Вдосконалення технології дрібнорозмірних бетонних виробів способом вібраційних термосилових впливів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вінницький національний технічний університет

УДК 666.97.033.1; 035.56

05.23.05 - Будівельні матеріали та вироби

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Вдосконалення технології дрібнорозмірних бетонних виробів способом вібраційних термосилових впливів

Швець Віталій Вікторович

Вінниця - 2005



Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Вінницькому національному технічному університеті Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Дудар Ігор Никифорович, Вінницький національний технічний університет, завідувач кафедри містобудування та архітектури.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор, Дерев'янко Віктор Миколайович, Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, професор кафедри технології будівельних матеріалів, виробів та конструкцій;

кандидат технічних наук, Христич Олександр Володимирович, Вінницький національний технічний університет, доцент кафедри менеджменту будівництва, охорони праці та безпеки життєдіяльності.

Провідна установа: Одеська державна академія будівництва та архітектури, кафедра виробництва будівельних виробів і конструкцій, Міністерство освіти і науки України, м. Одеса.

Захист відбудеться “22” вересня 2005 року о 14 30 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 05.052.04 у Вінницькому національному технічному університеті (21021, м. Вінниця, вул. Хмельницьке шосе, 95).

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Вінницького національного технічного університету за адресою: 21021, м. Вінниця, вул. Хмельницьке шосе, 95.

Автореферат розісланий “4” липня 2005 р.

Учений секретар спеціалізованої вченої ради Попович М.М.



Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Після тривалого занепаду в Україні швидкими темпами розпочався ріст будівництва. Багато великих підприємств по випуску будівельних виробів зруйновано. Переважна більшість кар'єрів, де видобувалась якісна сировина для будівельної галузі, занедбана. В умовах підвищеного попиту спостерігається тенденція до погіршання якості виробів за рахунок збільшення швидкості їх виробництва. Така ситуація вимагає вдосконалення існуючих та створення нових технологій, які забезпечать можливість розкривати внутрішні резерви міцності бетону із застосуванням рядових складових і місцевих будівельних матеріалів та отримувати якісні вироби в максимально короткі строки.

Більша частка ринку будівельних матеріалів, особливо дрібнорозмірних виробів, належить малому бізнесу, тому нові технології не повинні вимагати великих капіталовкладень.

В будівельній індустрії гостро поставлена проблема економії ресурсів та енергозбереження.

Істотно розкрити резерви міцності бетону та підвищити його довговічність і морозостійкість виявляється можливим шляхом комплексного впливу на бетонну суміш вібрацією, тисками і температурою. Через складність одержання дослідних зразків, виявилися не вивченими багато особливостей цього бетону

Економічні розрахунки й аналіз дослідних даних показали, що застосування вібраційного термосилового впливу (ТСВ) дозволить перейти на нову ступінь інтенсифікації виробництва в області будівництва. Тому розкриття резерву міцності бетону за рахунок вібраційного ТСВ та збільшення його щільності і довговічності, є дуже важливою й актуальною проблемою.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана відповідно до Державної науково-технічної програми, а саме проекту “Розробка теорії армування та ущільнення композиційних матеріалів з метою підвищення їх несучої спроможності при динамічних і статистичних навантаженнях”, номер державної реєстрації 0104U000744. Автор працював в якості виконавця.

Метою даної роботи є вдосконалення технології виготовлення залізобетонних виробів з підвищеними показниками міцності, довговічності та щільності шляхом узгодженого впливу тиску, температури і повторної вібрації на процеси структуроутворення бетону, з використанням вібротермосилових установок.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі задачі:

провести аналіз існуючих технологій бетону, в яких використовується вібрація, тиск та температура і виявити їх оптимальні параметри;

розробити на основі аналізу позитивних властивостей існуючих методів виробництва вібраційну термосилову установку, яка дасть змогу створювати взаємоузгоджений вібраційний термосиловий вплив на бетон виробів;

створити новий спосіб виготовлення бетонних виробів з застосуванням взаємоузгодженого впливу тиску, температури та повторної вібрації;

провести оптимізацію міцності вихідного бетону в залежності від параметрів тиску, температури та частоти повторної вібрації;

створити режими вібраційного термосилового впливу на процеси тверднення бетону на основі уявлень про виникнення синергетичного ефекту при взаємоузгодженому впливу тиску, температури та повторного вібрування;

дослідити, як залежать основні фізико-механічні характеристики вихідного бетону та якість структуроутворення від багаторазового повторного вібрування в умовах термосилового впливу.

