно материала, чтобы поддерживать непрерывную загрузку скользящей формы и не прерывать процесс укладки. Гидропривод винтового конвейера позволяет различным образом регулировать и закреплять его. Кроме того, этим конвейером можно подавать смесь под более крутым углом по сравнению с ленточным – до 45°. Это позволяет Внутренние стенки шнековой камеры защищены футеровочными листами. Это, а также простота доступа к шнеку снижают расходы на техническое обслуживание конвейера. Винтовые конвейеры отлично проявили себя на площадках с крутыми поворотами Вращающийся в процессе работы шнек дополнительно повышает равномерность перемешивания смеси 60 // 61 5.3 Поперечная транспортировка смеси Отдельные бетоноукладчики могут быть оборудованы поперечным винтовым конвейером, который еще более расширяет возможность этих машин при укладке монолитных профилей. Поперечный конвейер необходим, например, когда скользящая форма расположена на большом расстоянии от шасси и бетоновоз может двигаться только по колее укладчика. Бетон в этом случае сгружается на ленточный или винтовой конвейер, с которого передается на поперечный винтовой конвейер, откуда он сбрасывается в скользящую форму. При использовании поперечного винтового конвейера воронка для приема бетона из бетоновоза может быть расположена в средней продольной плоскости укладчика. Бетоновоз тогда должен двигаться точно в колее укладчика. Это важно при работе в узких местах, в поворотах дороги и при смене бетоновозов. Поперечный винтовой конвейер может подавать смесь влево или вправо в зависимости от расположения скользящей формы. Гидроприводом его можно смещать в сторону и использовать для создания запаса бетона. Поперечный винтовой конвейер делает бетоноукладчик более универсальным Поперечный винтовой конвейер можно установить в наиболее удобное положение относительно формы Бетон подается точно в воронку скользящей формы 62 // 63 5.4 Выгрузка бетона перед укладчиком Бетоноукладчики со скользящими формами могут использоваться также для устройства узких дорог, велосипедных дорожек и т.п. Материал для этого может как транспортироваться ленточным или винтовым конвейером, так и сгружаться из бетоновозов непосредственно перед скользящей формой. 5.5 Желоб и воронка Выгрузка смеси из бетоновоза на ленточный или винтовой конвейер производится в самой нижней точке системы подачи в форму. Поднятая на нужную высоту смесь через легко регулируемый желоб и приемную воронку сбрасывается в скользящую форму. Воронка больших размеров гарантирует достаточно большой запас смеси. Легко регулируемый желоб на головке винтового конвейера Подача смеси в воронку через разгрузочный желоб ленточного конвейера 64 // 65 5.6 Дышло Бетоноукладчик через дышло толкает бетоновоз Дышлом бетоноукладчик и бетоновоз могут быть жестко связаны друг с другом. Постоянное расстояние между обеими машинами гарантирует чистую, непрерывную выгрузку материала без его потерь. Укладчик толкает бетоновоз, что снижает нагрузку на муфту сцепления бетоновоза, а также облегчает работу его водителя и бригады, производящей укладку. К тому же от водителя не требуется выдерживать заданное расстояние до укладчика. 66 // 67 6 Формование бетона, скользящие формы 6.1 Назначение, конструкция скользящих форм 72 6.2 Варианты исполнения скользящих форм 74 6.3 Дополнительные функции 78 6.3.1 Комбинированные скользящие формы 78 6.3.2 Понижение профиля 80 6.3.3 Боковые плиты 81 6.3.4 Подвеска скользящей формы 82 6.3.5 Регулирование высоты скользящей формы 84 6.3.6 Система быстрой замены формы 86 6.4 Классификация скользящих форм 88 6.5 Специальные скользящие формы 90 68 // 69 Скользящие формы предназначены для формования бетона и создания необходимого для этого давления уплотнения. Многочисленные формы для устройства самых разнообразных профилей стандартизированы или создаются по индивидуальным заказам. 70 // 71 6.1 Назначение, конструкция скользящих форм Готовый монолитный профиль Приемная воронка Корпус формы Скользящая форма для устройства заглубленного профиля Боковая плита Основание Основные элементы скользящей формы В приемную воронку скользящей формы загружается бетон, поданный конвейером. В течение всего процесса укладки в ней всегда должно поддерживаться определенное количество бетона, что требуется для создания статического давления, необходимого для формования бетона на выходе из формы. Находящийся в форме бетон уплотняется несколькими вибраторами и затем формуется на выходе из формы за счет непрерывного движения укладчика вперед. Подача бетона Вибратор Зона формования Готовый профиль Сечение скользящей формы При неровностях основания на скользящей форме закрепляются боковые плиты с гидроприводом. Они компенсируют эти неровности и предотвращают нежелательный выход бетона из-под формы. Перед окончательным формованием бетонного профиля в подошве формы производится финишная обработка его поверхности. Готовый бетонный профиль, уложенный с помощью скользящей формы, отличается стабильностью, точностью геометрии, отсутствием швов, хорошим внешним видом и удобством ухода за ним. Бетоноукладчики позволяют навешивание скользящей формы как сбоку, так и между гусеничными тележками. 72 // 73 6.2 Варианты исполнения скользящих форм Форма для устройства борта Форма для устройства борта с водостоком Форма для устройства водосточного желоба Форма для устройства цоколя 74 // 75 6.2 Варианты исполнения скользящих форм Форма для устройства канала U-образного сечения Форма для устройства канала V-образного сечения Форма для устройства разделительной стенки Форма для укладки цементобетонного слоя 76 // 77 6.3 Дополнительные функции 6.3.1 Комбинированные скользящие формы Корпус Верхняя часть формы Шпиндель для изменения ширины окна Направляющая боковой плиты (регулируемая) Направляющая боковой плиты (нерегулируемая) Направляющие листы Концевая часть модуля Формующий модуль 3 Формующий модуль 1 Формующий модуль 2 Готовый профиль Конструкция комбинированной скользящей формы Комбинированная скользящая форма состоит из корпуса и отдельно вставляемых формующих модулей. Различная рабочая ширина и различная геометрия этих модулей позволяет собирать скользящие формы для устройства самых разнообразных монолитных профилей. Такая скользящая форма является более экономически выгодной альтернативой по сравнению со многими предлагаемыми формами, геометрию выходного окна которых изменять нельзя, так как затраты на корпус здесь только одноразовы. Рабочая ширина формующих модулей составляет, как правило, от 250 до 1100 мм, максимальная высота около 400 мм. Эти модули взаимозаменяемы, что позволяет без проблем переходить, например, с укладки профиля для водосточного желоба на укладку профиля для борта с водостоком. Шпинделем можно вручную сдвинуть регулируемую боковую плиту (внутреннюю) так, чтобы расстояние между обеими плитами примерно соответствовало рабочей ширине навешенного формующего модуля. Гидравлическое зажимное устройство выдвигается, позиционируется за направляющими листами модуля и втягивает его назад между направляющими рельсами к воронке. Под воздействием давления со стороны зажимного устройства система автоматически уплотняется. Затем регулируемая боковая плита прижимается к формующему модулю, обеспечивая его закрепление на корпусе скользящей формы. Отдельная концевая часть формующего модуля, предназначенная для точного выравнивания формы, винтами крепится к направляющим листам. Устройство борта с водостоком с помощью комбинированной скользящей формы 78 // 79 6.3 Дополнительные функции 6.3.2 Понижение профиля В области понижения профиля лист гидравлически опускается Скругления в начале и в конце понижения Непрерывные бортовые камни часто должны быть уплощены, чтобы облегчить въезд автомобилей в жилые зоны, парковочные площадки или т.п. Применение двух различных скользящих форм для этой цели было бы слишком дорогим. Поэтому в зоне понижения высоты профиля устанавливается опускаемый или поворачиваемый лист, который „удаляет“ бетон из верхней части профиля. Когда затем требуется укладка снова на полную высоту профиля, лист просто сдвигается вверх. Профиль без понижения Пониженный профиль Понижающий лист Лист для понижения профиля Скользящая форма 6.3.3 Боковые плиты Гидроцилиндры прижимают боковую плиту к основанию Для минимизации выхода бетона сбоку от скользящей формы, а также для получения чистой нижней кромки профиля предусмотрена боковая плита. Гидроцилиндрами она отжимается вниз к основанию, предотвращая вытеснение бетона в сторону. С боков выжимается лишь минимум бетона 80 // 81 6.3 Дополнительные функции 6.3.4 Подвеска скользящей формы Скользящая форма закреплена слева Скользящая форма может быть навешена как на левой, так и на правой стороне шасси. Телескопическая подвеска позволяет смещать ее в горизонтальном направлении на требуемое расстояние от машины. Скользящая форма закреплена справа 82 // 83 6.3 Дополнительные функции 6.3.5 Регулирование высоты скользящей формы Укладка скользящей формой бетонной полосы в канаве Возможность изменения высоты скользящей формы с помощью гидравлики, без применения дополнительных адаптеров позволяет гибко учитывать особенности каждой строительной площадки. При этом форма может опускаться ниже поверхности, по которой движется укладчик. Кроме того, эта функция дает возможность без проблем преодолевать препятствия, такие, например, как крышка колодца. Высоту скользящей формы можно регулировать в пределах до 400 мм. Укладка на „нулевой“ высоте 84 // 85 6.3 Дополнительные функции 6.3.6 Система быстрой замены формы Скользящую форму можно быстро заменять на другую с помощью специально разработанной для этого системы, предлагаемой в качестве опции. При ее наличии укладчик для навешивания новой формы приближается к ней так, чтобы крепежная скоба на нем вошла в гнезда, предусмотренные для этого на форме. Затем нажатием кнопки форма фиксируется на укладчике гидравлическими замками. Шаг 1: Укладчик подходит к скользящей форме сбоку Шаг 2: Фланцевая плита с крепежной скобой опускается Шаг 3: Крепежная скоба вводится в приемные гнезда Шаг 4: Скользящая форма фиксируется гидрозамками 86 // 87 6.4 Классификация скользящих форм Тип скользящей формы Тип 1 Тип 2 Качество основания ровное, подготовленное неподготовленное Триммер не требуется требуется Боковые плиты с гидроприводом требуются не требуются Обычно различают два типа скользящих форм. Формы типа 1 используются для укладки на предварительно подготовленном, ровном основании. Боковые плиты с гидроцилиндрами гарантируют чистые нижние края профиля. Поэтому укладчик не оборудуется триммером. При применении форм типа 2 необходим триммер, который выравнивает основание перед укладкой. Благодаря предварительно отфрезерованной поверхности и достаточному количеству бетона сбоку от боковых плит с гидроприводом можно отказаться. Скользящая форма типа 1 без триммера Скользящая форма типа 2 с триммером 88 // 89 6.5 Специальные скользящие формы В показанном здесь борте предусмотрено продольное отверстие для труб, предназначенных для стока дождевой воды. Это отверстие получено с помощью резинового шланга, заполненного воздухом. После окончания твердения бетона из шланга выпускается воздух и он удаляется. Вставленные вручную стиропорные трубы для формования дренажных стоков вынимаются примерно через 5-6 часов твердения бетона. Стиропорные плиты Резиновый шланг Трубы для дождевой воды Борт Здесь показана укладка нового профиля на старый. Копирную струну в этом случае можно не применять, так как в качестве базы может использоваться существующий профиль. Новый профиль Существующий профиль 90 // 91 6.5 Специальные скользящие формы Благодаря боковым панелям, высоту которых можно гидравлически регулировать, геометрию формы можно легко настраивать в соответствии с глубиной канавы. Эти панели позволяют точно следовать ее контуру. Скользящая форма с регулируемыми боковыми панелями для устройства водосточной канавы Предварительно подготовленное основание для канавы Условия на строительной площадке, такой как, например, показанный здесь крутой склон, вдоль которого производится устройство водосточного канала, иногда затрудняют подход укладчика к месту работы. В данном случае была использована специальная конструкция с модифицированными несущими рамами и желобом для бетона, что позволило вынести скользящую форму далеко в сторону от укладчика. На другой его стороне был закреплен противовес. Несущие рамы Водосточный канал 92 // 93 6.5 Специальные скользящие формы При укладке бетоноукладчик буксирует профилированную вставку, жестко закрепленную внутри скользящей формы. В результате получают профиль с непрерывной полостью в его нижней части. При таком способе нет необходимости в опорных трубах, которые затем должны удаляться, что потребовало бы дополнительных затрат. Трубы для стока дождевой воды Стиропорная плита Водосточный желоб Буксируемая профилированная вставка (стальная) Желоб над трубами, получаемый с помощью скользящей формы, во время укладки заполнен плитами из стиропора, которые затем удаляются. Для стабилизации профиля на определенных расстояниях вручную создается соединение между обеими его сторонами, разделенными желобом. Готовый профиль будет использоваться для стока дождевых вод, отводимых с дорожного полотна, которое будет построено позже. Трубы для стока дождевой воды Стиропорная плита Водосточный желоб Буксируемая профилированная вставка (стальная) 94 // 95 7 Уплотнение бетона 7.1 Принцип действия вибраторов 100 7.2 Типы вибраторов 102 7.2.1 Прямые вибраторы 102 7.2.2 Изогнутые вибраторы 102 7.3 Приводы вибраторов 103 7.3.1 Электрические вибраторы 103 7.3.2 Гидравлические вибраторы 103 7.4 Теоретическая зона действия вибратора 104 7.5 Позиционирование вибраторов 106 7.5.1 Укладка сбоку 106 7.5.2 Укладка между гусеничными тележками 108 7.6 Измерение частоты 110 96 // 97 Только при оптимальном уплотнении бетона можно гарантировать требуемые свойства монолитного профиля. Для этого в скользящей форме устанавливаются вибраторы, которые обеспечивают равномерное уплотнение бетона с помощью вибрации. 98 // 99 7.1 Принцип действия вибраторов Свежий бетон, загруженный в скользящую форму, содержит большее или меньшее количество пустот в зависимости от его консистенции и состава. Чтобы он приобрел свойства и прочность, требуемые для укладки из него монолитного профиля, необходимо удалить из него воздух, т.е. уменьшить пористость. Однако небольшая доля пор все еще остается в бетоне. На стержне вибратора находится дебалансный груз. При его вращении вибратор совершает колебательные движения. В процессе уплотнения отдельные высокочастотные вибраторы передают эти колебания на зерна каменных материалов, входящих в состав бетона. Благодаря этому воздух выдавливается на поверхность и поры закрываются. Несмотря на уплотнение текучесть колеблющейся бетонной массы улучшается, что гарантирует равномерное формование профиля. Поэтому при рассмотрении этого процесса говорят о разжижении бетона. Бетон низкого качества вследствие его высокой пористости Бетон должен быть равномерно уплотнен по всему поперечному сечению профиля; неуплотненных зон не должно быть. Для этого вибраторы располагаются в форме на определенных расстояниях друг от друга, в зависимости от условий их применения. Важным условием получения равномерного по качеству профиля является, кроме того, непрерывное движение вперед укладчика. Практические советы: • По завершении укладки полностью очистите вибраторы с их подвеской! Неочищенная подвеска приведет к тому, что вибратор больше не сможет колебаться, потребляемая им мощность увеличится и он, в конечном счете, может выйти из строя. Бетон хорошего качества благодаря малой доле пор и более равномерному распределению каменных материалов Вилка Гладкий защитный шланг уменьшает прилипание бетона Полностью герметизированные соединения для защиты от механических повреждений, защиты изоляции и отвода тепла Геометрия вибратора уменьшает истирание защитного шланга на его подвеске Встроенные 3-фазные асинхронные моторы Большая зона действия и высокая мощность уплотнения благодаря большому дебалансу Специальные роликоподшипники Основные элементы электровибратора 100 // 101 7.2 Типы вибраторов 7.2.1 Прямые вибраторы При использовании боковой скользящей формы используют, в основном, прямые вибраторы, особенно при устройстве высоких и узких с большой высотой профилей, таких как разделительные стенки или борта с водостоком. Именно вибраторы гарантируют здесь бесперебойный поток бетона в области воронки благодаря своей малой по размерам и тонкой подвеске. 7.2.2 Изогнутые вибраторы При укладке слоев бетона между гусеничными тележками чаще применяются изогнутые вибраторы. Они монтируются в камере уплотнения перед скользящей формой. 7.3 Приводы вибраторов 7.3.1 Электрические вибраторы Электровибраторы хорошо зарекомендовали себя при укладке слоев бетона. Каждый из вибраторов в системе можно контролировать с помощью электроаппаратуры. При отказе любого из них подается сигнал предупреждения. Это обеспечивает оптимальный и контролируемый процесс управления. Благодаря приводу от трехфазного асинхронного мотора электровибратор имеет высокий к.п.д., требует лишь малого обслуживания и работает с небольшим расходом энергии. 7.3.2 Гидравлические вибраторы Гидравлические вибраторы рекомендуются для боковой укладки, например, профилей для устройства бортов с водостоком или разделительных стенок. Такие профили со сложной геометрией требуют уплотнения отдельных зон в разной степени. При использовании вибраторов этого типа частоту вибрации каждого из них можно задавать индивидуально с площадки машиниста. Это позволяет оптимально уплотнять даже бетон различной консистенции. Практические советы: • При укладке слоев дорожной одежды преимущество отдается электрическим вибраторам, учитывая их высокий к.п.д. и простоту контроля частоты. • Включайте вибраторы только тогда, когда они погружены в бетон в воронке. 102 // 103 7.4 Теоретическая зона действия вибратора Эффективную зону действия вибратора для уплотнения бетона можно примерно описать конусом вокруг его стержня. При изменении частоты колебаний соответственно изменяется и радиус основания конуса, т.е. общая эффективная зона действия вибратора. Вибратор Вибратор Зона действия Зона действия Зона действия вибратора при малой частоте колебаний Зона действия вибратора при большой частоте колебаний Чтобы бетон был оптимально, равномерно уплотнен, вибраторы должны быть смонтированы в форме на примерно одинаковых расстояниях друг от друга. Важную роль также играет высота сброса бетона в уплотнительную камеру или воронку. Кроме того, чтобы энергия уплотнения могла быть в максимальной степени передана бетону, находящемуся в скользящей форме, бетон в воронке своим весом должен создавать здесь определенное статическое давление. При боковой укладке в воронке должна быть создана соответствующая высота сброса бетона. При укладке слоев эта высота над формой, в зависимости от положения вибраторов, должна составлять примерно половину толщины укладываемого слоя. Для оценки теоретической зоны действия вибратора используют приближенную формулу, согласно которой диаметр этой зоны составляет 10 диаметров самого вибратора. Вибратор d Эффективная зона действия D = 10 x d 104 // 105 7.5 Позиционирование вибраторов 7.5.1 Укладка сбоку Для оптимального уплотнения бетона важно правильно расположить вибраторы. Они закрепляются так, чтобы продольная ось вибратора лежала в направлении потока материала. Количество и направление вибраторов зависит от формы профиля и консистенции бетона. Как правило, расстояние между вибраторами следует выбирать так, чтобы их зоны действия надежно перекрывались и, таким образом, появление неуплотненных зон было исключено. При боковой укладке: озиционируйте вибраторы непосредственно П в скользящей форме. ыбирайте число вибраторов в соответствии В с поперечным сечением профиля. ледите, чтобы зоны действия вибраторов С перекрывали друг друга. ледите, чтобы высота сброса бетона в С воронку оставалась постоянной. Это важно для равномерности уплотнения и ровности профиля. онтируйте вибраторы так, чтобы они не М контактировали со стальной армировкой. Вибраторы оптимально уплотняют бетон Перекрытие зон действия вибраторов 106 // 107 7.5 Позиционирование вибраторов 7.5.2 Укладка между гусеничными тележками При укладке между гусеничными тележками: озиционируйте вибраторы перед П скользящей формой. етон должен быть полностью и Б равномерно уплотнен по всему поперечному сечению. Поэтому внутренние вибраторы устанавливайте по всей ширине укладываемого слоя равномерно по направлению и по высоте. асстояние между вибраторами сохраняйте Р постоянным, чтобы исключить появление неуплотненных зон. Равномерное расположение вибраторов асстояние краевых вибраторов до левой Р и правой сторон формы составляет, как правило, примерно 125 мм, расстояние между вибраторами – от 360 до 380 мм. бязательно следите, чтобы высота сброса О бетона в уплотнительную камеру оставалась постоянной, чтобы гарантировать высокое уплотнение и ровность профиля. ~125 мм ~ 360 380 мм ~ 360 380 мм Перекрывающиеся зоны действия вибраторов 108 // 109 7.6 Измерение частоты Сирометр для измерения частоты Требуемая мощность уплотнения вибраторами зависит от различных параметров, таких консистенция бетона и тип каменных материалов в нем. Для хорошего уплотнения частота колебаний стержня вибратора должна лежать в пределах от 7000 до 12 000 мин–1. Измерение частоты вибрации вибратора осуществляется резонансным частотомером. Он имеет достаточно высокую точность, допуск составляет около ±2%. Диапазон измерений этого прибора охватывает частоты от 800 до 50 000 мин–1, что соответствует примерно 14-833 Гц. Для измерений во время укладки прибор закрепляется на защитной трубе вибратора. Если вращать его верхнюю часть влево, то наружу выходит контрольная проволока. При определенной свободной длине ее конец начинает вибрировать (резонировать). При самой большой амплитуде вибрации проволоки метка на верхней шкале указывает на актуальную частоту вращения (мин–1) груза в вибраторе. На нижней шкале частота указана в виде числа колебаний в 1 секунду (Гц). 110 // 111 8 Уход за бетоном 8.1 Защита от погодных воздействий 116 8.1.1 Нанесение пленкообразующей жидкости 116 8.1.2 Жесткие укрытия 118 8.1.3 Непрерывное увлажнение водой 119 8.2 Прорезание швов 120 8.2.1 Ложные швы 120 8.2.2 Деформационные швы 122 8.3 Герметизация швов 123 8.4 Проверка качества бетона 124 8.4.1 Проверка качества свежего бетона 124 8.4.1.1 Проверка консистенции 125 8.4.1.2 Измерение пористости манометрическим методом 134 8.4.2 Проверка качества затвердевшего бетона 136 112 // 113 При твердении бетона его объем уменьшается, он сжимается. Если в фазе твердения бетона не обеспечить сохранение его необходимой влажности, возникают структурные напряжения, которые могут привести к растрескиваниям. Эти явления нужно предотвращать с помощью соответствующих мероприятий. В фазе твердения требуется в достаточной мере увлажнять бетон. На твердение влияют также погодные условия, особенно разность температур бетона и воздуха. Более теплый воздух, например, в солнечный день ускоряет высыхание поверхности бетона. Кроме того, свежий бетон, уложенный на открытом воздухе, должен защищаться от дождя, ветра, солнца и мороза. Продолжительность ухода зависит, главным образом, от цели применения, состава и нарастания прочности бетона, а также от его температуры и температуры воздуха. Дополнительно для предотвращения неконтролируемого трещинообразования в затвердевшем бетоне через определенные расстояния нарезаются швы. 114 // 115 8.1 Защита от погодных воздействий 8.1.1 Нанесение пленкообразующей жидкости Защита пленкообразующей жидкостью применяется преимущественно для дорожных покрытий, боковых профилей и подобных им бетонных сооружений. При высыхании такие жидкости образуют тонкую защитную пленку, замедляющую испарение воды из бетона во время его твердения. Пленкообразующие жидкости относятся к жидким, содержащим парафин средствам для ухода за бетоном, которые после нанесения сильно замедляют испарение воды с поверхности. Поры покрытого такой жидкостью бетона закрываются воском, вода остается в бетоне, что ведет к равномерности твердения. Остаточная доля воды составляет 60-90%. Насос высокого давления Пленкообразующую жидкость равномерным слоем наносят на бетон с помощью подходящего разбрызгивателя. В случае боковых профилей или покрытий небольших дорог идеальным является разбрызгиватель с насосом высокого давления. Для дорог большой ширины (до 16 м) более предпочтительны самоходные финишеры с разбрызгивателем. Жидкость должна наноситься сплошным слоем и как можно раньше: для бетонных поверхностей на открытом воздухе – как только вначале глянцевая поверхность свежеуложенного бетона начинает становиться матовой. Пленкообразующая жидкость должна быть нанесена равномерно Необходимо следить, чтобы пленка всегда была замкнутой и для ее образования жидкость была нанесена в количестве, предписанном ее изготовителем. Расход жидкости можно проверить простым испытанием. Для этого взвесьте чистый лист бумаги формата DIN-A4, уложите его на обрабатываемую поверхность и снова взвесьте сразу же после нанесения жидкости. Разность весов соответствует весу жидкости, нанесенной на лист DIN-A4. В случае вертикальных поверхностей, возможно, потребуется наносить жидкость несколько раз. Обычно к ней добавляется светлый краситель, чтобы можно было легко оценить, насколько равномерно покрыта поверхность пленкообразующей жидкостью. DIN A4 = 0,21 м x 0,297 м = 0,06237 м2 Практические советы: 0,06237 м2 x 16 = 1 м2 • Для контроля расхода пленкообразующей жидкости используйте обычный лист бумаги формата А4 и почтовые весы. Найденная разность весов, умноженная на коэффициент 16, дает количество пленкообразующей жидкости, нанесенной на 1 м2 бетонной поверхности. Испытание для расчета требуемого расхода пленкообразующей жидкости 116 // 117 8.1.2 Жесткие укрытия Свежеуложенный бетонный слой, закрытый пленкой Укрытие временными крышами Наиболее часто применяемой мерой для предотвращения преждевременного твердения бетона является укрытие его полиэтиленовой пленкой. Пленка должна накладываться на еще матово-влажный бетон с перекрытием ее полос. Чтобы между поверхностью бетона и пленкой не проникал воздух и не „вытягивал“ из бетона воздух, требуется следить, чтобы пленка была закреплена на ее стыках, например, клеящейся лентой. При укрытии бетонной поверхности материалами, содержащими воду, например, джутовой тканью, соломенными рогожами, слоем песка и т.п., вода также удерживается ими и при необходимости дополнительно может быть защищена пленкой от очень быстрого испарения. Оправдало себя также укрытие бетона мобильными, складывающимися временными крышами. Они защищают от солнечных лучей и дождя, но не от испарения. 8.1.3 Непрерывное увлажнение водой Часто используемым способом предотвращения преждевременного твердения бетона является также увлажнение его поверхности водой. Эта поверхность должна поддерживаться влажной постоянно, поскольку ее попеременное увлажнение и высушивание может вести к появлению напряжений и образованию трещин в свежеуложенном бетоне. Для этой цели применяется машина ТСМ, предназначенная не только для распределения пленкообразующей жидкости, но и для текстурирования поверхности. Прямого направления на бетон сильной струи воды следует избегать, так как вследствие резкого охлаждения его поверхности также могут появиться трещины. Кроме того, из бетона вымывается цемент, что может вызвать снижение прочности каменного скелета в области поверхности. При температурах ниже замерзания влажный уход не допустим. Напротив, в таких случаях следует предусматривать теплоизоляцию, чтобы предотвратить охлаждение бетона. При высоких температурах, сильном солнечном облучении, сильном ветре или при морозах необходимы дополнительные защитные мероприятия. Увлажнение бетона машиной ТСМ 118 // 119 8.2 Прорезание швов Естественное, т.е. практически неконтролируемое образование трещин должно предотвращаться, чтобы не ухудшались функционирование и срок службы бетонного профиля. Бетон обладает относительно низкой прочностью на растяжение. Поэтому для предотвращения неконтролируемых трещин в нем создают искусственные швы, целенаправленно ослабляя конструкцию в местах их наиболее вероятного появления и, тем самым, 8.2.1 снимая внутренние напряжения в конструкции. При этом различают ложные и деформационные швы. Первые прорезаются только на часть толщины конструкции, ослабляя ее поперечное сечение. Вторые представляют собой сквозные швы, полностью разделяющие конструкцию на части, которые могут перемещаться относительно друг друга при колебаниях температуры. Ложные швы Нарезка швов алмазными дисками Нарезка швов алмазными дисками Ложные швы образуют места заданного разрушения бетонного профиля. При этом после отверждения бетона поперечное сечение профиля ослабляется путем надреза его на определенную глубину для „провоцирования“ трещинообразования в заданном месте. Ожидаемая трещина должна пройти по этому шву на всем поперечном сечении, создавая естественное сцепление между разделенными трещиной частями по всей ее площади. При нарезке ложного шва алмазным диском создается прорезь на глубину 2-3 см по всему поперечному сечению профиля. Расстояние между отдельными швами, как правило, предписывается и составляет от 4,5 до 10 м. Шов должен быть прорезан своевременно, пока еще в твердеющем бетоне не развились напряжения растяжения. Но в то же время шов должен быть уже настолько твердым, чтобы он мог оставаться чистым и материал из него не выкрашивался. При высоких температурах швы могут прорезаться уже через несколько часов, в зимнее же время могут потребоваться один-два дня ожидания. В некоторых странах допускается упрощенное образование швов, путем вдавливания, например, планки в еще влажный бетон. Практические советы: • При образовании шва сначала очень осторожно прорежьте его в верхней части бетонного профиля и затем медленно продолжайте резку вниз! • При резке ни в одном месте не должно быть явлений растрескивания. Шов должен быть чистым по всей его поверхности! • Не ждите до полного твердения бетона, чтобы можно быть получить чистый шов! Примерно через 2-6 часов (в зависимости от погодных условий) после укладки выполните пробную резку для проверки, наступило ли время для нарезки швов. • Во время резки смачивайте место реза водой, чтобы уменьшить образование пыли! • Следите, нет ли в бетоне арматуры! 120 // 121 8.2 Прорезание швов 8.2.2 Деформационные швы Нарезка деформационных швов электропилой Деформационные швы требуются на непрерывных бетонных профилях большой длины или при упоре профиля в прочные конструкции, например, мостовые. Профиль разрезается на части, позволяя их расширение без деформации. Разделительная стенка разрезается полностью 8.3 Герметизация швов Перед герметизацией шва его необходимо очистить. Для предотвращения возможных дефектов герметизации и последующих повреждений строительных конструкций на поверхности шва сначала наносится так называемый грунт. Затем шов заполняется шовной мастикой, например, силиконом. Возможна также запрессовка в шов планки соответствующего сечения из сжимаемого материала. Герметизация шва может производиться только в сухую погоду, но не при морозе. Бетон должен быть достаточно твердым. Грунт и шовная мастика Практические советы: • Прорезанные швы продуйте сжатым воздухом, покройте грунтом и заполните чистым силиконом. Излишек силикона как можно быстрее удалите до его твердения! • Полностью заполните шов шовной мастикой и разровняйте излишний силикон для создания закрытой поверхности! 122 // 123 8.4 Проверка качества бетона Различают проверку свежего и проверку затвердевшего бетона. 8.4.1 При этом свежим считается бетон, еще поддающийся обработке и уплотнению. Проверка качества свежего бетона Ниже описаны методы проверки характеристик свежего бетона, непосредственно касающихся его обрабатываемости: консистенции и пористости. Если не указано иное, описанные здесь методы предписываются немецкими стандартами. Но, как показывает опыт, в Европе и США используются идентичные или по меньшей мере сравнимые с ними методы. Практические советы: • При использовании любого из описанных методов следите, чтобы исследуемый образец находился на прочном, горизонтальном основании! • Испытательное оборудование должно быть чистым. Остатки бетона должны удаляться с него после каждого испытания! • Испытания должны проводиться сразу же после взятия пробы! 8.4.1.1 Проверка консистенции Определение консистенции: Согласно стандартам DIN 1045-2 и DIN EN 206-1 свежий бетон по консистенции имеет следующие категории: очень жесткий, жесткий, пластичный, мягкий, очень мягкий, текучий и очень текучий. По таблице ниже консистенция может быть определена более точно в границах каждой категории. Поскольку обрабатываемость не имеет физической величины, а объединяет в себе такие свойства смеси, как текучесть, формуемость и уплотняемость, ее однозначное физическое определение и, соответственно, ее проверка не возможны. К тому же, свежий бетон при транспортировке находится в пластическом состоянии, при смешивании и уплотнении - в жидком, а иногда и в обоих. Поэтому для количественной оценки уплотняемости используется обобщенное понятие „консистенция“. Категория бетона по консистенции очень жесткий Классы растекаемости Классы уплотнения Класс Значение растекаемости, мм Класс Степень уплотнения v – – C0 ≥ 1,46 жесткий F1 ≤ 340 C1 1,45 – 1,26 пластичный F2 350 – 410 C2 1,25 – 1,11 мягкий F3 420 – 480 C3 1,11 – 1,04 очень мягкий F4 490 – 550 текучий F5 560 – 620 очень текучий F6 ≥ 630 124 // 125 8.4 Проверка качества бетона Ниже описаны очень важные, наиболее широко применяемые во всем мире методы оценки консистенции. Однако следует помнить, что эти методы учитывают только собственную массу бетона и не отражают динамические процессы, протекающие во время укладки. Испытание на растекаемость по DIN EN 12350-5 Форму в виде воронки поставьте на увлажненный испытательный стол, заполните ее двумя слоями свежего бетона, уплотняя каждый из них 10 легкими ударами деревянной ступки. После съема формы вертикально вверх в течение 15 секунд поднимите крышку стола до упора 15 раз и дайте ей снова упасть. Заполните форму свежим бетоном Измерьте диаметр растекания образца в двух направлениях параллельно краям стола. Среднее арифметическое обоих измерений дает значение растекаемости „а“. Образец при этом должен иметь равномерную форму и закрытую поверхность. Испытание на растекаемость особенно подходит для бетонов от мягкой до очень текучей консистенции, но не для очень жестких и жестких бетонов. a= Снимите форму d1 + d2 2 Поднимите и отпустите крышку стола Замерьте растекание 126 // 127 8.4 Проверка качества бетона Испытание на уплотняемость по DIN EN 12350-4 Свежим бетоном заполните открытую сверху форму высотой 400 мм и с поперечным сечением 200 х 200 мм (или форму кубической формы со сторонами 200 мм), дополнительно не уплотняя бетон. Для этого набирайте его мастерком и сбрасывайте в форму через его длинный край. Удалите излишек бетона (его поверхность должна быть вровень с краями формы). Затем на вибростоле максимально возможно уплотните бетон внутренним вибратором или трамбовкой. Степень уплотнения v представляет собой отношение высот рыхлого бетона h и бетона после уплотнения h - s (среднее арифметическое результатов измерений в четырех углах формы в мм, см. формулу справа). Применение этого испытания особенно целесообразно для бетонов с консистенцией следующих категорий: очень жесткий, жесткий и пластичный. Заполните форму бетоном Выполните испытание на вибростоле h 400 V= = h–s 400 – s Уплотненный бетон Измерьте высоту бетона в форме 128 // 129 8.4 Проверка качества бетона Испытание на осадку по DIN EN 12350-2 (Slump-Test) Форму в виде воронки высотой 300 мм и диаметром 10 см вверху и 20 см внизу заполните свежим бетоном тремя слоями примерно одинакового объема каждый. Каждый слой уплотните 25 ударами 1,5-килограммовой трамбовки. Через 5-10 сек после заполнения снимите форму, подняв ее вверх. Сразу после съема формы измерьте самую большую разность высот образца и формы. Заполните форму на треть Разность высот формы и образца после снятия формы представляет собой осадку. Ее можно определить по таблице. Предусмотрены классы осадки от S1 до S5 с ее значениями от 10 до более чем 220 мм. Общее время испытания не должно быть меньше 2,5 мин. Испытание на осадку очень пригодно для бетонов средних значений консистенции. Уплотните слой бетона Стяните форму вертикально вверх Измерьте разность высот 130 // 131 8.4 Проверка качества бетона Испытание на время осадки (Vebe-Test) Форму в виде воронки высотой 300 мм и диаметром 10 см вверху и 20 см внизу заполните свежим бетоном и уплотните его. Форма стоит при этом внутри 24-см цилиндра. После удаления формы переформуйте бетон в цилиндр одновременным воздействием на него вибростола и нагрузки от конической трамбовки. Время в секундах, требуемое для этой переформовки, представляет собой меру консистенции. Заполните форму бетоном и уплотните его Снимите форму вертикально вверх Создайте нагрузку и включите вибрацию Измерьте время полной переформовки 132 // 133 8.4 Проверка качества бетона 8.4.1.2 Измерение пористости манометрическим методом Доля пор в смеси определяется по DIN EN 12350-7 с помощью герметичного контейнера. При этом используется тот факт, что объем воздуха в уплотненном бетоне изменяется под воздействием на бетон избыточного давления. Свежий бетон закладывается в контейнер и уплотняется. Контейнер закрывается и устанавливается в барокамеру, в которой затем повышается давление. В пространство между бетоном и крышкой контейнера через клапаны подается вода из бутылки, которую можно сжимать. Клапаны закрываются, и повышенное давление через третий клапан передается на бетон. По манометру теперь можно без пересчета считать значение содержания пор в бетоне. Зная долю пор в свежем бетоне, можно оценить его морозостойкость после твердения. Эта характеристика представляет собой объемную, процентную долю воздушных пор в полностью уплотненном бетоне. В бетонах без порообразователей ее значение составляет 1-2 об.-%. Заполните контейнер свежим бетоном и уплотните бетон Залейте воду Пористые бетоны, вследствие образования в них искусственных пор, имеют повышенную пористость. Побочным эффектом здесь являются повышенная способность свежего бетона сохранять форму и лучшая обрабатываемость, а также более высокая морозостойкость затвердевшего бетона. Снимите избыточное давление Считайте значение пористости 134 // 135 8.4 Проверка качества бетона 8.4.2 Проверка качества затвердевшего бетона Прочность на сжатие затвердевшего бетона является важнейшей характеристикой бетона. Ее оценка в большинстве случаев производится испытанием по DIN EN 12390-2. Согласно предписаниям, действующим в отдельных странах, эта оценка производится чаще всего с помощью образцов. По результатам этой оценки определяется класс прочности бетона. Шаг 1: Изготовление образцов В соответствии с немецким стандартом: В Германии используется, в основном, прочность на сжатие, определенная на кубический образцах с длиной грани 150 мм. В других странах применяются также цилиндры диаметром от 100 до 150 мм с отношением диаметра к высоте 2:1. В США прочность на сжатие оценивается на цилиндрах высотой 152 мм и диаметром 305 мм. Свежий бетон закладывается в форму двумя слоями не толще 100 мм и уплотняется. Для уплотнения используются внутренний вибратор, вибростол или трамбовка (25 ударов на слой). Уплотнение производится до тех пор, пока на поверхности больше не будет видно больших пузырей воздуха. Если бетон уплотняется трамбовкой, то после заполнения формы между бетоном и стенкой формы следует вставить шпатель, чтобы мог удаляться скапливающийся там воздух. При обоих способах уплотнения поверхность после него необходимо выровнять и выгладить. бразцы после изготовления должны быть О выдержаны в течение 24 ± 2 часов при 20 ± 2°С с защитой от их высушивания. ерез 24 ± 2 часа образцы вынимаются из Ч формы. течение 6 суток, непосредственно до В испытания образцы, извлеченные из формы, должны выдержаться на решетках в водяной бане при 20 ± 2° С или на решетчатом поддоне в камере с относительной влажностью >95%. льтернативно, образцы могут вплоть до А испытания выдержаться в течение 7 суток при температуре 20 ± 2° С и относительной влажности 65 ± 5%. В таком случает найденное значение прочности уменьшается на определенный коэффициент. Изготовление образца Образцы в водяной бане 136 // 137 8.4 Проверка качества бетона Кубический образец под нагрузкой Разрушенный образец Шаг 2: Испытание образцов Поверхности образца, к которым прикладывается нагрузка, должны быть ровными, с равномерной структурой. Направление нагрузки должно быть перпендикулярным направлению заполнения формы. Скорость нагружения должна составлять примерно 0,5 Н/мм2 х сек. Прочность на сжатие при этом рассчитывается по следующей формуле: F fc = Ac fc - Прочность на сжатие, МПа или Н/мм2 F - Максимальная сила при разрушении, Н Ac- Площадь поперечного сечения образца, мм2 Прочность бетона на сжатие при испытании его кубического образца с длиной грани 150 мм после выдерживания в водяной бане (fc,cube) определяется с точностью 0,5 МПа (Н/ мм2). Если же выдержка кубических образцов производится по указаниям DIN EN 12390-2, приложение NA, то найденная прочность fc.dry требует пересчета на расчетную выдержку в водяной бане по приведенной ниже таблице. Класс прочности на сжатие Кубический образец с гранью 150 мм Обычный бетон ≤С50/60 fc,cube = 0,92 x fc,dry Высокопрочный обычный бетон ≥C55/67 fc,cube = 0,95 x fc,dry Изготовитель товарного бетона в рамках своих возможностей контроля подтверждает соответствие своей продукции требованиям к прочности на сжатие. Подрядчик проверяет соответствие поставленного ему бетона этим требованиям (путем проверки идентичности или выполнением контрольного испытания). Для каждого поставляемого бетона на месте его укладки должны быть взяты по меньшей мере три пробы. Ниже перечислены методы испытаний и правила, используемые в США: „Air Content of Freshly Mixed Concrete by the Pressure Method“ ASTM C 231 / AASHTO T 152 „Air Content of Freshly Mixed Concrete by the Volumetric Method“ ASTM C 173 / AASHTO T 196 „Density (Unit Weight), Yield, and Air Content (Gravimetric) of Concrete “ ASTM C 138 / AASHTO T 121 „Specification for Compressive Strength“ ASTM C 39 / AASHTO T 22 „Specification for Flexural Strength Using ThirdPoint Loading“ ASTM C 78 / AASHTO T 97 „Specification for Flexural Strength Using CenterPoint Loading“ ASTM C 293 / AASHTO T 177 „Specification for Splitting Tensile Strength“ ASTM C 496 / AASHTO T 198 138 // 139 9 Армирование бетона 9.1 Основы армирования 144 9.2 Виды армирования 146 140 // 141 Бетон, сам по себе, имеет высокую прочность на сжатие, но очень слабо противостоит силам растяжения. Поэтому для восприятия растягивающих напряжений его армируют стальными элементами. 142 // 143 9.1 Основы армирования В бетон, который – без дополнительных мероприятий – может выдерживать лишь небольшие силы растяжении и изгиба, для восприятия этих сил укладывают стальную арматуру. Кроме того, ее комбинация с бетоном позволяет строительным элементам выдерживать еще большие нагрузки сжатия. Усиленный стальной арматурой бетон называется железобетоном. Специальная сталь, предназначенная для армирования, называется арматурной. Она часто используется в виде стальных стержней, матов, сетки и т.п. Вид армирования определяется, как правило, заказчиками. Стальная арматура в бетоне обычно хорошо защищена от коррозии без какойлибо дополнительной обработки. Высокая щелочность окружающего арматуру бетона вызывает образование на стали тонкой сплошной окисной пленки. К тому же, затвердевший бетон удерживает арматуру в требуемом положении, чтобы она могла наилучшим образом противодействовать силам, воздействующим извне. Оборудование бетоноукладчиков со скользящими формами позволяет без проблем закладывать в бетон предварительно подготовленные армирующие элементы. Для закладки непрерывного стального троса или стальных стержней перед скользящей формой предусмотрены соответствующие направляющие. Сила растяжения, воздействующая на бетон Сила растяжения, воздействующая на арматуру Сила растяжения, воздействующая на арматуру, гораздо больше силы растяжения, воздействующей на бетон 144 // 145 9.2 Виды армирования Стальные стержни длиной до 10 м, требуемые на день работы укладчика, укладываются по линии укладки профиля и соединяются сваркой. Во время укладки „бесконечная“ стальная нить втягивается в профиль. Разделительные стенки со стальным „бесконечным“ армированием способны выдерживать удары даже тяжелых грузовых автомобилей. Кроме того, армирование предотвращает разрушение бетона и разлет его кусков в стороны. Армирование пятью стальными тросами придает разделительной стенке очень высокую прочность на разрушение. Перед началом работы стальные тросы сматываются с лебедки на требуемую длину и во время движения укладчика втягиваются в профиль через расположенные по центру окна. Проволочные сетки из различных сталей используются для непрерывного армирования, для чего они связываются друг с другом проволочными стяжками, металлическими петлями и т.п. Они имеют форму, соответствующую форме укладываемого профиля, и, как правило, уже при подготовке основания закрепляются заливкой. Армирование разделительных стенок сеткой обеспечивает максимальную стойкость бетона к разрушению, что требуется, например, на мостах. Показанная здесь проволочная сетка воспроизводит геометрию укладываемого канального профиля. Сетка предварительно укладывается на специальные подкладки на высоте, которую она должна иметь в днище будущего канала. 146 // 147 9.2 Виды армирования Для повышения стабильности бетонных покрытий перед укладкой профиля стальные маты закрепляются на специальных держателях. Связь матов друг с другом производится проволочными стяжками или сваркой. Стальные маты уложены здесь в положении, которое позволяет с их помощью в максимальной степени компенсировать радиальные силы сдвига, развиваемые тяжелыми грузовыми автомобилями на крутом повороте участка с круговым движением. Стальные анкеры вручную, на определенных расстояниях устанавливаются заливкой еще при подготовке основания или вручную втыкаются в свежеуложенный бетонный профиль. Они служат для закрепления этого профиля на основании или для связи его с двумя отдельно укладываемыми профилями. Форма анкеров выбирается в соответствии с формой профиля. Они могут быть изготовлены, например, из прутка или U-образного профиля. 148 // 149 10 Управление бетоноукладчиком 10.1 Необходимость регулирования 154 10.2 Нивелирование с помощью копирных струн 156 10.2.1 Регулирование высоты 156 10.2.2 Управление направлением движения 157 10.2.3 Укладка при движении по прямой с датчиками направления движения 158 10.2.4 Укладка при движении снаружи кривой трассы профиля без дополнительного датчика направления движения 160 10.2.5 Укладка при движении снаружи кривой трассы профиля с дополнительным датчиком направления движения 162 10.2.6 Укладка при движении внутри кривой 164 10.3 Укладка с помощью 3D-системы нивелирования 166 10.3.1 Монтаж 3D-системы на месте работы 166 10.3.2 Цифровая модель местности, построенная с помощью систем GPS/GNSS 166 10.3.3 Оптические системы измерения 168 10.3.4 Работа 3D-системы 170 10.3.5 Очевидные преимущества 171 150 // 151 Современные бетоноукладчики со скользящими формами оборудованы автоматическими системами регулирования высоты (нивелирования) и направления движения. Первая изменяет высоту укладки бетонного профиля в зависимости от положения базы. При устройстве, например, криволинейного профиля система управления направлением движения различает имеющиеся изменения направления базы и соответственно регулирует направление укладки. Различают системы нивелирования с копирной струной и без нее. При первой по предварительно натянутой струне во время укладки скользит щуп датчика, передающего сигналы об отклонения ее высоты от базового значения в систему управления. В системах без копирной струны данные о требуемом положении бетонного профиля формируются компьютером 3D-системы управления. Через специальный порт она связана с системой управления бетоноукладчиком. Выбор системы нивелирования определяется конкретными условиями работы укладчика. До сих пор наиболее широко применяемыми системами нивелирования были системы с копирными струнами. Однако в настоящее время все большее внимание на рынке привлекают системы без использования таких струн. Ниже описаны работа с копирными струнами и ограничения на их применение. 152 // 153 10.1 Необходимость регулирования Укладка без копирной струны - результаты не радуют Тщательное натяжение струн и точное расположение стоек для них обеспечивает точность соблюдения высоты и направления укладки профиля. Выполнить требования к укладке профиля в отношении точности невозможно без встроенной в укладчик системы управления. Данные о требуемых результатах укладки эта система формирует в виде теоретической информации о базе. Чтобы использовать эту информацию для управления машиной, зачастую применяют копирные струны. Копирные струны монтируются до начала укладки вдоль запланированного бетонного профиля. Но иногда они необходимы уже при подготовке основания. Во время укладки щупы датчиков скользят по струнам, фиксируя любые отклонения положения машины от положения, заданного этими струнами, и подавая соответствующие сигналы в систему управления. Последняя сразу же преобразует их в команды изменения угла поворота или высоты ходовой части. Здесь могут применяться датчики с поворотной осью, датчики поперечного наклона или датчики в виде буксируемой лыжи. В случае 3D-систем управления электронный прибор по лазерному лучу непрерывно следит за положением отражателя, жестко закрепленного на укладчике. Данные об этом положении передаются в систему управления, которая тут же сравнивает их с цифровой моделью строительной площадки. Практические советы: • Вместо копирной струны за высотой существующих объектов или профилей можно следить с помощью датчиков, у которых в качестве щупа используется лыжа, буксируемая по этой базе. В случае обнаружения отклонений от заданного положения машины на этой модели рассчитываются сигналы коррекции высоты, наклона и направления и посылаются на укладчик. Укладка с копирной струной – результаты хорошие 154 // 155 10.2 Нивелирование с помощью копирных струн 10.2.1 Регулирование высоты Регулирование высоты по копирной струне Перед укладкой копирную струну точно позиционируют вдоль всей трассы и натягивают. Она определяет требуемую высоту укладки будущего бетонного профиля. Для регулирования высоты (нивелирования) в нормальном случае щупы двух отдельных датчиков, которые несет укладчик (один – для передних гусеничных тележек, второй – для задних), скользят по копирной струне. Во время движения машины вперед каждый датчик контролирует ее высоту относительно струны и непрерывно посылает соответствующие сигналы в систему управления. Речь при этом, однако, идет не об абсолютной высоте, а только об отклонениях от ее заданного – струной – значения. Система управления принимает от датчиков результаты их измерений и при выявлении отклонения подает соответствующие команды на гидроцилиндры нивелирования для их компенсации, путем изменения высоты машины, включая и скользящую форму. Сигналы для этой компенсации подаются с частотой примерно 40 раз в 1 секунду. Сторона машины, на которой закреплена скользящая форма, поднимается или опускается на измеренную разность между заданной и фактической высотами. Компенсация высоты на другой стороне производится вторым контуром управления со встроенным датчиком поперечного наклона. Практические советы: • Щуп датчика должен прилегать к копирной струне так, чтобы были исключены его удары о кронштейны, на которой закреплена струна. 10.2.2 Управление направлением движения Управление направлением движения с помощью копирных струн Информация о положении укладываемого профиля в плане также может быть получена системой управления по результатам слежения за копирной струной. И в этом случае речь идет, как правило, о двух смонтированных на укладчике датчиках, щупы которых скользят по струне. При этом во время движения укладчика щуп каждого датчика скользит по струне сбоку и непрерывно посылает в систему управления измеренные при этом данные. Эти данные и здесь содержат информацию только об отклонениях от заданного – также струной – значения. Система управления обрабатывает эти данные и подает соответствующие команды на цилиндры рулевого управления, поворачивающие гусеничные тележки на угол, требуемый для компенсации отклонений. Сигналы на тележки подаются также с частотой около 40 раз в 1 секунду. Практические советы: • Датчик направления движения должен быть установлен так, чтобы его трубчатый щуп скользил по копирной струне в своей нижней трети. • Чем больше расстояние между точкой контакта щупа со струной и его подвеской, тем ниже точность измерений. 156 // 157 10.2 Нивелирование с помощью копирных струн 10.2.3 Укладка при движении по прямой с датчиками направления движения Укладываемый бетонный профиль Датчик направления движения 1 Расстояние слишком малое Датчик направления движения 2 Копирная струна Расстояние между датчиками направления движения здесь слишком мало, вследствие чего профиль может быть уложен неровно по направлению Для оптимизации работы рулевого управления при движении по прямой рекомендуется не располагать датчики направления движения слишком близко друг к другу. Как показывает опыт, расстояние между ними не должно быть меньше 1,5 м. При расстоянии меньше этого минимально допустимого расстояния возможно снижение точности укладки профиля по направлению. Это объясняется характеристиками регулирования системы управления машиной. При слишком малом расстоянии между датчиками возникает опасность выхода значений сигналов компенсации за допустимые пределы, в результате чего укладка будет не точной. Укладываемый бетонный профиль Датчик направления движения 1 Достаточно большое расстояние Датчик направления движения 2 Копирная струна Расстояние между датчиками направления движения здесь больше минимально допустимого: профиль уложен оптимально Идеальным расположением датчиков направления движения при движении по прямой является следующее: первый датчик - вблизи направляющей колонны задней гусеничной тележки, второй должен быть вынесен как можно дальше вперед (см. рисунок вверху). 158 // 159 10.2 Регулирование с помощью копирных струн 10.2.4 Укладка при движении снаружи кривой трассы профиля без дополнительного датчика направления движения Копирная струна Датчики направления движения монтируются так же, как и для движения по прямой При движении укладчика снаружи кривой трассы профиля при большом радиусе этой кривой укладка возможна без проблем при расположении датчиков, как при движении по прямой. На крутых кривых, однако, при том же расположении датчиков скользящая форма, вполне вероятно, может соударяться с копирной струной. Кроме того, траектория движения формы и, таким образом, направление укладки профиля отклонялись бы от заданных значений, так как поворот передних тележек производился бы слишком рано и на слишком большой угол. Копирная струна Скользящая форма ударяется о копирную струну 160 // 161 10.2 Регулирование с помощью копирных струн 10.2.5 Укладка при движении снаружи кривой трассы профиля с дополнительным датчиком направления движения Датчик направления движения 1 Дополнительный датчик Датчик направления движения 2 Копирная струна До начала входа в кривую работают передний и задний датчики направления движения Точка переключения 1 Копирная струна При движении в кривой вместо переднего датчика включается дополнительный, задний датчик продолжает работу Копирная струна Точка переключения 2 После прохождения кривой работают снова только передний и задний датчики При укладке профиля на криволинейном участке малого радиуса при движении укладчика снаружи кривой рекомендуется использовать третий датчик направления движения, монтируя его перед датчиком 2. При этом предусматривается возможность переключения с датчика 1 на дополнительный и наоборот. Точное положение дополнительного датчика зависит от радиуса кривой. Дополнительный датчик включается в момент достижения им начала кривой (точка переключения 1). При этом он сигнализирует о необходимости поворота передних тележек в более позднее время, чем это было бы при расположении датчиков для движения по прямой, вследствие чего скользящая форма движется на идеальном расстоянии от струны. Датчик 1 снова включается в работу, когда он достигнет точки перехода криволинейного участка в прямой участок (точка переключения 2). Альтернативно применению дополнительного, третьего датчика эту задачу можно решить перемещением в нужный момент датчика 1 в положение, где был бы расположен дополнительный датчик. 162 // 163 10.2 Регулирование с помощью копирных струн 10.2.6 Укладка при движении внутри кривой Рад иус фор движе ни мы вну я ско ль три кри зяще й вой Бетоноукладчик скользящей формой ударяется о копирную струну Учитывая размеры бетоноукладчика со скользящей формой, он не сможет производить укладку бетонного профиля по кривой как угодно малого радиуса, двигаясь внутри нее. Предельно малый радиус, при котором еще возможна укладка, зависит, главным образом, от конфигурации машины, например, от ее длины или расстояния между скользящей формой и шасси. Ра диу с фо движ рм ы в ения нут ско ри л кри ьзящ вой ей Возможное расположение датчиков при движении укладчика внутри кривой Как правило, в большинстве случаев можно использовать расположение датчиков, применяемое при укладке по прямой. Однако, дополнительно необходимо следить, чтобы во время движения в кривых гусеничные тележки и конвейер не могли ударяться о копирную струну. В ином случае передний датчик направления движения должен быть вынесен возможно дальше вперед, чтобы передние тележки начинали поворот раньше. Практические советы: • Чтобы исключить удары о копирную струну при укладке бетона на криволинейных участках при движении укладчика внутри кривой, предварительно он должен пройти „холостой“ отрезок. 164 // 165 10.3 Укладка с помощью 3D-системы нивелирования 10.3.1 Монтаж 3D-системы на месте работы Прецизионная укладка с помощью 3D-системы нивелирования Управление такими строительными машинами, как грейдеры, холодные фрезы, асфальто- и бетоноукладчики со скользящими формами, традиционно производится путем механического слежения за копирными струнами по направлению и высоте. Однако уже несколько лет успешно применяются и все чаще включаются в строительные проекты 3D-системы нивелирования, которые не требуют монтажа копирных струн. Эти системы имеют много преимуществ по сравнению с системами с 10.3.2 копирными струнами. Например, они позволяют проложить идеальную трассу укладки без использования копирных струн не на реальной строительной площадке, а лишь построив ее цифровую модель с помощью компьютера. Такая цифровая модель местности при наличии станции, излучающей вращающийся лазерный луч, и оптической призмы, закрепляемой на укладчике, дают возможность устройства бетонного профиля по любой трассе с высочайшей точностью, при небольших затратах и несложном управлении. Цифровая модель местности, построенная с помощью систем GPS/GNSS GPS (Global Positioning System) - глобальная система позиционирования была разработана в США и сейчас относится к самым известным в мире спутниковым системам подобного типа. Понятие GNSS (Глобальные Спутниковые Навигационные Системы - ГНСС) охватывает GPS, а также российскую спутниковую навигационную систему GLONASS и европейскую GALILEO. Спутники находятся на орбитах высотой около 20 тыс. км и непрерывно передают на Землю сигналы позиционирования, по которым приборы с приемниками этих сигналов могут очень точно рассчитать свое местоположение. Эти сигналы доступны свободно. Сигнал GPS/GNSS-спутников содержит информацию о типе спутника, его положении и времени передачи сигнала. Чтобы приемник мог определить свои координаты, он сравнивает время посылки сигнала со временем его получения. По их разности можно рассчитать расстояние до спутника. В настоящее время 48 спутников GPS/GNSS находятся на своих орбитах над Землей, объединенные в единую систему так, что на Земле всегда можно принять сигналы по меньшей мере от четырех из них. По этим сигналам может быть рассчитано местоположение приемника. Вблизи зданий или в местах с возвышенностями существует опасность приема сигналов лишь от недостаточного числа спутников. В таком случае необходимо перейти в другое место, откуда „видно“ их большее количество. Цифровая карта земельного участка строится по результатам измерения координат его отдельных точек. После этого на ней можно рассчитать, например, трассу будущей дороги в виде отклонений от координат точек этой карты, которую теперь можно рассматривать в качестве цифровой „копирной струны“. = Цифровая „копирная струна“ Прокладка трассы дороги на цифровой модели местности 166 // 167 10.3Управление машиной с помощью 3D-системы нивелирования 10.3.3 Оптические системы измерения Определение местоположения с помощью спутниковых системы, как и прежде, возможно только с точностью в диапазоне 2-3 см. Вращающийся лазер или общая излучающая станция дает возможность создать дополнительную базу для расчета высоты укладки. Комбинация данных измерений по сигналам спутников и наземного лазерного излучателя повышает точность определения координат до миллиметров, что и требуется в современном дорожном строительстве. Общие станции представляют собой электронные приборы для измерения углов и расстояний. Их передатчик направляет лазерный луч на цель (призму), которая закреплена на машине и от которой этот Практические советы: • 3D-система и качество результатов работы в большой степени зависят от точности цифровой модели местности. Поэтому ее подготовка должна выполняться с максимальной тщательностью! • Для работы с 3D-системой большое значение имеет своевременное обеспечение машин рабочими материалами. Поэтому при хорошей организации процесса укладки затраты на выполнение работ могут быть сокращены на порядок! луч отражается. Кроме горизонтального расстояния до цели система общей станции с призмой позволяет рассчитать разность высот, а также горизонтальный и вертикальный углы под которыми находится цель. Общая станция измеряет положение призмы на расстоянии от 100 до 150 м. При этом излучатель станции, имеющий моторный привод, может автоматически следить за призмой при ее перемещении. При движении бетоноукладчика со скоростью примерно 2 м/мин станцию необходимо перемещать в другое место примерно через каждые 90-120 минут. Использование нескольких общих станций позволяет ускорить укладку профиля и производить ее без пауз. Управление этой 4-гусеничной машиной производится двумя общими лазерными станциями 168 // 169 10.3 Укладка с помощью 3D-системы нивелирования 10.3.4 Работа 3D-системы На бетоноукладчике монтируются одна или две призмы, которые располагаются в прямой видимости общей станции (одна призма - на одну общую станцию) и отражают излучаемый станцией лазерный луч. Станция непрерывно определяет местоположение призмы. Результаты измерений по радиоканалу передаются на компьютер системы, расположенный на укладчике. Два многоосных датчика наклона, также на укладчике, дополнительно определяют его продольный и поперечный наклоны. По этим данным компьютер рассчитывает фактическое положение и направление движения укладчика в данный момент. Полученная таким образом информация о местоположении непрерывно сравнивается с запланированными характеристиками бетонного профиля, которые предварительно были заложены в компьютер в виде цифровой модели. При обнаружении отклонений от плана компьютер передает данные о них в систему управления укладчика, которая рассчитывает необходимую коррекцию высоты, наклона и угла поворота гусеничных тележек. Результатом применения 3D-системы являются бетонные профили, уложенные с миллиметровой точностью. Обработка данных компьютером позволяет, к тому же, готовить полную документацию по укладке. Контрольное измерение 3D-порт Цифровая модель Фактическое местоположение Потоки данных в 3D-системе управления Система SPS 10.3.5 Очевидные преимущества Работа без копирных струн несет с собой значительные экономические выгоды. Так, подготовка геодезических данных намного дешевле по сравнению с монтажом струн и измерений с их помощью, которые требуют длительного времени и больших трудозатрат со стороны персонала. Отпадают также затраты на их демонтаж. Кроме того, построенная однажды цифровая модель местности может использоваться далее всеми участвующими в работах машинами. 3D-система также повышает безопасность, так как опасности травм персонала при падении через струны больше не существует. Кроме того, в таких случаях струны смещаются, что сразу же отрицательно сказывается на результатах укладки. Это особенно опасно, поскольку повреждение или смещение струн визуально незаметно, но может существенно повлиять на точность. Проблемы, связанные с недостатком места (например, при работе в туннелях), даже не возникают. Кроме повышения точности укладки одновременно можно снизить расход дорогих материалов. Упрощается работа водителей бетоновозов и других автомобилей, так как больше не нужно опасаться натянутых копирных струн и можно выбирать более удобный путь к укладчику. В результате, экономится время и топливо, т.е. повышается экономичность. Что также важно, снижается влияние человеческого фактора на появление дефектов укладки. Машинист на бетоноукладчике может полностью сосредоточиться на процессе укладки и загрузки смеси из бетоновоза; он теперь не должен вручную вмешиваться в управление направлением движения. 170 // 171 11Факторы, влияющие на результаты укладки 11.1 Цементобетонная смесь 176 11.2 Параметры укладки 178 11.3 Оборудование укладчика 179 11.4 Вес машины и подъемная сила со стороны бетона 180 172 // 173 Максимально возможная производительность при высокой точности результатов укладки возможны только при точном знании возможно большего числа факторов, самым различным образом влияющих на ее процесс. Упущение даже одного из этих факторов может стать причиной значительного снижения качества или даже привести к получению профиля, совершенно не пригодного к применению. В этой главе приведены рекомендации, которые обязательно должны выполняться. 174 // 175 11.1 Цементобетонная смесь Состав цементобетонной смеси остав цементобетонной смеси должен С отвечать требованиям стандарта, указанного в заказе. се исходные материалы должны добавляться В с точностью по меньшей мере 3%. оставные части смеси должны добавляться С в соответствии с инструкцией по их смешиванию (по указаниям стандарта). онсистенция смеси должна регулярно К контролироваться на рабочей площадке, при необходимости должна быть обеспечена связь с работниками бетоносмесительной установки. олжно быть гарантировано постоянство Д состава смеси в течение всего процесса ее приготовления. азмеры крупных зерен не должны быть Р больше трети самой малой предусмотренной толщины бетонного слоя. ольшое значение имеет знание влажности Б поверхности зерен каменных материалов, от которой зависит, в частности, консистенция готового бетона. Количество бетона оличество бетона должно рассчитываться К по его реальной потребности. оличество поставляемого бетона должно К соответствовать скорости его укладки. еобходимо обеспечить достаточный запас Н бетона на месте его укладки (минимум – для работы в течение дня), чтобы застраховаться на случай перерыва в его подвозе. Транспортировка бетона аксимально допустимое время М транспортировки бетона должно рассчитываться в зависимости от внешней температуры. ем крупнее зерна каменных материалов Ч (или добавок к бетону), тем хуже обрабатываемость смеси. ля транспортировки бетона нельзя Д использовать алюминиевые емкости, так как даже непродолжительный контакт с ними цементобетонной смеси ведет к газообразованию. рименение бетона с окатанными зернами П каменных материалов вместо дробленых улучшает обрабатываемость смеси. ля подвоза бетона должно использоваться Д достаточное количество транспортных средств. егко обрабатываемый бетон с окатанными Л зернами каменных материалов лучше пригоден для изготовления бортовых профилей с водосточным желобом. ути подвоза смеси должны быть П предварительно предусмотрены и однозначно обозначены. яжелее обрабатываемый бетон с Т дроблеными зернами каменных материалов благодаря своей более высокой стабильности лучше пригоден для профилей, высота которых больше их ширины. Непрерывная подача бетона является важным условием получения высококачественного профиля 176 // 177 11.2 Параметры укладки Поперечное сечение профиля т поперечного сечения профиля в О значительной мере зависит выбор скорости его укладки. Вибраторы астота вибрации должна лежать в пределах Ч от 0 до 200 Гц. ри необходимости частоту отдельных, П установленных различным образом вибраторов можно изменять независимо друг от друга. Например, при слишком высокой консистенции и большой высоте профиля частота вибраторов, расположенных вблизи воронки, уменьшается по сравнению с частотой остальных вибраторов. птимальное уплотнение бетона достигнуто О тогда, когда прекращается его просадка, поверхность равномерно закрыта и появляются лишь отдельные воздушные пузыри. Угол атаки скользящей формы тобы исключить эффект просадки во время Ч уплотнения бетона, скользящая форма устанавливается под определенным углом атаки. ем выше высота укладываемого профиля Ч по сравнению с его шириной, тем больше должен быть угол атаки скользящей формы. определенных случаях угол атаки В предусматривается уже в конструкции скользящей формы. Влияние погодных условий оздействия внешней среды, такие как В температура воздуха, могут влиять на качество бетона. Идеальной для его укладки является температура от 5 до 30°С. 11.3 Оборудование укладчика Загрузка бетона в укладчик одача бетона должна регулироваться так, П чтобы в скользящей форме всегда было его достаточное количество. воронке скользящей формы всегда должно В быть бетона не меньше его минимально допустимого количества, чтобы в ней сохранялось возможно более постоянное давление, т.е. она всегда должна быть заполнена полностью. ри укладке сбоку в кривых малого радиуса П подача бетона из бетоновозов может быть гарантирована не всегда. В таких случаях более надежен винтовой конвейер, чем ленточный, так как в нем может быть накоплен больший запас бетона. Число и положение вибраторов исло требуемых вибраторов зависит от Ч размеров и геометрии бетонного профиля, а также от консистенции бетона. лишком большое количество вибраторов С ведет к слишком сильному воздействию вибрации, следствием которого может быть появление так называемой „оранжевой корки“, а также к разбуханию бетона за формой. Возможно также скопление в отдельных зонах зерен одного размера (сегрегация) при одновременной потере прочности бетона. лишком малое количество вибраторов, С т.е. недостаточная вибрация, ведет к недостаточному уплотнению и растрескиванию поверхности бетона. ибраторы должны устанавливаться так, В чтобы на входе непосредственно в зону формирования его профиля из бетона уже был вытеснен весь воздух. ибраторы с их подвеской должны быть В расположены так, чтобы они не затрудняли непрерывное течение бетона. Копирная струна тобы предотвратить появление дефектов Ч укладки, регулярно контролируйте направление и высоту копирной струны на каждом рабочем участке. опирная струна, как правило, должна К монтироваться как можно ближе к бетонному профилю. 178 // 179 11.4 Вес машины и подъемная сила со стороны бетона G = Вес машины F = Подъемная сила, действующая со стороны бетона При слишком малом собственном весе бетоноукладчик со скользящими формами может приподниматься силой, которая воздействует со стороны материала на скользящую форму, движущуюся по нему с определенным углом атаки. Отсюда возможны дефекты укладки. Вес укладчика, который противодействует подъемной силе со стороны бетона, является поэтому важнейшим фактором для обеспечения качества укладки. Так как эта сила, зависящая от консистенции бетона, рассчитывается лишь с большим трудом, вес машины всегда должен заведомо намного превышать ее. Всегда должно быть: G >> F Практические советы: • Как правило, вес бетоноукладчика со скользящими формами более чем достаточен, чтобы надежно противодействовать силе подъема со стороны бетона. Однако рекомендуется монтировать форму как можно ближе к шасси машины и для повышения сцепления полностью заполнять водяной бак. 180 // 181 12 Дефекты укладки и их устранение 12.1 Примеры дефектов и рекомендации по их устранению186 182 // 183 Квалифицированная укладка бетона представляет собой комплексную задачу. Специальные знания и большой опыт особенно требуются при выборе оптимального состава смеси и режима работы вибраторов для уплотнения бетона. Если бетон уложен неправильно, расходы на ремонтные работы могут достичь очень больших размеров, а иногда может потребоваться и полное удаление профиля. Поэтому громадное значение имеет своевременное выявление дефектов укладки и определение мер по предотвращение их нового появления. 184 // 185 12.1Примеры дефектов и рекомендации по их устранению Дефект и его причина Трещины в профиле вследствие слишком сухого бетона Устранение Используйте смесь с более высоким соотношением вода-цемент, но в допустимых пределах. корректируйте угол атаки скользящей С формы. Дефект и его причина Разбухание профиля за счет слишком жидкого бетона или образование „оранжевой корки“ в отдельных зонах поверхности профиля Устранение спользуйте смесь с меньшим соотношением И вода-цемент, но в допустимых пределах. Скорректируйте частоту вибрации. Дефект и его причина Непредусмотренное движение скользящей формы по горизонтали или вертикали вследствие неправильного натяжения копирной струны Устранение Проверьте правильность прокладки копирной струны Дефект и его причина Значительное вытекание бетона из скользящей формы сбоку вследствие неровности основания при одновременном снижении в ней статического давления Устранение равильно подготовьте или выровняйте П основание, например, триммером Используйте боковую плиту с гидроприводом 186 // 187 12.1Примеры дефектов и рекомендации по их устранению Дефект и его причина Слишком сухой бетон, частично растрескивающийся при движении укладчика, что ведет к образованию небольших трещин и даже к разрушению профиля Устранение спользуйте смесь с более высоким И соотношением вода-цемент, но в допустимых пределах. Дефект и его причина Слишком большая или слишком малая толщина стенок профиля вследствие неудовлетворительной подготовки основания или деформации (вплоть до отламывания) кромки выглаживающей плиты Устранение Основание или дно траншеи должно быть тщательно подготовлено в соответствии с геометрией профиля. Дефект и его причина Недостаточная связь уложенного материала вследствие слишком влажного бетона Устранение Используйте смесь с меньшим соотношением вода-цемент, но в допустимых пределах. Скорректируйте частоту вибрации. Дефект и его причина Неравномерная поверхность бетонного профиля Устранение Увеличьте угол атаки скользящей формы. Проверьте, достаточно ли бетона в скользящей форме. 188 // 189 12.1Примеры дефектов и рекомендации по их устранению Дефект и его причина Места отсутствия материала в уложенном профиле вследствие слишком малого давления в уплотнительной камере Устранение Проверьте, достаточно ли бетона в воронке. Дефект и его причина Ступенька на поверхности профиля после паузы в работе Устранение ключайте вибраторы только после начала В движения. о возможности, исключайте остановки П машины. Дефект и его причина „Оранжевая корка“ на поверхности профиля Устранение Скорректируйте частоту вибрации в начальной фазе укладки. Скорректируйте положение вибраторов. спользуйте смесь с меньшим соотношением И вода-цемент, но в допустимых пределах. Дефект и его причина Значительные трещины в профиле вследствие слишком сухого бетона Устранение спользуйте смесь с большей склонностью к И просадке. Уменьшите угол атаки скользящей формы. величьте частоту вибрации во время У начальной фазы. окращайте время простоя машины при С паузах в работе. 190 // 191 12.1Примеры дефектов и рекомендации по их устранению Дефект и его причина „Дырки“ в поверхности вследствие того, что воздух не мог быстро удалиться из бетона Устранение корректируйте угол атаки скользящей С формы. чистите отверстие для удаления воздуха из О формы, если оно имеется. Дефект и его причина Разбухание бетона, вызвавшее увеличение его объема или образование ступенек Устранение Снизьте частоту вибрации. 192 // 193 13 Расчеты 13.1 Объем бетона, требуемого для укладки 198 13.1.1 Объем бетона для укладки профиля сбоку 198 13.1.2 Объем бетона для укладки слоя дорожной одежды 199 13.2 Производительность укладки 200 13.2.1 Производительность укладки профиля сбоку 200 13.2.2 Производительность укладки слоя дорожной одежды 201 13.3 Производительность конвейеров 202 13.3.1 Производительность винтового конвейера 202 13.3.2 Производительность ленточного конвейера 204 194 // 195 Для составления заказа для бетоносмесительной установки необходимо предварительно рассчитать потребность в смеси при выполнении конкретной работы. Кроме того, для расчета ритма поставки смеси и транспортировки ее от установки к бетоноукладчику необходимо также рассчитать производительность укладчика при укладке этой смеси. Эти данные позволят организовать непрерывную поставку цементобетонной смеси на место работы бетоноукладчика. 196 // 197 13.1 Расчет объема бетона, требуемого для укладки 13.1.1 Укладка бетонного профиля A L Размеры для расчета объема бетона, требуемого для укладки A = Поперечное сечение профиля, м2 L = Длина укладываемого профиля, м V = Объем бетона, требуемого для укладки, м3 Пример: A = 0,3 м2 L = 1.000 м V = 0,3 м2 x 1.000 м = 300 м3 V=AxL 13.1.2 Укладка слоя дорожной одежды c a b Размеры для расчета объема бетона, требуемого для укладки слоя дорожной одежды a = Ширина укладки, м b = Длина укладки, м c = Толщина укладки, м V = Объем бетона, требуемого для укладки, м3 Пример: a=2м b = 3.500 м c = 0,2 м V = 2 м x 3.500 м x 0,2 м = 1.400 м3 V=axbxc 198 // 199 13.2 Производительность укладки 13.2.1 Производительность укладки профиля сбоку ρ A L Параметры для расчета производительности укладки A = Поперечное сечение профиля, м2 v = Скорость укладки, м/мин ρ = Плотность смеси, кг/м3 Q = Производительность укладки, м3/мин Q=vxA Пример: v = 2 м/мин A = 0,25 м2 ρ = 2400 кг/м3 Q = 2 м/мин x 0,25 м2 = 0,5 м3/мин Указание: Для определения расхода бетона при укладке в кг/мин, необходимо значение производительности укладки Q умножить на значение плотности бетона ρ. 13.2.2 Производительность укладки слоя дорожной одежды c a ρ b Параметры для расчета производительности укладки a = Ширина укладки, м c = Толщина укладки, м v = Скорость укладки, м/мин ρ = Плотность смеси, кг/м3 Q = Производительность укладки, м3/мин Q=vxaxc Пример: v = 2 м/мин a=2м c = 0,1 м ρ = 2400 кг / м3 Q = 2 м/мин x 2 м x 0,1 м = 0,4 м3/мин Указание: Для определения расхода бетона при укладке в кг/мин, необходимо значение производительности укладки Q умножить на значение плотности бетона ρ. 200 // 201 13.3 Производительность конвейеров 13.3.1 Производительность винтового конвейера S n α D Размеры для расчета производительности винтового конвейера A = Поперечное сечение шнека, м2 d = Диаметр шнека, м s = Шаг шнека, м n = Частота вращения шнека, мин–1 α = Угол наклона шнека, ° Q = Производительность конвейера, м3/мин Q = A x s x n x 0,3 x (1 – 0,02 x α) = π x d2 / 4 x s x n x 0,3 x (1 – 0,02 x α) Пример: d = 0,4 м s = 0,35 м n = 80 мин–1 α = 30° Q=πx (0,4 м)2 x 0,35 м x 80 мин–1 x (1 - 0,02 x 30°) = 1,4 м3/мин 4 Указание: Эта формула допустима только для оценочных расчетов 202 // 203 13.3 Производительность конвейеров 13.3.2 Производительность ленточного конвейера X v α X X–X A B β = 30° Поперечное сечение валика смеси насыпью (β = 30°) A= (0,9 x B - 0,05)2 0,068 дм2 Размеры для расчета производительности ленточного конвейера Указание: В этом уравнении значение В должно подставляться в метрах. Результат А получаем в дм2. A = Поперечное сечение валика смеси насыпью B = Ширина ленты, м v = Скорость ленты, м/с g = Плотность бетона = 2400 кг/м3 (влажного) α = Угол наклона ленты, ° k = Коэффициент коррекции, зависящий от угла наклона ленты Q = Производительность, m3/мин Угол наклона α 16° 18° 20° 22° 24° 26° Коэффициент коррекции k 0,89 0,85 0,81 0,76 0,71 0,66 Q = 530 x v x (0,9 x B – 0,05)2 x k 60 Пример: v = 2 м/с B = 0,6 м α = 22° 530 Q= x 2 x (0,9 x 0,6 - 0,05)2 x 0,76 = 3,2 м3/мин 60 Указание: B этом уравнении значение v должно подставляться в м/с, В - в метрах. В качестве результата получаем производительность в м3/мин. Результаты этого расчета могут быть выше или ниже фактических значений в зависимости от консистенции бетона. 204 // 205 14 Приготовление бетона 14.1 Состав бетона 210 14.2 Гранулометрический состав 212 14.3 Свойства бетона 217 14.4 Основные характеристики бетона 218 14.5 Бетоносмесительные установки 219 14.6 Причины плохого качества бетона 220 206 // 207 Нет двух одинаковых бетонов. Очень многое зависит от смешивания. Однако возможность получать самые разные смеси позволяет приготовить ту, свойства которой оптимальны для выполнения конкретных требований. 208 // 209 14.1 Состав бетона Основная рецептура бетона проста. Цемент из известняка и глины, крупно- и мелкозернистые каменные материалы (песок, гравий, щебень) и, наконец, вода. Решающую роль здесь играет цемент. Вместе с водой он образует цементное вяжущее, которое связывает между собой зерна каменных материалов, образуя, таким Цемент и подобные ему материалы образом, жесткий „скелет“ будущего слоя, профиля или т.п. Количественно каменные материалы составляют самую большую долю в цементобетонной смеси. Кроме того, что они образуют „скелет“. От каменных материалов зависят также качество и обрабатываемость смеси. Каменные материалы Песок 0 - 2 Портландцемент Щебень 2 - 8 Гравий 8 - 16 Зола-унос Составляющие цементобетонной смеси Щебень 16 - 22 Для изменения свойств цементобетонной смеси в нее вносят различные твердые добавки, например, золу-унос, и жидкие, например, пластификаторы. При нормальных температуре и влажности бетонная масса за 28 суток набирает окончательную прочность. Добавки Бетон Вода Химические добавки 210 // 211 14.2 Гранулометрический состав Решающим для получения прочного бетона является оптимальный подбор каменных материалов, от мелких до крупных фракций, чтобы все полости в готовом бетоне могли быть заполнены. Если же в смеси используются зерна только одного размера, то потребуется заполнять более крупные полости. Это было бы очень неэкономично. Поэтому каменные материалы должны содержать зерна различной крупности. Если же в смеси крупности зерен соседних фракций сильно отличаются друг от друга или зерна промежуточной фракции имеются лишь в недостаточном количестве, то образуемые в таком случае полости придется заполнять с помощью более дорогого цемента. Для приготовления высококачественного и соответствующего случаю применения бетона важно правильно подобрать состав каменных материалов по крупности их зерен. Решающим при этом является определить долю каждого каменного материала, зерна в котором имеют одинаковую крупность (фракции), в общей массе этих материалов. ~ 32 мм ~ 22 мм ~ 16 мм ~ 8 мм ~ 4 мм ~ 2 мм 212 // 213 14.2 Гранулометрический состав Комплект для ситового анализа состоит из сит с ячеями различных размеров С помощью ситового анализа можно определить долю каждого каменного материала с определенной крупностью его зерен в общей массе этих материалов. Для этого требуется комплект сит с квадратными ячеями и ситами из проволочной сетки, а также поддоны. Сита с ячеями меньше 4 мм изготавливаются из проволочной сетки. Ячеи от 4 до 63 мм в ситах имеют квадратную форму. Сита устанавливаются друг на друга Проба исследуемого материала загружается в самое верхнее сито. Весь комплект сит приводится в состоянии вибрации двигателем или вручную до тех пор, пока через них больше не будет проходить ни одно зерно. Остатки на отдельных ситах последовательно взвешиваются. При этом взвешивание начинают с самого верхнего сита. Затем к остатку верхнего сита добавляют остаток следующего и снова взвешивают. Такое добавление продолжается до самого нижнего сита, когда на весах собираются все каменные материалы. 214 // 215 14.2 Гранулометрический состав Остаток на сите, масс.% 100 1 = Крупные зерна 90 2 = Негабарит 80 3 = Зерна от крупных до средних 4 = Зерна от средних до мелких 5 = Мелкие зерна 70 5 60 4 50 3 40 2 30 1 20 10 0 0 0,125 0,25 0,5 1 2 Размер ячей, мм 4 8 16 31,5 Кривые просева асфальтобетонной смеси, типичной для укладки скользящей формой Кривая просева представляет собой графическое представление распределения зерен различного состава, построенное по результатам разделения массы каменных материалов на фракции с помощью различных сит. Оптимальной кривой просева для цементобетонной смеси является та, которая обеспечивает хорошее заполнение полостей между крупными и меньшими зернами. При этом в бетоне остается только небольшое количество очень малых полостей. Основными правилами являются: амые крупные зерна следует выбирать С такого размера, который еще допустим для обработки смеси. Мелкие зерна должны возможно полнее заполнять полости. ем меньше полостей в готовом бетоне, тем Ч больше его прочность на сжатие. Указание: Хотя качество каменных материалов и можно оценить по размерам и количеству с помощью кривой просева, их свойства, однако, зависят от их происхождения. Так, содержащие железо каменные материалы ведут к появлению ржавых пятен, чувствительные к щелочам или содержащие кремниевые кислоты материалы могут стать причиной повреждения бетона. 14.3 Свойства бетона Свойства бетона можно целенаправленно изменять варьированием долей компонентов, входящих в состав смеси: цемента, воды для его затворения, химимических добавок, каменной мелочи, а также изменением соотношения вода-цемент, крупности фракций каменных материалов, характеристик уплотнения, способа ухода за твердеющим бетоном. Из одних и тех же материалов можно получить множество смесей для подбора оптимальных для конкретных случаев применения бетона. Различные составы смеси дают различные типы бетона со своими особыми свойствами: с высокой прочностью на сжатие, водонепроницаемые, с высокой стойкостью к периодическим замораживаниям и оттаиванием, к воздействию химических веществ и износу, способностью выдерживать высокие температуры и т.п. Для подбора состава оптимальной смеси требуется точно рассчитать доли ее отдельных компонентов, чтобы получить требуемые значения окончательной прочности, пористости, влажности и т.п. Свежий бетон плохого качества крошится на мелкие куски Из свежего бетона хорошего качества можно сформовать сохраняющий свою форму шарик Практические советы: • Признаком хорошего бетона для укладки бетоноукладчиком со скользящими формами является то, что при уплотнении руками он, как снежок, сохраняет приданную ему форму и имеет только матово влажную поверхность. 216 // 217 14.4 Основные характеристики бетона Бетоны различаются по следующим основным характеристикам: лотность в сухом состоянии: легкий, П нормальный, тяжелый бетоны Прочность на сжатие есто изготовления, назначение или М стадия твердения: бетон, приготовленный на месте строительства; товарный бетон; водонепроницаемый бетон; бетон для подводного бетонирования; свежий бетон; затвердевший бетон онсистенция: самоуплотняющийся, текучий, К жесткий бетон 14.5 Бетоносмесительные установки Стационарная бетоносмесительная установка Бетон может готовиться на месте его укладки (бетон, приготовленный на месте строительства) или в стационарной бетоносмесительной установке (товарный бетон). В первом случае бетон готовится и твердеет в одном месте - по сравнению со сборными бетонными элементами, которые изготавливаются на заводе и уже в готовом виде доставляются на место их монтажа. Товарный бетон доставляется на место его укладки в бетоновозах. При приготовлении цементобетонной смеси отдельные фракции каменных материалов взвешиваются и подаются в смеситель. Одновременно сюда загружаются цемент, а также твердые и жидкие добавки. Все компоненты смеси загружаются в следующей последовательности: сначала каменные материалы, цемент и твердые добавки, затем вода и жидкие добавки. По истечении заданного времени смешивания смеситель открывается и бетон стекает в бетоновоз. Чтобы не снизить качество бетона, при расчете состава его смеси должны учитывать особенности пути и время доставки бетона к месту его укладки. Общим правилом считается, что бетон должен быть уложен не более чем через 90 минут после его приготовления. 218 // 219 14.6 Причины плохого качества бетона Наиболее частыми причинами получения бетона плохого качества являются: Слишком короткое время смешивания еправильный выбор соотношения Н компонентов смеси Низкое качество цемента рименение регенерированной воды с П химическими добавками Преждевременно затвердевший бетон еправильный гранулометрический состав Н каменных материалов в смеси Неправильный выбор каменных материалов Загрязнения Слишком большое время транспортировки 220 // 221 15 Список литературы При подготовке этого руководства была использована следующая литература: - H. Eifert, A. Vollpracht, O. Hersel: Straßenbau heute – Betondecken. изд. Bundesverband der Deutschen Zementindustrie, Düsseldorf. Verlag Bau+Technik 2004, 5-е изд. Фотографии, приведенные здесь на стр. 130, 131, 132,133, 134 и 135, являются собственностью концерна Heidelberg-Cement AG / Entwicklung und Anwendung - D. Schubenz, J. Scheiblauer: Straßenbau heute – Heft 2, Tragschichten mit hydraulischen Bindemitteln. изд. Bundesverband der Deutschen Zementindustrie, Köln. Beton-Verlag GmbH 1990, 2-е изд. - R. Weber: Guter Beton – Ratschläge für die richtige Bauberatung. изд. Bundesverband der Deutschen Zementindustrie, Köln. Beton-Verlag GmbH 2007, 22-е изд. - Arbeitsgruppe Betonbauweisen: ZTV Beton-StB 07 - Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Tragschichten mit hydraulischen Bindemitteln und Fahrbahndecken aus Beton. изд. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen e.V., Köln. FGSV Verlag GmbH 2007,5-е изд. - K. Wesche: Baustoffe für tragende Bauteile - том 1, Grundlagen. Bauverlag GmbH, Wiesbaden und Berlin 1996,3-е изд. - P. Grübl, H. Weigler, S. Karl: Beton - Arten, Herstellung, Eigenschaften. изд. H. Kupfer. Ernst & Sohn Verlag 2001, 2-е изд. Иллюстрации не имеют обязательной силы. Фирма оставляет за собой право на технические изменения. Данные о производительности зависят от условий эксплуатации. Перепечатка, даже отдельных частей запрещена. Авторское право и все прочие права сохраняются за Wirtgen GmbH. Перевод, хранение, размножение и распространение, включая передачу на электронных носителях данных, таких как CD-ROM, видеодиски и т.п., а также хранение в электронных средствах информации, таких как системы видеотекста, Интернете и т.п., без письменного согласия Wirtgen GmbH запрещены. Ответственность за вред, причиненный людям, а также за материальный и имущественный ущерб исключена. 1-е издание Copyright by Wirtgen GmbH 222 // 223 WIRTGEN INTERNATIONAL Wirtgen International GmbH Reinhard-Wirtgen-Strasse 2 · 53578 Windhagen · Germany Telefon: +49 (0) 26 45/131-181 · Telefax: +49 (0) 26 45/131-400 Internet: www.wirtgen.de · E-Mail: sales-inter@wirtgen.de Иллюстрации не имеют обязательной силы. Фирма оставляет за собой право на технические изменения. Данные о производительности зависят от условий эксплуатации. № 60-50 RU-11/09 © Wirtgen GmbH 2009 Printed in Germany
