Современная промышленность предлагает широкий выбор высокотехнологичных строительных инструментов. Автоматический инструмент позволяет экономить значительные суммы на строительстве. Эффективные строительные технологии обеспечивают высокие темпы роста экономики.

Однако несмотря на технический прогресс, полностью или даже в значительной мере автоматизировать процесс кладки кирпича невозможно, и ручной труд по-прежнему является востребованным.

В данном случае речь идет об автоматизации некоторых процессов и сокращении времени на выполнение различных операций.

Необходимо отметить, что создание автоматического инструмента для кирпичной кладки зависит не только от уровня развития техники, но и от разработки новых подходов к кирпичной кладке и внедрения новаторских идей непосредственно специалистами-строителями.

Наиболее известным автоматическим инструментом для кирпичной кладки является автоматический молоток каменщика, на основе применения которого существенно усовершенствована технология кладки кирпича.

Для понимания сложности создания автоматических инструментов для кладки кирпича ниже описывается сам процесс кладки и требуемые инструменты.

Процесс кирпичной кладки

Кладка состоит из следующих действий.

1. Постановка порядовок.
2. Постановка и перестановка причалки.
3. Подача кирпичей, их раскладка на стене.
4. Смешивание, расстилание и разравнивание раствора.
5. Кладка облицовочного кирпича в версты и забутку.
6. Проверка качества кладки.
7. Расшивка швов кладки.
8. Отсечка и рубка облицовочного кирпича.

Порядовки ставят вертикально на пересечении стен и в углах дополнительно через 10-12 м. Риски порядовки должны соответствовать проектным высотным отметкам швов кладки. Установку порядовки надо выполнять вдвоем.

Подача облицовочного кирпича и раскладка осуществляется следующим образом: стопку из 4 кирпичей раскладывают на внутренней стене. Подают раствор и разравнивают его. Раствор укладывают в форме овала и нужной ширины.

При кладке «впустошовку» раствор распределяют с отступом от края на 2-3 см, а при кладке под «расшивку» – на 1 см. Для «ложкового» ряда грядку формируют шириной 7-9 см, а для «тычкового» ряда – 20-22 см. Высота грядки – примерно 2,5-3 см, длина – около 70-80 см. Под «ложки» раствор кладут боковой гранью лопаты.

Для чернения кладочного раствора можно использовать технический углерод (сажа черная). Вступая во взаимодействие с цементом, сажа окрашивает раствор. Такие швы не выцветают и не исчезают, сажа зрительно подчеркивает каждый кирпич.

Сажа – неотъемлемый элемент декоративной отделки. Из всех красящих веществ сажа является самым безопасным натуральным средством.

Инструмент для кирпичной кладки

Для кирпичной кладки необходим следующий инструмент.

1. Кельма каменщика. Металлическая пластина с ручкой для нанесения и разравнивания раствора при облицовке.
2. Отвес. Груз на шнуре для контроля вертикальности поверхности и углов
3. Уровень. Деревянный, пластмассовый или металлический брусок с 2-3 глазками с жидкостью и воздушным шариком.
4. Молоток каменщика. С одной стороны молотка находится боек для подбивки кирпича при постановке на конечное место. С другой стороны находится заостренная плоскость для подтесывания кирпича или откола кирпича нужного размера.
5. Правило. Рейка длиной 1,5-2,5 м для контроля прямолинейности кладки.
6. Порядовка. Инструмент для разметки по рядам кладки.
7. Шнур каменщика. Инструмент для ориентира для кладки кирпича в ряд.
8. Расшивка. Пластина с ручкой полукруглой, плоской или ромбической формы. Предназначается для расшивки швов кладки и придания законченного вида.
9. Рулетка, складной м. Инструмент для разметки ширины, длины и высоты.
10. Гидроуровень. Мягкая прозрачная трубка, заполненная водой с колбами, которая предназначена для контроля кладки рядов и выставления порядовок.
11. Шабровка. Пластина с ручкой длиной 1 м для очистки раствора из швов.
12. Ящик каменщика для раствора.
13. Угольник. С помощью этого приспособления осуществляется контроль внутренних и наружных углов.

Особенности коллективной кладки кирпича и возможности ее механизации

Процесс кладки кирпича состоит из многих рабочих операций и производится не единолично, а звеном каменщиков численностью от 2 до 6 человек. Такие звенья в зависимости от количества работников называют «двойкой», «тройкой», «четверкой» и так далее. Основу составляет «двойка»: каменщик 2-го разряда и каменщик 5-4-го разряда. В звеньях с количеством более 2 рабочих на работах, не требующих высокой квалификации, используются дополнительно каменщики 2-го разряда. Это повышает производительность труда высококвалифицированных каменщиков.

Кирпичную кладку производят операционно-расчлененным методом, то есть разделяют процесс на отдельные операции, которые выполняются рабочими. Каждый из них, специализирующийся на одних и тех же операциях, досконально овладевает рациональными приемами работы. Это содействует повышению производительности труда и качества работ.

Обычно кладку осуществляют каменщики 4-5 разрядов. Они осуществляют установку порядовок, натягивание причальных приспособлений в целях обеспечения правильности укладки кирпичей. Каменщик высокого разряда выполняет значительное количество манипуляций, требующих отработанных специальных навыков.

Например, при кладке «вприжим», в правой руке держа кельму, каменщик разравнивает ею раствор, а далее ребром кельмы загребает раствор и прижимает его к вертикальной части уложенного кирпича. При этом доносит левой рукой новый кирпич к месту укладки. Далее каменщик кладет кирпич на постель, двигает к уложенному кирпичу и прижимает к полотну кельмы. Правой рукой вынимается кельма, а кирпичом, продвигаемым левой рукой, зажимается раствор между гранями укладываемого и уложенного кирпича. Нажимом руки осаживается уложенный кирпич на постели. Выжатый из наружного шва излишек раствора подрезается кельмой после укладки так называемыми «тычками» каждых 3-5 кирпичей или 2 кирпичей после укладки «ложками». Этот раствор каменщик набрасывает на постель.

Исходя из описания технологии кладки, качество и производительность работы определяются уровнем квалификации и опытом каменщика. Профессия каменщика является консервативной и включает значительное число операций, требующих физических усилий. Несмотря на попытки создания технических систем, типа роботизированных систем для кладки кирпича, ручной труд каменщика является незаменимым и востребованным.

Из технических средств неизменным остается причальное приспособление – шнур (причалка), натягиваемый на порядовки. Техническим усовершенствованием является использование светового луча вместо причального приспособления.

Современные условия диктуют высокие темпы строительства в жилищной сфере. Поэтому работа каменщика высокой квалификации (4-5 разряд) остается чрезвычайно востребованным. Однако необходимо отметить, что строительство столкнулось с дефицитом строительных профессий, в том числе каменщиков высоких разрядов. Данный факт оказал негативное влияние на качество и темпы строительства зданий из кирпича и блоков.

Таким образом, насущной задачей стало создание вспомогательного инструмента для кладки кирпича для осуществления кладочных работ каменщиками 2 разряда и неквалифицированными рабочими на уровне каменщиков 4-5 разрядов.

Эта задача была технически решена и изложена в заявке на изобретение 2008129953/03, в соответствии с которой было принято решение от 16.10.2009г. о выдаче патента.

Данное устройство является автоматическим инструментом для кладки кирпича, в основе которого лежит применение механизма действия автоматического молотка.

Последовательно опишем механизм работы автоматического молотка каменщика и устройства для кладки кирпича.

Автоматический молоток каменщика

Автоматический молоток состоит из 2 лазерных уровней и самого автоматического молотка, в который вмонтирован приемник.

Принцип работы инструмента крайне прост. Производится кладка и автоматическим молотком кирпич во всех плоскостях подбивается в нуль с помощью лазерного уровня. Находясь на кирпиче, молоток начинает подбивать его автоматически до момента, когда приемник не уловит лазерный луч. При этом происходит его автоматическое отключение и достигается идеальное положение кирпича по горизонтали или вертикали. Выравнивание кирпича по горизонтали производится по всем 4 углам. После этого выполняется выравнивание по вертикали по 2 противоположным плоскостям.

Автоматический молоток повышает производительность труда до 5 раз. Заряда аккумулятора хватает на укладку около 300 кирпичей. Срок окупаемости – примерно 2 месяца.

Устройство для кладки кирпича

Изобретение может эффективно использоваться при ручной кладке стен из блоков и кирпича. Технический эффект состоит в упрощении конструкции, повышении производительности и качества работ.

Устройство включает платформу с рукояткой и со встроенным причальным оптическим приспособлением, силовое устройство в форме молотка, блок управления. Платформа представляет собой полый стакан. Внутри одного конца размещается механизированный молоток, а на другом конце вмонтировано причальное приспособление. Блок управления размещается внутри стакана между причальным устройством и молотком. Система индикации находится снаружи стакана. Молоток представляет электроударник с электрическим аккумулятором, находящимся на стакане перед причальным приспособлением. Рукоятка сделана в форме обоймы из полимера и расположена на наружной поверхности стакана.

На платформе размещены следующие устройства:

• приемник лазерного светового излучателя причального приспособления для обеспечения ориентации платформы в вертикальной плоскости;
• аналогичный приемник для ориентирования платформы устройства в горизонтальной плоскости.

Наверху платформы по продольной оси смонтированы 2 механизированных молотка в форме электроударников. Их бойки через соответствующие отверстия выводятся с нижней поверхностью платформы, которая служит ограничителем для укладываемого кирпича. С боковых сторон платформы закреплены рукоятки.

Кроме этого, на верхней части находится электронный инклинометр, включенный вместе с электроударниками в общую систему управления, действующую на основе микропроцессора. Он связан с приемником светового излучателя, соединенным со световыми индикаторами. С нижней части вмонтирован схват для кирпича, созданный боковым упором. Он задает расстояние с соседним кирпичом, винтовым зажимом и фронтальными упорами. Упоры находятся на кронштейнах, несущих другие упоры для позиционирования переднего торца относительно плоскости фасада. Они опираются на нижний кирпич. Конструкция устройства предусматривает электрическую схему регулирования частоты ударов электроударников.

Процесс эксплуатации устройства для кладки кирпича и его особенности

Каменщик 2 разряда подает раствор лопатой на стену и укладывает его. Растворную постель каменщик равняет кельмой. Далее другой каменщик берет платформу устройства и накладывает ее на кирпич. Он должен упираться в бойки и нижнюю поверхность платформы, а сбоку и спереди – в упоры. Закрепление кирпича осуществляется винтовым зажимом путем вращения за штурвал. Кирпич связывается с платформой и укладывается на раствор. Упоры должны войти в контакт с фасадом нижнего кирпича. Далее каменщик включает систему управления, выставляет приемник лазерного излучения по лучу, показывающему вертикальность кладки. В автоматическом режиме через микропроцессор начинают работать электроударники, создавая имитацию осаживания уложенного кирпича на постели. По достижении верхней поверхностью кирпича нужного положения по горизонтали, электроударники отключаются. Винтовой зажим отводят от боковой поверхности кирпича и устройство освобождается.

Необходимо отметить, что перед началом работы в зависимости от жесткости используемого раствора каменщик подбирает частоту ударов электроударников путем ручного регулирования посредством кнопки.

Устройство для кладки кирпича решает задачу участия каменщиков и рабочих низкой квалификации на уровне каменщиков 4-5 разрядов. Однако необходимо отметить недостаток – трудоемкость физического перемещения кирпича до упора, который опирается на нижний кирпич через вяжущий материал. Обычно это цементный раствор высокой вязкости с повышенным внутренним трением. Это приводит к физической усталости работника, что снижает производительность и качество кладочных работ.

Также имеется усложненность конструкции в виде наличия элементов, таких как электроударники, приемники лазерного излучения, электронный инклинометр, средства индикации, микропроцессор, неподвижные и подвижный упоры.

Несмотря на работу элементов в автоматическом режиме, манипулирование устройством требует не только физического усилия, но и психологического напряжения по причине необходимости отслеживания правильного положения приемников относительно лазерных лучей.

В тоже время данное устройство успешно прошло испытания на стройках города Санкт-Петербург. Положительную оценку удостоились эргономические свойства, отмечена простота и удобство использования. Применение устройства для кладки кирпича подтвердило возможность выполнения работы квалифицированного каменщика каменщиком 2 разряда и рабочим без опыта кладочных работ.