Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ существующих способов производства штукатурных работ 11
1.1. Применяемые технологии отделочных, в том числе, штукатурных работ растворными смесями 11
1.2. Материалы для производства штукатурных работ. 27
1.3. Требования к качеству штукатурных покрытий 34
1.4. Результаты анализа эффективности применяемых способов производства штукатурных работ 39
Выводы по первой главе, цели и задачи исследования 46
Глава 2. Теоретические основы совершенствования технологии производства штукатурных работ 48
2.1. Усовершенствованная технология комплексной механизации штукатурных работ 48
2.2. Теоретическое обоснование параметров процесса перемещения растворных смесей 60
2.3. Разработка методики расчета технологических параметров нагнетания растворных смесей в формовочную полость 65
Выводы по второй главе 68
Глава 3. Экспериментальное исследование процесса нагнетания штукатурных растворов в формовочную полость 69
3.1. Материалы, применяемые в процессе проведения экспериментов 69
3.2. Экспериментальное оборудование и оснастка 73
3.3. Методика проведения экспериментов 88
3.4. Анализ результатов экспериментальных исследований 95
Выводы по третьей главе. 113
Глава 4. Разработка рациональных режимов для производства работ по новой технологии 115
4.1. Оценка адекватности разработанной математической модели физическим условиям работ. 115
4.2. Определение рациональных технологических режимов производства штукатурных работ по усовершенствованной технологии 120
4.3. Результаты апробации предложенного технологического решения в условиях, близких к производственным 126
4.4. Ожидаемый технико-экономический эффект от применения разработанной технологии 129
Выводы по четвертой главе 134
Основные выводы по диссертации 135
Список литературы 137
Приложения 149
- Результаты анализа эффективности применяемых способов производства штукатурных работ
- Теоретическое обоснование параметров процесса перемещения растворных смесей
- Определение рациональных технологических режимов производства штукатурных работ по усовершенствованной технологии
- Ожидаемый технико-экономический эффект от применения разработанной технологии
Введение к работе
Актуальность работы. Современное состояние развития строительного комплекса России характеризуется постепенным увеличением требований к качеству работ, их экономической эффективности. Отделочные работы являются заключительным этапом строительства. От их качества зависит как отношение к строительному объекту в целом, так и экономические характеристики объекта при его продаже, сдаче в аренду и т.п. Экономическая эффективность отделочных работ определяется двумя факторами - их стоимостью и сроками производства работ.
Известно, что при строительстве жилых общественных и промышленных зданий штукатурные работы, производимые вручную, считаются одними из наиболее трудоемких - на их производство приходится до 15% от общих трудовых затрат и до 8 - 10% от общей сметной стоимости. Наибольший удельный вес трудозатрат при производстве штукатурных работ ручным способом приходится на процессы нанесения слоев раствора, подбор упавшего раствора и нанесения накрывочного слоя с разравниванием и заглаживанием (85% - 92%), из них на процессы придания гладкой фактуры поверхности 30 - 40%.
При современных тенденциях к повышению социального уровня российского населения и к увеличению размера оплаты ручного труда производство штукатурных работ вручную становится все более дорогостоящим. Для увеличения эффективности штукатурных работ применяют машины и агрегаты, позволяющие добиться частичной механизации процессов. Таким образом обеспечивается возможность повышения показателей критериев как экономических, так и качественных. Детальному изучению эффективности процессов механизации штукатурных работ в частности посвящены работы С.П. Егоровой (ЦНИИЭПсельстрой). Однако применяемые в настоящее время машины и механизмы до сих пор не способны полностью механизировать производство работ - вручную производятся как выравнивание, так и заглаживание и дополни-
тельные операции шпаклевания и шлифовки (затирки) поверхности, что при механизации прочих процессов (транспортировка, замес и нанесение раствора) представляет основную долю трудозатрат по оштукатуриванию плоскостных поверхностей помещений и фасадов.
Для полуавтоматического разравнивания и заглаживания поверхности ранее было предложено определенное количество способов и устройств, как передвижных, так и стационарных в виде штукатурных опалубок. Процесс нагнетания штукатурного раствора в формовочную полость, образованную стеной и штукатурной опалубкой, в принципе схож с процессами инъекционного формования тонкостенных железобетонных изделий, в свое время полно изученными И.М. Головачевым (СибЗНИИЭП). Таким образом, еще в 70 — 80-е годы прошлого века в СССР на строительных площадках были предприняты попытки применения опалубки при оштукатуривании. Однако несовершенные конструктивные решения предложенных разработок и несовершенство применяемых материалов, а также недостатки оборудования не позволили комплексно механизировать этот процесс на практике строительства.
Таким образом, целью диссертационной работы является проведение исследований, направленных на совершенствование технологии нанесения штукатурного раствора на стены методом нагнетания с обеспечением комплексной механизации штукатурных работ посредством применения раство-росмесительного насоса и новой сборной переставной штукатурной опалубки при рациональных параметрах технологического процесса.
В соответствии с определенной целью были поставлены следующие за-дачїГиследования:
- выполнить сравнительный анализ и оценку известных конструктивных и технологических решений механизированного нанесения штукатурных растворов на поверхности стен с применением устройств для комплексной механизации процесса;
разработать усовершенствованную технологию нанесения штукатурного раствора механизированным способом с применением растворосмесительного насоса и новой сборной переставной штукатурной опалубки;
обосновать область рациональных параметров основных технологических процессов предложенной технологии и создать методику их расчета;
провести теоретические и экспериментальные исследования с целью определения рациональных режимов нагнетания раствора в формовочную полость между поверхностями стены и опалубки, исходя из условий минимального давления смеси с обеспечением однородности и прочности полученного штукатурного слоя, высокого качества его поверхности;
подтвердить целесообразность применения разработанных технологических решений на практике и определить их технико-экономическую эффективность;
разработать руководящий технический материал по реализации новой технологии производства штукатурных работ и провести ее апробацию.
Объект исследований — технология производства штукатурных работ комплексно механизированным способом при оштукатуривании поверхностей внутренних и наружных стен с применением сухих строительных смесей.
Предмет исследований - технологический процесс нагнетания растворных смесей в формовочную полость, образованную стеной и щитами штукатурной опалубки, а также физико-механические характеристики полученного штукатурного слоя.
Методика исследований: '"'-'теоретические и экспериментальные исследования технологических параметров нагнетания штукатурных растворных смесей растворонасосом в формовочную полость, образованную стеной и опалубочным щитом с последующей апробацией технологии в производственных условиях;
- статистическая обработка полученных результатов исследований и ус
тановление сходимости теоретических и экспериментальных данных.
7 Научная новизна работы состоит в следующем:
произведена систематизация и оценка эффективности уровней механизации штукатурных работ;
разработана усовершенствованная комплексно механизированная технология производства штукатурных работ методом нагнетания с применением растворосмесителы-гого насоса и штукатурной опалубки;
определены, теоретически и экспериментально обоснованы рациональные параметры, обеспечивающие плоскостность, высокое качество поверхности и необходимую прочность получаемого штукатурного слоя, отформованного с применением сухих смесей при минимальных материальных и трудовых затратах;
построены математическая и физическая модели изучения зависимости величины максимального давления нагнетаемых растворных смесей на поверхность опалубки от параметров нагнетания и свойств этих смесей.
На разработанные в ходе исследований способ оштукатуривания стены здания и устройство, с помощью которого данный способ реализуется, соискателем совместно с В.В. Верстовым и Б.А. Будановым получено решение Федерального института промышленной собственности от 19.09.2005г. о выдаче патента РФ на изобретение «Способ оштукатуривания стены здания и устройство для его осуществления» по заявке № 2004130068/03, приоритет от 11.10.2004г.
На защиту выносятся следующие результаты:
- классификация существующих технологий механизации штукатурных
работ;
^-Оювая рациональная технология производства штукатурных работ комплексно механизированным способом;
- данные теоретических и экспериментальных исследований по определе
нию рациональных технологических режимов нагнетания раствора в формо
вочную полость между поверхностями стены и опалубки;
зависимости между величинами давления раствора и конечными свойствами полученного штукатурного слоя при различных параметрах процесса нагнетания;
математическая и физическая модели прогнозирования характера распространения раствора в формовочной полости и его давления на поверхность щитов опалубки;
руководящий технический материал по производству штукатурных работ разработанным комплексно механизированным способом.
