Описано механізм ущільнення під дією зовнішніх вібраційних сил, при яких в бетонної суміші виникає змінне напружено-деформований стан, відбувається руйнування первинних структурних зв'язків і послаблюються зв'язки між її окремими елементами, здійснюються кінцеві переміщення мінеральних часток з утворенням більш щільною упаковки. В якості основного чинника, що визначає характер протікання процесу ущільнення, запропоновано використовувати твір напруги на швидкість вібраційного впливу, що представляє питому (на одиницю площі поверхні) потужність вібраційного впливу на ущільнювану середу. Наведено аналітичні вирази, що дозволяють визначити наростання щільності бетонної суміші в функції часу в залежності від виду вібраційного навантаження і потужності підводиться вібраційного впливу на ущільнювану середу. Наведено теоретичні та експериментальні значення питомої роботи, що забезпечує необхідну ущільнення до значень, встановлених технологічними нормами в залежності від консистенції бетонної суміші при вертикальних і горизонтально спрямованих коливаннях.

Анотація наукової статті з будівництва та архітектури, автор наукової роботи - В. Т. Кравчук, І. Н. Сивак, Ю. В. Човнюк


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.


Область наук:
  • Будівництво та архітектура
  • Рік видавництва: 2018
    Журнал: Вісник Херсонського національного технічного університету

    Наукова стаття на тему 'КОНЦЕПТУАЛЬНІ ЗАСАДИ МОДЕЛЮВАННЯ І АНАЛІЗУ ПРОЦЕСУ вібраційного ущільнення бетонних сумішей'

    Текст наукової роботи на тему «Концептуальні ОСНОВИ МОДЕЛЮВАННЯ І АНАЛІЗУ ПРОЦЕСУ вібраційного ущільнення бетонних сумішей»

    ?УДК 666.97.033.16

    У Т. КРАВЧУК

    Київський національний університет будівництва і архітектури

    І.М. СИВАК, Ю.В. ЧОВНЮК

    Національний університет біоресурсів і природокористування України

    КОНЦЕПТУАЛЬНІ ОСНОВИ МОДЕЛЮВАННЯ І АНАЛІЗУ ПРОЦЕСУ вібраційного ущільнення бетонних сумішей

    Описано механізм ущільнення під дією зовнішніх вібраційних сил, при яких в бетонної суміші виникає змінне напружено-деформований стан, відбувається руйнування первинних структурних зв'язків і послаблюються зв'язки між її окремими елементами, здійснюються кінцеві переміщення мінеральних часток з утворенням більш щільною упаковки. В якості основного чинника, що визначає характер протікання процесу ущільнення, запропоновано використовувати твір напруги на швидкість вібраційного впливу, що представляє питому (на одиницю площі поверхні) потужність вібраційного впливу на ущільнювану середу. Наведено аналітичні вирази, що дозволяють визначити наростання щільності бетонної суміші в функції часу в залежності від виду вібраційного навантаження і потужності, що підводиться вібраційного впливу на ущільнювану середу. Наведено теоретичні та експериментальні значення питомої роботи, що забезпечує необхідну ущільнення до значень, встановлених технологічними нормами в залежності від консистенції бетонної суміші при вертикальних і горизонтально спрямованих коливаннях.

    Ключові слова: теорія ущільнення, бетонна суміш, щільність, потужність.

