Оптимизация процесса уплотнения мелкозернистого бетона под действием высокочастотных колебаний - Магистерская работа

Получение качественного и экономически выгодного продукта - мелкоштучных бетонных изделий произведенных по технологии вибропрессования мелкозернистых жестких бетонных смесей делится на два направления: подбор бетонной смеси и технологических режимов формования. В последние годы все большее значение приобретает использование добавок и наноматериалов, приводя к тому, что современный мелкозернистый жесткий бетон постепенно превращается в пятикомпонентную систему, обеспечивающую большую свободу в подборе бетонной смеси. 5 колебаниями, с пассивным или активным пригрузом, показывает необходимость программного управления параметрами в процессе технологической операции вибропрессования: частотой колебаний вибровозбудителя, амплитудой колебаний вибростола, давлением активного пригруза и др. В работе Галицкого К.С. решена задача согласованного управления частотой и амплитудой вертикально направленных колебаний бетонной смеси при уплотнении на виброплощадке с двухвальным дебалансным вибровозбудителем. Математическому описанию и исследованию динамики колеблющихся вибрационных систем посвящено значительное количество работ Бидермана В.Л., Быховского И.И., Пановко Я.Г., Губанова И.И., Рагульскиса Л.К., Рагульскиса К.М и др., но описания и исследования процесса вибропрессования с регулированием вибрационных характеристик во времени формования изделия в данных работах отсутствует.Проблемы создания более плотных упаковок десперстно-зернистых систем под действием высокочастотных колебаний для получения бетонных изделий с высокими физико-механическими свойствами остаются не только актуальны, но с каждым годом возрастает в связи со стремлением уменьшить себестоимости бетонных изделий. При изучении формирования плотных структур дисперсно-зернистых материалов выделены два подхода: - получение наилучшей геометрической упаковки посредством гранулометрического анализа и получения наименьшей межзерновой пустотности. Наименее плотной и менее устойчивой считается кубическая упаковка, для которой расчетная меж зерновая пористость, при монодисперсных частицах, составляет 47,6 %. Наиболее плотной считается гексагональная упаковка с 12-точечными меж частичными контактами, для которой расчетная меж зерновая пористость при монодисперсных частицах составляет 25,95 %. И здесь главное место занимают поверхностные и капиллярные силы, которые регулируют взаимное расположение фаз в объеме системы и определяют условия влагопереноса, величины межфазовых поверхностей, распределение пленочного и капиллярного давлений и вносят существенные изменения в структурные построения композиционного материала, а именно самоуплотняют саморазуплотняют систему [4-11][5] [6] [7] [8] [9] [10].Согласно которым его можно подразделять на следующие технологические операции: подбор состава бетонной смеси, приготовление и транспортирование бетонной смеси, укладка и формование, а также обеспечение требуемого режима твердения бетона. Учитывая, что данная работа посвящена процессу уплотнения бетонной смеси под действием высокочастотных колебаний рассмотрим технологический процесс - формование. 11 вибропрессования с немедленной распалубкой - метод уплотнения, основанный на использовании тиксотропных свойств бетонной смеси [7,29-31] [28] [6] [29] [30], которые проявляются в виде разжижения бетонной смеси при механическом, колебательном воздействии на нее. Под действием этих сил можно выделить три типа движения частиц бетонной смеси [42-44] [41] [42] [43]: индивидуальное движение каждой частицы, относительное положения равновесия бетонной смеси, интегральное колебательное движение бетонной смеси как сплошной среды и равномерное перемещение частиц из одного положения равновесия в другое, происходящее преимуществеуно, в поверхностном слое. Следует отметить, что положительное влияние на уплотнение бетонной смеси оказывает лишь сила тяжести самой бетонной смеси и сила тяжести инерциального пригруза, стремящаяся уплотнить бетонную смесь в одном направлении.В жестких бетонных смесях для тиксотропного разжижения требуются высокие частоты, а для компактной упаковки зерен заполнителя в бетонной смеси необходима большая амплитуда колебаний. Однако для плотной упаковки зерен мелкого заполнителя и предотвращения его разрыхления при вибрации появляется необходимость в создании направленного давления на бетонную смесь. Ребиндера и его последователей [50-52] [49] [50] [51] существует определенное значение скорости сдвига при вибрировании, вызывающее переход бетонной смеси из состояния упруго-пластического в состояние временной текучести. После достижения некоторого определенного значения скорости наблюдается переход в состояние временной текучести, при повышении скорости структурная вязкость понизится еще больше, но уже дальнейшее увеличение сдвига не вызовет снижение вязкости, а приведет к расслоению смеси и уменьшению прочности бетона. Куннос, объясняют явление резонанса тем, что бетонная смесь обладает упругими свойствами и подтверждают зависимость эффективности частоты вибрирования от раз

Содержание Введение...............................................................................................................5

Глава 1 Теоретические аспекты уплотнения мелкозернистых бетонных смесей под действием высокочастотных колебаний .......................................10

1.1Теоретические основы исследования и их обоснование.....................10

1.2Влияние параметров механического воздействия в процессе вибропрессования на физико-механические свойства бетона.................11

1.3Тиксотропные свойства мелкозернистых бетонных смесей под действием высокочастотных колебаний...................................................15

Глава 2 Материалы и методы исследования, применяемые в работе.............19

2.1Определение свойств материалов, потенциально возможных к использованию, и отбор оптимальных вариантов....................................19

2.1.1 Вяжущее...........................................................................................19 2.1.2 Вода ..................................................................................................19 2.1.3 Заполнитель......................................................................................19

2.2Разработка методики уплотнения образцов при подборе составов вибропрессованных изделий .....................................................................30

2.3Описание процесса подбора первичного состава бетонной смеси.....35 2.4 Общие выводы по подбору первичного состава............................37

Глава 3. Анализ воздействия высокочастотных колебаний в процессе уплотнения на мелкозернистую бетонную смесь.............................................38

3.1. Влияние коэффициента уплотнения мелкозернистой бетонной смеси на физико-механические свойства получаемых образцов.......................38

3.2Влияние В/Ц соотношения мелкозернистой бетонной смеси на физико-механические свойства получаемых образцов............................40

3.3Влияние частоты колебания вибростола на физико-механические свойства получаемых образцов.................................................................42

3.3.1 Исследование зависимости времени уплотнения от частоты колебания виброплощадки.........................................................................42

3.3.2 Исследование зависимости прочности при сжатии от частоты колебаний виброплощадки........................................................................45

2

3.4Исследование влияния давления на бетонную смесь в процессе вибропрессования на физико-механические свойства получаемых образцов......................................................................................................47

Глава 4 Разработка технологии уплотнения мелкозернистых бетонных смесей под действием высокочастотных колебаний....................................................49

4.1Описание технологического процесса изготовления вибропрессованных изделий. ....................................................................49

4.1.1. Технологическая схема процесса изготовления вибропрессованных изделий .....................................................................50

4.2. Конструкция вибропресса...............................................................51 4.2.1. Принцип работы вибропресса.........................................................53 4.2.2. Технологические циклы работы вибропресса................................56 4.3Процесс вибропрессования мелкозернистых бетонных смесей.........65 4.3.1 Формование изделий на вибропрессе «ГЕВИТ-БЛОК»................66 4.4 Методы контроля технологического процесса. .............................69

Глава 5 Применение в промышленных масштабах методики оптимизации уплотнения мелкозернистых бетонных смесей под действием высокочастотных колебаний.............................................................................70

5.1.Подбор состава мелкозернистого бетона для производства дорожных изделий методом вибропрессования с определением оптимальных параметров воздействия высокочастотных колебаний на предприятии ООО «Микма-Бетон» г. Великие Луки.....................................................70

5.1.1 Испытание сырьевых материалов...................................................71 5.1.2 Подбор состава мелкозернистого бетона для дорожных изделий.74 5.1.3 Общие выводы и рекомендации .....................................................78

5.2.Подбор состава мелкозернистого бетона для производства дорожных изделий методом вибропрессования с определением оптимальных параметров воздействия высокочастотных колебаний на предприятии ООО «Завод ЖБИ-1» г. Псков...................................................................80

5.2.1 Испытание сырьевых материалов...................................................82

5.2.2 Подбор состава мелкозернистого бетона для дорожных и стеновых изделий.......................................................................................84

5.2.3 Общие выводы и рекомендации .....................................................90