Роботизированные комплексы в монолитном домостроении

Альхалуш М., Марсов В.И. Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ).

Технологический процесс возведения конструкции монолитного здания следует рассматривать как определённую последовательность выполнения опалубочных, арматурных и бетонных работ. Их реализация заключается в выполнении отдельных технологических операций, входящих в комплексный процесс монолитного строительства (рис. 1).
Основным недостатком существующих технологий монолитного домостроения являются значительные затраты труда на указанных опалубочных, арматурных и бетонных работах.

Рис.1. Структурное представление технологического процесса монолитного домостроения.

Для управления основными технологическими операциями подъёма строительных опалубок используются системы автоматического управления (САУ). Подобные САУ различных типов на базе современной лазерной и микропроцессорной техники предусматривают следующие подсистемы контроля:

• равномерности подъёма опалубки;
• установки щитов опалубки в проектное положение (по вертикали и горизонтали);
• распалубки;
• межцикловой обработки щитов опалубки, включающей автоматизированную механическую очистку опалубки от бетона и нанесение смазок роботизированными системами.

Высокая трудоёмкость бетонных работ определяется сложностью их выполнения в монолитном домостроении, стеснённостью рабочего пространства, малой механизированностью и необходимостью визуального операционного контроля качества.

Таким образом, основной резерв существенного уменьшения трудозатрат и повышения общей культуры производства при возведении конструкций монолитных зданий и сооружений заключается в снижении трудоёмкости бетонных работ.

Кардинально решить эту задачу можно путём автоматизации технологических процессов бетонирования, то есть автоматизации отдельных типовых технологических операций, входящих в комплексный процесс возведения монолитного здания.

Автоматизировав производство бетонных работ, можно окончательно устранить низкоквалифицированный и маломеханизированный труд строительных рабочих при возведении "коробок" монолитных конструкций. А в совокупности с использованием технологии высокомеханизированных опалубок и роботизированных арматурных работ можно достичь прогрессивной малолюдной технологии монолитного домостроения.

Сложность разработки автоматизированной технологической системы бетонных работ в монолитном строительстве определяется общими особенностями производства в данной отрасли (неподвижность объекта труда, мобильность орудий труда и трудовых ресурсов в пространстве и времени). Строительное промышленное производство отличается большим разнообразием и неоднородностью отдельных технологических операций. Важной особенностью производства в строительной отрасли является то обстоятельство, что его процессы и операции реализуются в условиях открытого пространства. В итоге резко возрастает число природных факторов, неподдающихся или трудно поддающихся описанию и компенсации при автоматическом управлении процессом.

Технологические процессы в строительном производстве по своему характеру сложнее, чем в машиностроении, где автоматизация внедряется в глобальных масштабах. Эти особенности производства приводят к иррегулярности технологических процессов и операций, что сдерживает их автоматизацию. Такие процессы и операции весьма трудно поддаются формализации и оценке с помощью математических моделей.

В тоже время особенностью монолитной технологии является относительная регулярность рабочих операций, их монотонность с детерминированными временными и пространственными параметрами. Это является объективной предпосылкой для разработки систем комплексной механизации, автоматизации и роботизации процессов возведения монолитных сооружений.

Наиболее подходящим с точки зрения автоматизации бетонных работ являются операции по использованию нагнетательного (бетононасосного) транспорта для подачи и распределения смеси в монолитную конструкцию, а также другого механического оборудования для бетона.
В этой связи способ автоматизации и роботизации процесса подачи, распределения, укладки и уплотнения бетонной смеси в процессе возведения монолитного здания, учитывающий особенности строительного производства, может быть представлен блок-схемой.

Рис.2. Блок-схема процесса автоматизированной укладки и уплотнения бетонной смеси: 1 - устройство подачи бетонной смеси; 2 - распределительное устройство; 3 - устройство укладки и уплотнения бетонной смеси; 4 - бетонируемое сооружение; 5, 6, 8 - исполнительные механизмы; 7, 9, 10, 11 - датчики; 12 - командный блок; 13 - вычислительное устройство.

Внедрение таких систем позволит значительно уменьшить число строительных рабочих, занятых ручным низкоквалифицированным трудом, повысить культуру производства, что приведет к резкому сокращению общей трудоёмкости производства работ, улучшению качества монолитного домостроения, снижению его себестоимости и, как следствие, росту объемов жилищного строительства, снижению цены для потребителя.

Литература:
1. Возведение монолитных конструкций зданий и сооружений / Б.И. Березовский, Н.И. Евдокимов, Б.В. Жадановский и др. - М.: Стройиздат, 1981.
2. Бесекерский. В. А. Системы автоматического управления М.: Машиностроение, 1988.
3. Марсов В.И., Славуцкий В.А. Автоматическое управление технологическими процессами на предприятиях строительной индустрии.- Л. Строиздат, 1975.
4. Марсов В.И., Славуцкий В.А. Автоматическое управление технологическими процессами на предприятиях строительной индустрии. Л.: "Стройиздат", 1975
5. Колбасин А.М., Либенко А.В. Принципы связного дозирования многокомпонентных смесей // Новые технологии в автоматизации управления. Сб. науч. тр. М. МАДИ. 2006.