    В.Т. КРАВЧУК

    Кшвській нацюнальній ушверсітет бущвніцтва i архггектурі

    1.М. С1ВАК, Ю.В. ЧОВНЮК

    Нацюнальній ушверсітет бюресурав i природокористування Укра1ні

    КОНЦЕПТУАЛЬШ ОСНОВИ МОДЕЛЮВАННЯ I АНАЛ1ЗУ процес В1БРАЦ1ЙНОГО УЩШЬНЕННЯ бетону СУМ1ШЕЙ

    Описаний механгзм ущшьнення п1д д1ею зовшшшх вгбрацтніх сил, при якіх в Бетонтіт сумгшг вінікае змтній напружено-деформованій стан, вгдбуваеться руйнування ПЕРВИННА структурних зв'язюв i послаблюються зв'язки мiж ii окремий елементами, здшснюються кiнцевi перемщення мтеральніх частінок з утвореннями бшьш щшьно 'упаковки. У якостi основного фактора, что визначавши характер протжання процесса ущшьнення, предложено використовуват добуток напруги на швідюсть вiбрацiйного впліву, что представляє пітому (на одиниць площi поверхш) потужтсть вiбрацiйного впліву на ущшьнюване середовище. Наведе аналiтічнi вирази, что дозволяють візначіті наростання щiльностi бетонно 'сумш як функціонально годині i у залежностi вiд виду вiбрацiйного НАВАНТАЖЕННЯ та потужностi, что пiдводіться Шляхом вiбрацiйного впліву на ущшьнюване середовище. Наведемо теоретічнi та експеріментальш значення Пітом 'роботи, что забезпечуе необхiдно ущшьнення сумш до значень, встановлення технологiчного нормами у залежностi вiд консістенцп бетонно'1' сумiшi при вертикально i горизонтальному напрямку коливання.

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

    V.T. KRAVCHYUK

    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

    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.

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

    Постановка проблеми

    Для створення вібраційних машин необхідно досить точно визначити їх основні параметри, при яких забезпечується необхідний малоенергоёмкій і ефективний режим вібраційного впливу на ущільнювану середу в залежності від фізико-механічних характеристик суміші, технологічних і динамічних процесів, що протікають при формуванні структури ущільнюваної середовища, конфігурації вироби, виду , напрямки та зони вібраційного впливу. До основних параметрів вібраційних машин відносяться їх маса, маса вібраційного робочого органа і площа його взаємодії з ущільнюваної середовищем, частота, амплітуда або розмах вимушених коливань вібраційного робочого органа, що здійснює гармонійні, суб-або супергармоніческіе, а також, можливо, віброімпульсние коливання, частота власних вільних коливань вібраційного машини, геометричні та кінематичні параметри вібраційного машини, швидкість переміщення вібраційного робочого органа або тривалість вібраційного впливу на ущільнювану середу, захист обслуговуючого персоналу і навколишнього середовища від шкідливого впливу шуму та вібрації при роботі. Визначення наведених параметрів повинно відбуватися з урахуванням фізико-механічних властивостей бетонної суміші, її консистенції, розміру і конфігурації вироби, місця, напрямки та зони додатки вібраційного обурення (глибинне або поверхневе вібрація, зовнішнє вібрування вертикально і горизонтально спрямованими коливаннями, об'ємне вібрація і вібрація одночастотними і полічастотних коливаннями), необхідних міцних показників готового виробу, якості його поверхні, а також необхідних показників ефективності, енергоємності, тривалості вібраційного впливу і міцності свежеотформованного вироби.

    Встановлення якісних і кількісних залежностей між названими вимогами і обумовленими параметрами вібраційного машини можливо на основі теорії вібраційного ущільнення бетонних сумішей, яка повинна бути сформульована в ясній і несуперечливої ​​формі, виражена математичними залежностями і експериментально підтверджена.

    Аналіз останніх досліджень і публікацій

    Існуюча основна гіпотеза вібраційного ущільнення пов'язана з поданням про перехід бетонної суміші в розріджений (тіксотропних) стан під дією вібрації [1-3]. Автори зазначених робіт пояснюють, що в результаті тиксотропії значно знижуються сили в'язкого опору і спостерігається процес зближення частинок, в основному під дією сил тяжіння, хоча не виключається і дію динамічних сил.

    Для оцінки ефективності вібраційного процесу ущільнення поруч авторів пропонувалося використовувати такі параметри, як твір амплітуди коливань A на кутову частоту коливань

    2 + 2 3

    а, а також прискорення Am або твір швидкості на прискорення, тобто A а [4-6]. Ці показники не

    можуть дати надійної оцінки ефективності ущільнення бетонних сумішей, оскільки не враховують ряд

    важливих параметрів: напрямок і вид вібраційного впливу, геометричні розміри формованого

    вироби і фізико-механічні характеристики бетонної суміші.

