CC BY
94УПЛОТНЕНИЕ И ФОРМИРОВАНИЕ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ
Гобозов С.Ф.
кандидат технических наук, доцент кафедры технологических машин и оборудования.
«Юго-Осетинский государственный университет имени А.А. Тибилова»
г. Цхинвал, Республика Южная Осетия
Тибилов В.И.
профессор кафедры строительных конструкций «Северо-Кавказский горнометаллургический институт (Государственный технологический университет) » г. Владикавказ, Российская Федерация, Республика Северная Осетия - Алания.
Хугаев И.А.
преподаватель кафедры технологических машин и оборудования «Юго-Осетинский государственный университет имени А.А. Тибилова»
г. Цхинвал, Республика Южная Осетия.
COMPRESSION AND FORMING OF CONCRETE MIXTURES
Gobozov S.F.
candidate of engineering sciences, associate professor of department of technological machines and equipment «South Ossetia State University named after A. A. Tibilov» Tskhinval, Republic of South Ossetia Tibilov B.I.
candidate of engineering sciences associate professor of department of building costruction Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "North Caucasian Institute of Mining and Metallurgy ( State Technological Universitu)", Vladikavkaz, Russian federation, Republic of North Ossetia - Alania.
Hugaev I.A.
professor of department of technological machines and equipment «South Ossetia State University named after A. Tibilov», Tsikhinval, Republic of South Ossetia
АННОТАЦИЯ
В статье рассматриваются основные принципы вибрационного уплотнения бетонных смесей при гармонических колебаниях и интенсивности вибрирования, а также распространение колебаний в них. Правильный выбор амплитуды колебаний является основным условием высокой производительности вибрирования и получения равномерной и плотной структуры бетона. Продолжительность уплотнения бетонных смесей зависит от интенсивности вибрирования и вида бетонной смеси.
ABSTRACT
The article views basic principles of oscillation compression at harmonic vibrations, and intensity and distribution of vibrations in concrete mixture. Correct choice of vibration amplitude is the major condition of high performance vibration and obtaining homogeneous and dense structure of concrete. Duration of concrete mix compression depends on intensity of vibration and type of concrete mixture.
Ключевые слова: бетонная смесь, вибрация, вибрационная площадка, виброудар, вибрационное уплотнение, пригруз.
Keywords: concrete mixture, vibration, oscillation platform, vibroimpact, oscillation compression, cantledge.
Полная индустриализация строительства, требует массового производства высококачественных элементов бетонных и железобетонных изделий, организация которых возможна только заводскими методами, поточного автоматизированного производства, ибо только заводской метод изготовления деталей из сборного железобетона дает возможность использовать современные достижения технологии бетона, позволяющие получить высококачественные изделия.
В настоящее время при изготовлении бетонных и железобетонных изделий широко применяются различные бетонные смеси.
Бетонная смесь представляет собой многокомпонентную среду, состоящую из подобранных определенным образом, по составу крупного и мелкого заполнителей, вяжущего и воды.
В ходе приготовления смеси в нее неизбежно вовлекается воздух, причем количество последнего меняется в процессе обработки. Физико-механические свойства как самой смеси (в частности - ее упругость и способность поглощать энергию), так и
затвердевшего бетона весьма существенно зависит от его содержания, что учитывается при изучении особенностей поведения бетонной смеси под влиянием механического воздействия.
По консистенции, зависящей при заданном гранулометрическом составе заполнителей от водо-содержания, бетонные смеси делятся на пластические, жесткие и сверхжесткие.
Жесткие и сверхжесткие бетонные смеси обладают относительно низким водосодержанием, благодаря чему при измерении их консистенции стандартным конусом они не дают осадки. Использование таких смесей сокращает расход цемента в бетоне, ускоряет нарастание прочности, уменьшает усадочные деформации и тепловыделение, повышает прочность и долговечность изделий. Жесткие и сверхжесткие смеси требуют интенсивной обработки вибрационными и виброударными машинами, вследствие чего их применяют почти исключительно в промышленности сборного железобетона.
