(2)混凝土泵送施工的优点
①机械化程度高,需要的劳动力少,施工组织简单;
②混凝土的输送和浇筑作业是连续进行的,施工效率高,工程进度快; ③泵送工艺对混凝土质量要求比较严格,也可以说泵送是对混凝土质量的一次检验。由于泵送是连续进行的,泵送中混凝土不易离析,混凝土坍落度损失不大,容易保证工程质量;
④对施工作业面的适应性强,作业范围广。混凝土输送管道可以铺设到其它设备难以达到的地方,又能使混凝土在一定压力下充填浇筑部位,为了增大输送距离还可以将泵串联使用,以满足各种施工要求;
⑤与其他施工机械的相互干扰小。在泵送的同时,输送管附近可以进行其他施工作业;
⑥在正常泵送条件下,混凝土在管道中输送不会污染环境,能实现文明施工;
⑦在施工布置得当的情况下,能降低工程造价。 (3)泵送施工方法的局限性
①混凝土配合比除了应符合工程质量要求外,还要符合用管道输送的要求,如对于坍落度、混凝土集料的最大粒度、水泥及细集料的比例等都有一定的限制;
②混凝土的输送距离受到输送管口径、混凝土泵型及泵送压力的限制; ③混凝土泵操作人员要有一定的技术水平,不仅要掌握机械的使用与维护方法,还应懂得一些混凝土施工工艺方面的知识,以便能够判断混凝土的质量和可泵性;
④混凝土泵输送干硬性混凝土比较困难,限制了泵的使用范围; ⑤气温低于-5℃时须采用特殊措施才能泵送。
1.3混凝土泵的发展趋势
(1)混凝土泵的关键性技术
随着阀门系统和液压系统的不断革新,混凝土泵逐渐向大功率和高可靠性的方向发展,许多关键性技术也得到了较好的解决,主要有如下几个方面:
①泵体本身的分配阀经过不断的完善和创新,使得阀门的密封性和通畅性都得到了进一步提高,且结构日趋简单、完善。
②用液压传动取代机械传动,使泵送工作更加平稳、可靠和易于控制;电气控制从传统的继电器式控制改变为现在的PLC控制,使控制系统更加安
全可靠,易于操作。
③当管路发生堵塞时,主液压传动系统可自动防止过载,并控制分配阀换向,使机器实现反泵动作,以消除堵塞;搅拌系统也可实现卡料反转,从而消除料斗中的卡料现象。它们都可以采用自动或手动的方式进行控制。
④应用了高效减水剂,提高了混凝土的流动性和可泵性,在不降低混凝土性能的情况下,大大改善了混凝土的泵送效果。
⑤商品混凝土的发展和混凝土搅拌运输车的配套使用,使质量可靠的混凝土能够得到均衡的供应,从而保证了连续泵送的工作条件;而各种形式的布料装置的出现,则解决了混凝土的布料问题。这两方面的长足发展,可充分发挥混凝土泵的生产效率,扩大了混凝土泵的使用范围。
(2)混凝土的发展趋势 ①混凝土泵高压大排量化
为了满足更远和更高距离的混凝土输送和建筑施工进程的需要,混凝土泵向高输送压力和大排量的反向发展将成为必然的趋势。
②液压系统集成化
现在生产的大多数混凝土泵,其液压系统都是采用集成的液压阀块,从而使液压系统向可靠、节能、低冲击、低噪声的方向发展。
③混凝土泵分配阀多样化
从整体上看,分配阀是向结构简单、流道合理、不易堵塞的方向发展。另外,分配阀材质和通用性的研究,也日益受到重视,并力争使其更加耐磨,使产品标准化、系列化。
④混凝土泵布料杆化
混凝土的布料是采用混凝土泵施工中的一个关键性问题。带布料杆的混凝土泵车具有移动方便,机动灵活,到达施工地点无需大量的准备工作即可开始工作,而且可直接将混凝土浇筑到任何一个具体点等优点。在国外很多国家,使用泵车进行的施工已占泵送混凝土总量的一半以上,在美国,更是高达80%以上。带布料杆的汽车式混凝土泵是今后发展的方向之一。
1.4混凝土泵的工作原理
(1)挤压式混凝土泵
挤压式泵按其构造形式,分为转子式双滚轮型、直管式三滚轮型和带式双槽型三种,目前应用较多的为第一种。挤压式泵一般为液压驱动,它有一些弱点,比如:挤压泵的泵压不高,泵送距离有限;靠胶管的弹性恢复吸入
混凝土,吸入力小;只能用于塑性混凝土,不适用于干性混凝土等。正是由于存在这些缺点,所以限制了挤压式泵的进一步发展。图1-3为挤压式混凝土泵的结构示意图。
图1-3 转子式挤压泵
1-输送管;2-缓冲架;3-垫板;4-链条;5-滚轮;
6-挤压胶管;7-料斗移动油缸;8-集料斗;9-搅拌叶片;10-密封套
泵室中有挤压胶管6,胶管下端为吸入口,与集料斗8的底部相通;另一端为排料口,与输送管1相连接。当滚轮架上的滚轮5一边转动一边挤压胶管6时,管内的混凝土被挤压出去,而滚轮后方胶管内部则因混凝土流走而形成负压,于是集料斗8中的混凝土就被吸入到挤压胶管中来。
(2)活塞式混凝土泵
在各种形式的混凝土泵中,应用最早,使用最多同时又最具有生命力的是活塞式混凝土泵。它的工作方式是通过压力油推动活塞,再通过活塞杆推动混凝土缸中的工作活塞来实现压送混凝土的过程。液压活塞式混凝土泵分单缸式和双缸式两种,双缸式在结构方面虽然较单缸式的复杂,但因为它有两个缸交替工作,故其输送工作比较连续、平稳、生产率高,而且发动机的功率也能得到充分利用。因此大中型的混凝土泵都采用双缸式的。
2 混凝土泵液压系统
一般混凝土泵的工作机构是由推送机构、分配阀及料斗的搅拌装置组成,因而液压式混凝土泵的液压系统同样也包括这三个工作机构:推送机构
回路即主油路系统、分配阀油路系统及搅拌油路系统。有些混凝土泵的清洗系统也采用液压传动,因而液压系统中还可能包括清洗系统。液压系统(含控制装置)应具有以下功能。
①混凝土推送油缸(主缸)应能同步交替地进行推送和抽吸两种工况; ②泵送时,两主油缸活塞行程不变,但当混凝土的坍落度有所不同时,活塞行程应可调;
③应确保混凝土缸与分配阀有良好的配合;
④主缸与阀缸应具有可靠的自动换向功能,一确保泵送自动循环; ⑤搅拌系统遇超常阻力时,应具有自动反转功能,以防搅拌叶片卡死折断;
⑥主油路系统应具有恒功率功能,以防止过载;
⑦主缸、阀缸应有良好的换向功能及换向冲击的控制方式; ⑧液压系统散热条件应该良好,以确保工作温度不至于太高;
⑨主油路系统遇超常阻力时应具有自动反泵功能,以便利排堵,预防堵管;
⑩搅拌油路转速应可调,当主回路采用大流量时选高速,采用小流量时则可以选用低速。
2.1混凝土泵液压系统总体分析
由于混凝土泵的工作原理及其结构形式的不同,致使其液压系统也是多种多样的。根据液压系统工作方式的不同可分为:开式系统回路、闭式系统回路和混合系统回路。
(1)开式系统回路
开式系统是指主油泵从油箱吸入液压油,经过一个循环后液压油又回到油箱。其优点是:油路系统简单、成熟、产生的热量小,且由于油箱本身可以散热,因而散热性能好。其缺点是:功率损失大、流量控制困难、换向冲击大,且需安装大容量的油箱。这种回路方式适用于中、小型泵的液压。由于技术比较成熟,采用开式液压系统的混凝土泵比较多。它的具体组成形式是油箱—液压泵—液压缸—油箱的开式循环。
(2)闭式系统回路
所谓闭式系统是指液压泵—液压缸自行封闭式循环。油箱中的冷油由补油液压泵充入系统,系统中的热油由系统中的低压限压阀释放。这种特殊的回路,使补油泵的限定压力与低压阀的开启压力之间存在着复杂的关系。
这种回路的优点是效率高、油箱小、流量大且方向变换平稳,适用于大功率系统。其主要的缺点为系统需增加补油系统,且产生的热量大,散热困难。从国外的市场动态来看,采用闭式系统的高压大排量的混凝土泵在市场上占主导地位。
在闭式回路系统中,还有阀控和泵控之分。闭式阀控系统可以局部改善开始系统的缺点,降低安装空间和成本,但当方向阀换向时,和开式系统一样还有较大的冲击,所以一般安装有蓄能器;闭式泵控系统则有效地克服了开式回路的固有局限性,换向冲击小,实现了混凝土流量的连续调节。
闭式系统中的几大难题,如液压冲击、最高泵送速度降低、油温过高、回油吸空等现象,是在混凝土泵设计时应该引起注意的地方。
(3)混合系统回路
现有的生产厂家综合了开式系统和闭式系统的优点,在开式系统中采用内部闭环控制的恒功率柱塞泵,有效地改善了开式系统的不足之处,使用这种系统的混凝土泵也比较多。
2.2混凝土泵分配阀
分配阀是混凝土泵的核心机构,也是最容易损坏的部分,它是位于集料斗、混凝土缸和输送管三者之间,协调各部件动作的机构。泵的好坏与分配阀的质量与形式有着密切的关系,它将直接影响混凝土泵的使用性能(如堵管问题、输送容积效率以及工作可靠性等),而且也直接影响混凝土泵的整体设计(如集料斗的高度等)。
对于单缸的混凝土泵来说,分配阀应该具有二位三通的基本性能(二位——吸料或排料;三通——通集料斗、混凝土缸及输送管)。
对双缸的混凝土泵来说,两个缸共用一个集料斗;处于吸入行程的工作缸,把混凝土吸入工作缸;而另一个处于排出行程的工作缸,则把吸入的混凝土推送到输送管中去,所以这种分配阀须具有二位四通和输送管(二位——吸料或排料;四通——通集料斗、混凝土缸Ⅰ、混凝土缸Ⅱ及输送管)的性能。
混凝土泵与常见的油泵、气泵和水泵不同,它输送的是具有特殊性能的混凝土拌合物,所以对分配阀的设计一般有以下特殊的要求:
①良好的集、排料性能; ②良好的密封性; ③良好的耐磨性;