    У уточненої теорії, яка детально представлена ​​в роботах [7-10], описаний механізм поширення упругопластических хвиль деформацій і руйнування структурних зв'язків в бетонній середовищі, пластичне її перебіг, витіснення зі структури суміші повітря і утворення щільної структури під дією вібрації. Дається обґрунтування ефективності формування бетонних виробів з жорстких і пластичних бетонних сумішей на основі виникають в бетонній середовищі напружень, що руйнують структурні зв'язки з певною частотою вібраційного впливу. Наводяться обґрунтовані аналітичні залежності для вибору основних параметрів ущільнюючих вібраційних машин, механізмів і робочих органів. Однак представлена ​​теорія не в повній мірі враховує енергетичний аспект вібраційного процесу ущільнення бетонних сумішей, не розкриває дію пружних, дисипативних, інерційних сил, сил непружного опору і вимагає подальшого уточнення.

    Автор [11] зробив спробу використання в розрахунках енергетичних витрат на ущільнення бетонних сумішей вібраційним впливом т.зв. вектора Пойнтінга, що є твором напруження, яке виникає в бетонної суміші при її ущільненні на швидкість руху цієї суміші. За фізичної розмірності цей критерій можна визначити як питому (на одиницю площі формованого вібрацією вироби) потужність, необхідну для ущільнення шару бетонної суміші. Однак результати, наведені в цитованій роботі, справедливі лише для розрахунку енергоефективності процесів ущільнення бетонних сумішей невеликої товщини, коли остання може бути представленою, як система зі зосередженими параметрами. У практиці формування виробів з цементобетонних сумішей зустрічаються і вироби, які мають значну товщину (ширину) і не можуть інтерпретуватися, як системи з дискретними фізичними властивостями, оскільки в них розвиваються хвильові процеси, які свідчать про те, що для таких випадків бетонну суміш слід розглядати як систему з розподіленими параметрами. Саме цьому аспекту процесу ущільнення бетонних сумішей (в рамках використання критерію Пойнтинга) і присвячена дана робота.

    Мета дослідження

    Мета роботи - створення (концептуальних) теоретичних основ для моделювання та аналізу взаємодії бетонних сумішей з вібраційної формою в процесах їх ущільнення, що дозволяють оцінити ефективність і вибрати раціональні режими вібраційного впливу на бетонні суміші, виходячи з мінімальних витрат енергії на процес їх ущільнення.

    Виклад основного матеріалу дослідження

    Бетонна суміш являє собою складну багатокомпонентну систему, що складається з заповнювач (піску і щебеню), в'яжучого і води, а також новоутворень, що виникають при впливі в'яжучого з водою і зернами заповнювача, і залученого повітря. У жорстких сумішах обсяг повітря досягає 20 ... 25%, а в пластичних сумішах до 10 ... 15%. Внаслідок взаємодії сил поверхневого натягу між рідкою фазою і частинками твердої фази ця система набуває зв'язність і може розглядатися як єдине фізичне тіло.

    Під впливом зовнішніх вібраційних сил в суміші виникає змінне напружено-деформований стан, відбувається руйнування первинних структурних зв'язків і послаблюються зв'язки між її окремими елементами, здійснюються кінцеві переміщення мінеральних часток з утворенням більш щільною упаковки.

    Оскільки напруги а, що виникають в ущільнюваному шарі при вібраційному впливі, є одним з основних факторів, що впливають на руйнування структурних зв'язків і процес ущільнення, а також на поведінку динамічної системи "бетонна п'ятниця - вібраційна машина", логічно припустити, що в якості основного фактора, визначального характер протікання процесу ущільнення, можна використовувати твір напруги на швидкість вібраційного впливу (т.зв. вектор / критерій Пойнтинга), тобто .:

    P = а ^, (1)

    де Р - питома (на одиницю площі поверхні бетонної суміші) потужність вібраційного впливу робочого органу вібраційного машини на ущільнювану середовище; а - нормальне напруження, що виникає в ущільнюваної середовищі при вібраційному ущільненні; V - амплітуда швидкості вібраційного впливу.