Практическое значение и реализация работы состоят в следующем:
разработана усовершенствованная комплексно механизированная технология производства штукатурных работ и определены её рациональные технологические режимы;
созданы научно-технические предпосылки для последующей разработки рецептур составов сухих смесей, адаптированных для новой технологии;
разработан руководящий технический материал по производству штукатурных работ комплексно механизированным способом, одобренный СПб филиалом ООО «КНАУФ-Маркетинг Красногорск»;
применение новой технологии позволяет при производстве штукатурных работ снизить трудозатраты на 32%, уменьшить стоимость работ на 18% при обеспечении высокого качества штукатурного слоя, а также сократить энергоемкость работ на 15% и материалоемкость как минимум на 5%.
Достоверность результатов исследований подтверждается современными методами исследований и обработки их результатов; адекватностью принятых -математических и физических моделей; сходимостью теоретически полученных результатов и экспериментальных данных; проведением экспериментальных исследований с использованием поверенного оборудования; проверкой основных положений новой технологии в условиях, приближенных к производственным.
9 Для обработки данных использовалось современное программное обеспечение: Microsoft Excel, Curve Expert 1.3, Maple 6. Апробация и публикация работы.
Основные результаты исследований доложены на 56, 57, 58-й Международных научно-технических конференциях молодых ученых, аспирантов и докторантов (СПбГАСУ, 2004-2005г.); 61 и 62-й научных конференциях профессоров, преподавателей и научных работников (СПбГАСУ, 2004-2005г.); Всероссийском научно-промышленном форуме «Великие реки» (ННГАСУ, Нижний Новгород, 2005г.); научно-практической конференции «Новые технологии в строительстве доступного жилья» (СПбГАСУ, 2005г.); Международной научно-практической конференции «Реконструкция - Санкт-Петербург - 2005» (СПбГАСУ, 2005г.)-
Основные положения диссертационной работы опубликованы в 12 печатных работах общим объемом 72 машинописных страницы, 5 из которых выполнены в соавторстве.
Структура и объем работы.
Диссертационная работа состоит из введения, 4-х глав, основных выводов, списка литературы, включающего 135 наименований, 4-х приложений. Общий объем диссертации составляет 204 стр., в том числе 56 стр. приложений, 29 таблиц и 49 рисунков. Структура выполнения работы представлена на рис. 1.1.
Систематизация и анализ уровней механизации производства штуїсатурньїх работ. Оценка показателей эффективности комплексной механизации штукатурных работ.
ГИПОТЕЗА: совмещение процессов нагнетания и разравнивания смеси при помощи растворонасоса и усовершенствованной штукатурной опалубки
ФОРМУЛИРОВАНИЕ ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
.lz.
Разработка усовершенствованной і технологии механизации штукатурных работ
теоретические исследования
з:
Определение взаимосвязей
параметров процесса нагнетания
согласно физической модели
Разработка математической модели
прогнозирования распространения
раствора в формовочной полости от
параметров нагнетания
Оценка адекватности математической модели физической
л>
I"-
' J-' j прототипа опалубочного щита
L
% j Создание экспериментального стенда -алубочі
экспериментальные исследования
Разработка методики исследований и
определение вариационных параметров
экспериментов
Установление зависимостей давления раствора и свойств штукатурного слоя
от подвижности смеси, толщины формовочной полости, виброобработки
Вычисление
коэффициентов,
определяющих процесс
Построение эпюр давления для стационарного режима нагнетания
5*
^z.
РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА РАЦИОНАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ
Апробация технологии с учетом установленных рабочих параметров
Определение технико-экономической эффективности разработанной
технологии
Разработка основных положений руководящего технического материала
по реализации предложенной технологии
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ
Рис. 1.1. Структура диссертационного исследования
Результаты анализа эффективности применяемых способов производства штукатурных работ
Качество выполненных штукатурных работ определяется по двум категориям показателей: качественные характеристики штукатурного слоя [103] и показатели качества его поверхности (фактуры) [37], [102].
