Баринов а в система питания электромагнитного виброимпульсного уплотнителя бетонной смеси

Обновлено: 10.01.2025

Устройство для управления процессом уплотнения бетонных смесей на виброплощадке

(21) 2952484/29-33 присоединением заявки23) Приоритет -сударственный квмл СССР делам нэвбретвннй. ЙФРнепйл.;др 1 эВФЩ щд й, А, Н, Лялино ра Государственный Всесоюзный п исследовательский институт неметалл Гипронинеметал(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПЛОТНЕНИЯ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ НА ВИБРОПЛОЩАДКблизким по технической сущлагаемому изобретению являет нос Изобретение относится к строительнои промышленности для уплотнения бетонных смесей в форме и может быть использовано в других отраслях народного хозяйства для автоматической настройки режима работы и получения постоянного уровня колебаний виброплощадок, работающих в условиях переменной массы,Известно вибрационное устройство для уплотнения бетонной смеси, содержащее подвижную раму (рабочий орган) с упругими элементами и датчиком вибрации, электромагнитный возбудитель, преобразователь частоты, трехфазный выпрямитель, преобразователь частоты, дифференциатор, нуль- орган и блок управления частотой вибрации 1.Недостаток устройства заключается в значительной суммарной погрешности преобразователя частоты, блока управления этой частотой, а также трехфазного выпрямителя и электромагнитного вибровозбудителя. Все это влияет на заданный режим работы устройства и . понижает качество уплотнения.Наиболее ся устройство для управления процессом уплотнения бетонных смесей на виброплощадке, содержащее элемент сравнения, один из входов которого соединен с выходом преобразователя, датчик вибрации, и виброраму с упругими элементами 12.Недостатком данного устройства является то, что его эксплуатационные характеристики соответствуют оптимальным лишь при определенном интервале изменения массы обрабатываемой бетонной смеси, что снио жает производительность виброплощадки.При переменной массе обрабатываемых смесей в широком интервале изменения амплитуд и частот заданный режим, как правило, далек от оптимального, что также снижает 15 эксплуатационные характеристики машины.Цель изобретения - повышение производительности.Поставленная цель достигается тем, чтоустройство для управления процессом уплотнения бетонных смесей на виброплощад 2 о ке, содержащее элемент сравнения, один извходов которого соединен с выходом преобразователя, датчик вибрации и виброраму с упругими элементами, снабжено. формирователем сигналов. элементом памяти, регу91 лятором давления и блоком отключения электродвигателя, причем датчик вибрации подключен к формирователю сигналов, выход которого через элемент памяти подключен к другому входу элемента сравнения, выходы элемента сравнения соединены с блоком отключения электродвигателя и со входом регулятора давления, а выход регулятора давления кинематически связан с упругими элементами виброрамы.На фиг,1 схематично показано устройство для управления процессом уплотнения бетонных смесей на виброплощадке в одномассной вибросистеме; на фиг. 2 - устройство в двухмассной вибросистеме.Устройство для управления процессом уплотнения бетонных смесей на виброплощадке содержит датчик 1 вибрации, регулятор 2 давления, элемент 3 сравнения, формирователь 4 сигналов, элемент 5 памяти, преобразователь 6, блок 7 отключения электродвигателя, виброраму 8, вибровозбудители 9, упругие элементы 10.Устройство работает следующим образом.Датчик 1 непрерывно измеряет величину амплитуды вибрации виброплощадки. Сигнал с выхода датчика 1 поступает на вход элемента 3 сравнения и далее на регулятор 2, который управляет процессом вибрации по заданной настройке для данного режима. Одновременно сигнал с датчика 1 вибраций поступает на вход формирователя 4 сигналов, где происходит выделение оптимального значения амплитуд вибраций, и запоминается элементом 5, а затем преобразуется в блоке 6 в сигнал воздействия на настройку регулятора 2.При максимальной амплитуде вибраций корректирующего воздействия на настройку регулятора 2 не поступает. Корректирующий сигнал на вход регулятора 2 подается посредством блоков 4, 5 и 6, 3 при показаниях датчика 1 вибрации, отличных от максимального значения амплитуды.При этом путем изменения давления воздуха в упругих элементах 10 с регулируемой жесткостью корректируется настройка регулятора 2, за счет которой поддерживается режим, соответствующий максимальной амплитуде вибраций. 2501При достижении постоянной максимальной амплитуды (что соответствует оптимальной степени уплотнения бетонной смеси) сигнал с элемента 3 сравнения становится нулевым и после выдержки заданного промежутка времени срабатывает блок 7 отключения электродвигателя,При двухмессной вибросистеме устройство управления работает аналогичным образом, поддерживая режим вибрации, соответствующий минимальной амплитуде рабочего органа 11.При этом виброрама 8 совершает колебательные движения с максимальной амплитудой, так как упругий элемент 12 рассчитан на динамическое гашение колебаний рабочего органа,Данное устройство позволяет повыситьпроизводительность процесса.Формула изобретенияз 0Устройство для управления процессомуплотнения бетонных смесей на виброплощадке, содержащее элемент сравнения, один из входов которого соединен с выходом преобразователя, датчик вибрации и виброраму 25 с упругими элементами, отличающееся тем,что, с целью повышения производительности, оно снабжено формирователем сигналов, элементом памяти, регулятором давления и блоком отключения электродвигателя, причем датчик вибрации подключен к формирователю сигналов, выход которого через эле- мент памяти подключен к другому входу элемента сравнения, выходы элемента сравнения соединены с блоком отключения электродвигателя и со входом регулятора давлед ния, а выход регулятора давления кинематически связан с упругими элементами виброрамы.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 40 1. Авторское свидетельство СССР Мо 698758, кл. В 28 В 1/08, 1977.2. Авторское свидетельство СССР Мо 747721, кл. В 28 В 1/08, 1978.Составитель А. КузиТехред А. БойкасТираж 604И Государственного комитеделам изобретений и открМосква, Ж - 35, Раушская нП Патента, г. Ужгород, ул. Редакто Заказ 1 Демчи д. 4/5оектная, 4 Н, Воловик6/22ВНИИпо113035,филиал ПП ецовКорректоПодписита СССРытий