    При гармонійних коливаннях, коли амплітуда швидкості вібраційного впливу дорівнює V = A-а, питома потужність вібраційного впливу робочого органу вібраційного машини на ущільнювану середу визначиться з наступного виразу:

    ~ Сі

    Р = ААА = E --- A-а, (2)

    дx

    де A - амплітуда деформування ущільнюваної середовища, а - кутова частота коливань, Е - динамічний модуль пружності бетонної суміші в процесі її ущільнення, - деформація елемента

    сх

    бетонної суміші, х - просторова координата, вздовж якої діє спрямована зовнішня вібраційна сила, і (х, t) - зміщення в шарі бетонної суміші, що є функцією координати х (одномірна постановка задачі) і часу t. Оскільки і (х, t) приймається гармонійної функцією в задачах ущільнення бетонних сумішей, тоді ця величина пропорційна ехр [г (а-1 - до - х)] де г = - 1, до - хвильовий вектор хвилі, що розповсюджується всередині цієї бетонної суміші . (Вважаємо, що

    рішення відповідної початково-крайової задачі для бетонної суміші можна розшукувати в просторі функцій комплексного аргументу через лінійності такого завдання).

    Тоді вираз (2) приймає такий остаточний вигляд:

    P = Е | Л2 | kа. (3)

    Слід зазначити, що в ущільнюваної бетонної суміші існує дисперсійне співвідношення, яке пов'язує k з а, тобто k = f (а). Це дисперсійне співвідношення (для випадків формування досить великих по товщині або по ширині виробів з бетонної суміші) можна отримати, виходячи з конкретних граничних умов динамічної задачі. Тому вираз (3) можна представити і таким чином:

    P = E | Л2 | f (а) -а. (4)

    Саме ці обставини не враховуються в роботі [11]!

    При цьому питома робота вібраційного процесу ущільнення визначиться з наступного виразу:

    W = E | Л2 | k-а- ty, (5)

    де ty - тривалість вібраційного ущільнення.

    Величину приросту щільності бетонної суміші від початкового значення ро до деякого значення р в результаті вібраційного впливу можна знайти з наступного емпіричного закону [11]:

    Api = gWn, (6)

    де Api - величина приросту щільності бетонної суміші в результаті пластичної деформації; д і n - емпіричні коефіцієнти, що характеризують упругопластические деформацію при динамічному навантаженні у вигляді вібраційного впливу.

    На підставі виразу (6) визначимо поточне значення щільності р, яке досягається в результаті витраченої питомої (на одиницю поверхні бетонної суміші) роботи вібраційного процесу ущільнення W, тобто .:

    P = P0 + APi = Ро + д | Wn, (7)

    де ро - щільність бетонної суміші, яка піддається вібраційному ущільненню (початкова щільність суміші); р- досягнута щільність бетонної суміші в результаті прикладеного роботи вібраційного ущільнення.

    Аналогічним чином визначимо необхідну, необхідну технологічними нормами щільність бетону, ущільненого вібраційних впливом:

    Pk = ро + Ар = ро + д | Wkn, (8)

    де Pk - щільність бетонної суміші, відповідна 100% -ому ущільнення, необхідна технологічними нормами; Ар - величина приросту щільності бетонної суміші від початкового ро до кінцевого pk значення щільності; Wk - питома робота ущільнення бетонної суміші від початкового ро до кінцевого Pk значення щільності.

