СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВОЗВЕДЕНИЯ СООРУЖЕНИЙ
METHOD FOR AUTOMATICALLY ERECTING STRUCTURES

Изобретение относится к безопалубочному монолитному строительству и предназначено для использования при автоматическом изготовлении несущих стеновых ограждений зданий и сооружений из быстро твердеющих материалов, приготовление которых происходит непосредственно на месте строительства, а подача в область формирования стены осуществляется в их аморфном состоянии.
Известен способ автоматического возведения сооружений любой геометрии в плане по безопалубочной монолитной технологии, где рабочий орган робота-манипулятора ведет укладку быстротвердеющей бетонной смеси одним профилированным слоем (пластом) вдоль по периметру, возводимого сооружения непрерывно витками (т.н. «Кокон-технология»), при этом робот-манипулятор находится внутри возводимого сооружения. При этом скорость укладки каждого витка слоя профилированной бетонной смеси равна периметру стены в текущем сечении L, деленному на время схватывания бетонной смеси. Таким образом, укладка ведется в той части периметра возводимого сооружения, где произошло схватывание бетонной смеси и каждый нижележащий ее слой способен выдержать нагрузку накладываемого сверху без изменения собственной геометрии. Данный способ экспериментально подтвержден в 1996 г. в лаборатории кафедры химической технологии вяжущих материалов РХТУ им. Д.И. Менделеева в рамках научно-исследовательской работы № ИК 2.1-70-93. Экспериментальная укладка показала, что на легкой бетонной смеси укладываемый слой высотой 10 см не деформировался и через 5 мин принимал на себя такой же, не изменив при этом собственной геометрии. Таким образом обеспечивая вертикальный прирост сооружения 0,1 метра за 5 мин рабочего времени (см. патент RU 2002921, опубл. 15.11.1993 г.).
В качестве прототипа выбран способ «Кокон-технология», который не предусматривает автоматического армирования тела возводимого сооружения, не предусматривает автоматического создания теплоизоляционной прослойки в возводимом стеновом периметре, не предусматривает автоматического нанесения художественно-графических изображений и технологической разметки на стеновые поверхности и не предусматривает нанесения на стены защитного покрытия во время возведения стенового периметра. В качестве отделки стен «Кокон-технология» предусматривает внесение красителей в замесы бетонной смеси, что позволяет окрашивать бетон в массе, но такой способ неэкономичен (требует чрезмерного расхода красителей, которые, попадая внутрь тела материала, становятся бесполезны) и не позволяет получать настенных изображений сложнее многоцветной чересполосицы.
Цель изобретения (технический результат) - повышение производительности, расширение возможностей и удешевления безопалубочного автоматического возведения зданий и сооружений из различных материалов, а не только из бетонных смесей, за счет сведения нескольких технологических процессов, разнесенных во времени в один единовременный процессуальный комплекс, лимитированный лишь временем набора необходимой прочности используемым материалом.
Сущность изобретения и возможность достижения технического результата подробно раскрыта на конкретном примере осуществления заявляемого способа автоматического безопалубочного возведения сооружений со ссылками на поясняющие позиции чертежей, где на фиг. 1 изображена схема послойной укладки витков, на фиг. 2 - вид сверху слоя из быстротвердеющих материалов на углу стенового периметра, на фиг. 3 - вид сверху стены сендвичного типа, на фиг. 4 - схема введения пеноматериала в нижележащий слой, на фиг. 5 - схема структурирования пеноматериала в нижележащем слое, на фиг. 6 - схема принтерного запечатывания и нанесения защитного покрытия, при поперечном сечении слоев, на фиг. 7 – то же, вид сбоку.
Автоматическое безопалубочное возведение несущих стеновых периметров зданий и сооружений из быстротвердеющих материалов 1 способом их послойной (слои А, Б, В) укладки «Кокон-технология», с одновременным автоматическим межслойным внедрением армирующего материала 2, одновременным введением и структурированием теплоизоляционного материала 3, одновременным принтерным запечатыванием поверхностей стен, пока материал 1, из которого они формируются в тот же момент, находится в процессе отверждения, и одновременным нанесением защитного покрытия на участок стены, где закончен процесс окрашивания.
В качестве одного из подходящих материалов 1 может использоваться глиноземнополимерная смесь, в составе которой содержатся высокоэффективные испарители.
Для решения задачи автоматического армирования стен предлагается использовать возможность заведения армирующих жил 2 между уложенным и укладываемым слоями А и Б (пластами).
