| Геометрический объем барабана, м³ | Типовое применение | Масса полезного груза, т | Соответствие ГОСТ 27339-2016 |
|---|---|---|---|
| 5 | Малоэтажное строительство, ограниченные площадки | 8,0 – 9,5 | Соответствует |
| 6 | Дорожное строительство, объекты инфраструктуры | 9,5 – 11,0 | Соответствует |
| 7 | Гражданское строительство (наиболее востребованный объем) | 11,0 – 12,5 | Соответствует |
| 8 | Многоэтажное строительство, промышленные объекты | 12,5 – 14,0 | Соответствует |
| 9 | Крупные строительные проекты, монолитное домостроение | 14,0 – 15,5 | Соответствует |
| 10 | Масштабные инфраструктурные проекты | 15,5 – 17,0 | Соответствует |
| 12 | Крупнейшие строительные объекты, массовое бетонирование | 18,0 – 20,0 | Соответствует |
| Выход готовой смеси, м³ | Геометрический объем барабана, м³ | Коэффициент выхода | Плотность смеси, кг/м³ |
|---|---|---|---|
| 3 | 4,6 – 5,0 | 0,65 | 2000 – 2500 |
| 4 | 6,0 – 6,5 | 0,67 | 2000 – 2500 |
| 5 | 7,1 – 7,7 | 0,70 | 2000 – 2500 |
| 6 | 8,6 – 9,2 | 0,70 | 2000 – 2500 |
| 7 | 10,0 – 10,8 | 0,70 | 2000 – 2500 |
| 8 | 11,4 – 12,3 | 0,70 | 2000 – 2500 |
| 9 | 12,9 – 13,8 | 0,70 | 2000 – 2500 |
| Режим работы | Частота вращения, об/мин | Направление вращения | Назначение режима |
|---|---|---|---|
| Загрузка компонентов | 8 – 12 | Прямое (заталкивание смеси внутрь) | Прием сухих компонентов или готовой смеси |
| Транспортировка готовой смеси | 2 – 6 | Прямое (непрерывное перемешивание) | Поддержание однородности, предотвращение расслоения |
| Транспортировка на сложных участках | 0 – 3 | Периодическое включение | Движение по уклонам более 15 градусов |
| Приготовление смеси в пути | 8 – 14 | Прямое (интенсивное перемешивание) | Смешивание сухих компонентов с водой |
| Подготовка к разгрузке | 10 – 12 | Прямое (1 минута перед разгрузкой) | Гомогенизация смеси перед выгрузкой |
| Разгрузка бетонной смеси | 12 – 18 | Реверс (подача к выходному отверстию) | Выгрузка готовой смеси через лоток |
| Промывка барабана | 6 – 10 | Прямое и реверс (поочередно) | Очистка внутренней поверхности и лопастей |
| Тип конструкции барабана | Угол наклона оси барабана к горизонту, град | Количество винтовых лопастей | Особенности конструкции |
|---|---|---|---|
| Стандартная конструкция | 15 | 2 (двухзаходная спираль) | Наиболее распространенный тип, обеспечивает оптимальное перемешивание |
| Модернизированная конструкция | 12 | 2 (двухзаходная спираль) | Применяется в современных АБС с улучшенной геометрией барабана |
| Специальная конструкция | 10 – 12 | 2 – 3 (многозаходная спираль) | Используется для тяжелых бетонов с крупным заполнителем |
| Конструкция с фронтальной разгрузкой | 12 – 14 | 2 (двухзаходная спираль) | Обратный наклон, разгрузочный желоб над кабиной |
Конструкция и назначение автобетоносмесителя
Автобетоносмеситель представляет собой специализированное транспортное средство, предназначенное для перевозки, перемешивания и выгрузки бетонной смеси с сохранением ее технологических свойств. Конструктивно машина состоит из грузового автомобильного шасси, на котором смонтирован вращающийся смесительный барабан грушевидной формы с двухзаходными винтовыми лопастями. Согласно ГОСТ 27339-2016, автобетоносмесители классифицируются как гравитационные реверсивные бетоносмесители, обеспечивающие транспортировку готовой бетонной смеси с побуждением ее в пути следования.
Применение специализированного транспорта для доставки бетонных смесей регламентировано разделом 7 ГОСТ 7473-2010 «Смеси бетонные. Технические условия», который устанавливает требования об исключении попадания атмосферных осадков, нарушения однородности и потери цементного раствора при транспортировании. Барабан автобетоносмесителя выполнен из высокопрочной стали и закреплен на раме под постоянным углом к горизонтальной плоскости, что обеспечивает оптимальные условия для гравитационного перемешивания компонентов смеси.
Основными элементами конструкции автобетоносмесителя являются: несущая рама технологического оборудования, смесительный барабан с загрузочно-разгрузочным устройством, привод вращения барабана, дозировочный бак для воды с насосом, система управления и контрольно-измерительные приборы. Привод вращения барабана может быть реализован по механической схеме с отбором мощности от двигателя шасси через систему передач или по гидромеханической схеме с использованием гидронасоса и гидромотора, соединенных с планетарным редуктором.
Геометрический объем смесительного барабана
Геометрический объем смесительного барабана является одним из ключевых показателей, определяющих производительность автобетоносмесителя и его соответствие требованиям конкретного строительного проекта. В соответствии с положениями ГОСТ 27339-2016, геометрический объем определяется расчетным методом по конструкторской документации с обязательной проверкой фактических линейных размеров при помощи измерительных инструментов. Данный параметр представляет собой полную вместимость барабана между его внутренними стенками без учета объема, занимаемого лопастями и технологическими элементами конструкции.
Типовой ряд автобетоносмесителей включает барабаны с геометрическим объемом от пяти до двенадцати кубических метров, при этом наиболее востребованным в практике строительства является объем семь кубических метров, на долю которого приходится пятьдесят семь процентов от общего количества эксплуатируемой техники. Следующими по распространенности являются автобетоносмесители объемом девять кубических метров — семнадцать процентов парка и пять кубических метров — пятнадцать процентов парка. Такое распределение обусловлено оптимальным соотношением грузоподъемности типовых трехосных шасси и требуемой производительности при выполнении работ по монолитному домостроению.
Расчет геометрического объема барабана
Методика расчета геометрического объема барабана основывается на определении объема тела вращения конической формы с переменным сечением. Барабан автобетоносмесителя имеет грушевидную конфигурацию, что обеспечивает наилучшие условия для гравитационного перемешивания компонентов бетонной смеси при вращении. Передняя часть барабана выполнена в виде усеченного конуса малого диаметра для загрузки компонентов, средняя часть представляет собой расширенный цилиндрический сегмент для основного перемешивания, а задняя часть постепенно сужается к оси вращения для обеспечения полноты выгрузки при реверсе барабана.
При проектировании барабанов конструкторы руководствуются требованиями обеспечения равномерного распределения нагрузки на опорные катки и подшипниковые узлы в процессе вращения. Толщина стенок барабана составляет от четырех до шести миллиметров в зависимости от объема и изготавливается из высокопрочных марок стали с повышенной стойкостью к абразивному износу. Для крупнообъемных барабанов свыше десяти кубических метров применяется упрочненная сталь с уменьшенной толщиной стенки для снижения собственной массы конструкции при сохранении требуемой прочности.
Коэффициент выхода готовой бетонной смеси
Вместимость смесительного барабана по выходу готовой бетонной смеси представляет собой фактический объем смеси, который может быть загружен в барабан и транспортирован до места укладки с сохранением технологических свойств. Данный показатель всегда меньше геометрического объема барабана и определяется экспериментальным методом на аналоге бетонной смеси с подвижностью десять-двенадцать сантиметров по конусу Абрамса в соответствии с методикой ГОСТ 10181-2014 «Смеси бетонные. Методы испытаний».
Согласно требованиям ГОСТ 27339-2016, аналог бетонной смеси загружается в барабан до уровня нижней кромки загрузочной горловины, после чего производится разгрузка в мерный бункер с определением объема и плотности материала. Коэффициент выхода готовой смеси для современных автобетоносмесителей находится в диапазоне от шестидесяти пяти сотых до семидесяти пяти сотых от геометрического объема барабана. Более низкие значения коэффициента характерны для барабанов малого объема, тогда как для крупнообъемных конструкций достигается выход на уровне семидесяти процентов.
Факторы, влияющие на коэффициент выхода
На величину коэффициента выхода готовой смеси оказывают влияние несколько технологических факторов. Во-первых, это геометрия внутренней полости барабана и конфигурация винтовых лопастей, которые должны обеспечивать полноту заполнения рабочего объема при минимизации зон застоя смеси. Во-вторых, подвижность бетонной смеси, определяемая водоцементным отношением и применением пластифицирующих добавок — жесткие смеси с осадкой конуса менее пяти сантиметров заполняют барабан менее эффективно по сравнению с литыми смесями подвижностью пятнадцать-двадцать сантиметров.
В-третьих, существенное значение имеет крупность заполнителя бетонной смеси — при использовании щебня фракции пять-двадцать миллиметров достигается более плотная укладка компонентов в объеме барабана по сравнению с крупнофракционным щебнем сорок-семьдесят миллиметров. Наконец, режим загрузки барабана — постепенная подача компонентов с одновременным вращением барабана обеспечивает лучшее заполнение по сравнению со статической загрузкой с последующим включением вращения.
Примеры расчета выхода готовой смеси
Для автобетоносмесителя с геометрическим объемом барабана семь кубических метров при коэффициенте выхода ноль целых семь десятых фактическая вместимость составит четыре целых девять десятых кубических метра готовой бетонной смеси. При плотности тяжелого бетона класса В двадцать две целых пять десятых равной две тысячи триста килограммов на кубический метр масса полезного груза достигнет одиннадцать тысяч двести семьдесят килограммов, что соответствует грузоподъемности типового трехосного шасси.
Аналогично, барабан геометрическим объемом десять кубических метров при коэффициенте семь десятых обеспечит выход семь кубических метров готовой смеси массой шестнадцать тысяч сто килограммов для бетона плотностью две тысячи триста килограммов на кубический метр. Такие автобетоносмесители применяются на специальных четырехосных шасси повышенной грузоподъемности для обеспечения допустимой нагрузки на оси транспортного средства согласно требованиям безопасности дорожного движения.
Частота вращения барабана в рабочих режимах
Частота вращения смесительного барабана является критическим параметром, обеспечивающим качественное перемешивание компонентов бетонной смеси при транспортировании и определяющим интенсивность выгрузки готового материала на строительной площадке. Согласно требованиям ГОСТ 27339-2016, конструкция автобетоносмесителя должна обеспечивать возможность изменения частоты вращения барабана в широком диапазоне с плавным регулированием оборотов в зависимости от выполняемой технологической операции.
Гравитационные бетоносмесители, к которым относятся автобетоносмесители, имеют ограничение максимальной частоты вращения на уровне двадцать оборотов в минуту. Данное ограничение обусловлено необходимостью предотвращения возникновения значительных центробежных сил при высоких скоростях вращения, которые препятствуют свободному падению компонентов смеси и нарушают механизм гравитационного перемешивания. При превышении критической частоты вращения материал начинает прижиматься к стенкам барабана центробежной силой, что исключает гравитационное падение и резко снижает эффективность перемешивания.
Режим транспортировки готовой смеси
При транспортировании готовой бетонной смеси от бетоносмесительного узла до строительной площадки барабан вращается с пониженной частотой в диапазоне от двух до шести оборотов в минуту в режиме непрерывного перемешивания. Такой режим обеспечивает поддержание однородности смеси и предотвращает ее расслоение на фракции в процессе транспортирования при движении автомобиля по дорогам различного качества. Низкая частота вращения минимизирует энергозатраты на привод барабана и снижает износ лопастей при длительной транспортировке на расстояния до пятидесяти километров.
При движении автобетоносмесителя по участкам дороги с уклоном более пятнадцати градусов или при проезде особо сложных неровностей рекомендуется кратковременно снижать частоту вращения до нулевого-трех оборотов в минуту либо полностью останавливать вращение барабана. Возобновление вращения производится после преодоления сложного участка для восстановления однородности смеси. Данный режим позволяет избежать всплескивания материала и его выплескивания через загрузочную горловину при резких изменениях положения машины в пространстве.
Режим приготовления смеси в пути
При транспортировании сухих компонентов бетонной смеси с последующим их затворением водой в процессе движения к объекту барабан должен вращаться с повышенной частотой от восьми до четырнадцати оборотов в минуту. Интенсивное перемешивание обеспечивает качественное смешивание цемента, песка, щебня и воды с получением однородной бетонной смеси требуемой консистенции. Приготовление смеси начинается за пятнадцать-двадцать минут до прибытия на строительную площадку путем подачи воды из дозировочного бака в барабан при одновременном увеличении частоты вращения до рабочего значения.
Продолжительность перемешивания компонентов в барабане автобетоносмесителя составляет не более двадцати минут согласно техническим условиям на конкретные модели оборудования. Контроль качества приготовленной смеси осуществляется визуально по однородности материала при кратковременной разгрузке пробной порции через выходной лоток. При недостаточной однородности производится дополнительное перемешивание в течение пяти-семи минут с последующим контролем качества.