    На підставі виразів (7) та (8), отримаємо наступне співвідношення:

    / \ N 'W 1

    , (9)

    р - ро

    Wk

    j

    Рк -Р0

    звідки з урахуванням залежності (5) отримаємо формулу для визначення щільності бетону в залежності від витраченої роботи на вібраційний процес ущільнення бетонної суміші, тобто .:

    р = ро

    2n Е ^ Л |k а |tу

    Wk

    k

    (1о)

    де х - різниця між стандартним Рк і початковим Ро значеннями щільності бетонної суміші, яка приймається в залежності від жорсткості бетонної суміші,

    Х = Рк -Ро- (11)

    Слід зазначити, що в співвідношенні (10) величина Е приймається усередненої по всьому процесу ущільнення суміші від значення Ро до значення р.

    Значення коефіцієнта п, наведеного в виразах (9), (10), істотно залежить від жорсткості бетонної суміші і може бути визначено з такою залежністю [11]:

    п = Л -ву, (12)

    де Л і V - емпіричні коефіцієнти, Л = 0,046; V = 0,25; Про - жорсткість бетонної суміші по Скрамтаєва.

    Тоді на підставі виразу (12), залежність (10) для визначення поточного значення щільності бетонної суміші в залежності від питомої витраченої роботи перетворюється до наступного вигляду:

    Р = Р0

    ГЕ • А2 • к-Юху ^

    Щ

    (13)

    У табл. 1 наведені значення питомої роботи Щ, яку необхідно затратити для досягнення 100% -ого ущільнення бетонних сумішей, необхідного технологічними нормами, в залежності від консистенції суміші при вертикально спрямованому вібраційному впливі. Дані отримані автором [11] для стандартної бетонної суміші з водоцементним співвідношенням В / Ц = 0,41 ... 0,51 з наступним змістом мінеральних компонентів і води (кг на 1 м3 бетону): гранітний щебінь фракції 5.20 мм - 1200; пісок з модулем крупності Мкр = 1,7.2 мм - 635; портландцемент М400 - 400; вода -

    165.205 л. При цьому консистенція бетонної суміші змінювалася шляхом дозування певної кількості води згідно табл. 2. Зі збільшенням жорсткості бетонної суміші питома робота Щ, яку необхідно затратити для повного ущільнення, зростає досить істотно. Також в залежності від консистенції змінюються початкова ро і кінцева рк щільності бетонної суміші [9].

    Таблиця 1

    Значення питомої роботи Щ в залежності від консистенції бетонної суміші при вертикально _направленном вібраційному воздействіі_

    Консистенція цементобетонної суміші, з (см) 5.7 (3,5.4,0 см) 30 60 90 120

    Значення питомої роботи РК, (кПа) х (м) 56 111,5 180,5 254 321,3

    Таблиця 2

    Витрата води, значення початкової ро і кінцевої рк щільності бетонної суміші в залежності від її _консістенціі * (жорсткості або рухливості) _

    Консистенція бетонної суміші, з (див) 110.120 80.90 50.60 25.30 5.7 (3,5.4,0 см)

    Витрата води, л / м3 165 172 180 187 205

    Початкова щільність бетонної суміші р0, кг / м3 1850 1890 1950 2015 2095

    Кінцева щільність бетонної суміші рк (повне ущільнення), кг / м3 2420 2420 2410 2405 2400

    'Консистенція цементобетонної суміші, тобто її рухливість або жорсткість, визначається стандартним методом відповідно до ДСТУ Б.В.2.7 - 114 - 2002 (ГОСТ 10181 - 2000) «Будiвельнi матерiали. Сумiшi бетонш. Методи випробувань ».

    При вібраційному впливі на бетонну суміш вібраційної навантаженням, що діє в горизонтальній площині, значення питомої роботи Щ (табл. 3) зменшуються в порівнянні зі значеннями питомої роботи РК при вертикально спрямованих коливаннях, але також істотно залежать від консистенції бетонної суміші.