Об'єктом дослідження в даній роботі виступає високоміцний бетон, що твердіє в умовах взаємоузгодженого впливу тиску, температури та повторного вібрування.

Предметом дослідження є вібраційний термосиловий спосіб виготовлення бетонних виробів.

Методи дослідження. Визначення фізико-механічних (середньої густини, міцності при стиску, стиранності, морозостійкості та водопоглинення) властивостей і складів бетону та активності цементу проведено за традиційними методиками згідно діючих нормативних документів. Оптимізація міцності високоміцного бетону проведена із застосуванням математичних методів планування експерименту. Структуру бетонів досліджено із застосуванням оптичної мікроскопії.

Наукова новизна одержаних результатів:

теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено можливість отримання бетонних виробів з поліпшеними фізико-механічними показниками шляхом взаємоузгодженого впливу вібрації, тиску та температури на бетон в період початкового структуроутворення, завдяки чому виключаються деструкції та мікронапруження в тілі бетону;

виконана оптимізація процесу набору міцності бетоном в умовах вібраційного термосилового впливу, в залежності від максимальної величини параметрів температури нагріву, тиску, частоти повторної вібрації та тривалості впливів. Отримані квадратичні рівняння регресії та поверхні відгуку набору міцності бетоном на момент розпалублення і через 28 діб тверднення в нормальних умовах;

виведена аналітична залежність зміни тиску в бетонній суміші під час повторного вібрування, яка дозволяє розраховувати величину початкового привантаження, з метою виключення деструкцій від температурного розширення бетону;

запропонована модель росту міцності бетону в умовах вібраційного термосилового впливу, яка включає в себе приріст міцності від віброущільнення, тиску, температури та подальшого тверднення, відрізняється від відомої наявністю складової приросту міцності від визначеної кількості та інтенсивності повторних вібрувань.

Практичне значення одержаних результатів:

розроблена технологічна схема виготовлення бетонних виробів з використанням вібраційних термосилових впливів на процеси структуроутворення, що дає можливість обґрунтувати і впровадити ефективні методи і режими ущільнення і синтезу структури бетону в умовах діючих підприємств;

запропоновані і теоретично обґрунтовані режими вібраційного ТСВ на бетон у термоактивних силових формах, що протікають в стиснених умовах ізохорного процесу і забезпечують виготовлення виробів з підвищеними фізико-механічними властивостями;

розроблено устаткування для реалізації вібраційного термосилового впливу на бетон виробів, яке має експлуатаційні і техніко-економічні характеристики, що перевищують показники відомих аналогів.

За результатами досліджень подано 2 заявки: №20040807011 від 21.08.04 “Пакетна вібротермосилова установка” та №20041008417 від 18.10.04 “Спосіб виготовлення бетонних виробів” на отримання патенту України.

Застосування виробничої моделі вібротермосилової установки (ВТСУ) дозволить інтенсифікувати процес виготовлення дрібнорозмірних бетонних виробів типу тротуарної плитки, за рахунок використання рядових складових бетонної суміші, низької енергоємності та вартості обладнання. Дана установка виготовлена на ВАТ “ВПЗ” м. Вінниця та використовується у ремонтно-будівельному цеху для виробництва тротуарної плитки. Також результати дисертаційної роботи використовуються суб'єктами підприємницької діяльності у м. Вінниці при виробництві дрібнорозмірних бетонних виробів, що підтверджено актами впровадження.

