Сравнение способов обеспечения бетоном строительных объектов в труднодоступных районах

При строительстве линейных объектов, таких как линии электропередач, трансформаторных подстанций, а также строительстве “зеленых” электростанций работающих на основе возобновляемых источников энергии, у проектировщиков и специалистов материально-технического обеспечения, обеспечение бетоном это главная задача.
 

Существует несколько альтернативных решений этой задачи:

• использование заранее изготовленной смеси в которую просто добавляют воду и смешивают на площадке с помощью мобильных бетонных заводов работающих по технологии объемного дозирования и последовательного смешивания (volumetric concrete mixer, далее по тексту - волюметрические миксеры)
• поиск логистических решений для оперативной доставки готового бетона
• использование мобильных бетоносмесителей с самозагрузкой инертных материалов и доставкой бетона до места выгрузки.

Давайте попробуем разобраться в плюсах и минусах каждого способа и определить наиболее эффективный и экономичный.

Природные зоны имеющие благоприятные условия для развития системы электрогенерации из возобновляемых источников энергии (солнечные батареи, ветрогенераторы, геотермальные источники) обычно имеют общие характеристики: устойчивый сезонный ветер (муссон), высокое количеством солнечных дней в году (от 250-270 дней) и как правило такие природные зоны находятся вдалеке от городов и промышленных зон.

Электрогенерирующие компании и подрядные строительные организации, которым поручено подключение этих возобновляемых генераций в общую электросеть, часто сталкиваются с логистическими проблемами при строительстве линий электропередач и трансформаторных подстанций в труднодоступных районах.

Когда линии электропередач уже спроектированы, инженеры и строители часто сталкиваются с тем, что ближайших поставщик бетона может находится в нескольких часах пути от объекта, а в случае ветрогенераторов, часто устанавливаемых в горных районах, миксеры попросту не могут доставить бетон в место заливки.

Таким образом подача бетона в такие места может быть значительным логистическим препятствием, но существуют технические решения, которые помогают справляться даже с такими, на первый взгляд не решаемыми задачами. 

Тщательное предварительное планирование - важная часть процесса проектирования и залог выполнения проекта качественно и в срок.

Рассмотрим несколько вариантов обеспечения бетоном труднодоступных объектов:

1. Традиционный подход это использование обычных автомобильных миксеров с бетонной смесью заранее загруженной в смесительные барабаны, но без добавления воды. Вода добавляется на месте, перед непосредственной заливкой бетонной смеси. Этот способ подачи бетона - самый знакомый инженерам и строителям.
2. Использование стационарных или полу-мобильных бетонных заводов, расположенных на самом объекте.
3. Использование на объекте строительства волюметрических миксеров.
4. Изготовление бетона с помощью бетоносмесителей с самозагрузкой.

Давайте соберем все “плюсы и минусы” всех вариантов в одну таблицу. Мы понимаем что сравнение не совсем корректное, поскольку мы сравниваем разные типы техники, но общие характеристики у них имеются.

По мнению экспертов и руководителей строительных компаний имеющих большой опыт в организации работ в условиях гористой местности, склонов, грунтовых дорог и бездорожья, важны два фактора: автономность и высокая проходимость техники.

Автономность в нашем случае это возможность техники:

1. работать без помощи дополнительной техники: погрузчиков, кранов и т.п.
2. технике не требуется электрогенераторы и другое вспомогательное оборудование
3. управление и обслуживание техникой осуществляется одним оператором
4. техника не требует частого ремонта или технического обслуживания.

Маневренность при эксплуатационной массе от 8 тонн:

• техника преодолевает подъем с уклоном до 30% в полностью загруженном состоянии.
• размытые грунтовые дороги, “направления” в чистом поле, ямы, крутые повороты и другие препятствия проходимы. Спецтехника должна проехать там где проедет легковой внедорожник.
• наличие независимой подвески 4х4, крабового хода
• минимальный радиус полного разворота машины

Думаю что с традиционными методами упомянутыми выши (использование миксеров и обезвоженной бетонной смеси или мобильных бетонных заводов) многие неплохо знакомы, и смысла углубляться в них нет, а вот на волюметрических миксерах и бетоносмесителях с самозагрузкой, мы остановимся более подробно.

Волюметрические миксеры

Поскольку этот тип спецтехники редко встречается на строительных объектах России, дадим определение техники и немного расскажем о ее особенностях:
Волюметрический бетонный миксер (анг. термин - volumetric concrete mixer) это мобильный бетонный завод работающий по технологии объемного дозирования и последовательного смешивания инертных материалов, цементов и воды, выполненные на базе грузового автомобиля или прицепа.

Установка имеет множество резервуаров и контейнеров, в которых хранятся необходимые компоненты для изготовления обычного бетона (например, песок, крупнозернистый заполнитель, цемент, вода и добавки). Эти емкости и бункеры рассчитаны на номинальный объем смесителя.
Такая бетонная установка по принципу действия во многом похожа на обычный стационарный бетонный завод, только его уменьшенная копия для достижения высокой степени мобильности.

Вот как работает волюметрический миксер:

1. крупный заполнитель и песок поступают на конвейерную ленту через заслонки управления потоком в задней части каждого бункера,
2. после этого следуют введение сухого цемента возле задней части установки.
3. в сухую смесь добавляется вода и по необходимости различные примеси и добавки в бетон.
4. после чего все компоненты попадают в смесительную чашу над разгрузочным шнеком.
5. происходит выгрузка бетона через поворотный разгрузочный желоб.