Режим разгрузки бетонной смеси
Разгрузка готовой бетонной смеси производится при изменении направления вращения барабана на реверс с увеличением частоты до двенадцати-восемнадцати оборотов в минуту. При вращении в обратном направлении винтовые лопасти работают по принципу архимедова винта, подавая материал к разгрузочной горловине и далее через систему лотков к месту укладки бетона. Интенсивность выгрузки регулируется изменением частоты вращения барабана — при максимальной частоте обеспечивается темп разгрузки не менее одного кубического метра в минуту для автобетоносмесителей стандартной конструкции.
Перед началом разгрузки барабан проворачивается в режиме загрузки с частотой десять-двенадцать оборотов в минуту в течение одной минуты для гомогенизации смеси после транспортирования. Данная операция обеспечивает восстановление однородности материала и позволяет получить бетон стабильного качества на всем протяжении разгрузки. При выгрузке последних порций смеси допускается увеличение частоты вращения до восемнадцати оборотов в минуту для полноты опорожнения барабана и минимизации остатков материала на стенках и лопастях.
Угол наклона барабана и его влияние на эффективность
Угол наклона оси смесительного барабана к горизонтальной плоскости является одним из определяющих конструктивных параметров автобетоносмесителя, непосредственно влияющим на эффективность гравитационного перемешивания и полноту выгрузки бетонной смеси. Согласно требованиям ГОСТ 27339-2016 и сложившейся практике проектирования, смесительные барабаны автобетоносмесителей имеют постоянный угол наклона оси в диапазоне от десяти до пятнадцати градусов, при этом наиболее распространенным является значение пятнадцать градусов.
Физический смысл наклона барабана заключается в создании оптимальных условий для вертикального падения компонентов смеси при их подъеме вращающимися лопастями. При вращении барабана винтовые лопасти захватывают материал в нижней части и транспортируют его вверх по наклонной траектории. Достигнув верхней точки, материал срывается с лопастей под действием силы тяжести и падает вертикально вниз, проходя через толщу смеси и обеспечивая интенсивное перемешивание компонентов.
Влияние угла наклона на процесс перемешивания
Величина угла наклона барабана существенно влияет на энергоэффективность процесса перемешивания и качество получаемой смеси. При малых углах наклона, близких к горизонтальному расположению оси барабана, материал падает с максимальной высоты, что обеспечивает наибольшую кинетическую энергию при соударении компонентов и интенсивное их перемешивание. Однако при таком режиме возрастают энергозатраты на подъем материала лопастями против силы тяжести, что снижает общую эффективность привода.
Напротив, при значительных углах наклона, приближающихся к вертикальному положению оси барабана, снижается высота падения материала и уменьшается интенсивность перемешивания. Кроме того, при вертикальном расположении оси лопасти не могут эффективно захватывать материал со дна барабана, что приводит к образованию застойных зон и неравномерности перемешивания. Экспериментально установлено, что оптимальный баланс между интенсивностью перемешивания и энергозатратами достигается при угле наклона оси барабана пятнадцать градусов к горизонту.
Конструктивные особенности барабанов различных типов
В современных автобетоносмесителях применяются барабаны с двухзаходными винтовыми лопастями, закрепленными на внутренней поверхности корпуса по всей длине рабочей зоны. Угол наклона самих лопастей относительно образующей барабана подбирается таким образом, чтобы при вращении в прямом направлении обеспечивалась транспортировка материала внутрь барабана с одновременным перемешиванием, а при реверсе — подача смеси к выходному отверстию для разгрузки.
Для автобетоносмесителей с фронтальной разгрузкой, где разгрузочный желоб расположен над кабиной водителя, применяется обратный наклон барабана с углом двенадцать-четырнадцать градусов. Такая конструкция позволяет водителю непосредственно из кабины контролировать процесс выгрузки смеси без привлечения дополнительного персонала, что повышает оперативность работ на строительной площадке. Модернизированные конструкции барабанов с улучшенной геометрией внутренней полости допускают уменьшение угла наклона до двенадцати градусов при сохранении требуемого качества перемешивания.
Система загрузочно-разгрузочных устройств
Загрузочно-разгрузочное устройство автобетоносмесителя состоит из загрузочной и разгрузочной воронок, складного лотка переменной длины и поворотного механизма. Разгрузочный лоток имеет возможность поворота в горизонтальной плоскости на угол до ста восьмидесяти градусов и в вертикальной плоскости на угол до шестидесяти градусов относительно оси выходного отверстия барабана. Такая конструкция обеспечивает гибкость при выгрузке бетона в различные приемные устройства — бетононасосы, бункеры, опалубку — без необходимости перестановки автобетоносмесителя.
Угол наклона разгрузочного лотка регулируется при помощи винтового механизма, позволяющего устанавливать требуемое положение желоба для направленной подачи смеси в заданную точку. Для увеличения зоны разгрузки на откидной желоб могут навешиваться до трех дополнительных секций, удлиняющих общую длину лотковой системы до шести метров. Шарнирное крепление секций обеспечивает их компактное складывание при транспортировании автобетоносмесителя в порожнем состоянии.
Время разгрузки и технология промывки
Время разгрузки бетонной смеси из барабана автобетоносмесителя является важным технологическим параметром, определяющим производительность работ на строительной площадке и оборачиваемость транспортных средств. Согласно техническим характеристикам современных автобетоносмесителей, скорость выгрузки готовой смеси составляет не менее одного кубического метра в минуту при работе барабана в режиме реверса с частотой вращения двенадцать-восемнадцать оборотов в минуту.
Для автобетоносмесителя с выходом готовой смеси семь кубических метров полное время разгрузки при оптимальных условиях составляет от пяти до десяти минут в зависимости от подвижности бетонной смеси и конструктивных особенностей барабана. Жесткие смеси с осадкой конуса пять-семь сантиметров разгружаются медленнее по сравнению с литыми смесями подвижностью пятнадцать-двадцать сантиметров, что необходимо учитывать при планировании графика подачи бетона на объект.
Факторы, влияющие на скорость разгрузки
Скорость выгрузки бетонной смеси зависит от нескольких технических и технологических факторов. Во-первых, это угол наклона оси барабана — при большем угле наклона улучшается самотек материала к выходному отверстию под действием силы тяжести, что ускоряет процесс разгрузки. Во-вторых, конфигурация винтовых лопастей и их износостойкость — изношенные лопасти с уменьшенной высотой гребня менее эффективно транспортируют материал при реверсе барабана.
В-третьих, существенное влияние оказывает температура окружающей среды и продолжительность транспортирования смеси. При длительном нахождении бетона в барабане происходит начало процесса схватывания цемента, что увеличивает вязкость смеси и затрудняет ее выгрузку. Согласно ГОСТ 7473-2010, время простоя бетоносмесителя с загруженной смесью на строительной площадке не должно превышать одного часа при нормальных температурных условиях, при высоких температурах окружающей среды данный срок сокращается до тридцати-сорока минут.
Технология промывки барабана
Промывка смесительного барабана водой после завершения разгрузки является обязательной технологической операцией, обеспечивающей удаление остатков бетонной смеси и предотвращающей образование твердых отложений на внутренних поверхностях и лопастях. Для промывки используется вода из дозировочного бака вместимостью от триста пятидесяти до шестисот литров, подаваемая в барабан через распыляющее сопло при помощи центробежного насоса.
Процедура промывки выполняется следующим образом: в барабан подается от ста пятидесяти до двухсот литров воды при вращении в режиме загрузки с частотой шесть-десять оборотов в минуту в течение трех-пяти минут. Вода смывает остатки бетона со стенок и лопастей, после чего барабан переключается в режим разгрузки для удаления промывочной воды. При необходимости цикл промывки повторяется до достижения полной чистоты внутренней поверхности барабана, что контролируется визуально через загрузочную горловину.
Для повышения эффективности промывки применяются специальные смывочные составы, представляющие собой водные растворы поверхностно-активных веществ, которые исключают прилипание бетона к стенкам барабана и предотвращают коррозию металлических поверхностей. Данные составы наносятся на внутренние поверхности барабана перед загрузкой бетонной смеси при помощи краскопульта или распыляющей форсунки. Применение смывочных составов позволяет сократить расход воды на промывку и уменьшить время выполнения операции.
Остатки бетонной смеси при разгрузке
Современные автобетоносмесители обеспечивают минимальные остатки бетонной смеси при разгрузке на уровне не более пяти десятых процента от объема загруженного материала. Для автобетоносмесителя с выходом семь кубических метров абсолютная величина остатков составляет около тридцати пяти литров, что соответствует массе около восьмидесяти килограммов для тяжелого бетона. Снижение остатков достигается за счет оптимизации геометрии барабана с исключением застойных зон и применением лопастей с увеличенной высотой гребня для более полного выноса материала при реверсе.
Контроль остатков бетона в барабане осуществляется путем визуального осмотра внутренней поверхности после завершения разгрузки и промывки. При обнаружении значительных отложений материала производится механическая очистка лопастей и стенок барабана с использованием скребков и щеток. Регулярная очистка барабана от твердых отложений продлевает срок службы конструкции и обеспечивает стабильное качество транспортируемой бетонной смеси.