Особистий внесок автора полягає у виявленні, узгодженні та оптимізації найбільш доцільних впливів на бетон; розробці технологічної схеми виготовлення бетонних виробів з використанням вібраційних ТСВ на процеси структуроутворення; створенні режимів вібраційного ТСВ на бетон у термоактивних силових формах та розробці устаткування для його реалізації. залізобетонний вібротермосиловий міцність тиск

Особистий внесок здобувача в наукові роботи:

проведений аналіз сучасних технологій в яких використовується тиск, нагрівання та вібрація;

запроектована вібраційна термосилова установка та розроблені її робочі креслення;

виконане дослідження багатофакторного впливу на властивості бетону у різні етапах його тверднення;

доведено та експериментально підтверджено, що при вібраційному термосиловому впливі, міцність бетону збільшується при будь-яких значеннях водоцементного відношення;

запропоновано режим вібраційного термосилового впливу.

Апробація роботи проводилась на Всеукраїнській науково-технічній конференції “Сучасні проблеми бетону та його технологій” квітень 2002 р.; 29-33-ій науково-технічній конференції професорсько-викладацького складу, співробітників та студентів університету з участю працівників науково-дослідних організацій та інженерно-технічних працівників підприємств м. Вінниці і області, на III республіканській науково-технічній конференції “Індивідуальний житловий будинок”.

Ступінь обґрунтованості і достовірність наукових результатів, висновків рекомендацій. Одержані наукові результати, достатньо обґрунтовані та перевірені теоретичними та експериментальними методами. Достовірність підтверджена застосуванням основних теорій будівельного виробництва, збігом результатів експериментальних та теоретичних досліджень (розбіжність складає не більше 5 %) та виробничою перевіркою отриманих результатів.

Публікації. За темою дисертації опубліковані 8 статей, із них 3 у фахових виданнях.

Структура і обсяг дисертації. Робота складається з п'яти розділів, змісту, вступу, загального висновку, списку використаних літературних джерел 92 найменувань і додатків. Вся дисертаційна робота вміщує 121 сторінку, 17 таблиць та 27 рисунків.



Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність визначеного напрямку досліджень, сформульовано мету і задачі, розкрита наукова новизна результатів показано їх практичне значення.

У першому розділі проведено аналітичний огляд стану питання та визначені основні напрямки досліджень.

Аналіз праць Й.Н. Ахвердова, Н.П. Блещика, А.Г., І.Н. Дударя, І.Р. Єнукашвілі, Л.А. Малініної, О.П. Мчедлова-Петросяна, О.І. Крикунова, А.В. Саталкіна, Б.Б. Хасанова, А.Л. Ционського, В.В. Чістякова, М.Т. Елбакідзе, а також М. Венюа, Г. Гонда, Т. Клюза, Р. Лерміта, Є. Фрейссіне й інших закордонних учених показав, що як в не далекому минулому так і в наш час вчені привертають достатньо уваги комплексній дії тиску й температур. Теоретично і дослідним шляхом доведено перевагу термосилової технології бетону в порівнянні з іншими. Температура - прискорює процеси в бетоні на ранніх стадіях тверднення, збільшує швидкість структуроутворення та забезпечує задані властивості бетону, прискорює реакції гідратації, але погіршує структуру. Тиск та попереднє вібрування покращує структуру за рахунок додаткового ущільнення, прискорює реакції за рахунок зближення частинок в стиснених умовах. Повторне вібрування забезпечує більш повну гідратацію цементних частинок та компактне розташування зерен заповнювача.

Сформульовано робочу гіпотезу досліджень, яка полягає у тому, що вібраційний термосиловий спосіб виробництва бетонних виробів ґрунтується на узгодженому комплексному впливі технологічних операцій попереднього та повторного вібрування бетонної суміші та стиску бетону і нагрівання в період тужавлення та тверднення, в результаті яких здійснюється формування більш якісної структури бетону, а отже, і його властивостей, в період пластичного деформування мікрокристалічного каркасу цементного каменя.

Вказана роль вібрації, тиску та температури у структуроутворенні бетону при вібраційному термосиловому впливі.

У другому розділі підтверджено, що роль вібраційного термосилового впливу (ТСВ) полягає не лише тільки в зниженні водоцементного відношення та зближення частинок, в наслідок чого підвищується їх активність, а й у формуванні більш якісної структури бетону, що утворюється за рахунок повторного вібрування, під час якого руйнуються сольватні оболонки навколо цементних частинок, що призводить до більш повної гідратації цементу.

Доведено, що при вібраційному ТСВ міцність бетону збільшується при будь-яких значеннях В/Ц, тому його можливо застосовувати при виготовленні бетонних виробів як з жорстких так і литих сумішей.