Качественные испытания строительных растворов регламентированы [40], которые проводятся как на стадии приготовления растворных смесей, так и на стадии затвердевшего растворного камня.
Подвижность (удобоукладываемость) свежеприготовленной штукатурной смеси характеризуется глубиной погружения в эту смесь (1 - 14 см включительно) стандартного эталонного конуса высотой 145 мм, диаметром основания 75 мм и массой 300 ±2 г.
Кроме того, основными показателями штукатурного раствора также являются [39]: средняя плотность, водоудерживающая способность ( 90 %), максимальная фракция заполнителя, расслаиваемость ( 15%), «жизнеспособность» раствора, сроки схватывания и время высыхания, максимальная толщина одного слоя, средний расход. Для ССС добавляется влажность незатворенной водой сухой смеси ( 0,1%), насыпной вес. ,—Ї ---- Показателями затвердевшего раствора являются: прочность на сжатие, растяжение, изгиб, срез; адгезия (прочность на отрыв и на сдвиг); водонепроницаемость; морозостойкость; истираемость; усадка; влажность; плотность; модуль упругости; коэффициенты прочности, теплопроводности, водопогло-щения, сопротивления диффузии водяного пара и прочие характеристики.
Испытания образцов штукатурки производятся разрушающими и нераз-рушающими способами. Испытания набрызг-штукатурки и торкрет-штукатурки имеют свои особенности, которые рассмотрены ниже [91].
В качестве неразрушающих методов применяется стандартный ультразвуковой импульсный метод контроля прочности.
Разрушающие способы контроля включают следующие. Для определения прочности на сжатие, как правило, применяют кубические формы 70,7 70,7 70,7 мм.
Прочность при растяжении определяют, используя особые устройства для испытания набрызг-штукатурки на осевое растяжение. Прибор состоит из двух обойм с внутренними коническими отверстиями, расточенными под углом в 40 градусов (форма урезанной «воронки»). Обоймы совмещены малыми основаниями конусов и зафиксированы таким образом, что их внутренние полости образуют однополостный гипербаллон. Собранные обоймы устанавливаются на металлическую или деревянную плиту, внутренняя полость их заполняется на-брызг-смесью. При испытании на растяжение на верхнюю и нижнюю обоймы одевают и фиксируют стаканы, с помощью которых производится разрыв образцов на прессе.
Прочность на срез определяется при использовании прибора, представляющего собой специальную цилиндрическую форму, состоящую из 3-х отдельных колец, имеющих внутренний и наружный диаметры 70 и 100 мм соответственно. Кольца соосно скреплены между собой болтами. Внутренняя полость собранной цилиндрической формы заполняется испытываемым материалом. После приобретения испытываемым материалом необходимой прочности скрепляющие болты удаляются, и форма устанавливается своими крайними кольцами на специальную опору. На среднее кольцо формы сверху устанавливается нажимной пуансон, к которому прикладывается усилие.
Важнейшим критерием набрызг- и торкрет-штукатурки является прочность сцепления нанесенного слоя с основанием. Для определения этой прочности применяется особый прибор, состоящий из обоймы, внутренняя часть которой выточена под обратный конус с углом 40 градусов (форма урезанной «воронки»). На подготовленное для набрызга раствора основание устанавливают несколько металлических обойм, внутренние полости которых заполняют смесью. К обоймам крепятся стаканы, и испытываемые образцы отрывают специальной установкой. Стандартных методов испытания слоя набрызг-штукатурки на сдвиг по основанию не существует. Однако разработаны некоторые устройства, позволяющие произвести соответствующие эксперименты. Обычно такие устройства состоят из цилиндрической обоймы, которую устанавливают на основание, подлежащее обработке, и заполняют внутреннюю полость испытываемым материалом. После приобретения образцом марочной прочности обойма подлежит горизонтальному сдвигу.
Водонепроницаемость набрызг-штукатурки определяется на б-ти образцах цилиндрической формы диаметром и высотой 150 мм. Испытания проводят на гидравлической установке с подачей воды под давлением к нижним торцевым поверхностям образцов. Степень водонепроницаемости характеризуется наибольшим давлением воды, при котором еще не наблюдается просачивание ее через образцы. Испытание начинают при давлении, равном 0,1 МПа, а в дальнейшем через каждые 8 часов давление повышают на 0,1 МПа. В момент появления признаков просачивания воды на верхней торцевой поверхности образца отмечают соответствующее давление на манометре установки. За степень водонепроницаемости принимают наибольшее давление воды, при котором на 4-х образцах из б-ти еще не наблюдается просачивание воды.
Морозостойкость набрызг-растворов определяют на образцах, проводя несколько циклов попеременного их замораживания-оттаивания. Образцы представляют собой стандартные кубы 100 100 100 мм. Насыщение водой перед замораживанием проводят в вакууме в течение 48 часов. После проведения попеременного замораживания-оттаивания с числом циклов, указанным в стандарте для данной марки раствора по морозостойкости, производят промежуточное и окончательное испытание образцов на сжатие.
Теоретическое обоснование параметров процесса перемещения растворных смесей
С начала промышленного подъема, начавшегося с конца XIX века, в технике стали широко применяться коллоидные растворы и суспензии, отличающиеся по своим свойствам от «классических» однородных «ньютоновских» жидкостей. За несколько десятков лет были исследованы: желатин, крахмал, смолы, строительные растворы, расплавленное стекло и горные породы и т.д. Наблюдения над такими неоднородными веществами показали [49]: - находясь в состоянии покоя, они приобретают особую студенообразную структуру - гель, для нарушения которой необходимо приложить некоторое усилие, причем усилие для перевода загустевшего раствора в состояние подвижности (золь) зависит от времени и условий образования геля; - внутреннее трение, проявляющееся после разрушения структуры, характеризуется переменной динамической вязкостью (коэффициентом внутреннего трения), уменьшающейся с повышением напряжения сдвига при увеличении градиента скорости.
Экспериментальные исследования коллоидно-дисперсных систем, проведенные рядом ученых (Шведов, Бингам, Букингам, Рейнер и Ривлин, Воларо-вич, Ивянский и др.) показали, что они не подчиняются по своим реологическим характеристикам «ньютоновским» жидкостям. Бетонные смеси и строительные растворы представляют собой упруговязкие дисперсные системы, в которых дисперсными фазами являются активное вяжущее и инертный заполнитель, а дисперсной средой - вода. С.Н. Алексеев [7], [8], С.С. Атаев [12], И.Н. Ахвердов, П.И. Боженов, Ы.П. Блещик, В.М. Васильев, И.Д. Запорожец, Г.Б. Ивянский [58], [59], Н.В. Михайлов [77], А.А. Парийский, А.Ф. Полак [88], П.В. Проценко [92], П.А. Ребиндер [94], [95] и другие относят строительные растворы к упруговязким телам, у которых под действием малых внешних сил до некоторого предела наблюдаются упругие обратимые деформации. При превышении этого предела упруговязкое тело обнаруживает необратимые деформации и приближается к вязким телам. Под действием внешних сил часть энергии этих тел переходит из кинетической в потенциальную, а часть необратимо обращается в теплоту - на изменение и перемещение структурных элементов. Таким образом, строительные растворы обладают одновременно свойствами упругого и вязкого тела.
Движение строительных растворов при их перекачке может быть установившимся и неустановившимся. Движение смеси является установившимся, если скорость её перемещения со временем не меняется ни по направлению, ни по величине. В противном случае - движение неустановившееся. При перемещении строительного раствора при его подаче шнековым растворонасосом по рукаву трубопровода (материального шланга) движение является установившимся. Однако при нагнетании раствора в формовочную полость между стеной и щитом опалубки движение трансформируется в неустановившееся.
В частности, детальное исследование технологии инъекционного формования тонкостенных изделий из цементно-песчаной смеси принадлежит И.М. Головачеву [54].
Всякая сила давления, оказываемая на жидкость (Френкель), направлена перпендикулярно поверхности сосуда. Касательная к поверхности сила не может существовать в условиях равновесия. В этих условиях жидкость не работает на сдвиг, так как изменяется только форма тела без изменения объема. Если состояние равновесия нарушено, жидкость течет, соприкасаясь с твердой поверхностью. Между поверхностью твердого тела и всякой реальной жидкостью (или газом) всегда существуют силы молекулярного сцепления, приводящие к тому, что непосредственно прилегающий к твердой стенке слой жидкости полностью задерживается, как бы прилипая к ней. То есть скорость течения на стенке равна нулю. По мере удаления от стенки в глубь жидкости её скорость увеличивается и, благодаря вязкости, возникает импульс по направлению к этой стенке. Как известно из механики, изменение импульса тела за некоторый промежуток времени к величине этого промежутка времени есть сила, действующая на тело. Следовательно, импульс, переносимый в единицу времени через единицу поверхности и передаваемый от жидкости к стенке, есть сила трения, действующая на единицу поверхности твердой стенки, соприкасающейся с жидкостью.
Сила трения в основном зависит от вязкости жидкости и градиента скорости. Основные законы внутреннего трения (сопротивления) жидкостей были открыты Ньютоном. Суть их сводится к тому, что сила взаимодействия между слоями жидкости, движущимися относительно друг друга с известной скоростью, зависит от рода жидкости и пропорциональна градиенту скорости движения и площади соприкосновения этих слоев.
Закон Ньютона для гомогенных (однородных) жидкостей подтверждается, тогда как для гетерогенных (неоднородных) он не приемлем. У неоднородных жидкостей, к которым относятся строительные растворы, внутреннее трение выражается сложными зависимостями. Основные различия между жидкостями заключаются в том, что гидравлические потери у гетерогенных жидкостей в зависимости от изменения скорости их движения изменяются медленнее, чем у гомогенных. Гетерогенные жидкости имеют способность сохранять в статическом состоянии касательные напряжения, а аномальные гетерогенные жидкости (бетонные смеси и строительные растворы) обладают свойствами твердо-го и вязкого тел одновременно [29].
Наиболее приемлемой теорией для коллоидно-дисперсных систем является диффузионная, раскрытая в трудах ЯМ. Френкеля, Андраде, Эринга и др. Она заключается в предположении полного рассасывания энергии активации молекул, необходимой для их перехода из одного положения равновесия в другое при их перемещении, т.е. коэффициент вязкости жидкостей выводится из рассмотрения диффузионного движения молекул. Данная теория дает объяснение перемещению коллоидных частиц из одного положения равновесия в другое и колебательному движению частиц около положений равновесия.
Определение рациональных технологических режимов производства штукатурных работ по усовершенствованной технологии
Апробация предложенной технологии производилась на базе «Учебного центра КНАУФ Северо-Запад» (Санкт-Петербург). В качестве оштукатуриваемого помещения была выбрана аудитория, в которой проводился текущий косметический ремонт, находящаяся в здании ОАО «Учебный Центр «Перспектива» по адресу: Санкт-Петербург, ул. Летчика Пилютова, 31.
В качестве примененной штукатурной смеси была выбрана смесь LUP-222. Следует учесть, что без применения новой технологии получить гладкую, а тем более глянцевую поверхность смеси LUP-222 невозможно в связи с наличием в ней заполнителя в виде пенополистирольных гранул. Данное обстоятельство и повлияло на выбор смеси.
Оштукатуриваемая стена была выложена из кирпича. Поверхность ее была неровной в связи с наличием частично снятого слоя старой штукатурки, глубина неровностей достигала 15 мм. Поверхность стены за сутки до оштукатуривания была покрыта грунтовкой «Grundiermittel».
