способ изготовления трубобетона и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ изготовления трубобетона путем подачи бетонной смеси по растворопроводу с наконечником во внутренний объем вертикально выставленной трубы и уплотнения смеси вибрированием, отличающийся тем, что укладываемую бетонную смесь подвергают вибрации наконечником растворопровода с одновременным перемещением наконечника от нижнего основания трубы к ее верхней части со скоростью 1÷5 см/с.

2. Устройство для изготовления трубобетона, включающее растворопровод в виде напорного рукава со стальным наконечником, отличающееся тем, что наконечник снабжен вибратором, размещенным в верхней его части, а также резиновой пневмокамерой в виде тора диаметром 0,5÷0,9 внутреннего диаметра бетонируемой трубы и высотой в пределах 0,1÷0,4 ее внутреннего диаметра, размещенной под вибратором и плотно облегающей корпус наконечника, и насадкой в нижней части наконечника; последний выполнен в виде цилиндра с внутренним диаметром 0,1÷0,5 внутреннего диаметра бетонируемой трубы и длиной - 5÷15 ее внутренних диаметров, а насадка - в виде стального цилиндра с ребрами на его внутренней боковой поверхности, входящими в зацепление с продольными направляющими наконечника в нижней его части, и упорами на концах ребер в верхней части насадки, причем высота насадки выбрана в пределах 0,1÷0,3 высоты наконечника, а ее наружный диаметр - 1,3÷1,7 наружного диаметра наконечника.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к строительству и может быть использовано для возведения трубобетонных конструкций при строительстве высотных зданий, большепролетных мостов, метрополитена и других сооружений.

Известны способ и устройство для изготовления трубобетона путем подачи по напорному рукаву (растворопроводу) бетона в вертикально выставленную трубу и уплотнения бетона вибрированием (см., например, книгу А.И.Кикина и др. Конструкции из стальных труб, заполненных бетоном. - М.: Стройиздат, 1974 г., с.19-26).

Бетонную смесь в известном решении подают по растворопроводу через загрузочные отверстия, а вибрирование осуществляют либо глубинными вибраторами, вводимыми непосредственно в бетон, либо с помощью вибростола, к которому прикрепляют металлическую трубу, причем бетон, уложенный в трубу, подвергают вибрации вместе со столом. Однако получаемый трубобетон отличается существенной неоднородностью свойств по всей длине бетонного стержня: разброс значений качественных показателей, прежде всего по прочности, достигает 40%. Причем наиболее низкой прочностью обладает бетон в верхней части стержня, где бетонная смесь практически не вибрируется.

Цель изобретения - улучшение качественных показателей трубобетона за счет повышения однородности свойств по всей длине бетонного стержня.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления трубобетона путем подачи бетонной смеси по растворопроводу с наконечником во внутренний объем вертикально выставленной трубы и уплотнения смеси вибрированием, укладываемую бетонную смесь подвергают вибрации наконечником растворопровода с одновременным перемещением наконечника от нижнего основания трубы к ее верхней части со скоростью 1÷5 см/с.

В устройстве для изготовления трубобетона поставленная цель достигается тем, что наконечник снабжен вибратором, размещенным в верхней его части, а также резиновой пневмокамерой в виде тора с диаметром 0,5÷0,9 внутреннего диаметра бетонируемой трубы и высотой - в пределах 0,1÷0,4 ее внутреннего диаметра, размещенной под вибратором и плотно облегающей корпус наконечника, и насадкой в нижней части наконечника; последний выполнен в виде цилиндра с внутренним диаметром 0,1÷0,5 внутреннего диаметра бетонируемой трубы и длиной - 5÷15 ее внутренних диаметров, а насадка - в виде стального цилиндра с ребрами на его внутренней боковой поверхности, входящими в зацепление с продольными направляющими наконечника в нижней его части, и упорами на концах ребер в верхней части насадки, причем высота насадки выбрана в пределах 0,1÷0,3 высоты наконечника, а ее наружный диаметр - 1,3÷1,7 наружного диаметра наконечника.

Сущность предлагаемого технического решения состоит в том, что использование для подачи бетона стального наконечника, длина которого составляет 5÷15 внутренних диаметров трубы, а внутренний диаметр - в пределах 0,1÷0,5 ее внутреннего диаметра, обеспечивает благодаря перемещению наконечника от основания до верха трубы наиболее равномерную укладку бетонной смеси по всей длине трубы, включая ее верхний участок, и следовательно, повышенную однородность свойств по всей длине бетонного ядра трубобетона. Непрерывное же вибрирование бетонной смеси, осуществляемое в процессе подачи бетонной смеси за счет прикрепленного к наконечнику вибратора, а также наличие насадки в нижней части наконечника повышают равномерность заполнения бетонной смесью металлической оболочки по всему ее внутреннему объему и, таким образом, улучшают качественные показатели бетона, одновременно существенно повышая его плотность и прочность. Размещение под вибратором резиновой пневмокамеры, плотно облегающей корпус наконечника, стабилизирует положение наконечника в соответствии с уровнем бетонной смеси в трубе, предотвращая его нежелательное излишнее заглубление и напротив обеспечивая подъем наконечника и необходимое размещение его в трубе относительно уровня бетонной смеси.

Устройство для изготовления трубобетона (общий вид) изображено на фиг.1, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Устройство, размещаемое внутри бетонируемой трубы 1, содержит напорный рукав 2, на котором с помощью фланца 3 закреплен стальной наконечник 4 с внутренним диаметром 0,1÷0,5 внутреннего диаметра бетонируемой трубы 1 и длиной в пределах 5÷15 ее внутренних диаметров. К фланцу 3 присоединен крепежный трос 5. На наконечнике, в верхней его части закреплен вибратор 6, а под вибратором расположена пневмокамера 7 с диаметром тора 0,5÷0,9 внутреннего диаметра бетонируемой трубы и высотой тора в пределах 0,1÷0,4 ее внутреннего диаметра, плотно облегающая корпус наконечника; в нижней части наконечника размещена насадка 8 в виде стального цилиндра с ребрами 9 на его внутренней боковой поверхности, входящими в зацепление с продольными направляющими 10 наконечника в нижней его части. Причем высота насадки выбрана в пределах 0,1÷0,3 высоты наконечника, а ее наружный диаметр составляет 1,3÷1,7 наружного диаметра наконечника. На концах ребер 9 в верхней части насадки 8 имеются упоры 11, предотвращающие смещение насадки вдоль вибрируемого наконечника при подаче бетонной смеси 12.

Способ с использованием предлагаемого устройства реализуют следующим образом. На возведенном фундаменте устанавливают в проектное положение металлические трубы-колонны 1 и производят их бетонирование с использованием вибрируемого стального наконечника 4, прикрепленного к напорному рукаву 2 бетононасоса с помощью фланца 3. При этом наконечник 4 опускают до низа трубы 1 и, постепенно перемещая его в верхнюю часть трубы со скоростью 1-5 см/с, производят равномерную подачу и укладку бетонной смеси по всей высоте трубы. Для осуществления вибрации бетонной смеси по всему внутреннему объему трубы в нижней части наконечника установлена насадка 8 с ребрами 10, входящими в зацепление с продольными направляющими 10 наконечника. Для укладки возможно использование обычного бетона, поскольку исследованиями установлено, что бетон, уложенный в металлическую оболочку, с течением времени продолжает набирать прочность, но желательным является применение высокопрочного бетона, характеризующегося более быстрым набором прочности в ранние сроки твердения.

Примеры осуществления предлагаемого технического решения.

Пример 1.

На возведенном фундаменте устанавливают металлическую трубу-колонну. Сверху, в свободный конец трубы вводят соединенный с напорным рукавом бетононасоса стальной наконечник, к которому прикреплен вибратор. При этом длина наконечника составляет 5 внутренних диаметров трубы, а его внутренний диаметр - 0,1 внутреннего диаметра трубы. Под вибратором расположена плотно облегающая корпус наконечника резиновая пневмокамера с диаметром тора 0,5 внутреннего диаметра бетонируемой трубы и высотой тора 0,1 ее внутреннего диаметра. В нижней части наконечника закреплена насадка с наружным диаметром 1,3 наружного диаметра наконечника и высотой 0,1 его высоты. Наконечник опускают до основания стальной трубы бетононасоса и по напорному шлангу подают во внутренний ее объем высокопрочный бетон (прочность на сжатие - до 80 МПа). Постепенно перемещая вибрируемый стальной наконечник от основания до верха трубы со скоростью 1 см/с, производят равномерную укладку бетонной смеси по всей длине трубы, включая ее верхний участок. При этом непрерывную вибрацию бетонной смеси осуществляют со следующими параметрами: амплитуда - 0,3÷0,4 мм; частота - 2800÷3200 мин^-1. Для определения качественных показателей прочности на сжатие получаемого бетона по всей длине бетонного стержня предусматривается возможность извлечения ядра из трубы путем изготовления металлической трубы разъемной по диаметральной плоскости.

Пример 2.

Способ изготовления трубобетона - как указано в примере 1. При этом длина наконечника составляет 10 внутренних диаметров трубы, его внутренний диаметр - 0,3 внутреннего диаметра трубы, высота насадки - 0,2 высоты наконечника, наружный диаметр насадки - 1,5 наружного диаметра; диаметр тора пневмокамеры - 0,7 внутреннего диаметра бетонируемой трубы, высота тора - 0,25 ее внутреннего диаметра, а скорость перемещения вибрируемого наконечника - 3 см/с.

Пример 3.

Способ изготовления трубобетона - как указано в примере 1, но длина стального наконечника составляет 15 внутренних диаметров трубы, его внутренний диаметр - 0,5 внутреннего диаметра трубы, высота насадки - 0,3 высоты наконечника, наружный диаметр насадки - 1,7 наружного диаметра, диаметр тора пневмокамеры - 0,9 внутреннего диаметра трубы, высота тора - 0,4 ее внутреннего диаметра, а скорость перемещения наконечника - 5 см/с.

Как показали проведенные испытания, расхождение показателей прочности на сжатие по всей длине бетонного стержня, включая его верхний участок, составляет 7÷10%.

Использование для укладки бетона стального наконечника с насадкой на конце, размеры которых выходят за пределы, указанные в заявляемом техническом решении, не позволяет достичь поставленной цели.

Предлагаемое техническое решение позволяет получить высококачественный конструкционный материал для трубобетонных конструкций, отличающийся повышенной однородностью свойств по всей длине бетонного ядра трубобетона: расхождение качественных показателей на отдельных участках бетонного стержня не превышает 10%.

Применение заявленного решения позволяет по сравнению с традиционным железобетоном ускорить возведение каркасов высотных зданий, снизить их массу и стоимость возведения. Особенно эффективно применение предлагаемого изобретения для строительства высотных зданий на площадках со слабыми и подвижными грунтами, а также в сейсмически опасных районах.