Жесткие смеси разделяются на умеренно жесткие (30 < Ж < 60 е.), средней жесткости (60 < Ж < 150 е.), повышенной жесткости (150 < Ж < 200 с.) и особо жесткие (Ж > 200 е.)[1, с.56].
Здесь жесткие и особо жесткие (сверхжесткие) бетонные смеси при изготовлении их на обычных вибрационных площадках требуют применения формовочных машин, оснащенных мощными вибрационного возбудителями и пригрузочными устройствами (пригрузами). При этом продолжительность вибрирования сравнительно большая.
При вибрировании частицам бетонной смеси сообщаются частые колебания, которые вызывают значительное уменьшение внутреннего трения, что приводит вибрируемую бетонную смесь к состоянию тяжелой жидкости.
Уменьшение внутреннего трения происходит вследствие различного градиента скорости колебаний, сообщаемой частицам смеси, а также благодаря некоторому раздвиганию частиц смеси в процессе вибрирования.
При дальнейшем вибрировании бетонной смеси, отдельные ее частицы, перемещаясь под действием силы тяжести, стремятся занять положение, при котором объем бетона был бы наименьшим. При этом пузырьки захваченного бетонной смесью воздуха вытесняются на поверхность, а бетонная смесь уплотняется под влиянием своей массы [2,с. 25].
Для эффективного уплотнения бетонной смеси, характеризующейся определенными показателями формируемости, необходим соответствующий режим колебаний (интенсивность, продолжительность) [10]. Недостаточная вибрация приводит к недоуплотнению бетонной смеси, избыточная -может вызвать нарушение ее однородности (расслоение).
Вследствие тиксотропных (способность разжижаться) свойств смеси в первой стадии вибрировании образуется скелет из заполнителей, где жидкая часть (мелкая фракция) быстро растекается и заполняет объем формируемого изделия. Наконец,
что особенно важно, разжиженная бетонная смесь легко поддается уплотнению, которое в пластичных смесях эффективно протекает даже при относительно слабом ненаправленном вибрировании под действием гравитационных сил и, лишь в жестких смесях требует совместного применения интенсивного направленного вибрирования и дополнительного статического или динамического давления [9,с.77].
Как показывают опыты, время, необходимое для завершения первой стадии уплотнения даже для особо жестких смесей не превышает 20-30 секунд. При этом образующие скелет зерна в момент разрушения структуры под влиянием собственного веса стремятся занять наиболее низкое положение, меняя взаимную ориентацию и образуют новую устойчивую структуру. В ней зерна размещены уже не случайно, а наиболее выгодно по условию получения минимума объема скелета. Одновременно с перестройкой удаляется основная масса воздуха; после окончания первой стадии его остается не более 3-4% от общего объема смеси.
Во-второй стадии осуществляется лишь небольшое сближение компонентов благодаря удалению части воздуха.
Для завершения данной стадии необходимо более длительное время, чем для первой и составляет на обычных виброплощадках 2-3 мин. Завершение второй стадии четко определяется окончанием осадки смеси, после чего структура свежего бетона может считаться вполне сложившейся -дальнейшее вибрирование практический не повышает плотность и прочность батона, а также не улучшает качество его поверхности [3,с. 118].
Об эффективности вибрирования судят по полученной прочности бетона при заданном времени вибрирования и по достигаемой производительности вибрационного оборудования, которая зависит в основном от продолжительности вибрирования.
Весьма важной является также однородность прочности бетона формируемого изделия. Вибрационное воздействие синусоидальных колебаний на бетонную смесь характеризуется амплитудой - А и частотой - w, а также их производными параметрами: скоростью (Асо) и ускорением колебаний ^ w2), которые в известной степени дают возможность установить необходимый эффект вибрации для перехода бетонной смеси из упруго-вязкого состояния в состояние временной текучести. Однако исследования показывают, что эффект вибрации наиболее полно характеризуется величиной интенсивности колебаний - Ц, представляющих собой совместную функцию скорости и ускорения:
Ц=А¥
где частота колебаний.
Установлено, что одинаковая степень уплотнения бетонных смесей одного и того же состава может быть достигнута в равные промежутки времени при различных сочетаниях амплитуд и частот вибрирования, если между этими параметрами соблюдается зависимость
так как в этом случае мощность вибрационных импульсов, воздействующих на бетонную смесь, остается неизменной.