В качестве опалубочного щита был применен тот же экспериментальный щит, который использовался при проведении серии опытов. Однако его рабочая поверхность была приспособлена для формования гладкого штукатурного слоя без изъянов, для чего были удалены измерительные приборы и крепежные муфты, а в образовавшиеся отверстия были вклеены подогнанные пробки, выпиленные из листа полиметилметакрилата такой же толщины, что и рабочая поверхность щита. Изъяны рабочей поверхности щита были пришлифованы. Щит крепился к стене при помощи 8 анкерных устройств, примененных ранее в процессе экспериментальных опытов, расположенных по периметру щита. Было принято решение не использовать центральное анкерное устройство. Щит был установлен на отметке «О» (на уровне пола), а для предотвращения вытекания растворной смеси по бокам формовочной полости были обустроены жестяные профили, прикрепленные к стене.
Зазор был принят 25 мм (отсчитывая от слоя старой штукатурки). В качестве растворонасоса также применялась машина «PFT G5 Super» со шнеком «D б-З Z», обеспечивающем подачу раствора с производительностью 25 л/мин. Материальный шланг имел внутренний диаметр 25 мм и длину 15 метров. Подвижность смеси согласно расчетам, произведенным в 4.2, была принята 14 см. Перед монтажом щита его поверхность обрабатывалась смазкой «Bechem Primus VPN 90». После настройки подачи воды на 420 л/ч и пробного пуска агрегата материальный шланг крепился к нагнетательной муфте, и производилась закачка смеси с одновременным приложением вибрации к щиту в точке, максимально приближенной к нагнетательной муфте. В качестве вибровозбудителя также как: и ранее использовался перфоратор «Milwaukee РРН ЗО Х2Е» с насадкой в виде тупого долота. После заполнения полного объема формовочной полости раствором нагнетание прекращалось, материальный шланг был отсоединен, а отверстие в нагнетательной муфте закрыто заглушкой. Далее ко всей поверхности щита прилагалась вибрация при расстоянии между точками ее приложения в 20 - 25 см. Длительность приложения вибрации к одной точке составляла 5 - 10 с. Через 24 часа по истечении нагнетания опалубочный щит был демонтирован. Результаты качества поверхности представлены на рис. 4.4. Таким образом, в условиях, приближенных к производственным, было произведено оштукатуривание 2,4 м2 поверхности стены. Оценка технико-экономической эффективности разработанной технологии выполнена на основе учета трудозатрат, поскольку сметная заработная плата линейно связана с трудозатратами через тарифную систему оплаты труда. За критерий оценки приняты прямые затраты в соответствии с типовой методикой [60], согласно которой экономический эффект определяется как Э = 3i — З2, где З; - прямые затраты на оштукатуривание 100 м2 по соответствующему варианту, руб., а снижение трудоемкости работ где Т; - трудоемкости производства работ, чел.-ч. В диссертационной работе было произведено сравнение трех различных вариантов производства штукатурных работ. Первый вариант предполагает ручное нанесение раствора, второй вариант учитывает механизацию комплектом машин, в третьем варианте работы производятся комплексно механизированным способом с применением разработанной штукатурной опалубки. В качестве агрегатов предложено использовать растворосмесительныи насос «PFT G 5» и пневмотранспортную установку ССС «Silomat». Для расчета норм времени на выполнение отдельных операций и определения общей трудоемкости на 100 м2 для третьего варианта производства штукатурных работ использованы данные хронометрических наблюдений, которые проведены при экспериментальной отработке технологии в реальных условиях (табл. 4.10).
Ожидаемый технико-экономический эффект от применения разработанной технологии
Амортизацию пневмотранспортной установки «Silomat» стоимостью 11500 , рассчитанную на 5 лет эксплуатации, принимаем равной 300 руб/100м2 (расчет произведен относительно номинального срока эксплуатации). Амортизация бункера для ССС в расчет не принимается в связи с незначительным его износом в процессе эксплуатации.
Амортизация штукатурной опалубки рассчитывается на основе условно принятой её стоимости, равной 50% от средней стоимости бетонной опалубки, произведенной из легкого сплава. Принято, что 1 м2 штукатурной опалубки стоит, 7Д . Оборачиваемость опалубки принята в 1000 циклов.
Энергоемкость и затраты на электроэнергию технологий рассчитываются следующим образом. Основными потребителями электроэнергии являются рас-творосмесительный насос «PFT G 5» и пневмотранспортная установка ССС «Silomat». Прочими потребителями можно пренебречь. Энергоемкость для второго варианта производства работ К энергопотребление компрессора растворонасоса «PFT G 5», кВт; - энергопотребление пневмотранспортной установки «Silomat»., кВт; - время работы растворонасоса, ч; — время работы пневмотранспортной установки «Silomat» производительностью 20 кг/мин., ч; - коэффициент, учитывающий увеличение времени работы растворонасоса вследствие периодичности его работы, а также частое повышение энергопотребления во время запуска его электродвигателей.
Все численные значения затрат приняты на 3-й квартал 2005г. Таким образом, новая технология уменьшает трудозатраты как минимум на 32 %, а общую сметную стоимость работ на 18% при увеличении качества продукции. Сокращение энергоемкости составляет 15%. Значительное уменьшение трудозатрат связано с отсутствием процессов разравнивания и заглаживания штукатурной поверхности.
При этом очевидно, что при увеличении толщины штукатурного слоя трудоемкость работ, произведенных комплексно механизированным способом, будет увеличиваться весьма незначительно в отличие от прочих вариантов производства штукатурных работ.
Установлено, что снижение доли ручного труда при использовании средств механизации на таких видах трудоемких работ как штукатурные кардинально влияют на показатели экономической эффективности строительства в целом. Выявлены 4 уровня механизации штукатурных работ. Наиболее эффективным способом является комплексная механизация, предусматривающая применение сухих строительных смесей при использовании комплекта совместимых агрегатов при дополнительном их оснащении штукатурной опалубкой.
В результате анализа ранее предложенных способов и устройств для производства работ на основе комплексной механизации установлено, что в настоящее время ни один из способов широко не внедрен в производство из-за определенных технических и технологических недостатков. Таким образом, сформулирована задача по разработке новой технологии, пригодной к внедрению на практике строительства. Разработанный способ реализуется при помощи устройства в виде комплекта легкой штукатурной опалубки, образующей формовочную полость между стеной и опалубочными щитами, в которую производится нагнетание штукатурной смеси растворонасосом.
Определена методика прогнозирования распространения штукатурного раствора и расчета его давления на поверхность щитов опалубки на любом расстоянии от точки нагнетания. Разработанная математическая модель учитывает совокупность взаимосвязанных параметров процесса: производительность рас-творонасоса и толщину формовочной полости (зазор), а также индивидуальные свойства растворов.
На основании данных, полученных в ходе серии многофакторных экспериментов по нагнетанию 2-х типов штукатурных смесей «МР-75» и «LUP-222» производства фирмы «Кнауф» соответственно на основе гипсового и цементного вяжущего в формовочную полость установлено, что по достижении некоторого времени нагнетания происходит стабилизация давления на поверхность опалубки на определенных расстояниях от точки нагнетания раствора (стационарный режим). При различных вариационных параметрах нагнетания (подвижности смесей и зазоре) определены зависимости: роста давления от времени, прочности штукатурных слоев от различной подвижности растворов, скорости растекания смесей от величины зазора. Для стационарного режима определены эпюры максимального давления растворов на поверхность опалубки при различных параметрах нагнетания. Экспериментальным путем установлена эффективная минимальная амплитуда колебаний виброобработки, которая в свою очередь положительно влияет на качество фактуры штукатурного слоя и на его итоговую прочность, увеличивая последнюю на 11 -12 %.
Установлена сходимость данных разработанной математической и физической моделей по определению давления нагнетаемых смесей на поверхность опалубки в стационарном режиме. На основании совокупности теоретических расчетов и экспериментально полученных данных определены рациональные параметры процесса нагнетания при минимально допустимом давлении раствора: технология применима при зазоре свыше 15 мм и при подвижности исследуемых смесей от 12 до 16 см.
Результаты проведенной апробации технологии в условиях, приближенных к производственным, подтвердили возможность проведения работ по новой технологии на практике строительства, а также получения высококачественных характеристик полученного штукатурного слоя даже для смеси «LUP-222», что невозможно при производстве работ прочими способами в связи с наличием в ней заполнителя в виде пенополистирольных гранул.
