СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ СТЕН, УСТАНОВКА ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ВОЗВЕДЕНИЯ СТЕН ИЗ СТРОИТЕЛЬНЫХ МОДУЛЕЙ И КОМПЛЕКТ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ МЕХАНИЗИРОВАННОГО ВОЗВЕДЕНИЯ СТЕН ИЗ СТРОИТЕЛЬНЫХ МОДУЛЕЙ
METHOD TO ERECT WALLS, PLANT FOR AUTOMATIC ERECTION OF WALLS FROM BUILDING MODULES AND SET OF EQUIPMENT FOR MECHANISED ERECTION OF WALLS FROM BUILDING MODULES

Изобретение относится к области строительства, а более конкретно к техническим средствам для возведения стен из строительных элементов (кирпичей, блоков) объектов гражданского и промышленного назначения.
Поскольку в строительстве возведение стен из строительных элементов, укладываемых рядами, связано с большими затратами ручного труда, непрерывно ведутся попытки механизировать эти работы, касающиеся как укладки строительных элементов на стену, так и нанесения вяжущего раствора путем создания соответствующих устройств.
Известен способ кладки стены из кирпича, включающий его перемещение с линии подачи на линию кладки по криволинейной траектории и обработку его вяжущим материалом, при этом кирпич перемещают вращательным движением в горизонтальной плоскости по дуге окружности на линию кладки, с одновременной подачей необходимого количества вяжущего материала к свободному торцу кирпича, оказывают на кирпич давление, достаточное для равномерного распределения вяжущего материала в промежутке между торцами кирпичей, причем в процессе укладки каждого очередного кирпича в стену центр вращения перемещают вдоль линии кладки на величину, равную длине кирпича (патент РФ №2250324, МПК E04G 21/22, публикация 2005 г.).
Известен также способ возведения стен из блоков, выполненных со сквозными вертикальными отверстиями, расположенными с возможностью размещения вертикальных стержней в соседних отверстиях в шахматном порядке, и содержащих центральный и дополнительные продольные пазы, при этом способ включает укладку блоков рядами со смещением отверстий и размещение в отверстиях стержней, причем первоначально укладывают горизонтальные прутки в центральный и дополнительные продольные пазы, а затем в отверстия вставляют вертикальные стержни в шахматном порядке с чередованием стержней перед центральным прутком, а в соседнем отверстии за прутком скрепляют стержни с прутками, после чего заполняют отверстия либо утеплителем, либо легким бетоном, либо тяжелым бетоном (патент РФ №2289660, МПК E04B 2/14, B28B 7/16, E04B 2/26, публикация 2006 г.).
К недостаткам известных способов относятся их низкая производительность.
Известна машина для кладки стен из кирпича, содержащая опорно-ходовое устройство с несущей подвижной консолью, устройство подачи, ориентирования и укладки кирпича и устройство подачи и укладки раствора (а.с. СССР №952551, МПК E04G 21/16, публикация 1982 г.).
Недостатком известной машины является сложность конструкции устройства ориентирования и укладки кирпича с ограниченными возможностями. Нет гарантии качественного заполнения вертикальных швов раствором, нет подачи кирпича непосредственно из пакета на питатель машины; опорно-ходовое устройство не обеспечивает возможность машине маневрировать по горизонтали и производить кладку с любого положения.
Известна установка для возведения стен, содержащая вертикальную направляющую с установленным на ней с возможностью осевого перемещения и поворота на 180° вокруг горизонтальной оси столом с зажимами для фиксации строительных блоков, средство для подачи раствора, запасник и укладчик строительных блоков, при этом установка снабжена устройством для сборки строительных блоков в группы и дополнительной вертикальной направляющей с установленным на ней с возможностью перемещения и поворота на 180° вокруг горизонтальной оси устройством для перекладывания строительных блоков с устройства для их сборки на стол основной вертикальной направляющей, причем устройство для перекладывания строительных блоков выполнено в виде зажимной рамы или в виде стола с зажимами для фиксации строительных блоков, а устройство для сборки строительных блоков в группы - в виде ленточного транспортера с программным управлением (патент РФ №2019655, МПК E04G 21/16, публикация 1994 г.).