В качестве горизонтальной арматуры предлагается использовать стальную проволоку и высокопрочные нити, жилы, которые будут сматываться с пакета узких автономных катушек 4 большого диаметра, закрепленных с тыльной стороны раздаточного устройства 5 (Фиг. 1).
Пропущенные под раздаточную головку 6, они попадают под укладываемый слой Б рабочего материала, становясь армирующей частью стенового ограждения периметра сооружения, таким образом, вертикальным шагом армирования становится высота слоя рабочего материала, а горизонтальный шаг армирования будет зависеть от количества жил 2 (катушек 4), чем их будет больше, тем чаще окажется шаг горизонтальный. Такое решение задачи армирования стен обеспечит высокую плотность горизонтального армирования при низких затратах армирующего материала, а высокая гибкость арматуры за счет ее малого диаметра позволит следовать ей любым изгибам стен, а также сгибаться на углах стенового периметра, когда раздаточная головка 6 резко меняет вектор своего движения (Фиг. 2).
Для формирования стен сендвичного типа, когда между силовыми ограждениями стены предусматривается теплоизоляционная прослойка 3, предлагается использовать раздаточную головку 6, имеющую два автоматически регулируемых устья 7 для выхода рабочей смеси вместо одного и с автоматической регулировкой межвыходного расстояния, что позволяет вести укладку рабочего материала двумя параллельными слоями с заданным зазором 8 между ними, в результате чего будет происходить наращивание параллельных ограждающих, в промежуток между которыми предлагается автоматически вводить монтажную пену 3, обладающую нулевой эмиссией, распределяя ее на уровне ниже лежащего слоя А рабочего материала (Фиг. 3). Автоматическое изменение ширины устья 7 (устьев 7) раздаточной головки 6 (головок 6) необходимо, для сохранения заданной ширины укладываемого слоя рабочей смеси, при изменении положения раздаточной головки 6 относительно оси движения раздаточного устройства 5 робота-манипулятора (Фиг. 4 и 5). Так, на углах сооружения, где вектор движения раздаточного устройства 5 меняется на перпендикулярный (90°), а положение раздаточной головки 6 относительно оси движения раздаточного устройства 5 достигает 45°, ширина устья 7 раздаточной головки 6 увеличивается в 0,34 раза. Подачу 9 пеноматериала 3 следует производить через трубку-форсунку 10 с вращающейся концевой насадкой-диффузором 11, расширяющим пенопоток, расположенным в межустьевом пространстве раздаточной головки 6 на уровне нижележащего слоя А в вертикальной плоскости под углом относительно вектора движения раздаточной головки 6, что позволит струе исходящей пены описывать круговые движения и укладываться в форме наклонной спирали (Фиг. 5). Такая форма укладки обеспечит пене опоры внутри заполняемого канала и позволит равномерно распределиться. При этом будет обеспечена высокая степень соединения стенок канала, а также экономичное расходование пеноматериала 3 и низкая распирающая нагрузка на ограждение, так как в канале окажется достаточно структурированных пустот для роста пенообъема и будет отсутствовать нарастание прямого давления на стенки канала. Вместо него будет иметь место давление по касательной, которое станет деформировать «кольца» пены вместо того, чтобы распирать стенки, а влажное состояние материала ограждения послужит фактором увеличения прочности сцепления с ними пены.
Для одновременного автоматического нанесения изображений и инженерно-технологической разметки на внешнюю и внутреннюю стороны стены в момент ее возведения надлежит в качестве навесного оборудования установить на раздаточном устройстве 5 принтерные органы цветной печати (каретки 12), расположив их вертикально по обе стороны, так, чтобы запечатываемой поверхностью стали обе стороны стены, чтобы длина перемещения печатающей головки захватывала одновременно несколько слоев уложенного рабочего материала, это сделает возможным дополнительное внесение красочного материала в ту же область поверхности стен при следующих проходах раздаточного устройства 5 и это усилит цветовую насыщенность настенного изображения в разы (Фиг. 7). Высокая гигроскопичность поверхностей в момент их окрашивания позволит краске глубоко проникнуть в материал. Окрашенные таким образом стены станут надежным носителем изображений, не требующим косметических подновлений. В результате отпадает необходимость в систематических косметических ремонтах стен, а для проведения дальнейших инженерно-монтажных работ, как внутренних, так и наружных, на стенах появляется вся необходимая разметка, что избавляет строителей от проведения этого вида работ и также служит цели ускорения, повышения качества строительства и снижению затрат. Четвертым видом навесного оборудования раздаточной головки 6 может стать краскопульта 13 (краскопульты 13) нанесения защитного покрытия стен, для закрепления которой (которых) целесообразно использовать тот же крепеж, что и для принтерных кареток 12.