Оптимальная интенсивность вибрации зависит от консистенции бетонной смеси: чем меньше подвижность бетонной смеси, тем больше должна быть величина интенсивности вибрации. Так, для бетонной смеси с В/Ц = 0,52 и продолжительностью вибрирования 60 сек. оптимальная интенсивность составляет 450, а при В/Ц = 0,43 равно 800 см2/сек3 [4, 5,с. 121,137].
Правильный выбор амплитуды колебаний является основным условием высокой производительности вибрирования и получения равномерной и плотной структуры бетона. Амплитуда колебаний может быть выбрана по графику, отражающему ее зависимость от частоты колебаний при определенной интенсивности вибрирования [6,с. 105].
Амплитуда колебаний вибрационной площадки не должна быть меньше вычисленной по формуле
где
А1 - амплитуда колебаний вибрационной площадки;
А2 - минимальная амплитуда;
И - толщина слоя бетона;
в- коэффициент затухания в бетоне.
Отклонение от среднего значения амплитуды колебаний по длине рамы не должны превосходить 25%.
Равномерная амплитуда колебаний получается в том случае, если частота собственных колебаний основного тона рамы вибрационной площадки, вычисленная по формуле частоты собственных колебаний для балки со свободными концами, 2-3 раза больше частоты вынужденных колебаний вибрационной площадки.
Частота собственных колебаний в секунду для металлических балок или формы со свободными концами определяется по формуле:
где И - длина балки в см.
У - момент инерции поперечного сечения в
см4,
т - масса приходящая на единицу длины балки
т? кг/ в / см.
Равномерная амплитуда колебаний по длине рамы вибрационной площадки необходима как для обеспечения однородности уплотненного бетона по длине и ширине изделия, так для обеспечения нормальных эксплуатационных условий работы самой вибрационной площадки.
При несоблюдении указанных условий на раме вибрационной площадки образуются области нулевых амплитуд, в которых не происходит уплотнения бетона, и области, в которых амплитуда колебаний велика и могут вызвать как расслоения бетонной смеси, так и поломки рамы вибрационной площадки [7,с.97].
Наиболее распространенная частота колебаний вибрационных площадок - около 3000 ко-леб./мин. при этой частоте амплитуда колебаний рекомендуется в пределах 0,4-0,5 мм.
Полный эффект вибрационного воздействия определяется продолжительностью уплотнения, которая в основном зависит от интенсивности вибрирования и вида бетонной смеси. С увеличением интенсивности вибрирования время, необходимое для уплотнения смеси сокращается и, наоборот, при уменьшении - увеличивается.
Следовательно, при недостаточной интенсивности вибрирования технологический цикл формования увеличивается, при этом снижается производительность оборудования, возрастает его износ.
где к - величина, зависящая от консистенции смеси (при жестокости смеси 10-К300 сек., к = 2).
Соотношение между интенсивностью и продолжительностью вибрирования может быть выражено эмпирической зависимостью [5,с.83]. Следовательно, в определенных пределах одинаковую степень уплотнения бетонной смеси можно получить при разных комбинациях интенсивности и продолжительности вибрирования.
Распределение колебательной энергии внутри бетонной смеси является весьма сложным и еще недостаточно изученным волновым процессом, который вследствие упругих свойств среды и внутреннего трения носит затухающий характер по мере удаления от источника вибрации. Уплотнение происходит лишь в той зоне бетонной смеси, где вибрация характеризуется минимальной необходимой интенсивностью, при которой еще возможно уплотнение смеси. При этом коэффициент затухания зависит, главным образом, от степени формируемо-сти бетонной смеси (ее подвижности или жесткости), от вида и частоты вибрирования, а также от размеров и конструкции формы.
Экспоненциальный закон затухания колебаний действителен только при полном их затухании в пределах формируемого объема (например, при уплотнении больших массивов внутренними вибрационными возбудителями). В изделиях небольшого размера распределение интенсивности вибрации весьма осложняется влиянием отраженных волн (от бортов форм или границ изделия) и собственных колебаний формируемого объема смеси [8,с.79]. Чтобы установить оптимальное время вибрирования, следует воспользоваться показателями электропроводки уплотненного изделия. Начало целесообразного периода формования бетонной
смеси совпадает с периодом ее максимальной электропроводности, свидетельствующей о полном насыщении жидкой фазы продуктами гидролиза и гидратации [6,с.162].
Распределение и разравнивание бетонной смеси внутри форм, по поверхности поддонов и матриц является важной технологической операцией, так как от тщательности ее выполнения зависит соблюдение одного из основных требований к качеству готовых изделий - получения равномерной прочности по всей площади изделия. Поэтому большое внимание уделяется механизации и автоматизации распределения бетонной смеси при формировании.
Из этого следует, что для более полной механизации процесса необходимо укладывать в формы строго определенное количество бетонной смеси, чтобы избежать последующего ее пополнения или снятия избытка. С этой целью применяются весовые дозаторы, которые осуществляют дозирование во время заполнения формы бетонной смесью, так как взвешивание смеси производится непосредственно в бункере бетоно-раздатчика.
Литература
1. Рекомендации по технологии формования крупноразмерных сборных железобетонных конструкций для промышленного строительства. М., Стройиздат, 1970.
2. Инструкция по продолжительности и интенсивности вибрации и подбору состава бетонной смеси повышенной удобоукладываемости. Изд. 2, М., Стройиздат, 1968.
3. Савинов О.А., Лавринович Е.В. Вибрационная техника уплотнения и формования бетонных смесей. Л., Стройиздат, 1986.
4. Шмигальский В.Н. Экспериментальные данные об уплотнении бетонных смесей в формах, неприкрепленных к вибростолам. Труды НИИЖБ. Вып. 33, Стройиздат, 1964.
5. Шмигальский В.Н. Формование изделий на виброплощадках. М., Стройиздат, 1968.
6. Стефанов Б.В. Технология бетонных и железобетонных изделий. Из-во ВШ. К., 1972.
7. Десов А.Е. Вибрированный бетон. Гос-стройиздат. М., 1956.
8. Десов А.Е. Состояние и задачи теории формования бетонной смеси. Сб. «Теория формования бетона». М., НИИЖБ, 1969.
9. Еусев Б.В, Деминов А.Д, Крюков Б.И, Литвин Л.М, Логвиненко Е.А. Ударно-вибрационная технология уплотнения бетонных смесей. М., Стройиздат, 1982.
10. Джиоев В.К., Гобозов С.Ф. « Анализ электровибрационных машин и пути повышения их технических показателей»(статья). Вестник Международной Академии Наук, экологии безопасности жизнедеятельности (МАНЭБ), том 15,СПб,№2 Владикавказ 2010
ФОРМИРОВАНИЕ КОПЛЕКСНОЙ МОДЕЛИ ИНТЕРМОДАЛЬНОГО ЛОГИСТИЧЕСКОГО ЦЕНТРА НА ТЕРРИТОРИИ АСТРАХАНСКОГО
РЕГИОНА
Гуйвик-Клёнова К.А.
Астраханский Государственный Технический Университет,
преподаватель
THE FORMATION OF A COMPREHENSIVE MODEL OF INTERMODAL LOGISTICS CENTERS ON THE TERRITORY OF
THE ASTRAKHAN REGION
Guyvik-Klyonova K.A.
Astrakhan State Technical University, Lecturer
АННОТАЦИЯ
В работе рассмотрена проблема разработки оптимальной модели интермодального логистического центра с предоставлением услуг складского аутсорсинга на территории Астраханского региона с учетом возможностей и потребностей регионального рынка логистических услуг.
ABSTRACT
The paper considers the problem of developing the optimal model in termalnego logistics center services outsourcing warehouse on the territory of Astrakhan region, taking into account the capabilities and needs of the regional market of logistics services.
Ключевые слова: логистический центр, склад класса «А», складской аутсорсинг, интермодальный логистический центр, складская логистика
Keywords: logistics centre, warehouse, warehouse outsourcing, intermodal logistic center, warehouse logistics