    Таблиця 3

    Значення питомої роботи Щ в залежності від консистенції бетонної суміші при горизонтально _направленних колебаніях_

    Консистенція цементобетонної суміші, з (см) 5 ... 7 (3,5 ... 4,0 см) 30 60 90 120

    Значення питомої роботи РК, (кПа) х (м) 31,4 64,4 103,1 147,6 186,8

    При одночасному впливі на бетонну суміш нормальними напруженнями ип (наприклад, у вертикальному напрямку) і дотичними напруженнями т (в горизонтальній площині) і, з огляду на їх неоднозначність впливу на ефективність процесу ущільнення і руйнування структурних зв'язків в бетонної суміші, слід визначати еквівалентну значення потужності вібраційного впливу з урахуванням гіпотези енергії формозміни,

    річку =&| ^ П2 АП2 + 3т2- А2, (14)

    яке потім необхідно підставити в формулу (13), тобто.

    Р = Р0 + Х-

    -^ ЕКУ | 1У

    Лоу

    (15)

    Щ

    \ /

    де Річку - еквівалентне значення питомої потужності вібраційного впливу; Ап - амплітуда

    деформування ущільнюваної середовища в нормальному напрямку; А1 - амплітуда деформування ущільнюваної середовища в тангенціальному напрямку.

    Слід зазначити, що на відміну від аналогічних формул, отриманих в [11], тут напруга зсуву в бетонної суміші необхідно інтерпретувати як

    ду (г, 1)

    т = Есдв| - (16)

    ДГ

    де Есдв - ефективний (усереднений) модуль зсуву бетонної суміші при її ущільненні, у (г, t) - переміщення бетонної суміші в горизонтальному напрямку (вздовж осі z).

    У разі полічастотних вібраційного впливу на ущільнювану середу еквівалентну значення питомої потужності вібраційного впливу визначається з наступного виразу:

    Річку VРпт, (17)

    де РПТ - еквівалентне значення питомої потужності вібраційного впливу в нормальному напрямку,

    п

    Рпзт ='а ( 'Ат; (18)

    г = 1

    де Р ^ т - еквівалентне значення потужності вібраційного впливу в тангенціальному напрямку,

    п

    Р1т = ^ Тг'А1г; (19)

    г = 1

    де і г, т - нормальне і дотичне напруження відповідно при кутових швидкостях вимушених коливань ЗЗПГ і а>ц; АПГ, АЦ - амплітуди вимушених коливань вібраційних впливів

    відповідно при кутових швидкостях вимушених коливань ЗЗПГ і а>ц.

    У разі вібраційного впливу на ущільнювану суміш одночасно нормальними в горизонтальному напрямку і дотичними в вертикальному напрямку (у вертикальній площині) використовуються ті ж самі рівняння для визначення еквівалентної потужності, а напруги (нормальні і дотичні) інтерпретуються аналогічно наведеним вище.

    Значення питомої роботи РК в залежності від консистенції бетонної суміші може бути визначено з наступних однотипних залежностей відповідно при вертикально спрямованих і горизонтальних коливаннях [11]:

    - при вертикально спрямованих коливаннях:

    Щ = Щу - (1 + Ку О); (20)

    - при горизонтально спрямованих коливаннях:

    Щ = ^ - (1 + К8-О). (21)

    Тут, Жоg - значення питомої роботи при умовному значенні жорсткості бетонної суміші, що дорівнює WоV = 37,8 кПа-м; Щg = 23,2 кПа-м; KV, К ^ - коефіцієнти пропорційності, Кх, = 0,0624; До ^ = 0,0588.

    Використовуючи вирази (13) і (15), визначимо коефіцієнт ущільнення бетонної суміші в залежності від витраченої питомої роботи ущільнення:

    до у = р + Х-рк рк

    2

    Е-А1 • к-ю- Ху

    Щ

    Л-01

    (22)

    до у = р0 + Х. рк рк

    ре

    ЕКУ - Ху

    ,Л-Оь

    (23)

    необхідне для досягнення

    На підставі виразів (22) і (23) визначимо час Ху.