К недостаткам известного устройства относится сложность конструкции устройства и его низкая производительность.
Известно оборудование для возведения кирпичных стен, содержащее заполняемую подлежащим укладке кирпичом кассету, решетку-кондуктор, ячейки которой соответствуют стандартным размерам кирпича и расположены между собой в порядке, соответствующем укладываемому в стену ряду, клещевой захват, воздействующий на помещенный в кассету кирпич, и контактирующий с шаблонами бункер для вяжущего раствора с устройством для заполнения им вертикальных швов в кладке, при этом решетка-кондуктор выполнена автономной, клещевой захват воздействует на второй снизу кассеты ряд кирпичей, а устройство для заполнения вертикальных швов содержит принудительно синхронно вращательно с поступательным движением бункера смонтированный на его выходе шнек, ориентированный поперек направления кладки (патент №79597, МПК E04G 21/00, публикация 2009 г.).
Известное оборудование позволяет обеспечить групповой метод укладки кирпича в стену, что повышает производительность труда каменщика. Однако в снаряженной кассете кирпичи плотно упакованы, а уложены в стену они должны быть с зазором. Точность укладки при этом не гарантируется, а разноска кирпича осуществляется вручную. Качество заполнения вертикальных швов в слое вяжущим веществом также обеспечивается вручную.
Известно использование для возведения стен строительных модулей соединяемых друг с другом посредством фиксирующих элементов, устанавливаемых в соосно расположенных отверстиях, выполненных в строительных модулях перпендикулярно их постельным поверхностям (например, строительные модули «Дуплекс» по патенту РФ №75204).
Фиксирующие элементы предварительно вводятся в часть отверстий, расположенных на одной из сторон строительных модулей с образованием на их поверхности выступов конусной формы. В процессе кладки стены после нанесения вяжущего на поверхность одного строительного модуля сверху в отверстия вводятся выступы соединяемого с ним второго строительного модуля. Центрирование двух соседних строительных модулей достигается за счет конусной формы выступов. При этом лишний раствор выдавливается наружу и между двумя скрепляемыми при укладке стеновыми строительными модулями обеспечивается равномерный зазор.
Задачей предложенного технического решения является создание такого способа возведения стен из строительных модулей, соединяемых друг с другом посредством фиксирующих элементов, устанавливаемых в отверстиях, выполненных в строительных модулях, который обеспечивал бы снижение трудозатрат при возведении стен, упрощение и облегчение работы каменщиков при возведении стен из блоков, создавал надежность крепления блоков между собой, т.е. повышал прочность стен.
Еще одной задачей предложенного технического решения является создание автоматизированной установки для кладки стен из строительных модулей, соединяемых друг с другом посредством фиксирующих элементов, устанавливаемых в выполненных в строительных модулях углублениях.
Еще одной задачей предложенного технического решения является создание комплекта оборудования для механизированной кладки стен из строительных модулей, соединяемых друг с другом посредством фиксирующих элементов, устанавливаемых в выполненных в строительных модулях углублениях.
Технический результат предложенных технических решений заключается в повышении производительности и качества укладки строительных модулей при возведении стен.
Сущность предложенных технических решений заключается в следующем.
Способ возведения стен из лицевых (фасадных) и рядовых строительных модулей, каждый из которых содержит верхнюю и нижнюю постельные поверхности и, по меньшей мере, две пары соосных отверстий, расположенных перпендикулярно постельным поверхностям, в которых размещают фиксирующие элементы, включает послойную укладку модулей в стену и нанесение связующего между модулями. Фиксирующие элементы изготавливают в форме вставок прямого конуса, снабженных буртиками, и вставок обратного конуса, которые размещают в соосно располагаемых в процессе укладки отверстиях модулей, при этом в процессе укладки очередного слоя модулей вставки прямого конуса вводят до упора во вставки обратного конуса модулей нижележащего слоя, соединяя таким образом каждые два расположенных друг над другом слоя модулей с постоянным зазором между ними, определяемым высотой буртика вставки прямого конуса. Перед нанесением связующего на постельные поверхности строительных модулей во вставки обратного конуса помещают съемные технологические прокладки, которые после нанесения связующего удаляют вместе с попавшим на них связующим, а после укладки каждого очередного слоя строительных модулей осуществляют вибрационное воздействие на них и связующее для уплотнения и упрочнения соединительных швов между модулями.
Лицевые (фасадные) строительные модули снабжены с фасадной стороны стены облицовочными элементами с вложенными в них теплоизоляционными вкладышами, а с противоположной стороны - теплоизоляционными накладками, при этом облицовочные элементы устанавливают на модулях с возможностью их частичной заделки в стену и снабжены выступами и скосами, образующими «бесшовную» стеновую фасадную систему (СФС).
Лицевые (фасадные) строительные модули могут быть выкрашены с фасадной стороны стены краской горячего отверждения,
Поставленная задача достигается также тем, что установка для автоматизированного возведения стен в соответствии с указанным способом содержит передвижное устройство для размещения строительных модулей, средство для их захвата, перемещения на стену и последующей укладки в заданном порядке, а также емкость со связующим и устройство для его подачи и нанесения, при этом установка дополнительно содержит устройство для вибрационного воздействия на уложенный слой модулей и связующее, устройство для удаления съемных технологических прокладок, механизмы для выдвижения названных устройств в рабочую зону и возврата их в исходное положение и блок управления установкой. Строительные модули, уложенные в блок по меньшей мере на одном поддоне, средство для их захвата, перемещения на стену и последующей их укладки в заданном порядке, емкость со связующим и устройство для его подачи и нанесения, а также устройство для вибрационного воздействия, устройство для удаления съемных технологических прокладок, механизмы для выдвижения названных устройств в рабочую зону и возврата их в исходное положение и блок управления установкой размещены на грузовой площадке, установленной на передвижной платформе с возможностью вертикального перемещения относительно нее.
Средство для захвата модулей, их перемещения на стену и последующей укладки в заданном порядке выполнено в виде устройства, содержащего средство для создания вакуума, например, в виде вакуумного насоса, размещенного над блоком строительных модулей, по меньшей мере, одну кассету с пневмоприсосками, которые взаимодействуют в процессе возведения стены со строительными модулями, и соединенными со средством для создания вакуума через управляемые клапаны воздухопроводами, например шлангами, и блок управления устройством, соединенный с управляемыми клапанами сигнальным каналом.
Устройство подачи и нанесения связующего состоит из соединенных шлангами друг с другом и с емкостью со связующим насоса, размещенного рядом с емкостью, и сопла, установленного на направляющих с возможностью перемещения по ним с помощью привода.
Устройство для удаления съемных технологических прокладок состоит из перемещаемой обоймы с игольчатыми захватами.
Устройство вибрационного воздействия состоит из вибрационной площадки с установленным на ней подпружиненным электродвигателем с дебалансом или вибратором, например, магнитострикционного типа.
Грузовая площадка снабжена дополнительными опорами (аутрегерами) для опоры на возводимую стену и соединена с передвижной платформой приводами необходимой мощности, например гидроприводами или парами винт-гайка.
Поставленная задача достигается также тем, что комплект оборудования для механизированного возведения стен из строительных модулей в соответствии с указанным способом характеризуется тем, что он включает в себя средство для захвата модулей, их перемещения на стену и последующей укладки в заданном порядке, которое выполнено в виде устройства, содержащего средство для создания вакуума, например, в виде вакуумного насоса, размещенную над блоком строительных модулей, по меньшей мере, одну кассету с пневмоприсосками, которые взаимодействуют в процессе возведения стены со строительными модулями и соединены со средством для создания вакуума через управляемые клапаны воздухопроводами, например шлангами, и блок управления устройством, соединенный с управляемыми клапанами сигнальным каналом, а также устройство подачи и нанесения связующего, состоящее из соединенных шлангами друг с другом и с емкостью со связующим насоса, размещенного рядом с емкостью, и сопла, установленного на направляющих с возможностью перемещения по ним, устройство для удаления съемных технологических прокладок, состоящее из перемещаемой обоймы с игольчатыми захватами, и устройство вибрационного воздействия, состоящее из вибрационной площадки с установленным на ней подпружиненным электродвигателем с дебалансом или вибратором, например, магнитострикционного типа.