Заявка

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ПРОЕКТНЫЙ И НАУЧНО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ НЕМЕТАЛЛОРУДНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ "ГИПРОНИНЕМЕТАЛЛОРУД"

ГРАДЕЦКИЙ ВАЛЕРИЙ ГЕОРГИЕВИЧ, ЛЯЛИНОВ АНАТОЛИЙ НИКОЛАЕВИЧ, СИНЕВ АЛЕКСАНДР ВЛАДИМИРОВИЧ

МПК / Метки

Код ссылки

Похожие патенты

Вибрационное устройство для уплотнения бетонной смеси

Номер патента: 390840

. фазовыйсдвиг, изменение по форуме и усиление по мощности так, что при поступлении на вход преобразователя питания 5 он запирает последний в моменты движения рабочего органа в сторону увеличения зазора в магнитопроводе вибровозбудителя 4. Имеет место резонанс, поэтому амплитуда колебаний рабочего органа возрастает до величины, зависимой от мощности вибровозбудителя 4.В преобразователе 11 оигнал от датчика 8 приобретает форму, удобную для сравнения в блоке сравнения частот 12 с сигналом от задатчика частоты 14 и для питания указателя частоты 15, например, сначала переходит в импульсы .постоянной амплитуды и длительности с частотой следования, равной частоте входного сигнала, и затем - в постоянный ток, пропорциональный среднему.

Способ уплотнения бетонной смеси

Номер патента: 1426798

. (фиг. 1 и 2) - также включение гидроприводов 8 и 16, после чего клиновой формообразующий элемент начинает перемешаться под действием вибрационных импульсов и статического силового воздействия в направлении, параллельном его формующей плоскости.В устройстве (фиг. 3) статическое силовое воздействие создается силой тяжести формы с бетонной смесью. При перемещении формообразующего элемента на бетонную смесь 2, 13, 19 начинает передаваться статическое давление, что приводит к ее уплотнению за счет перемегцения клинового формообразующего элемента 4, 12, 24 в направлении, параллельном его формующей плоскости,При необходимости одновременно включают внутренние вибраторы клиновых элементов 4 и 12 или навесные вибраторы на наружной стороне.

Вибрационное устройство для уплотнения бетонной смеси

Номер патента: 698758

. возмущающий импульс, вызывающий движение рабочего органа 1 в сторону сжатия упругих элементов 5, пе,фрехоляшее в свободные колебания. На выходе датчика вибраций 2 возникает сигнал переменного тока, повторяющий колебания рабочего органа по частоте, амплитуде и фазе. Указанный сигнал в первом преобразователе сигнала обратной связи 3 претерпевает фазовый сдвиг, изменение по форме и усиление по мощности таким образом, что цри поступлении на вход преобразователя частоты 7 через блок управления частотой вибраций 8, он запирает преобразователь частоты 7 в моменты движения рабочего органа 1 в сторону увеличения зазора в магцитопроводе элсктромагнитного вибровозбудителя 6. Возникает положительная обратная связь, приводящая к резонансу, частота.

Вибрационное устройство для уплотнения бетонной смеси

Номер патента: 1217670

. 14 амплитуды вйбрации, на выходе элемента 13 сравнения возникает сигнал разности, который через блок 12 управления ам" плитудой вибрации воздействует на трехфазный выпрямитель 9, Напряжение на выходе выпрямителя изменяется в сторону восстановления заданной амплитуды вибрации.Стабилизация амплитуды предотвра щает возникновение больших ускорений, приводящих к отрыву бетонной смеси от рабочего органа, и выход отдельных элементов (например, упругих) на нелинейные участки работы. Переход отдельных элементов на нелиней.ные участки работы приводит к возникновению сигнала, являющегося помехой при контроле степени уплотнения бетонной смеси.Для контроля степени уплотнения35 бетонной смеси используются эффекты, происходящие при работе.