Виведена аналітична залежність, зміни тиску в бетонній суміші під час повторного вібрування в стиснених умовах, за рахунок перепакування заповнювачів. Тиск в бетонній суміші в ізохоричних умовах при вібраційному ТСВ можливо описати наступним рівнянням:

Рб = Рт.б + Рт.в + Рп - Рпв - Рк,(1)

Де Рб - тиск в бетонній суміші;

Рт.б - тиск від термічного розширення бетонної суміші;

Рт.в - тиск від розширення термоактивної речовини;

Рп - тиск від привантаження;

Рпв - падіння тиску в бетонній суміші за рахунок перепакування та більш компактного розташування зерен заповнювачів під час повторного вібраційного впливу;

Рк - падіння тиску від контрактації.

Величину падіння тиску в бетонній суміші під час повторного вібрування при визначеному зовнішньому навантаженні пропонується знаходити за рівнянням:

,(2)

де - коефіцієнти об'ємного температурного розширення, відповідно бетонної суміші та води;

- коефіцієнти стисливості середовища, відповідно бетонної суміші та води.

- різниця температури, С.

Рівняння (2) показує, що у технологіях бетону, де застосовуються відносно низькі тиски, головна роль у формуванні структури бетону належить вібруванню, а температура є прискорювачем процесу.

Вдосконалена запропонована проф. І.Н. Дударем закономірність наростання міцності бетону, що тверднув в умовах вібраційного ТСВ, яка враховує додаткову дію фактору повторного вібрування. Отримано рівняння, яке характеризує ріст міцності бетону в умовах вібраційного ТСВ у період до 28 доби () для різних режимів твердіння.

,(3)

де - приріст міцності при віброущільненні;

п, в, пр, тв - час силового впливу тиску, витримки до прикладання тиску, приведений термін і термін закінчення теплової обробки до розрахункового періоду;

- термін вібрування та час витримки до повторного вібрування;

kпрес, kв - коефіцієнт, що враховує режим силового впливу тиску і величину тиску та коефіцієнт, що враховує режим вібрування;

n - кількість повторних вібрувань;

Апрес, Апр, Ав, Атв - інтенсивності росту міцності бетону в процесі силового впливу тиску, теплової обробки, повторного вібрування і наступного твердіння.

Модель (3) враховує: умови твердіння бетону, витримку бетонної суміші під тиском, величину і тривалість прикладання силового впливу, попереднє віброущільнення суміші, кількість та інтенсивність повторних вібрувань.

В третьому розділі приведені вимоги до матеріалів та методика підбору складу бетону, що твердіє в умовах вібраційного термосилового впливу. Наведена характеристика матеріалів, що використовуються при вібраційному ТСВ. Показано обладнання за допомогою, якого проводились дослідження.

Лабораторна модель вібраційної термосилової установки (рис. 1) складається з основи 5, віброплити 3, між якими закріплені пружини 6. Між віброплитою 3 та верхньою плитою 2 закріплені направляючі колонки 7 за допомогою гайок 8.. В центрі верхньої плити 2 зроблений отвір з різьбою для закріплення та переміщення обладнання, що пресує, яке складається з важеля 1 та штока 10. Шток 10 з'єднаний з рухомою плитою 4 для розподілення тиску на всю поверхню термоблока 11. Між термоблоками розташовані прес-форми.12. Арматура 13 та 9 з'єднана з рухомою плитою 4.

Приведена конструкція розробленої лабораторної вібраційної термосилової установки забезпечує можливість:

витримувати виріб під тиском і температурою протягом розрахункового періоду, без застосування інших пристроїв;

задавати визначений початковий тиск та змінювати його в будь-який момент часу від нуля до величини, обмеженої граничними характеристиками обладнання;

здійснювати вібраційні впливи на бетонну суміш в широкому проміжку часу, з можливістю зміни частоти та амплітуди механічних коливань.

За допомогою даної установки виготовлялись бетонні зразки, які в подальшому випробовувались на міцність, водопоглинення, стиранність та морозостійкість.