Предложенное техническое решение поясняется чертежами, где
на фиг.1 показано соединение строительных модулей между собой;
на фиг.2 - сечение АА на фиг.1;
на фиг.3 - схематично изображена предлагаемая автоматизированная установка для возведения стен из строительных модулей (вид сбоку);
на фиг.4 - автоматизированная установка (вид сверху);
на фиг.5 - вид А на фиг.4;
на фиг.6 - участок возводимой стены;
на фиг.7 - емкость со связующим и насосом;
на фиг.8 - поддоны со строительными модулями;
на фиг.9 - устройство для удаления съемных технологических прокладок;
на фиг.10 - устройство для нанесения связующего;
на фиг.11 - устройство для захвата и переноса строительных модулей;
на фиг.12 - вид Б на фиг.11 (повернуто);
на фиг.13 - вид В на фиг.9 (повернуто);
на фиг.14 - вид Г на фиг.10 (повернуто).
Предлагаемый способ рассчитан на использование при возведении стены строительных модулей, например строительных модулей «Дуплекс», в которых выполнены отверстия, расположенные перпендикулярно постельным поверхностям.
Как показано на фиг.1, строительные модули 1, изготовленные на базе любых строительных материалов (например, кирпич, пенобетон, дерево и др.), оснащены, по крайней мере, двумя парами фиксирующих строительные элементы между собой вставок: вставок прямого конуса 2, снабженных буртиками 3, и вставок обратного конуса 4, расположенными на одной оси. Фасадные модули дополнительно оснащены с фасадной стороны облицовочными элементами 5 с вложенными в них теплоизолирующими вкладышами 6, а с противоположной стороны - теплоизоляционными прокладками 7. Облицовочные элементы также имеют скосы и выступы для формирования зрительского восприятия «бесшовной» стены, и соединены с базовым элементом с возможностью заделки части облицовочного элемента в стену.
Предложенный способ состоит из выполнения подготовительной операции и циклического выполнения следующих технологических операций: нанесение связующего, удаление съемных технологических прокладок, перемещение и установка на их места в стене модулей нового слоя, виброуплотнение и виброупрочнение образованных швов связующего. В дальнейшем цикл повторяется.
Подготовительная операция состоит в укладке модулей на транспортные поддоны в последовательности, обратной порядку их переноса для установки в стену. При этом во вставки 4 обратного конуса модулей укладываются съемные технологические прокладки 8, повторяющие форму этих конусов, а на поддоне формируется «сухая» кладка модулей, так как вставки 2 прямого конуса каждого верхнего модуля входят в съемные технологические прокладки, выполненные из материала, облегчающего снятие верхних модулей.
Операция нанесения связующего может выполняться известным способом вручную либо с помощью вспомогательного устройства, помещаемого на стену либо вручную, либо с помощью специального механизма.
Операция удаления защитных технологических прокладок 8 с частью связующего, попавшего в них, может выполняться вручную с помощью специального приспособления для их захвата либо с применением устройства, несущего несколько подобных захватов, помещаемого на стену либо вручную, либо с помощью специального механизма.
Операция перемещения и установки модулей на их места в стене в соответствии с толщиной возводимой стены может выполняться вручную по одному модулю (при этом поддон с модулями должен располагаться рядом с рабочим) либо с применением устройства для группового захвата, удержания и отпускания модулей при их установке с использованием для перемещения самого устройства любого из строительных механизмов общего назначения или специального механизма. При этом модули нового слоя «садятся» на модули нижележащего слоя до упора в буртики 3, высота которых определяет постоянный зазор между слоями для шва связующего. Постоянство боковых зазоров между модулями одного слоя определяется выбором расстояния между осями пар вкладок прямого и обратного конусов.