Обычно на таком оборудовании есть контрольная панель, позволяющая оператору управлять и мониторить процесс. В более новых моделях волюметрических смесителей компьютер сам управляет заслонками и клапанами для подачи инертных материалов чтобы на выходе бетон точно соответствовал предварительно запрограммированному рецепту смеси.

Это новация в технологическом процессе снижает влияние человеческого фактора, повышает качество бетона и точность соответствия рецепту замеса желаемой марки.

Более старые модели имеют заслонки, которые необходимо настроить вручную перед каждым запуском смесителя.

Как правило, на таких машинах один бункер для цемента. Данный отсек герметичен, чтобы предотвратить попадание влаги в цемент. Наличие только одного цементного бункера сильно затрудняет использование дополнительных связующих материалов, таких как зола-уноса или гранулированный доменный шлак.

Есть возможность заранее смешать цемент и золу-уноса в бункере, но для этого потребуется внимательно учитывать их соотношение при изначальной загрузке бункера и перед запуском смесителя убедиться в правильной калибровка самого оборудования.

Главным “минусом” волюметрического миксера является необходимость использования дополнительного оборудования для загрузки материалов.
Из-за больших размеров и веса машины, маневренность у миксера гораздо ниже чем у бетоносмесителей с самозагрузкой.

Главный “плюс” это возможность замешать бетон в нужном объеме, в нужное время прямо на месте выгрузки. Такие машины очень хорошо подходят для использования в городских коммунальных службах и при коттеджном строительстве. 

Бетоносмеситель с самозагрузкой

Данное оборудование также решает вопрос производства бетона на самом объекте, но делает это иначе чем волюметрический миксер.

Оборудование это представляет из себя самоходное автомобильное шасси, часто специально спроектированное для бездорожья и сложных рельефов.

Шасси имеет свою силовую установку, обычно дизельный двигатель. 

Часто оснащается полным приводом и несколькими режимами движения (крабовый ход, асинхронный поворот колес) что позволяет показывать феноменальные результаты при движении по бездорожью и в горах.

На машине установлен смесительный барабан объемом от 1 до 6 куб.м и загрузочный ковш, который позволяет загружать крупный заполнитель, песок и цемент в смесительный барабан.

Многие из видов такой техники имеют еще и встроенные баки с водой и жидкими присадками в бетон для большей автономности.

Конечно, для соблюдения точности рецептуры производимой смеси такие смесители оснащаются электронной системой взвешивания: тензометрической или гидравлической.

Именно такая компоновка и наличие точной системы взвешивания позволяют бетоносмесителям поддерживать высокую степень качества и последовательности в процессе производства бетона.

Важный отличием этого вида техники, от тех же волюметрических миксеров является очень высокая степень автономности. Если в данном случае производительность может составлять до 15м3 бетона в час, то в случае с предыдущим типом машины, мы ограничены объемом заранее загруженного на борт материала

Преимущества производства бетона на объекте с помощью бетоносмесителей с самозагрузкой и с помощью волюметрического миксера

Есть много преимуществ, которые дают указанные выше методы производства бетона на объекте.
Это преимущества обязательно должны учитываться при проектировании и планировании поставок бетона для нужд проекта с подрядчиком:

• Производство бетона для фундаментов на месте.

Это снижает проблему потери времени на транспортировку, ассоциируемую с проектами в сельской и труднодоступной местности.

• Бесперебойная подача бетона.

Инертные материалы заранее завезены на объект и рассчитаны на производство всего объема бетона в соответствии с проектной документацией. В регионах с высоким спросом, становится все труднее гарантировать наличие и своевременную подачу бетона сторонним производителем.

• Уменьшение отходов бетона.

Производство по запросу дает много преимуществ, в том числе подача бетона именно в том объеме в котором он требуется в данный момент. Зачастую бетонщкам требуется провести определенную подготовку для принятия и укладки каждой новой партии бетона. В случае с привозным бетоном очень сложно координировать поставку бетона с готовностью рабочих его принимать. 
К тому же большинство традиционных заводов по производству товарных смесей могут иметь ограничения на минимальный заказ бетона в одном миксере.

• Возможность использования специальных бетонных смесей.

Бетон может смешивать с краской, армированием, фиброй или прочими добавками.

• Снижение затрат на бетон.

По данным опросов проведенных среди десятков пользователей такого оборудования, затраты на бетон могут быть снижены
примерно на 40%, в основном за счет более точного планирования производства, отсутствия расходов на доставку бетона и более низких затрат на эксплуатацию оборудования.

Недостатки использования объемного способа смешивания

Недостатки волюметрических миксеров, которые следует учитывать при использовании данного метода:

Сложнее поддерживать постоянство состава бетонной смеси. Бетон произведенный объемными смесителями имеет большую погрешность чем бетон, произведенный мобильным бетоносмесителем с самозагрузкой. Вибрации, возникающие при  передвижении техники по камням и выбоинам во время поездки к месту работы и обратно влияют на дозирующее оборудование. Это одна из причин необходимости часто калибровать оборудование и проводить тестирования. 

• Необходимость чаще проводить испытания на прочность бетона. Больше тестирований требуется для того, чтобы убедиться, что на выходе получается высококачественный бетон.

• Небольшой объем производства бетона. Относительно небольшой объем бетона может производится одним таким миксером без дозаправки. Эти ограничения напрямую связаны с грузоподъемностью шасси и объемом отсеков с инертными материалами. 

• Хранение инертных материалов на объекте.
Требуется предварительный завоз всего объема инертных материалов или налаживание постоянного подвоза новых партий материалов для производства бетона. Также в случае с волюметрическим миксером потребуется дополнительное оборудование, которое будет загружать материал в бункеры на машине.