Вибрационное устройство для уплотнения бетонной смеси

Номер патента: 721330

. работает следующим образом, В форму 1 укладывают бетонную смесь которой сообщается вибрационное воздействие от виброблокоь,форма 1 удерживается электромагнитами 3.Вибровозбудители питаются от преобразователя 4 питания, причем все вибровозбудители подключены к общему выходу преооразователя. Преобразователь 14 через блок 13 управления и формирователь 12 импульсов подключен к выходу усилителя-ог;.ацичителя 11.Резонансньй режим работы каждого вибровозбудителя обеспечивается созданием :1 амкиутой системы по виброскорости, измерецие которой осуществляется датчиком 9 ибрации, например, генераторного типа. Уегацовка датчика 9 между массами двухмцссцого вибровозбудителя позволяет увеличить амплитуду выходного сигнала с.

Концептуальные основы моделирования и анализа процесса вибрационного уплотнения бетонных смесей Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — В. Т. Кравчук, И. Н. Сивак, Ю. В. Човнюк

Описан механизм уплотнения под действием внешних вибрационных сил, при которых в бетонной смеси возникает переменное напряжённо-деформированное состояние, происходит разрушение первоначальных структурных связей и ослабляются связи между её отдельными элементами, осуществляются конечные перемещения минеральных частиц с образованием более плотной упаковки. В качестве основного фактора, определяющего характер протекания процесса уплотнения, предложено использовать произведение напряжения на скорость вибрационного воздействия, представляющего удельную (на единицу площади поверхности) мощность вибрационного воздействия на уплотняемую среду. Приведены аналитические выражения, позволяющие определить нарастание плотности бетонной смеси в функции времени в зависимости от вида вибрационной нагрузки и мощности подводимого вибрационного воздействия на уплотняемую среду. Приведены теоретические и экспериментальные значения удельной работы, обеспечивающей требуемое уплотнение до значений, установленных технологическими нормами в зависимости от консистенции бетонной смеси при вертикальных и горизонтально направленных колебаниях.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

CONCEPTUAL FOUNDATIONS OF MODELLING AND ANALYSIS OF THE VIBRATION COMPACTION OF CONCRETE MIXTURES

Purpose. To consider the theoretical foundations of the vibration compaction process, allowing to estimate efficiency and to choose rational modes of vibration effects on the concrete mixture on the basis of the minimum energy cost of the process seal. Methodology. Described seal mechanism under the action of external vibrating forces, that in the concrete mix and an alternating stress-strain state, is the destruction of initial structural linkages and weaken the connections between its separate elements, are the final movement of mineral particles with formation of a more dense packing. As the main factor determining the character of the densification process course, it has been proposed to use the product of voltage and the speed of vibration exposure, representing the power of vibration exposure per square unit to the sealed environment. Results. The analytical expressions to determine the increase of concrete density in function of time depending on the kind of vibration and power input vibration exposure to the sealed environment have been found out. The theoretical and experimental values of specific work of providing the required seal to the values required by technological norms depending on the consistency of the concrete mix in vertical and horizontal directional vibrations have been defined. Originality. As the main factor determining the character of the densification process course, it has been proposed to use the product of voltage and speed of vibration exposure, representing the power of vibration exposure to the sealed environment. Practical value. The proposed theory of vibration compaction process, will one allow to estimate efficiency and to choose rational modes of vibration effects on the concrete mixture on the basis of the minimum energy cost of the process seal, which will allow to create highly effective energy saving vibrating machines of various technological purposes.

Текст научной работы на тему «Концептуальные основы моделирования и анализа процесса вибрационного уплотнения бетонных смесей»

Киевский национальный университет строительства и архитектуры

И.Н. СИВАК, Ю.В. ЧОВНЮК

Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины

КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ И АНАЛИЗА ПРОЦЕССА ВИБРАЦИОННОГО УПЛОТНЕНИЯ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

Ключевые слова: теория уплотнения, бетонная смесь, плотность, мощность.

Кшвський нацюнальний ушверситет бущвництва i архггектури

1.М. С1ВАК, Ю.В. ЧОВНЮК

Нацюнальний ушверситет бюресурав i природокористування Укра1ни

КОНЦЕПТУАЛЬШ ОСНОВИ МОДЕЛЮВАННЯ I АНАЛ1ЗУ ПРОЦЕСУ В1БРАЦ1ЙНОГО УЩШЬНЕННЯ БЕТОННИХ СУМ1ШЕЙ

Ключовi слова: теорiяущшьнення, бетонна сумш, щшьнкть, потужтсть..

Kyiv National University of Construction and Architecture

I.N. SIVAK, Y.V. CHOVNYUK

National University of Bioresources and Life Sciences of Ukraine

CONCEPTUAL FOUNDATIONS OF MODELLING AND ANALYSIS OF THE VIBRATION COMPACTION OF CONCRETE MIXTURES

power of vibration exposure per square unit to the sealed environment. Results. The analytical expressions to determine the increase of concrete density in function of time depending on the kind of vibration and power input vibration exposure to the sealed environment have been found out. The theoretical and experimental values of specific work of providing the required seal to the values required by technological norms depending on the consistency of the concrete mix in vertical and horizontal directional vibrations have been defined. Originality. As the main factor determining the character of the densification process course, it has been proposed to use the product of voltage and speed of vibration exposure, representing the power of vibration exposure to the sealed environment. Practical value. The proposed theory of vibration compaction process, will one allow to estimate efficiency and to choose rational modes of vibration effects on the concrete mixture on the basis of the minimum energy cost of the process seal, which will allow to create highly effective energy saving vibrating machines of various technological purposes.

Keywords: theory of compaction, concrete mix, density, power.

Для создания вибрационных машин необходимо достаточно точно определить их основные параметры, при которых обеспечивается необходимый малоэнергоёмкий и эффективный режим вибрационного воздействия на уплотняемую среду в зависимости от физико-механических характеристик смеси, технологических и динамических процессов, протекающих при формировании структуры уплотняемой среды, конфигурации изделия, вида, направления и зоны вибрационного воздействия. К основным параметрам вибрационных машин относятся их масса, масса вибрационного рабочего органа и площадь его взаимодействия с уплотняемой средой, частота, амплитуда или размах вынужденных колебаний вибрационного рабочего органа, совершающего гармонические, суб- или супергармонические , а также, возможно, виброимпульсные колебания, частота собственных свободных колебаний вибрационной машины, геометрические и кинематические параметры вибрационной машины, скорость перемещения вибрационного рабочего органа или продолжительность вибрационного воздействия на уплотняемую среду, защита обслуживающего персонала и окружающей среды от вредного влияния шума и вибрации при работе. Определение приведенных параметров должно происходить с учётом физико-механических свойств бетонной смеси, её консистенции, размера и конфигурации изделия, места, направления и зоны приложения вибрационного возмущения (глубинное или поверхностное вибрирование, наружное вибрирование вертикально и горизонтально направленными колебаниями, объёмное вибрирование и вибрирование одночастотными и поличастотными колебаниями), требуемых прочностных показателей готового изделия, качества его поверхности, а также требуемых показателей эффективности, энергоёмкости, продолжительности вибрационного воздействия и прочности свежеотформованного изделия.

Установление качественных и количественных зависимостей между названными требованиями и определяемыми параметрами вибрационной машины возможно на основе теории вибрационного уплотнения бетонных смесей, которая должна быть сформулирована в ясной и непротиворечивой форме, выражена математическими зависимостями и экспериментально подтверждена.

Анализ последних исследований и публикаций

Существующая основная гипотеза вибрационного уплотнения связана с представлением о переходе бетонной смеси в разжиженное (тиксотропное) состояние под действием вибрации 2. Авторы указанных работ объясняют, что в результате тиксотропии значительно снижаются силы вязкого сопротивления и наблюдается процесс сближения частиц, в основном под действием сил тяжести, хотя не исключается и действие динамических сил.

Для оценки эффективности вибрационного процесса уплотнения рядом авторов предлагалось использовать такие параметры, как произведение амплитуды колебаний A на угловую частоту колебаний

а, а также ускорение Am или произведение скорости на ускорение, т.е. A а 4. Эти показатели не

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

могут дать надёжной оценки эффективности уплотнения бетонных смесей, поскольку не учитывают ряд

важных параметров: направление и вид вибрационного воздействия, геометрические размеры формуемого

изделия и физико-механические характеристики бетонной смеси.

В уточнённой теории, которая детально представлена в работах 9, описан механизм распространения упругопластических волн деформаций и разрушения структурных связей в бетонной среде, пластическое её течение, вытеснение из структуры смеси воздуха и образование плотной структуры под действием вибрации. Даётся обоснование эффективности формования бетонных изделий из жёстких и пластичных бетонных смесей на основе возникающих в бетонной среде напряжений, разрушающих структурные связи с определённой частотой вибрационного воздействия. Приводятся обоснованные аналитические зависимости для выбора основных параметров уплотняющих вибрационных машин, механизмов и рабочих органов. Однако представленная теория не в полной мере учитывает энергетический аспект вибрационного процесса уплотнения бетонных смесей, не раскрывает действие упругих, диссипативных, инерционных сил, сил неупругого сопротивления и требует дальнейшего уточнения.

Автор [11] сделал попытку использования в расчётах энергетических затрат на уплотнение бетонных смесей вибрационным воздействием т.н. вектора Пойнтинга, являющегося произведением напряжения, возникающего в бетонной смеси при её уплотнении на скорость движения этой смеси. По физической размерности этот критерий можно определить как удельную (на единицу площади формуемого вибрацией изделия) мощность, необходимую для уплотнения слоя бетонной смеси. Однако результаты, приведенные в цитируемой работе, справедливы лишь для расчёта энергоэффективности процессов уплотнения бетонных смесей небольшой толщины, когда последняя может быть представленной, как система со сосредоточенными параметрами. В практике формования изделий из цементобетонных смесей встречаются и изделия, которые имеют внушительную толщину (ширину) и не могут интерпретироваться, как системы с дискретными физическими свойствами, поскольку в них развиваются волновые процессы, свидетельствующие о том, что для таких случаев бетонную смесь следует рассматривать как систему с распределёнными параметрами. Именно этому аспекту процесса уплотнения бетонных смесей (в рамках использования критерия Пойнтинга) и посвящена данная работа.

Цель работы - создание (концептуальных) теоретических основ для моделирования и анализа взаимодействия бетонных смесей с вибрационной формой в процессах их уплотнения, позволяющих оценить эффективность и выбрать рациональные режимы вибрационного воздействия на бетонные смеси, исходя из минимальных затрат энергии на процесс их уплотнения.

Изложение основного материала исследования

Бетонная смесь представляет собой сложную многокомпонентную систему, состоящую из заполнителя (песка и щебня), вяжущего и воды, а также новообразований, возникающих при воздействии вяжущего с водой и зёрнами заполнителя, и вовлечённого воздуха. В жёстких смесях объём воздуха достигает 20. 25%, а в пластичных смесях до 10. 15%. Вследствие взаимодействия сил поверхностного натяжения между жидкой фазой и частицами твёрдой фазы эта система приобретает связность и может рассматриваться как единое физическое тело.

Под воздействием внешних вибрационных сил в смеси возникает переменное напряжённо-деформированное состояние, происходит разрушение первоначальных структурных связей и ослабляются связи между её отдельными элементами, осуществляются конечные перемещения минеральных частиц с образованием более плотной упаковки.

где Р — удельная (на единицу площади поверхности бетонной смеси) мощность вибрационного воздействия рабочего органа вибрационной машины на уплотняемую среду; а — нормальное напряжение, возникающее в уплотняемой среде при вибрационном уплотнении; V — амплитуда скорости вибрационного воздействия.

При гармонических колебаниях, когда амплитуда скорости вибрационного воздействия равна V = A-а,удельная мощность вибрационного воздействия рабочего органа вибрационной машины на уплотняемую среду определится из следующего выражения:

где A — амплитуда деформирования уплотняемой среды, а — угловая частота колебаний, Е — динамический модуль упругости бетонной смеси в процессе её уплотнения,--деформация элемента

бетонной смеси, х — пространственная координата, вдоль которой действует направленная внешняя вибрационная сила, и(х, t) — смещение в слое бетонной смеси, являющееся функцией координаты х (одномерная постановка задачи) и времени t. Поскольку и(х, t) принимается гармонической функцией в задачах уплотнения бетонных смесей, тогда эта величина пропорциональна ехр[г(а-1 — к - х)] где г = — 1, к — волновой вектор волны, распространяющейся внутри этой бетонной смеси. (Считаем, что

решение соответствующей начально-краевой задачи для бетонной смеси можно разыскивать в пространстве функций комплексного аргумента ввиду линейности такой задачи).

Тогда выражение (2) принимает такой окончательный вид:

Следует отметить, что в уплотняемой бетонной смеси существует дисперсионное соотношение, которое связывает k с а, т.е. k = f (а). Это дисперсионное соотношение (для случаев формования достаточно больших по толщине или по ширине изделий из бетонной смеси) можно получить, исходя из конкретных граничных условий динамической задачи. Поэтому выражение (3) можно представить и таким образом:

P = E ■ Л2 ■ f (а)-а. (4)

Именно эти обстоятельства не учитываются в работе [11]!

При этом удельная работа вибрационного процесса уплотнения определится из следующего выражения:

W = E ■ Л2 ■ k -а- ty, (5)

где ty — продолжительность вибрационного уплотнения.

Величину прироста плотности бетонной смеси от начального значения ро до некоторого значения р в результате вибрационного воздействия можно найти из следующего эмпирического закона [11]:

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

где Api — величина прироста плотности бетонной смеси в результате пластической деформации; д и n — эмпирические коэффициенты, характеризующие упругопластическую деформацию при динамическом нагружении в виде вибрационного воздействия.

На основании выражения (6) определим текущее значение плотности р, которое достигается в результате затраченной удельной (на единицу поверхности бетонной смеси) работы вибрационного процесса уплотнения W, т.е.:

где ро — плотность бетонной смеси, которая подвергается вибрационному уплотнению (начальная плотность смеси); р— достигнутая плотность бетонной смеси в результате приложенной работы вибрационного уплотнения.

Аналогичным образом определим необходимую, требуемую технологическими нормами плотность бетона, уплотнённого вибрационным воздействием:

где Pk — плотность бетонной смеси, соответствующая 100%-ому уплотнению, требуемая технологическими нормами; Ар — величина прироста плотности бетонной смеси от начального ро до конечного pk значения плотности; Wk — удельная работа уплотнения бетонной смеси от начального ро до конечного Pk значения плотности.

На основании выражений (7) и (8), получим следующее соотношение:

откуда с учётом зависимости (5) получим формулу для определения плотности бетона в зависимости от затраченной работы на вибрационный процесс уплотнения бетонной смеси, т.е.:

где х — разность между стандартным Рк и начальным Ро значениями плотности бетонной смеси, принимаемая в зависимости от жёсткости бетонной смеси,

Следует отметить, что в соотношении (10) величина Е принимается усреднённой по всему процессу уплотнения смеси от значения Ро до значения р.

Значение коэффициента п, приведенного в выражениях (9), (10), существенно зависит от жёсткости бетонной смеси и может быть определено из следующей зависимости [11]:

где Л и V — эмпирические коэффициенты, Л = 0,046; V = 0,25; О — жёсткость бетонной смеси по Скрамтаеву.

Тогда на основании выражения (12), зависимость (10) для определения текущего значения плотности бетонной смеси в зависимости от удельной затраченной работы преобразуется к следующему виду:

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

В табл. 1 приведены значения удельной работы Щ, которую необходимо затратить для достижения 100%-ого уплотнения бетонных смесей, требуемого технологическими нормами, в зависимости от консистенции смеси при вертикально направленном вибрационном воздействии. Данные получены автором [11] для стандартной бетонной смеси с водоцементным соотношением В/Ц=0,41. 0,51 со следующим содержанием минеральных компонентов и воды (кг на 1 м3 бетона): гранитный щебень фракции 5.20 мм - 1200; песок с модулем крупности Мкр = 1,7.2 мм - 635; портландцемент М400 - 400; вода -

165.205 л. При этом консистенция бетонной смеси изменялась путём дозирования определённого количества воды согласно табл. 2. С увеличением жёсткости бетонной смеси удельная работа Щ , которую необходимо затратить для полного уплотнения, возрастает достаточно существенно. Также в зависимости от консистенции изменяются начальная ро и конечная рк плотности бетонной смеси [9].

Значения удельной работы Щ в зависимости от консистенции бетонной смеси при вертикально _направленном вибрационном воздействии_

Консистенция цементобетонной смеси, с (см) 5.7 (3,5.4,0 см) 30 60 90 120

Значения удельной работы Жк, (КПа)х(м) 56 111,5 180,5 254 321,3

Расход воды, значения начальной ро и конечной рк плотности бетонной смеси в зависимости от её _консистенции* (жёсткости или подвижности)_

Консистенция бетонной смеси, с (см) 110.120 80.90 50.60 25.30 5.7 (3,5.4,0 см)

Расход воды, л/м3 165 172 180 187 205

Начальная плотность бетонной смеси р0, кг/м3 1850 1890 1950 2015 2095

Конечная плотность бетонной смеси рк (полное уплотнение), кг/м3 2420 2420 2410 2405 2400

При вибрационном воздействии на бетонную смесь вибрационной нагрузкой, действующей в горизонтальной плоскости, значения удельной работы Щ (табл. 3) уменьшаются по сравнению со значениями удельной работы Жк при вертикально направленных колебаниях, но также существенно зависят от консистенции бетонной смеси.

Значения удельной работы Щ в зависимости от консистенции бетонной смеси при горизонтально _направленных колебаниях_

Консистенция цементобетонной смеси, с (см) 5. 7 (3,5. 4,0 см) 30 60 90 120

Значения удельной работы Жк, (КПа)х(м) 31,4 64,4 103,1 147,6 186,8

При одновременном воздействии на бетонную смесь нормальными напряжениями ип (например, в вертикальном направлении) и касательными напряжениями т (в горизонтальной плоскости) и, учитывая их неоднозначность воздействия на эффективность процесса уплотнения и разрушения структурных связей в бетонной смеси, следует определять эквивалентное значение мощности вибрационного воздействия с учётом гипотезы энергии формоизменения,

которое затем необходимо подставить в формулу (13), т.е.

где Реку — эквивалентное значение удельной мощности вибрационного воздействия; Ап — амплитуда

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

деформирования уплотняемой среды в нормальном направлении; А1 — амплитуда деформирования уплотняемой среды в тангенциальном направлении.

Следует отметить, что в отличие от аналогичных формул, полученных в [11], здесь напряжение сдвига в бетонной смеси необходимо интерпретировать как

где Есдв — эффективный (усреднённый) модуль сдвига бетонной смеси при её уплотнении, у( г, t) — перемещение бетонной смеси в горизонтальном направлении (вдоль оси z).

В случае поличастотного вибрационного воздействия на уплотняемую среду эквивалентное значение удельной мощности вибрационного воздействия определяется из следующего выражения:

где Рпт — эквивалентное значение удельной мощности вибрационного воздействия в нормальном направлении,

где Р^т — эквивалентное значение мощности вибрационного воздействия в тангенциальном направлении,

где и г, т — нормальное и касательное напряжения соответственно при угловых скоростях вынужденных колебаний сопг и а>ц; Апг, Ац — амплитуды вынужденных колебаний вибрационных воздействий

соответственно при угловых скоростях вынужденных колебаний сопг и а>ц.

В случае вибрационного воздействия на уплотняемую смесь одновременно нормальными в горизонтальном направлении и касательными в вертикальном направлении (в вертикальной плоскости) используются те же самые уравнения для определения эквивалентной мощности, а напряжения (нормальные и касательные) интерпретируются аналогично приведенным выше.

Значения удельной работы Жк в зависимости от консистенции бетонной смеси может быть определено из следующих однотипных зависимостей соответственно при вертикально направленных и горизонтальных колебаниях [11]:

- при вертикально направленных колебаниях:

- при горизонтально направленных колебаниях:

Здесь , Жоg - значения удельной работы при условном значении жёсткости бетонной смеси, равной WоV = 37,8 КПа-м; Щg = 23,2 КПа-м; KV, К^ — коэффициенты пропорциональности, Кх,= 0,0624; К^ = 0,0588.

Используя выражения (13) и (15), определим коэффициент уплотнения бетонной смеси в зависимости от затраченной удельной работы уплотнения:

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

необходимое для достижения

На основании выражений (22) и (23) определим время Ху.

определённого коэффициента уплотнения бетонной смеси в зависимости от затраченной удельной работы уплотнения и физико-механических характеристик смеси:

Время, необходимое для достижения стандартных значений плотности бетона рк , определится из следующих выражений:

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Используя выражения (24) и (25), определим необходимую скорость перемещения поверхностного уплотнителя V относительно уплотняемой поверхности в зависимости от затраченной удельной работы уплотнения для достижения определённого значения коэффициента уплотнения к у бетонной смеси,

физико-механических характеристик уплотняемой среды и длины виброплиты ¡0 :

Реку • ¡0 Г курк —р0 ^ Щ \ X

Следует отметить, что в отличие от результатов, полученных автором [11], в соотношениях типа (28) присутствует параметр А в степени 2, а не в первой степени, как у вышеупомянутого автора.

1. Таким образом, уточнена существующая и предложена более общая энергетическая гипотеза процесса вибрационного уплотнения бетонных смесей, применимая для описания вибрационного процесса уплотнения и обработки бетонных сред различными вибрационными механизмами, рабочими органами и машинами.

2. Получены аналитические зависимости, позволяющие определять закон нарастания плотности уплотняемой среды и продолжительность вибрационного воздействия в зависимости от величины и вида удельной работы уплотнения, оценить эффективность вибрационного процесса уплотнения и обработки, а также установить рациональные режимы вибрационного воздействия на уплотняемую среду и определить основные параметры вибрационных машин различного технологического назначения.

3. Результаты данного исследования могут быть в дальнейшем использованы для уточнения и совершенствования существующих инженерных методов расчёта энергосиловых характеристик вибромашин для уплотнения бетонных и строительных смесей как на стадиях их проектирования/конструирования, так и в режимах реальной эксплуатации.

Список использованной литературы

1. Kakuta S. Rheology of Fresh Concrete under Vibration / S. Kakuta, T. Kojima // Rheology of Fresh Cement and Concrete. Proceedings of the International Conference. P.F.G. Banfill, ed., University of Liverpool, UK, March 16-29. - London: Chapman and Hall, 1990. - P. 339-342.

2. Banfill P.F.G. Rheology and Vibration of Fresh Concrete: Predicting the Radius of Action of Poker Vibrators from Wave Propagation / P.F.G. Banfill, et all //Cement and Concrete Research. - 2011. - V. 41, № 9. - P. 932941.

3. Hu C. The Rheology of Fresh High-Performance Concrete / C. Hu, F. Larrard // Cement and Concrete Research. - 1996. - V. 26, № 2. - P. 283-294.

4. Дворкин Л.И. Основы бетоноведения / Л.И. Дворкин, О.Л. Дворкин. - Санкт-Петербург: Aleksey Savinih, 2006. - 692 с.

5. Гусев Б.В. Бетон и железобетон. Справочник / Б.В. Гусев. - М.: Стройиздат, 1998. - 250 с.

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

6. Блехман И.И. Вибрационная техника / И.И. Блехман. - М.: Физматлит, 1994. - 400 с.

7. Маслов А.Г. Теоретические основы вибрационного уплотнения цементобетонных смесей / А.Г. Маслов, А.Ф. Иткин // Вюник Кременчуцького державного полггехшчного ушверситету. - 2004. - Вип. 5 (28). -С. 45-49.

9. Маслов А.Г. Вибрационные машины для приготовления и уплотнения бетонных смесей / А.Г. Маслов, А.Ф. Иткин, Ю.С. Саленко. - Кременчуг: ЧП Щербатых А.В. , 2014. - 324 с.

10. Маслов А.Г. Вибрационные машины и процессы в дорожно-строительном производстве / А.Г. Маслов, Ю.С. Саленко. - Кременчук: ПП Щербатих О.В., 2014. - 262 с.

11. Жанар Батсайхан. Теоретические основы вибрационного уплотнения бетонных смесей / Батсайхан Жанар // Вюник Кременчуцького нацюнального ушверситету iменi Михайла Остроградського. - 2017. -Вип. 6 (107). Частина 1. - С. 99-104.

Технология вибрационного уплотнения бетона при устройстве монолитных конструкций , страница 26

Как указывалось в разделе 3.1, применение глубинных вибраторов для уплотнения малоподвижных бетонных смесей неэффективно. Наибольший уплотняющий эффект таких смесей достигается при совместном действии ударных (импульсных) и вибрационных нагрузок.

Конструкция виброимпульсного уплотняющего устройства зависит от конфигурации сооружения и массы уплотняемой бетонной смеси. Например, при возведении протяженных ленточных фундаментов целесообразно применение формующем устройства, оснащенного виброножом или вибрирующим пуансоном (рис.23, а, б), при возведении отдельно стоящих фундаментов под сборные железобетонные колонны - виброштампом (рис.23, в).

Рис.23 Виброимпульсные устройства для формования монолитных конструкций из жестких бетонных смесей:

а - с виброножом; б - с вибрирующим пуансоном; в - с виброштампом

Принцип действия виброимпульсных устройств первого типа сходен с принципом действия глубинных виброимпульсных уплотнителей и состоит в следующем (рис.23, а). Под действием возмущающей силы вибровозбудителя 1 происходит раскачка опорной площадки 2 и вибровода 3. В результате соударения вибровода с кронштейнами 4 возникает импульс силы. Частотный спектр ударного импульса полосовой с бесконечным числом гармоник. Одновременно в результате кругового движения дебалансов вибровозбудителя возникают гармонические колебания системы. Ударные импульсы и гармонические колебания через вибровод 3, а также опалубочные щиты 5 передаются смеси, в результате чего происходит ее уплотнение.

Формующее устройство второго типа (рис.23, б) имеет специальный ударный оган-подвижный вибровод 3, прикрепленный к подпружиненной платформе 2, на которой установлен вибратор общего назначения с частотой колебаний 24-25 Гц.

Жесткость пружин (рис.23, в) подбирается таким образом, чтобы частота свободных колебаний подвижной части устройства была равна частоте вынужденных колебаний вибровозбудителя, что позволяет подвижной системе колебаться в резонансном режиме.

Устройство действует следующим образом. Бетонную смесь жесткостью 30-50 с загружают в форму до верхних кромок боковых опалубочных щитов 6.

При включенном вибровозбудителе колебаний 1 виброимпульсы поступают через опорную платформу 2 к жестко укрепленному на ней виброводу 3.

Под действием вертикальной составляющей вынуждающей силы вибровод соударяется с днищем пустотообразователя 5, который подвижно закреплен фиксаторами 4 и под действием ударов погружается в бетонную смесь на заданную глубину. Возникает эффект штампования смеси, т.е. она уплотняется под действием ударных нагрузок и гармонических колебаний вибровозбудителя.

Формующие устройства должны обеспечивать оптимальный режим уплотнения бетонной смеси заданной консистенции по всему объему бетонируемого участка конструкции или конструкции в целом. Для формующих устройств рассматриваемого типа возмущающая сила вибровозбудителя определяется по формуле

, кг, (27)

где - приведенная масса системы, кг·с/см; - амплитуда, см; - круговая частота, 1/с; - то же, собственных свободных колебаний, 1/с.

Приведенную массу определяют в соответствии с типом уплотняющего органа устройства:

, (28)

где - общая масса уплотняющего устройства (виброштампа), кг; - масса уплотняемого изделия, кг; - ускорение силы тяжести.

Интенсивность режима объемного вибропрессования можно обеспечить при условии соответствия массы пригруза массе уплотняемого изделия и возмущающей силы вибратора.

1. Хаютин Ю.Г. Монолитный бетон. - М.: Стройиздат, 1991. - 576 с.

2. Миклашевский Е.П. Глубинное вибрирование бетонной смеси. - М.: Стройиздат, 1981. - 176 с.

3. Чубук Ю.Ф., Назаренко И.И., Гарнец В.Н. Вибрационные машины для уплотнения бетонных смесей. - Киев: Высшая школа. - 1985.

4. Механизированный инструмент, отделочные машины и вибраторы: каталог. 6-е изд. - М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1986.

5. Быховский И.И., Гольдштейн Б.Г. Современные центробежные вибровозбудители: Обзорная информация. Сер.10. М.: ЦНИИТЭстроймаш. - 1985. - Вып.1.

Читайте также: