Автоматизация бетоноукладочных работ

Важным направлением снижения трудоемкости бетонных ра­бот и улучшения условий их производства на строительных пло­щадках является комплексная механизация подачи, распределения и укладки бетонной смеси, а также внедрение средств дис­танционного и автоматического управления оборудованием. В отечественной и зарубежной практике на бетонных работах широко используются бетононасосы и различного вида бетонораспределительное оборудование, которое обеспечивает непрерывную подачу и укладку бетонной смеси в конструкции, расположенные как ниже нулевой отметки, так и на значительной высоте от нее. В последние годы на строительстве объектов все шире используются бетоно-распределительные манипуляторы в комплекте с бетононасосами. Они позволяют вести подачу и распределение бетонной смеси по опалубке без затрат ручного труда. К числу их достоинств относятся мобильность, высокий темп и качество укладки бетона, возможность подачи смеси в горизонтальном и вертикальном направлениях и труднодоступные места, возможность напорного бетонирования.

В общем случае бетонораспределительные стрелы-манипуляторы состоят из опорного устройства, стрелового оборудования, системы приводов и системы управления. В строительстве используются переставные, стационарные и передвижные манипуляторы. Широкое распространение получили передвижные манипуляторы, устанавливаемые на автобетононасосах. При возведении высотных объектов используются автономные манипуляторы переставного и стационарного типа, которые монтируются на рамах, мачтах, фермам, башнях. Стреловое оборудование этих манипуляторов может быть сборным, телескопическим или шарнирно-сочлененным. Наиболее совершенными из них являются шарнирно-сочлененные стрелы, которые отличаются высокой маневренностью, широким диапазоном применения, требует минимальных затрат труда и времени на монтаж и демонтаж, позволяют перейти на полуавтоматическое и программное управление. Телескопические стрелы имеет ограниченную зону обслуживания и требуют больших затрат труда на монтаж оборудования. Однако их стоимость ниже, чем шарнирно-сочлененных. Что касается сборных стрел, то с точки зрения решения вопросов автоматизации они интереса не представляют. Бетонораспределительные манипуляторы снабжаются гидравлическим или электрическим приводом. Управление ими ведется либо с пульта, расположенного на стойке манипулятора, либо используется дистанционное управление с выносного пульта. Перспективным является применение систем программного управления для перемещения звеньев стрелы-манипулятора.

На рис.3.8 показан автобетононасос, оборудованный стрелой-манипулятором с гидравлическим управлением. По стреле, состоящей из трех шарнирно сочленяемых секций, проходит бетонопровод, на конце которого закрепляется гибкий рукав. Манипулятор позволяет с одной стоянки машины подавать бетонную смесь на высоту до 22 м в любую точку бетонируемой конструкции в радиусе до 19 м. Управление положением стрелы ведется с пульта, расположенного на машине. Перевод манипулятора из рабочего в транспортное положение занимает 20-30 мин. Это дает возможность рационально использовать установку на многих объектах. Практика применения автобетононасосов со стрелами-манипуляторами показала их высокую эффективность. Внедрение этого оборудования на объектах с рассредоточенными объемами бетонных работ позволяет устранить трудоемкие операции по монтажу бетонопроводов, ручной перекидке бетонной смеси, избавить рабочих от больших затрат физического труда, грязной и вредной работы.

Значительно упростить управление автобетононасосами с шарнирно-распределительными стрелами и повысить качество распределения бетонной смеси в опалубке позволяет переход на дистанционное управление с места производства работ. В данном случае могут использоваться устройства радио и инфракрасного управления. При этом с пульта управления предусматривается возможность подачи команд на электрогидрозолотники каждого звена манипулятора. Приемное устройство системы дистанционного управления подключается к аппаратуре управления гидрораспределителями.

     Система пропорционального дистанционного радиоуправления позволяет очень точно регулировать на расстоянии все функции бетононасоса и стрелы бетоновода. Это дает возможность оператору свободно перемещаться по строительной площадке и постоянно наблюдать за местом подачи бетона. При использовании средств радиоуправления одновременно предусматривается возможность дистанционного управления оборудованием по кабелю. Высокий уровень безопасности эксплуатации автобетононасосов обеспечивается автоматической системой контроля устойчивости. Чувствительными элементами этой системы служат манометрические датчики типа ДМ, устанавливаемые на гидроопорах. При возникновении опасности потери устойчивости система подает оператору световой и звуковой предупредительные сигналы. В тот же момент немедленно останавливаются все приводы стрелы-манипулятора. Блокировка перемещений стрелы снимается только после проведения коррекции положения выносных опор.

Высокие экономические показатели дает использование стрел-манипуляторов при возведении высоких монолитных зданий и сооружений в переставной и скользящей опалубках. В этом случае на рабочем полу 1 опалубки устанавливается опорная башня 2 с поворотной платформой (рис.3.9). На ней монтируется стрела-манипулятор 3 с бетонопроводами. Бетонопровод стрелы через вертикальный трубопровод 4 соединяется с автобетононасосом, располагаемым у основания сооружения.

 Особенно перспективно использование манипуляторов при бетонировании в скользящей опалубке. В этом случае возможно создание роботизированных скользящих комплексов, обеспечивающих автоматизированную укладку бетона, его уплотнение, установку арматуры и управление подъемом опалубки. Создание таких комплексов дело ближайшего будущего. Они позволят значительно расширить объем монолитного строительства и снизить его себестоимость. Манипуляторы в виде горизонтальной многозвенной конструкции позволяют снизить трудоемкость работ при укладке и распределении бе­тона на больших площадях (рис.3.10). Такие манипуляторы имеет 4-5 звеньев с бетоноводами, снабжаются гидроприводом и дистанционным управлением.

 На манипуляторе могут быть устанавлены вибраторы для уплотнения бетона, а также он комплектоваться инструментом для выполнения отделочных работ. Установка на манипуляторе датчиков положения звеньев и ультрозвуковых датчиков контроля препятствий позволяет обеспечить с помощью микропроцессорной системы программное управление процессом бетонирования.

Манипуляторы и РТК также находят применение при набрызг-бетони-рования. Роботизированный комплекс для на6рызг-бетонирования обводненными бетонами смесями содержит ро­бот с исполнительным инструментом,насосное и распределитель­ное оборудование, которое монтируется на шасси автомобиля или на самоходных тележках. Бетонная смесь поступает с автобетоносмесителя. Управление процессом набрызг-бетонирования может быть как дистанционным с выносного пульта, так и автоматическим. При автоматическом управлении комплекс снабжается аппаратурой контроля толщины бетона и проектного профиля поверхности. Наиболее предпочтителен для этих целей ультразвуковой метод измерения, который поясняется рис.3.11. На сопле закрепляется излучатель ультрозвуковых колебаний ИК, на который подается напряжение ультразвуковой частоты от задающего генератора ЗГ через усилитель мощности УМ. Ультразвуковые колебания, генерируемые излучателем ИК, отражаются от поверхности набрызганного бетона и воздействует на приемную головку ПГ, которой они преобразуется в электрический сигнал, усиливаются усилителем УС и поступает на измеритель фазы ИФ. Последний сравнивает принятый сигнал с опорным сигналом задающего генератора, определяет время запаздывания одного сигнала относительно другого и на его основании оценивает значение отклонения набрызгиваемой поверхности от проектной отметки.

При производстве бетонных работ на строительных площадках приходится выполнять большой объем ручных операций, связанных с установкой арматуры. Несмотря на применение унифицированных арматурных изделий, их установка характеризуется большой трудоемкостью. Повысить производительность труда и исключить тяжелый ручной труд позволяет применение манипуляторов и робототехнических устройств с комплектом сменных рабочих органов для установки и сварки арматурных сеток. Автоматизированную укладку тяжелых стержней арматуры обеспечивает робот, разработанный и внедренный в Японии (рис.3.12). Он выполнен на базе гидравлического экскаватора и снабжен бортовой микроЭВМ. Его эффективно использовать в промышленном строительстве при укладке большого числа стержней арматуры массой до 100 кг. Система управления машиной предусматривает три режима работы: непосредственное управление из кабины, дистанционное управление с выносного пульта и автоматизированное управление. Программа управления роботом позволяет автоматически раскладывать крупноразмерные стержни арматуры с фиксированным шагом, размер которого устанавливает оператор.