Применение сферодвижущих рабочих органов при уплотнении жесткой бетонной смеси

Размещено на http://www.allbest.ru/

Применение сферодвижущих рабочих органов при уплотнении жесткой бетонной смеси

Бурханов Р.Х.

Применение жесткой бетонной смеси при её качественном уплотнении, позволяет значительно повысить качество получаемого бетона. Однако для традиционных методов уплотнения, таких как прессование и вибропрессование, не характерно высокая энергоемкость процесса. Применение сферодвижущих рабочих органов позволяет значительно снизить уплотняющие нагрузки и при этом обеспечить наличие статической и динамической составляющих процесса уплотнения. Рассмотрены конструктивные исполнения рабочего органа и подшипникового узла установки для формования мелкозернистых бетонных изделий позволяет добиться высокой однородности свежеотформованной смеси и в конечном итоге к высокой прочности и морозостойкости бетона.

Ключевые слова: бетон, смесь, жесткость, прочность, штамп

The use of stiff concrete mix when high-quality seal, can significantly improve the quality of the concrete. However, for traditional methods of compaction such as compaction and vibropressovoe, not typical high energy process. Application spherical working tools allows to reduce the sealing load and to ensure the availability of static and dynamic components of the process seal. Considered design of the working body and the bearing unit installation for molding fine-grained concrete products allows us to achieve high uniformity size of image mixture and eventually to the high strength and frost resistance of concrete. угловой адаптация промежуточный бетонный

Ключевые слова: concrete, mixture stiffness, strength, stamp

Одним из путей снижения стоимости изделий является более широкое использование в строительстве жестких и особо жестких бетонных смесей, обладающих рядом преимуществ по сравнению со смесями пластичной и тем более литой консистенции [1-3].

В работе [2] представлены результаты исследований уплотнения ж.б.с. различными способами, анализ которых показывает, что с увеличением жесткости смеси прочность бетона возрастает при уплотнении её прессованием, вибропрессованием и рабочим органом в виде конусного штампа с тупым углом при вершине. Наибольшей эффективностью отличается последний способ, так как ему соответствуют максимальная прочность, наибольшая производительность при наименьшей энергоёмкости. Так энергоёмкость уплотнения данным рабочим органом в 1,5 раза меньше чем при прессовании и в 2,2 раза меньше чем при вибропрессовании. Уплотняющее усилие при этом значительно меньше по сравнению с прессованием. Качество получаемого бетона характеризовалось дополнительно следующими показателями: прочность при изгибе - 4,8 МПа, потеря прочности после 200 циклов замораживания и оттаивания - 6 %.

Рис. 1. Конический штамп с тупым углом при вершине для уплотнения строительных материалов 1 - конический штамп; 2 - подшипниковый узел; 3 - коленообразный приводной вал; 4 - привод

Существенный недостаток, выявленный при эксплуатации оборудования, - это разброс прочности бетона по поверхности плит, который достигает до 30%, что снижает эффективность установки [2].

В работе Шелякина А.П.[4] рассмотрено устройство для уплотнения жесткой бетонной смеси, в котором процесс уплотнения осуществляется путем воздействия на свободно лежащую на поверхности смеси плиту циркуляционной вертикальной нагрузкой (рис. 2). В результате плита, деформируя смесь, совершает движение по поверхности воображаемой сферы, центр которой перемещается по вертикальной оси. И по мере увеличения плотности смеси угол наклона плиты уменьшается до нуля.

Рис. 2. Схема устройства для уплотнения бетонной смеси с адаптацией угловых параметров 1 - форма, 2 - прецессирующий движитель (усеченный конус), 3 - коленообразный приводной вал, 4 - привод, 5 - направляющие, 6 - фиксатор, 7 - уплотняющая плита (сферодвижущий штамп)

Подобный характер приложения и действия нагрузки создает наиболее благоприятные условия для достижения высокой плотности и прочности бетона.

Сопоставляя наиболее распространенные способы уплотнения жестких бетонных смесей, можно отметить, что одним из перспективных средств, применительно к мелкоразмерным изделиям, является оборудование с рабочим органом в виде плоского штампа, совершающего пространственное движение под действием циркулирующего с определенным эксцентриситетом уплотняющего усилия (рис. 3) [4, 5].

Рис. 3. Схема устройства с промежуточной уплотняющей плитой, совершающей сферическое движение с элементами адаптации

Устройство для уплотнения состоит из формы 1, усеченного конуса 2, связанного с помощью коленообразного вала 3 с приводом 4, смонтированного на направляющих 5 с возможностью возвратно- поступательного движения, замка 6 и фиксатора 7, на котором свободно подвешена промежуточная уплотняющая плита 8. Коленообразный вал снабжен фланцем, опорные поверхности которого развиты в радиальном направлении. По периферии торцов фланца и усеченного штампа размечены упорные подшипники. Замок 6 выполнен в виде шарнирно-рычажного механизма и размещен с возможностью одновременного взаимодействия со штампом 2 и формой 1.

Предпосылкой эффективности использования подобных рабочих органов (с эксцентрично прикладываемыми нагрузками, с элементами адаптации положения рабочего органа в зависимости от механических свойств уплотняемого материала) явилось то, что так называемые сферодвижущиеся рабочие органы проявляют признаки статических рабочих органов и динамических, реализующих колебательный характер приложения уплотняющей нагрузки. При чем силовое воздействие осуществляется при самопроизвольном изменении угловых параметров положения штампа в пространстве в зависимости от свойств уплотняемой смеси.

Технологическую операцию формования осуществляют совокупностью узлов, которые образуют зону формования. Эта зона ограничивается формой 1, закреплённой на станине (рис. 3). Привод уплотняющего узла 4 установлен на подвижной траверсе. При движении траверсы вниз уплотняющая плита 8 входит в форму 1, срабатывает замок, образуя замкнутый объём, в котором происходит формование изделия заданных размеров. Уплотнение осуществляется перемещением дна формы 9 вверх. При этом воздействие уплотняющей нагрузки осуществляется через промежуточную жесткую плиту 8, которой сообщается движение по поверхности воображаемой сферы с центром, перемещающимся по направлению уплотнения. Одновременно, так как плита свободно лежит на уплотняемой поверхности и из-за эксцентрично прикладываемой нагрузки, по мере повышения плотности смеси, угловые параметры штампа, определяющие ее пространственное положение, изменяются в зависимости от свойств смеси. Геометрия штампа приводит к эксцентричной передаче уплотняющей нагрузки на смесь, что ведет к созданию качательного, циркуляционного движения промежуточной плиты 8 (рис. 3). При данной схеме воздействия уплотняющей нагрузки на бетонную смесь, когда в начальный момент уплотнения промежуточная плита располагается под некоторым углом к горизонту, а затем по мере возрастания плотности смеси данный угол изменяется практически до нуля. Этим обеспечивается активное изменение соотношения нормальных и касательных (сдвиговых) напряжений в процессе уплотнения. В начальный момент уплотнения из-за наклонного положения плиты преобладают касательные составляющие, которые обеспечивают интенсивное перемещение частиц смеси и способствуют достижению ими наиболее компактного размещения. По мере дальнейшего контакта рабочего органа со смесью, касательные силы уменьшаются и начинают преобладать сжимающие усилия, которые способствуют сближению частиц, занявших наиболее компактное положение относительно друг друга. В тоже время передача уплотняющего усилия посредством движения дна формы позволяет увеличить толщину уплотняемого слоя смеси. Такой характер приложения и действия нагрузки создает наиболее благоприятные условия для достижения высокой плотности и прочности бетона при увеличении толщины получаемых изделий. Изменение направления действия результирующего усилия из-за уменьшения угловых параметров пространственного положения плиты (угол нутации, угол прецессии и угол собственного вращения) в процессе уплотнения приводит к повышению равномерности распределения плотности смеси по всему объему изделия [4].

По мере увеличения плотности смеси амплитуда качания плиты уменьшается до нуля и процесс уплотнения заканчивается. Промежуточная плита поднимается и движением дна формы вверх производится распалубка отформованного изделия. По окончанию процесса уплотнения, что определяется заданными размерами изделия, замок срабатывает и приподнимает механизм формования из формы 1. При этом дно формы, передвигаясь вверх, выталкивает свежеотформованный образец на поддоне на уровень стола и снимается с него.

Список литературы

1. Баженов Ю. М.. Технология бетона / Ю.М. Баженов. -М.: Высшая школа, 1978. - 455 с.

2. Бурханов Р.Х. Исследование и создание оборудования с прецессирующим рабочим органом для уплотнения жестких бетонных смесей (на примере производства тротуарных плит): - дис. …канд. техн. наук / Р.Х. Бурханов. - Саратов, 1982. - 156 с.

3. Сорокер В И. Жесткие бетонные смеси в производстве сборного железобетона / Сорокер В И, Довжик В.Г. - М.: Высш. шк., 1974. - 298 с.

4. Шелякин А.П. Определение параметров бетоноуплотняющего оборудования со сферодвижущимся посредником : дис. … канд. техн. наук : 05.05.04 / Александр Павлович Шелякин; науч. рук. Р.Х. Бурханов. - Саратов, 2005. - 126 с.

5. Мартюченко И.Г., Бурханов Р.Р. Уплотнение жестких бетонных смесей сферодвижущим рабочим органом // Современные направления теоретических и прикладных исследований 2009: материалы Междунар. науч.-практ. конф. Т. 6. Технические науки. Одесса: Черноморье, 2009. - С. 70-72.

Размещено на Allbest.ru