В четвертому розділі приведені результати досліджень властивостей бетону виготовленого в умовах вібраційних термосилових впливів, та оптимізація параметрів тиску, температури та частоти повторного вібрування.

Методом планування багатофакторного експерименту було отримано квадратичні рівняння регресії, які дозволяють адекватно описати залежності значень величин міцності і від основних параметрів процесу виготовлення бетону: температури Т; привантаження р0; частоти повторної вібрації .

Для дійсних значень факторів рівняння регресії функції відгуку міцності бетону на стиск в віці 28 діб має вигляд:

. (4)

Для дійсних значень факторів рівняння регресії функції відгуку міцності бетону на стиск після розпалублення має вигляд:

. (5)

Побудовано поверхні відгуків критеріїв оптимізації та їх двомірні перерізи (рис. 2, 3), які дозволяють наглядно проілюструвати залежності значень величин міцності і від окремих параметрів. Проведена параметрична оптимізація значень величин міцності і дозволила отримати оптимальні значення параметрів процесу виготовлення бетону: Т=66,54…79,77C; р0=0,184 МПа; =90…117,1 Гц, і максимальні значення критеріїв оптимізації: =73,16 МПа; =26,89 МПа.

Визначено залежність міцності на стиск, бетону, виготовленого в умовах вібраційного термосилового впливу від кожного окремого фактора (рис. 4, 5).

Рис. 4. Роль температури, тиску та повторного вібрування при їх комплексному використанні в наборі міцності бетоном протягом 28 діб

Проведено дослідження водопоглинення, морозостійкості та стиранності бетону виготовленого в умовах вібраційного термосилового впливу. Його фізико-механічні характеристики порівнювались із характеристиками бетону виготовленого в нормальних умовах та при термосиловому впливі (без вібрування) (рис. 6, 7, 8, 9, 10). Це дозволило зробити висновок, що використання вібраційного ТСВ, як методу прискорення тверднення бетону покращує якісні показники бетону.

Рис. 5. Роль температури, тиску та повторного вібрування при їх комплексному використанні у наборі міцності бетоном протягом вібраційного ТСВ

Рис. 6. Порівняння міцності бетону на стиск, виготовленого при різних умовах

Рис. 7. Водопоглинення бетону при різних умовах виробництва

Рис. 8. Щільність бетонних зразків після 200 циклів заморожування-відтаювання



Рис. 9. Міцність на стиск бетонних зразків після 200 циклів заморожування-відтаювання

Рис. 10. Порівняння стиранності бетонів

Проведені випробовування дозволяють зробити висновок, що використання вібраційного ТСВ, як методу прискорення тверднення бетону покращує якісні показники бетону.

Розроблена технологічна схема виробництва дрібнорозмірних бетонних виробів за допомогою ВТСУ (рис. 11).

В п'ятому розділі розроблено дослідно-промислову модель пакетної вібраційної термосилової установки, яка дозволяє здійснювати взаємоузгоджений вплив вібрації, тиску та температури на бетон і дає можливість впроваджувати технології з використанням вібраційних термосилових впливів у виробництво дрібнорозмірних бетонних виробів.

Розроблено режим термосилового впливу, який полягає у нагріванні бетонної суміші в замкненому просторі до температури 80 С протягом 2,5 год. та відпуск температури до 55 С протягом 2,5 год. даний режим виключає деструкцію в тілі бетону (рис. 12).

Запропоновано новий спосіб виробництва дрібнорозмірних бетонних виробів, в якому за рахунок направленого впливу тиску, температури та повторного вібрування, досягається значний приріст міцності, як на ранніх стадіях тверднення, так і у віці 28 діб. Спосіб полягає у тому, що в бетонну суміш, укладену в форму, поміщають електроди, за допомогою яких вимірюють електричний потенціал (ЕП) в процесі тверднення. Суміш привантажують та вібрують, підтримуючи привантаження протягом усього процесу вібрування. Ущільнену суміш нагрівають. Процес нагрівання ізохоричний, тобто зі збільшенням температури, за рахунок термічного розширення відбувається пресування бетонної суміші. Слідкують за ЕП, коли його величина досягне максимуму суміш вібрують до досягнення мінімального значення ЕП. Потенціал знову починає збільшуватись. Цикл повторюється. Через кілька циклів ЕП не буде зменшуватись, повторне вібрування закінчують. Нагрівання бетонної суміші проводиться зі швидкістю 30-35 С/год до температури 85 С. Після чого нагрівання припиняється і виріб утримується під тиском поки не охолоне до Т<55 С. При досягненні бетоном даної температури (близько 5 год. вібраційного ТСВ), виріб має міцність Rb>20МПа, його можна розпалублювати та транспортувати - деструкція виключається.

Запропоновані вимоги до характеру та величини впливів вібрації, тиску та температури в технології бетону.

Розрахована економічна ефективність створення та впровадження вібраційного термосилового способу виготовлення бетонних виробів. Рентабельність реалізації проекту становитиме 49 відсотків, тобто проект слід визнати прибутковим. Термін окупності - 2,1 року.

Визначені витрати енергії при виробництві дрібнорозмірних бетонних виробів способом вібраційних термосилових впливів та порівняні з відомими способами виробництва (табл. 1).

Таблиця 1 - Витрати енергії на виробництво 1м3 бетонних виробів

Режим виготовлення	Витрата енергії на виробництво 1м3 бетонних виробів, кВт·год	Ефективність використання енергії
М'який режим ТВО (12 год. паропрогрів)	583,8	13,3 %
ТСВ з ТВО (5,5 год. паропрогрів)	139	56 %
Вібраційний ТСВ у ВТСУ (2,5 год ТЕНи)	77,75	100 %

Розрахована економія електроенергії при впровадженні вібраційного ТСВ у виробництво тротуарної плитки, яка складає: 141,62 грн./м3 у порівнянні з м'яким режимом ТВО та 17,08 грн./м3 у порівнянні зі звичайним термосиловим впливом у формах.



Висновки

Проведений аналіз існуючих технологій бетону, дав можливість виявити доцільність використання взаємоузгодженого впливу температури, тиску та повторного вібрування на початкових стадіях тверднення бетону для отримання бетонних виробів з поліпшеними фізико-механічними показниками без застосування цементів високих марок, якісних заповнювачів та спеціальних добавок. Виявлені оптимальні параметри прогріву, пресування, частоти та амплітуди вібрування виробу.

На основі аналізу позитивних властивостей існуючих способів виробництва та використовуваного обладнання розроблено вібраційну термосилову установку, яка дає можливість створювати взаємоузгоджений вібраційний термосиловий вплив на бетон виробів. Розроблена конструкція лабораторної та дослідно-промислової вібраційної термосилової установки забезпечують витримку виробу під тиском і температурою протягом розрахункового періоду, без застосування інших пристроїв; задають визначений початковий тиск та можуть змінювати його в будь-який момент часу від нуля до величини, обмеженої граничними характеристиками обладнання; здійснюють вібраційні впливи на бетонну суміш в широкому проміжку часу, з можливістю зміни частоти та амплітуди механічних коливань.

Вперше запропонований і теоретично обґрунтований спосіб вібраційного ТСВ на бетон у термоактивних силових формах, що протікає в стиснених умовах ізохорного процесу і забезпечує виготовлення виробів з підвищеними фізико-механічними властивостями.

Запропоновані і теоретично обґрунтовані режими вібраційного ТСВ на бетон у силових формах, що протікають в стиснених умовах ізохорного процесу і забезпечують виготовлення виробів з підвищеними фізико-механічними властивостями. Розроблена технологічна схема виготовлення виробів з бетону при використанні вібротермосилових впливів на процеси структуроутворення, що дають можливість обґрунтувати і впровадити ефективні способи і режими ущільнення та синтезу структури бетону в умовах діючих підприємств.

Досліджено залежність міцності вихідного бетону від характеру прикладання вібраційного термосилового впливу та виконана параметрична оптимізація режимів вібраційної термосилової обробки на початкових стадіях тверднення бетону.

Встановлено, що роль вібраційного ТСВ полягає не лише тільки в зниженні фактора В/Ц та зближення частинок, в наслідок чого підвищується їх активність, а й у перепакуванні зерен заповнювача і формуванні більш якісної структури бетону, яка утворюється за рахунок повторного вібрування, завдяки чому також руйнуються сольватні оболонки навколо цементних частинок, що призводить до більш повної гідратації цементу.

Встановлені принципові закономірності наростання міцності та зміни тиску в бетоні під час повторного вібрування в стиснених умовах ТСВ, за рахунок перепакування заповнювачів.

Виведене рівняння зміни тиску в бетонній суміші під час повторного вібрування дозволяє розраховувати величину початкового привантаження та забезпечувати уникнення деструкцій від температурного розширення бетону.

Запропонована модель росту міцності бетону в умовах вібраційного термосилового впливу, яка включає в себе приріст міцності від віброущільнення, тиску, температури та подальшого тверднення, відрізняється від відомої наявністю складової приросту міцності від визначеної кількості та інтенсивності повторних вібрувань.



Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Швець В.В., Дудар І.Н. Термосиловий вплив, як метод управління структуроутворенням при тверднення бетону // Науковий вісник будівництва. - Харків.: ХДТУБА. - 2001. - Вип. 14. - С. 140-143.

2. Дудар І.Н., Швець В.В Пакетна термосилова установка для виготовлення тротуарної плитки // Сучасні проблеми бетону та його технологій. - К.: НДІБК, 2002. - Вип. №56. - С. 109-113.

3. Дудар І.Н., Очеретний В.П., Швець В.В Залежність міцності бетону від складу і величини тиску пресування // Вісник ВПІ. - Вінниця: ВНТУ. - 2003. - №2. - С. 15-18.

4. Дудар І.Н., Швець В.В. Дослідження процесу поширення тиску в бетонній суміші при силових впливах // Сучасні технології, матеріали і конструкції в будівництві. - Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2004. - С. 6-17.

5. Швець В.В., Дудар І.Н. Розробка технології дрібнорозмірних ЗБВ з застосуванням ТСВ // Індивідуальний житловий будинок / збірка. - Вінниця, Континент, 2001. - С 31-33.

6. Дудар І.Н., Швець В.В Аналіз сучасного обладнання для виробництва тротуарної плитки // Сучасні технології, матеріали і конструкції в будівництві. - Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2004. - С. 55-60.

7. Швець В.В., Дудар І.Н. Метод дослідження гідрато- і структуроутворення бетону в умовах термосилового впливу // Індивідуальний житловий будинок. - Вінниця: Континент, 2001. - С. 69-74.

8. Швець В.В., Дудар І.Н. Аналіз та класифікація технологій з використанням підвищених впливів тиску і температури на бетон виробів // Тези студентських доповідей XXIX НТК. - Вінниця.: ВДТУ, 2000. - С. 111.



Анотація

Швець В.В. Вдосконалення технології дрібнорозмірних бетонних виробів способом вібраційних термосилових впливів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.05 - Будівельні матеріали та вироби. - Вінницький національний технічний університет. Вінниця, 2005.

Запропоновано вібраційний термосиловий спосіб виробництва бетонних виробів та розроблена пакетна вібротермосилова установка для його реалізації.

Розроблена технологічна схема виготовлення бетонних виробів .

Виведена аналітична залежність зміни тиску в бетонній суміші під час повторного вібрування.

Запропонована модель росту міцності бетону в умовах вібраційного ТСВ.

Запропоновані і теоретично обґрунтовані режими вібраційного ТСВ на бетон у термоактивних силових формах.

Ключові слова: високоміцний бетон, міцність бетону, вібраційний термосиловий вплив, режим, тиск, температура, повторне вібрування, взаємоузгодження, вібраційна термосилова установка, склад бетону.



Аннотация

Швец В.В. Усовершенствование технологии мелкоразмерных бетонных изделий способом вибрационных термосиловых влияний. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.05 - Строительные материалы и изделия. - Винницкий национальный технический университет. Винница, 2005.

Предложен вибрационный термосиловой способ производства бетонных изделий, который заключается в одновременном использовании вибрирования, нагревания и прессования, причем действие всех влияний взаимосогласовано и происходит в начальных стадиях твердения бетона. Вследствие чего улучшаются основные физико-механические показатели бетона: прочность на сжатие возрастает на 65...75 %, истираемость на 12...15 %, водопоглощение снижается на 3...5 %.

Разработана пакетная вибротермосиловая установка для реализации вибрационного термосилового влияния на бетон изделий, которая имеет эксплуатационные и технико-экономические характеристики, превышающие показатели известных аналогов. Оборудование имеет возможность: выдерживать изделие под давлением и температурой на протяжении расчетного периода, без применения других устройств; задавать определенное начальное давление и изменять его в любой момент времени от нуля до величины, ограниченной предельными характеристиками оснащения; осуществлять вибрационные влияния на бетонную смесь в широком промежутке времени, с возможностью изменения частоты и амплитуды механических колебаний.

Выполнена оптимизация процесса набора прочности бетоном в условиях вибрационного термосилового влияния, в зависимости от величины параметров максимальной температуры нагрева; давления и частоты повторной вибрации. Получены квадратичные уравнения регрессии и поверхности отклика, с помощью которых определено, что максимальный прирост прочности бетона на сжатие в возрасте 28 суток составит 73,16 МПа, а непосредственно после распалубки 26,89 МПа. Установлено, что при изготовлении бетонных изделий с помощью вибрационных термосилових влияний для получения большего прироста прочности на ранних стадиях твердения нужно использовать более высокую температуру и частоту вибрирования, при менее высоких значениях максимальный прирост прочности смещается на более поздние стадии твердения.

Разработана технологическая схема изготовления бетонных изделий с использованием вибрационных термосилових влияний на процессы структурообразования, которая дает возможность обосновать и внедрить эффективные методы и режимы уплотнения, а также синтеза структуры бетона в условиях действующих предприятий.

Выведена аналитическая зависимость изменения давления в бетонной смеси во время повторного вибрирования, которая разрешает рассчитывать величину начального пригруза, с целью исключения деструкции от температурного расширения бетона.

Предложена модель роста прочности бетона в условиях вибрационного ТСВ, которая включает в себя прирост прочности от виброуплотнения, давления, температуры, определенного количества повторных вибрирований и дальнейшего твердения.

Предложены и теоретически обоснованы режимы вибрационного ТСВ на бетон в термоактивных силовых формах, которые протекают в сжатых условиях изохорного процесса и обеспечивают изготовление изделий с повышенными физико-механическими свойствами.

Приведены требования к материалам и методика подбора состава бетона. Основная цель применения вибрационного термосилового влияния это раскрытие внутренних резервов прочности, поэтому каких-либо требований к качеству составляющих не выдвигается. Рекомендуется использовать бетоны с содержанием цемента не меньшее 350 кг/м3, водоцементное отношение 0,3...0,4.

Рассчитана экономическая эффективность создания и внедрения вибрационного термосилового способа производства бетонных изделий. Рентабельность проекта составляет 49 %, срок окупаемости 2,1 года.

Рассчитана экономия электроэнергии при внедрении вибрационного термосилового влияния в производство тротуарной плитки, которая составляет: 141,62 грн./м3 в сравнении с мягким режимом ТВО и 17,08 грн./м3 по сравнению с обычным термосиловым влиянием в формах.

Ключевые слова: высокопрочный бетон, прочность бетона, вибрационное термосиловое влияние, режим, давление, температура, повторное вибрирование, взаимосогласованность, вибрационная термосиловая установка, состав бетона.



The summary

Shvets V.V. Improving of technology small size of concrete items by a way vibrational termopower influences. - Manuscript.

Thesis on competition of a scientific degree of the candidate of engineering science on a speciality 05.23.05 - Building materials and articles. - Vinnytsia National Technical University. Vinnytsia, 2005.

Is offered vibrational termopower a way of effecting of concrete items and is developed batch vibrational termopower equipment for his implementation.

Designed flow diagram of manufacturing of concrete items.

Deduced analytical relation variation of pressure in a concrete mixture at repeated vibration.

Offered model of increase of strength of concrete in conditions vibrational ТPI.

Are offered and theoretically justified the modes vibrational ТPI on concrete in the thermally fissile power forms.

Key words: high-strength concrete, strength of concrete, vibrational termopower influence, mode, pressure, temperature, repeated vibrating, mutual coordination, vibrational termopower equipment, structure of concrete.

Размещено на Allbest.ru

...