Операция виброуплотнения и виброупрочнения образованных швов связующего стала возможной в силу образования решетки жесткости из тел базовых элементов 1 и вставок прямого 2 и обратного 4 конусов. Операция состоит в передаче вибраций от специального устройства, помещаемого на модули, установленного на стену слоя вручную, или с помощью специального механизма, в результате чего «цементное молочко» проникает в пористое тело базового элемента на большую глубину, упрочняя швы.
При использовании всех модулей с поддона(-ов) производится замена пустого поддона(-ов) на поддон(-ы) с модулями, подготовленными для укладки в стену.
Для автоматизации перечисленных циклических технологических операций предлагается комплекс оборудования, состоящий из устройств для собственно автоматизированного выполнения каждой операции и механизмов их перемещения, смонтированных на единой грузовой платформе, способной изменять свое положение по высоте и перемещаемой с помощью самоходного шасси. Устройство такой самоходной автоматизированной установки кладки стен (САУКС) из строительных модулей, например модулей «Дуплекс», поясняется на фиг.3, 4, 5.
На самоходном шасси 9 смонтирована грузовая платформа 10, перемещающаяся по вертикали посредством, например, ходовых винтов 11, закрытых кожухами 12 и приводимых в движение электродвигателями 13. Грузовая площадка с расположенными на ней поддонами с модулями имеет возможность подниматься на высоту 5-6 м.
Технологические операции по укладке модулей в стену выполняются в стационарном положении самоходного шасси 9 и грузовой платформы 10 параллельно возводимой стене. При этом устойчивое положение платформы 10 обеспечивается дополнительными опорами (аутрегерами) 14, например, с гидравлическим приводом, в площади возводимой стены, смонтированными на раме 15, установленной на платформе 10.
На грузовой платформе 10 размещены:
- поддон(-ы) 16 со строительными модулями, уложенными в заданном порядке;
- емкость 17 со связующим и с установленным над нею насосом 18, соединенным шлангом (не показан) с емкостью;
- устройство 19 нанесения связующего, содержащее направляющие 20 и переносимое в рабочую зону над участком возводимой стены выдвижным механизмом (не показан). Сопло 21 устройства 19, ширина которого соответствует толщине возводимой стены, соединено с насосом 18 гибким шлангом (не показан) и перемещается по направляющим 22 с помощью своего привода (не показан);
- устройство удаления съемных технологических прокладок кассетного типа 23 с игольчатыми захватами 24 и с механизмом его выдвижения в рабочую зону над участком возводимой стены (не показан). Снятые защитные прокладки вместе с попавшим в них связующим сбрасываются в ванну с водой 25 и могут использоваться повторно;
- устройство захвата, удержания и освобождения модулей кассетного типа 26 с устройством управления 27 и направляющими 22 механизма выдвижения (не показан) из площади поддонов в рабочую зону над участком возводимой стены 28. Захват выполняется с помощью присосок 29, соединенных с вакуумным насосом 30 через управляемые клапаны 31 гибким воздухопроводом (не показан). Комбинация задействованных присосок 29 соответствует числу и положению модулей, укладываемых в стену в текущем цикле, и определяется сигналами устройства управления 27, соединенного с управляемыми клапанами 31 кассеты 26 сигнальным каналом (не показан). Отпускание модулей производится по сигналам устройства управления 27 в момент нахождения вставок прямого конуса модулей укладываемого слоя над вставками обратного конуса модулей нижележащего слоя. Большой точности при этом не требуется, так как коническое соединение обеспечивает единственно правильное положение под действием собственного веса модуля;
- устройство виброуплотнения и виброупрочнения 32 с механизмом его перемещения (не показан) по направляющим 22 в рабочую зону над участком возводимой стены 28. Устройство 32 выполнено в виде вибрационной плиты 33 с установленным на ней вибратором 34, например, магнитострикционного типа.
Последовательность приведения в действие механизмов перемещения устройств автоматизированного выполнения циклических технологических операций из исходного положения в рабочую зону над участком возводимой стены и обратно определяется сигналами устройства числового программного управления установкой (программатора) 35, размещенного также на грузовой платформе 10 и соединенного с механизмами и устройством управления 27 сигнальными каналами (не показаны).
Все устройства защищены кожухами в пылевлагозащитном исполнении. Питание всех энергопотребляющих устройств (двигателей, приводов управляемых клапанов, устройств управления и др.) осуществляется от общего распределительного щита 36 на грузовой платформе 10.
Опускание и поднимание аутрегеров осуществляется гидроцилиндрами 37, а технологические операции выполняются пневмоцилиндрами 38, 39, 40, 41.
После укладки всех модулей рабочей зоны все устройства приводятся в исходное положение и самоходное шасси 9 перемещается для обслуживания следующей рабочей зоны.
Все эти действия выполняются бригадой обслуживания установки САУКС из 3-х человек.
Для многих типовых способов укладки модулей применение такой автоматизированной установки может обеспечить повышение производительности труда в десятки раз при абсолютном качестве работ.
Предложенный способ возведения стен может быть также осуществлен с помощью комплекта оборудования для механизированного возведения стен из строительных модулей, представленного на фиг.6-14.
Комплект оборудования для механизированного возведения стен из строительных модулей располагается непосредственно на строительной площадке около возводимой стены 42 (фиг.6). Там же размещены:
- два поддона 43 со строительными модулями, уложенными в заданном порядке;
- емкость 44 со связующим и с установленным на ней насосом 45;
- устройство 46 для нанесения связующего с направляющими 47, перемещаемое в рабочую зону краном или вручную. Сопло 48 устройства 46, ширина которого соответствует толщине стены и не доходит на необходимую величину до поверхности кладки, соединено с насосом 45 гибким шлангом через быстроразъемное соединение (не показано). Сопло 48 перемещается по направляющим 47 вручную;
- устройство удаления съемных технологических прокладок кассетного типа 49 с игольчатыми захватами 50 и с плитой съема 51. Технологические прокладки снимаются с игольчатых захватов плитой съема в ванну с водой 52 и могут быть использованы повторно. Передвижение устройства в рабочую зону осуществляется с помощью крана или вручную;
- устройство для захвата, удержания и освобождения модулей состоит из двух кассет 53, 54, которые используются для переноса модулей, укладываемых как вдоль (поз.53), так и поперек стены (поз.54);
- перенос кассет с модулями с поддонов в рабочую зону осуществляется с помощью общестроительных механизмов, например крана с траверсой 55;
- захват модулей осуществляется с помощью вакуумных присосок 56, соединенных с вакуумным насосом 57 через управляемые клапаны гибкими шлангами (не показано). Все команды, в том числе и опускание модулей, производятся по командам устройства управления 58 (программатора);
- устройство виброуплотнения связующего 59 также переносится в рабочую зону краном или вручную.
Устройство 59 выполнено в виде вибрационной плиты 60 с установленным на ней вибратором 61, например, магнитострикционного типа.
Устройства 45 и 59 могут быть размещены на стеллаже 62.
Команды от устройства управления 58, например, при захвате или опускании модулей могут заменяться сигналами от кнопок, нажимаемых рабочими.
Комплект оборудования для механизированного возведения стен из строительных модулей обслуживается бригадой из трех человек.
Производительность труда при использовании предложенного комплекта оборудования возрастает в несколько раз.
Использование предложенных технических решений позволяет повысить качество возведении стен и обеспечить при укладке строительных модулей оформление новой фасадной системы, создаваемой не за счет дополнительного утепления и отделки уже возведенных стен строения (например, с помощью навесной фасадной системы), а непосредственно в процессе возведения стен здания, например, с помощью стеновой фасадной системы (СФС).
При этом облицовочные элементы, уже закрепленные вместе с утеплителем на строительных модулях, формирующих фасад здания, частично входят своими выступами внутрь стены и удерживаются в ней весом строительных модулей, расположенных над ними. В результате базовые элементы строительных модулей, оформляющих фасад здания, находятся между оболочкой с расположенным в ней теплоизоляционным вкладышем и второй теплоизоляционной накладкой с другой стороны модуля, находящейся в стене в зазоре между соседними модулями. Такая конструкция стеновой фасадной системы (СФС) обеспечивает повышенные теплотехнические характеристики стен здания и долговечность его фасада.