    певного коефіцієнта ущільнення бетонної суміші в залежності від витраченої питомої роботи ущільнення і фізико-механічних характеристик суміші:

    1

    Ху =

    ЩК

    Г Курков -р0 ^

    Е-А1 • до • ю

    ЛО "

    (24)

    Х у = |

    ЩК

    Р

    ЕКУ

    Г Курков -р0 ^

    ЛО "

    (25)

    Час, необхідний для досягнення стандартних значень щільності бетону рк, визначиться з наступних виразів:

    ЩК

    Ху =

    у Е-А2-к-ю

    Щ

    і, = |

    ре

    (26)

    (27)

    ЕКУ

    Використовуючи вирази (24) і (25), визначимо необхідну швидкість переміщення поверхневого ущільнювача V щодо ущільнюваної поверхні в залежності від витраченої питомої роботи ущільнення для досягнення певного значення коефіцієнта ущільнення до біля бетонної суміші,

    фізико-механічних характеристик ущільнюваної середовища і довжини віброплити? 0:

    V =

    Е-А2-к ю -? 0 Г до

    Щ

    УРК -р0Л

    1

    лор

    (28)

    V =

    Річку •? 0 Г Курков -р0 ^ Щ \ X

    ЛО1

    (29)

    Слід зазначити, що на відміну від результатів, отриманих автором [11], в співвідношеннях типу (28) присутній параметр А в ступені 2, а не в першого ступеня, як у вищезгаданого автора.

    висновки

    1. Таким чином, уточнена існуюча і запропонована більш загальна енергетична гіпотеза процесу вібраційного ущільнення бетонних сумішей, застосовна для опису вібраційного процесу ущільнення і обробки бетонних середовищ різними вібраційними механізмами, робочими органами і машинами.

    1

    1

    2. Отримано аналітичні залежності, що дозволяють визначати закон наростання щільності ущільнюваної середовища і тривалість вібраційного впливу в залежності від величини і виду питомої роботи ущільнення, оцінити ефективність вібраційного процесу ущільнення і обробки, а також встановити раціональні режими вібраційного впливу на ущільнювану середу і визначити основні параметри вібраційних машин різного технологічного призначення.

    3. Результати даного дослідження можуть бути в подальшому використані для уточнення і вдосконалення існуючих інженерних методів розрахунку енергосилових характеристик вібромашин для ущільнення бетонних і будівельних сумішей як на стадіях їх проектування / конструювання, так і в режимах реальної експлуатації.

    Список використаної літератури

    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. 932 941.

    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. Дворкін Л.І. Основи бетоноведенія / Л.І. Дворкін, О.Л. Дворкін. - Санкт-Петербург: Aleksey Savinih, 2006. - 692 с.

    5. Гусєв Б.В. Бетон і залізобетон. Довідник / Б.В. Гусєв. - М .: Стройиздат, 1998. - 250 с.

    6. Блехман І.І. Вібраційна техніка / І.І. Блехман. - М .: Физматлит, 1994. - 400 с.

    7. Маслов А.Г. Теоретичні основи вібраційного ущільнення цементобетонних сумішей / А.Г. Маслов, О.Ф. Иткин // Вюнік Кременчуцького державного полггехшчного ушверсітету. - 2004. - Вип. 5 (28). -З. 45-49.

    8. Иткин А.Ф. Вібраційні машини для формування бетонних сумішей / А.Ф. Иткин. - К .: "МП Леся", 2009. - 152 с.

    9. Маслов А.Г. Вібраційні машини для приготування і ущільнення бетонних сумішей / А.Г. Маслов, О.Ф. Иткин, Ю.С. Саленко. - Кременчук: ПП Щербатих О.В. , 2014. - 324 с.

    10. Маслов А.Г. Вібраційні машини і процеси в дорожньо-будівельному виробництві / А.Г. Маслов, Ю.С. Саленко. - Кременчук: ПП Щербатих О.В., 2014. - 262 с.

    11. Жанар Батсайхан. Теоретичні основи вібраційного ущільнення бетонних сумішей / Батсайхан Жанар // Вюнік Кременчуцького нацюнального ушверсітету iменi Михайла Остроградського. - 2017. -Віп. 6 (107). Частина 1. - С. 99-104.


    Ключові слова: теорія ущільнення / бетонна суміш / щільність / потужність / theory of compaction / concrete mix / density / power

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити