автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Повышение эффективности перемешивания и уплотнения бетонной смеси вибрационным способом

На правах рукописи

ПОВЫЩЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ И УПЛОТНЕНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ ВИБРАЦИННЫМ СПОСОБОМ

05.23.05 - строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж - 2004

Работа выполнена на кафедрах «Автоматизация технологических процессов» и «Технология строительных изделий и конструкций» Воронежского государственного архитектурно-строительного университета.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Перцев Виктор Тихонович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Хозин Вадим Григорьевич кандидат технических наук, доцент Крылова Алла Васильевна

Ведущая организация: Липецкий государственный

технический университет, г. Липецк

Защита состоится «24» декабря 2004 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.033.01 в Воронежском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 394006, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84,ауд. 3020.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке университета.

Автореферат разослан 23 ноября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

В.В. Власов

даг

/

Актуальность работы. Практически неисчерпаемая сырьевая база, высокие показатели физико-механических свойств, долговечность, относительно невысокая стоимость предопределяют бетон и железобетон сегодня и в будущем в качестве основных строительных материалов. Главной проблемой в области промышленности сборного железобетона является создание и освоение прогрессивных технологий и техники, обеспечивающих рост производительности труда, снижения материалоемкости, энергоемкости, улучшение качества готовой продукции. Основное направление совершенствования технологии сборного железобетона предусматривает создание систем комплексной механизации, автоматизации и управление производственными процессами. Автоматизация, базирующаяся на количественном описании процессов, обеспечивает реализацию оптимальных технологических режимов.

Известно, что основные свойства бетона, такие как прочность, однородность по свойствам, деформативность и др. закладываются на этапе формирования ранней структуры бетона, т. е. при перемешивании бетонной смеси и ее уплотнении. Одним из определяющих факторов технологии бетона является вибрационное воздействие. Оптимизация режимов и условий реализации вибрационных воздействий на стадии приготовления бетонных смесей и их уплотнения, наряду с другими факторами, например, такими, как применение модифицирующих химических добавок, микрокремнезема, фибр, полимерных компонентов служат основой для существенного повышения эффективности производства. Важным является и то обстоятельство, что применение резонансных режимов вибрационных воздействий в силу их высокой чувствительности создает дополнительные предпосылки для создания систем автоматизированного управления процессами.

В представляемой диссертационной работе решаются задачи получения исходных зависимостей, необходимых для управления процессами вибромеханического перемешивания бетонной смеси и виброформования бетона, создания технологического оборудования. Диссертационная работа по своему содержанию относится к области заводской технологии бетона и железобетона.

Работа выполнена автором в период с 1981 по 2004 г.г. в плане целевых государственных и отраслевых программ Госстроя СССР, Минпромсгройма-териалов СССР, госбюджетных и хоздоговорных НИР, в том числе следующих важнейших плановых и конкурсных НИР: «Исследовать и усовершенствовать технологический процесс производства шпал на технологических линиях с целью повышения производительности на 25 % с выпуском шпал улучшенной конструкции повышенного качества» (программа Госстроя СССР 011.031, программа Минпромстройматериалов СССР, шифр 2.04.035.01).

Целью диссертационной работы является исследование и оптимизация процессов вибромеханического перемешивания и виброуплотнения бетона, получение исходных данных для проектирования смесительного и виброформовочного оборудования, отвечакриШ'£ ^^у^ньш^требованиям и обеспе-

БИБЛИОТЕКА { 3 СПпЫ* 09

чивающего повышение качества изделий, снижение энергозатрат, улучшение условий труда.

В соответствии с целью основными задачами диссертационной работы являются:

1. Исследовать вопросы управления процессами перемешивания и уплотнения бетонной смеси, обосновать цели управления и критерии оптимизации, определить перечень управляющих факторов, выявить наиболее значимые внутренние связи, обуславливающие качество получаемой структуры бетона, оценить возможности общепринятого энергетического подхода для разработки моделей рассматриваемых процессов.

2. Выполнить теоретические и экспериментальные исследования структурно-реологических свойств цементносодержащих композиций, в том числе растворных и бетонных смесей, с учетом фрактально-кластерных проявлений в микрогетерогенной составляющей исследуемых систем.

3. Исследовать теоретические и практические вопросы процесса вибромеханического перемешивания растворов и бетонных смесей, разработать математическую модель управления процессом.

4. Исследовать научно-практические вопросы процесса вибрационного формирования структуры бетонных смесей, разработать математическую модель процесса вибрационного формирования структуры бетонов.

5. На основе представлений о формировании ранней структуры бетонов при реализации процессов виброперемешивания и виброуплотнения решить практические задачи создания соответствующего оборудования, систем регулирования и управления.

Научная новизна работы.

1. Разработаны и получили дальнейшее развитие методы количественных исследований процессов вибромеханического перемешивания и виброуплотнения бетонных смесей и бетона.

2. Установлены закономерности изменения структурно-реологических свойств бетонной смеси при относительном сдвиге в зависимости от ее состава, свойств составляющих компонентов и параметров внешних воздействий, реализуемые при построении моделей процессов вибромеханического перемешивания и виброуплотнения.

3. Установлены изменения инерционных и диссипативных свойств бетонной смеси при вибрационном воздействии в зависимости от ее состава и параметров вибрации, явившихся основой для разработки систем управления.

4. Получены исходные данные, разработаны и практически апробированы автоматизированные системы регулирования работы вибромеханических смесителей и виброплощадок в резонансном режиме, системы управления процессами виброперемешивания и виброуплотнения бетонных смесей.

5. Разработаны новые образцы вибросмесительного и формовочного оборудования, оснащенные системами автоматического регулирования и управления.

Практическое значение работы. На основе представленных в диссертации положений решены практические задачи повышения качества выпускаемой продукции, снижения энергозатрат на производство.

Созданы и прошли промышленную апробацию смесители, оснащенные системами автоматического управления, позволившие существенно повысить качество процесса перемешивания бетонной смеси и обеспечить высокую прочность бетона в ранние сроки твердения за счет механической активации вяжущего. Результаты исследований процессов уплотнения легли в основу проектирования и создания автоматизированных резонансных виброплощадок для формования железобетонных шпал, виброплощадок для формования изделий широкой номенклатуры, лабораторной виброплощадки с расширенными функциональными возможностями, устройства для контроля и регулирования реологических свойств бетонных смесей.

Внедрение результатов. Результаты исследований внедрены на заводе ЖБИ №2 (г. Воронеж), на заводе «Спецжелезобетон» (г. Лиски Воронежской обл.), в ПО «Строммаш» (г. Челябинск), в НПКО «Промавтоматика» (г. Воронеж), во Всесоюзном институте огнеупоров Минмета СССР (г. Москва), во Всесоюзном институте огнеупоров (г. Ленинград), на огнеупорном заводе Минчермета СССР (г. Семилуки Воронежской обл.) и на заводе «Стройдеталь» (г. Псков). Результаты исследований используются в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности 290600 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций» в курсах «Процессы и аппараты в технологии строительных материалов и изделий», «Технология бетонных и железобетонных изделий», а также при выполнении студенческих НИР, курсовых и дипломных проектов.

Достоверность результатов работы. Экспериментальные исследования выполнены с привлечением современных методов изучения процессов перемешивания и формования. Основные численные результаты получили вероятностную оценку на базе статистической обработки экспериментальных результатов исследований. Выводы и рекомендации прошли промышленную проверку, внедрены в производство и учебный процесс.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены, обсуждены и получили одобрение координационного совещания (ВНИИжелезобетон, НИИЖБ Госстроя СССР) «Теория и практика формования железобетонных изделий и конструкций» - Москва, 1985 г.; семинара по вибрационной технике при Московском доме научно-технической пропаганды - Москва, 1986 г., республиканского научно-технического семинара Воронежского НТО «Бетон и железобетон - ресурсо- и энергосберегающие конструкции и технология» - Воронеж, 1988 г.; Всесоюзного научно-технического со-

вещания «Реконструкция и техническое перевооружение огнеупорных предприятий для выпуска новых, прогрессивных видов огнеупоров» - Москва, 1988 г.; Международной научно-технической конференции «Высокие технологии в экологии» - Воронеж 1998 г.; Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии» -Тула, 2003 г.; Международного конгресса «Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии» - Белгород, 2003 г.

Публикации. Основные результаты исследований, изложенные в диссертации, опубликованы в 18 печатных работах; получено 11 авторских свидетельств на изобретения.

Объем и структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, основных выводов, списка использованных литературных источников (160 наименований) и приложений, содержащих рабочие материалы в форме расчетов, документы, отражающие результаты производственных внедрений и их экономическую эффективность. Работа изложена на 158 страницах машинописного текста, содержит 16 таблиц и 79 рисунков.

На защиту выносятся:

- методология исследований процессов виброперемешивания и виброуплотнения бетонной смеси, способы управления этими процессами;

- теоретические и экспериментальные результаты исследований процессов раннего формирования структуры растворных и бетонных смесей в условиях вибрационного относительного сдвига при виброперемешивании и виброуплотнении;

- результаты исследований структурно-реологических, диссипативных и инерционных свойств бетонных смесей;

- представления о механизмах вибрационного перемешивания и формования бетонной смеси, энергетические модели процессов виброперемешивания и виброуплотнения;

- практические разработки по созданию вибросмесительного оборудования, промышленных автоматизированных резонансных виброплощадок, оснащенных системой автоматического контроля степени уплотнения бетонной смеси, лабораторной виброплощадки с расширенными функциональными возможностями, устройства для контроля и регулирования реологических свойств бетонных смесей.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Состояние вопроса

Основные свойства бетона закладываются в период раннего формирования его структуры, а именно при перемешивании и уплотнении бетонной

смеси. Эффективность этих технологических переделов повышается при их реализации в условиях вибрационного воздействия, т.е. условиях так называемой вибрационной технологии. Основополагающим в вибрационной технологии является способность бетонной смеси переходить в виброожижен-ное состояние. Из приведенного в диссертации обзора состояния вопроса следует, что накоплен значительный научный и производственный опыт в области виброперемешивания и виброформования бетонных смесей, создано большое число модификаций вибрационного оборудования. Показано, что применение вибрации в процессах перемешивания обеспечивает повышение однородности смеси, физико-химическую активность вяжущего и, соответственно, интенсивный рост прочности бетона в ранние сроки. При вибрационном воздействии разжижение бетонной смеси обеспечивает формирование требуемой устойчивой структуры, сохраняющейся после прекращения вибрации, и получение изделий с заданной геометрией и качеством поверхности. Вместе с тем, вибрационной технологии бетона присущи и общие недостатки: невысокая эксплуатационная надежность, низкий коэффициент полезного действия машин, высокий уровень шума и вибрации рабочих мест.

В то же время имеются условия для существенного повышения эффективности процессов вибромеханического перемешивания и виброуплотнения. Обобщенные результаты исследований создали предпосылки для решения задач управления процессами раннего формирования структуры бетона, повышения качества изделий, материало-и энергосбережения. С развитием этого направления связаны цель, задачи и содержание диссертационной работы. Теоретической и практической основой исследования процессов перемешивания и уплотнения служили соответствующие разделы фундаментальных наук, таких как статистическая физика, физическая и коллоидная химия, математическая статистика, а так же основополагающие разработки прикладных наук в области технологии бетонов, автоматизации технологических процессов и др.

Основные подходы решения задач совершенствования вибрационной технологии бетона

Процессы перемешивания и формования характеризуется нами как сложные иерархически многоуровневые системы. Одновременно на микро,-мезо- и макроуровнях протекают межфазные и межчастичные взаимодействия и явления формирования агрегированных систем, диссипативные процессы и явления массообмена при относительном пульсационном движении, как отдельных твердых частиц, так и фрактально-кластерных образований, межпоточные взаимодействия в объеме аппаратов. Динамика процессов на каждом масштабном уровне определяется балансом внешних и внутренних сил. Существующие способы перемешивания и формования в целом оказывают влияние на процессы всех отмеченных уровней. Вместе с тем, усиление

внешнего воздействия на перемешиваемую и уплотняемую систему на требуемом масштабном уровне возможно, в первую очередь, за счет действия вибрации, что обеспечивает изменение баланса сил и, в конечном итоге, повышение качества бетонной смеси и бетона. При исследовании динамики процессов формирования структуры внешние силовые воздействия рассмотрены нами как фактор, находящийся во взаимосвязи с балансом внутренних сил, с исходящими из этого многочисленными технологическими эффектами, определяющими реологические, диссипативные и инерционные свойства бетонных смесей. По изменению отмеченных свойств бетонной смеси оценивалось состояние смесей, осуществлялось управление процессами перемешивания и уплотнения, которое может бьггь реализовано на основе применения системного подхода, включающего системный анализ, предусматривающий постановку задачи, структуризацию исследуемой системы, разделение ее на подсистемы, создание модели управления системы и ее идентификацию. Разработка модели управления осуществлялась на основе разработанных моделей процессов.

В диссертации при исследовании процессов формирования структуры бетона в качестве входов рассматривались физико-химические свойства составляющих, количественные соотношения между ними, параметры силовых, в том числе вибрационных воздействий, величины внешнего давления, и др., а качестве выходов - характеристики структуры бетонов, такие как, однородность, плотность, пористость, параметры их распределения. В качестве параметров оптимизации рассматривались свойства бетона, материальные и энергетические затраты. В такой постановке решались практически все зада-

Рисунок 1 - Масштабные уровни системы раннего формирования структуры бетона

чи диссертационной работы. При этом использовались, как правило, системы управления с обратной связью.

При рассмотрении совокупности физико-механических эффектов и явлений, имеющих место в процессах перемешивания и уплотнения бетонных смесей, были выделены три уровня иерархии этих эффектов (рисунок 1): совокупность физико-химических явлений, протекающих на масштабном уровне частиц микронаполнителя и цемента (микроуровень); явления, протекающие на масштабном уровне частиц заполнителя (мезоуровень); процессы, протекающие в объеме всего аппарата (макроуровень).

Основой для построения модели вибромеханического перемешивания служили теоретические представления о смешении, приведенные в работах В.В. Кафарова и его учеников, практические результаты исследований процессов приготовления бетонных смесей, полученные в работах Ю.М. Баженова, K.M. Королева, H.A. Мощанского, В.В. Помазкова, Г .Я. Кунноса, Б.Г. Скрамтаева и других ученых.

Перемешивание рассматривается как вероятностно-стохастический процесс и описывается моделью

^Лр-ГС, = а + г|у'4,-Ц а = Г,/Г, +Угу, An = 2 с Vn-lti t?, кя

Df=k\e-k\,ne=ftAa>4s\ (1)

CT -а <—Р=-==--- ----^ ,1-0, <т = i, i = =о, сг =<г ,

где Vc(t) - коэффициент вариации; с, - концентрация i -ого компонента; а -объемная загрузка первого компонента; V, - объемы загружаемых компонентов; Dr- угловой коэффициент макродиффузии; цс - эффективная вязкость; Aaflg- относительное ускорение колебаний; а2 - выборочная дисперсия концентрации компонента в смеси; агр - равновесная дисперсия концентрации компонента в смеси, при которой достигается предельное качество смеси.

Развитию представлений о сущности вибрационного воздействия на бетонную смесь и разработке способов виброформования железобетонных изделий способствовали известные работы А.Е. Десова, O.A. Савинова, В.Н. Шмигальского, В.В. Михайлова, A.A. Афанасьева, Б.В. Гусева, И.Ф. Руденко и других исследователей. Процесс вибрационного формирования структуры бетонной смеси рассматривался с позиций механики гетерогенных сред. Для описания процесса была применена модель

рЕ = р^их + *, + +4nr2nEs> n/ = a2W*. + F.-a2n/(v2-v,i

F. = arf. =Fm+ F4, F = a,nf , Fm = alnfm,pxA-i = r,V + p,Ar + РЛ. (2)

л

где рЕ - полная энергия смеси; л/ - межфазная сила; р^А^ - работа внутренних сил; р,,р2 - плотности составляющих фаз; м/,мг - внутренние энергии фаз; к -кинетическая энергия пульсационного движения несущей фазы; У/,У2 - скорости движения фаз; г - радиус частицы твердой фазы; п - число частиц твердой фазы; Ев - поверхностная энергия, приходящаяся на единицу межфазной поверхности или поверхности дисперсной частицы.

Приведенные модели процессов вибромеханического перемешивания и виброуплотнения бетона применялись в качестве обобщающих моделей, дающих представление о протекающих явлениях, факторах и параметрах, определяющих эти процессы. В то же время эти модели являлись базовыми для построения конкретных моделей при решении практических задач, в том числе и моделей управления.

Основные методы исследования свойств вибрируемой бетонной смеси

Исследования процессов виброформования бетонной смеси включает изучение закономерностей виброожижения и формирования структуры смесей, их реологических, инерционных и диссипативных свойств в зависимости

от параметров вибрационных воздействий, состава смеси.

Исследования выполнялись в условиях управляемого режима резонансных вертикальных синусоидальных колебаний на установке, схема которой приведена на рисунке 2. В процессе вибрационного уплотнения бетонной смеси изменяются ее инерционные и диссипативные свойства, что приводит к изменению собственных частот колебаний виброплощадки. Эти изменения частоты фиксируются датчиком колебаний и передаются автоматической системе регулирования, осуществляющей подцержаний ния колебаний, потребляемой мощности; резонансной частоты на протя-12-система автоматического регулирования жении всего процесса виброфор-резонансного режима колебаний мования. Полученные тариро-

вочные зависимости резонансных частот колебаний виброплощадки и потребляемой ей мощности от величины вибрируемой массы (металлический груз) позволили получать информацию об изменениях инерционных и диссипативных свойств бетонной смеси.

Рисунок 2 - Схема электромагнитной автоматизированной резонансной виброустановки; 1-форма с бетонной смесью; 2-вибровозбудитель; 3-вибродатчик; 4- усилитель; 5-тиристорный преобразователь питания; 6-пускатель; 11-блок приборов для регистрации амплитуды, частоты и ускоре-

В работе исследовались закономерности изменения реологических свойств бетонной смеси при вибрации. Изучение изменений эффективной вязкости бетонной смеси в процессе вибрационного воздействия осуществлялось с помощью моделирования вибрируемой бетонной смеси жидкостями типа ньютоновских и средами на их основе, содержащими частицы твердой фазы. При разработке методики этих исследований учитывались основные положения теории колебаний сосудов, заполненных вязкой жидкостью или двухфазными средами, развитые в трудах В.В. Румянцева, И.И. Блехмана и других ученых.

Применение управляемого резонансного режима вибрации позволило существенно повысить чувствительность вибрационной установки к изменению свойств бетонной смеси в процессе виброуплотнения, а также реализовать процесс в оптимальных энергетических условиях. Использование режима синусоидальных колебаний существенно упростило проведения анализа полученных результатов, а также дало возможность применить для описания исследуемых процессов известные закономерности механики зернистых сред.

В работе использовались смеси тяжелых бетонов с показателями жесткости от 5 до 40 с (по ГОСТ 10181.1) оптимальных составов по расходу вяжущего, в которых применялся портландцемент М 400 и 500 Старо-Оскольского завода, щебень гранитный Павловского ГОК, кварцевый песок Малышевского месторождения с М,ф = 1,8...2,0, добавки - микронаполнители - молотый кварцевый песок и зола-унос.

Исследования выполнялись под статистическим контролем, доверительные интервалы оценок изучаемых свойств бетонной смеси и бетона определялись на основании результатов испытаний представительных выборок.

Исследования структурно-реологических свойств бетонной смеси, проявляемых в условиях сдвига при перемешивании и вибрировании

Объектом исследований являлись структурно-реологические, диссипа-тивные и инерционные свойства бетонной смеси и составляющих ее систем: цементно-водных суспензий и растворов.

Полученные методом ротационной вискозиметрии экспериментальные реологические кривые для систем «цемент-вода», «цементный раствор» хорошо корреспондируются с результатами многочисленных исследований. Реологические кривые характеризуются следующими общими закономерностями, а именно, наличием зависимости предельного напряжения сдвига от концентрации твердой фазы, снижением «эффективной» вязкости с ростом напряжения сдвига, величина которой асимптотически уменьшается, достигая определенного предела, зависящего от концентрации твердой фазы и свойств системы. Вместе с тем, несмотря на кажущуюся общность

Рисунок 3 - Структура системы цемент-вода после механического перемешивания

проявления реологических свойств изучаемых систем, отмечаемую при феноменологическом подходе, структура и структурные перестройки, происходящие при сдвиге, в этих системах отличаются. Установлено, что у цементно-водных систем межчастичные взаимодействия обеспечивают «сборку» плотных и устойчивых фрактальных кластеров, характеризующихся наличием точечных контактов и образованием достаточно прочных связей. Формируется бесконечная сеть взаимосвязанных фрактальных кластеров величиной до 10 мм, разделенных водными границами (рисунок 3). Введение в системы «цемент-вода» грубодисперсных частиц в виде немолотого кварцевого песка, частицы которого более чем на порядок превышают средние размеры частиц цемента (песок был представлен фракцией 0,16...0,315 мм), изменяют их структуру. Частицы песка выступают как «центры» одного или группы сформировавшихся цементно-водных агрегатов (рисунок 4а). Важным является тот

а) 6) факт, что даже при

интенсивном механическом перемешивании частицы песка движутся совместно с це-ментно-водным и агрегатами и, соответственно, не разрушают их своим относительным движением, т. е. образовавшиеся структуры отличаются высокой устойчивостью. Существенное влияние на формирование структуры исследуемых систем оказывает вибрационное воздействие при перемешивании. Структуры цементных растворов, сформировавшиеся при механическом (рисунок 4а) и вибромеханическом (рисунок 46) перемешивании, различаются значительно. Вибрационное воздействие, разрушая цементно-водные агрегаты, обеспечивает формирование более однородных

Рисунок 4 - Структуры цементно-песчаных растворов; состав - Ц:П =1:1; приготовленные при: а) механическом перемешивании, б) вибромеханическом перемешивании

структур с цементно-водными агрегатами существенно меньших размеров и, соответственно, с более высокой удельной поверхностью вяжущего.

Исследования структурно-реологических свойств изучаемых систем при вибрационном формировании позволили установить следующее. При вибрационном воздействии структура цементно-водных систем претерпевает существенные перестройки. Из первоначальных агрегатов формируются неоднородные фрактально-кластерные структуры, состоящие из плотных зон в виде объединений агрегатов. Продолжение вибрационных воздействий обеспечивает увеличение концентрации плотных зон кластеров за счет присоединения к ним более мелких агрегатов, что приводит к образованию сети взаимосвязанных кластеров, заполняющих весь объем системы. Однако, даже при достижении интегральной плотности, близкой к предельной, отмечается существенная неоднородность структуры системы из-за ее сильно неоднородного уплотнения. Определяющим в процессе виброожижения является возникновение относительного движения составляющих, как в грубодисперсных, так и в микрогетерогенных системах. Как и ожидалось, отмеченные явления в формировании структуры систем «цемент-вода» в условиях вибрационных воздействий характерны и для систем «цемент-песок-вода», т.е. растворов (рисунок 5). Первоначально сформировавшиеся структура свободноуложенной системы «цемент-песок-вода» при вибрационном воздействии перестраивается, что сопровождается увеличением концентрации плотных зон кластеров и их объединением. При этом сохраняется, как и в случае систем «цемент-вода», существенная неоднородность уплотнения. Вместе с тем, количество зон неоднородности уплотнения в системах «цемент-песок-вода» значительно меньше, чем в системах «цемент-вода». Наблюдаемая структура уплотненного цементного раствора формируется вследствие возникновения в нем при вибрации относительного движения как агрегатов, так частиц заполнителя.

Нестационарность реологических свойств бетонной смеси, наблюдаемая при вибрационном воздействии, отмечалась неоднократно. Нами принимается положение, согласно которому можно считать, что диссипируемая энергия колебаний при вибрировании исследуемых систем эквивалентна их внутреннему трению т. е. эффективной вязкости.

Рисунок 5 - Структура цементно-песчаного раствора, уложенного при различных условиях; а) свободно-уложенный, б) после 3 мин вибрирования

Полученные данные о процессе виброожижения бетонной смеси подтвердили его нелинейный характер. На реологической кривой (рисунок 6) с некоторой долей условности можно выделить два характерных участка: участок 1, на котором наблюдается резкое падение вязкости, и участок 3, отличающийся незначительным асимптотическим снижением вязкости. Установлено, что между показателем жесткости (по ГОСТ 10181.1) и величиной эффективной вязкости однозначной связи нет. Нелинейность изменения показателя эффективной вязкости бетонной смеси при вибрационном воздействии вносит очевидную неопределенность в ее оценку. Проявление нелинейности

изменения реологических свойств бетонной смеси в процессе ее вибрирования связано со структурными изменениями. Виброожижение как грубодисперсных, так и микрогетерогенных систем обусловлено возникновением относительного движения составляющих при вибрационном воздействии. Взаимодействие на микроуровне между частицами, агрегатами обеспечивается связями физико-химической природы: атомными, молекулярными, коагуляционными, капиллярно-пленочными и др. Именно эти связи и определяют высокую вязкость бетонных смесей на первом этапе уплотнения (участок 1 рисунок 6). Относительное движение самих кластеров в условиях вибрационного сдвига способствует разрыву связей. Однако в наибольшей степени разрушение межагрегатных связей происходит вследствие взаимодействия агрегатов с грубодисперсными частицами при их относительном движении.

На основании полученных данных выявлена зависимость изменения мощности, необходимой на преодоление внутренних сил сопротивления, в том числе вязких сил, затрат на относительное пульсационное движение, межчастичное и межагрегатное взаимодействие в процессе при внешних вибрационных воздействиях от изучаемых факторов

N = 254,1(2,8« 0551 + (3)

О 20 40 60

Время вибрирования, с

Рисунок 6 - Изменение

диссипативных характеристик бетонной смеси в процессе ее виброуплотнения

где N - мощность, Вт/кг, I - время вибрирования, с; /и.^ - показатель эффективной вязкости, Па с. Энергозатраты на процесс вибрационного формирования структуры бетонной смеси до достижения максимального уплотнения

Я = 0,35^, (4)

где Е - энергозатраты, Дж/кг;

В целом зависимости (3), (4) позволяют дать оценку энергетике процессов, протекающих в вибрируемой бетонной смеси, отражаемых в математической модели процесса (2).

Инерционные свойства бетонной смеси оценивались по величине ее эффективной массы

+ (5)

где т - масса бетонной смеси; т„р - присоединенная масса бетонной смеси. Установлено, что при вибрировании величина эффективной массы испытанных бетонных смесей в процессе их уплотнения возрастает и составляет от 40 до 100% исходной массы не вибрируемой бетонной смеси - т.

Аналитическая зависимость эффективной массы вибрируемой бетонной смеси от времени вибрирования и величины эффективной вязкости имеет вид

= 0,954 - 0,712г~°054' %22 - 0,008/^ ) (6)

т

Выявленная зависимость (6) в целом дает количественную оценку изменению инерционных свойств бетонной смеси в условиях вибрационных воздействий, показывает влияние на них концентрации твердой фазы и эффективной вязкости смеси.

Анализ результатов исследований определил возможность осуществления контроля степени уплотнения бетонной смеси, при проведении процесса в резонансном режиме, обеспечиваемом системой автоматического регулирования, по изменению инерционных и диссипативных свойств. В качестве моделей управления использовались зависимости (3), (6). Указанный способ контроля степени уплотнения бетонной смеси позволяет получить интегральную характеристику степени уплотнения по всему объему формуемого изделия. Реализация данного способа с помощью соответствующей системы управления позволяет автоматизировать процесс контроля виброуплотнения бетонной смеси.

Исследования процессов раннего формирования структуры бетонной смеси при вибромеханическом перемешивании и виброуплотнении

Полученные результаты исследований структурно-реологических, инерционных и диссипативных свойств легли в основу разработки различных видов смесительного оборудования. Смесительные установки различались по

Рисунок 7 - Схемы вибромеханических смесителей; а) двухвального лопастного, б) лопастного с качающимся и вибрирующим корпусом, в) катково-лопастного;

I-электропривод,2-электромагнитный вибровозбудитель, 3-чаша, 4-вал, 5-лопасть, 6-система автоматического управления

конструкционному устройству. Однако, несмотря на различия, у этих смесителей имеются общие признаки течения процессов, заключающиеся в действии вибрации, обеспечивающей, в первую очередь, «разжижение» смеси, разрушение агрегированных структур и механического перемешивания лопастями смесителя, формирующего структуру потоков. Важным является то обстоятельство, что процесс перемешивания происходит в одну стадию, что позволило более полно реализовать эффект от вибрационного воздействия на бетонную смесь.

Исследования проводились: на двухвальном лопастном смесителе с вращением лопастей и их продольной вибрацией (рисунок 7а); качающемся лопастном смесителе с качанием корпуса и пространственным движением лопасти при вибрации корпуса смесителя (рисунок 76); катко-во-лопастном смесителе с вращением катков, лопастей и вибрацией чаши (рисунок 7в). На всех типах смесителей реа-лизовывалось вибромеханическое смешение, обеспечивающее собственно перемешивание и физико-химическую активацию, в основном, за счет вибрационного воздействия, передаваемого электромагнитным приводом, который создает регулируемую направленную вибрацию в резонансном

О 1 2.3

Энергозатраты, кВт чI и'

Рисунок 8 - Влияние величин энергозатрат при перемешивании

на однородность бетона; 1- при вибрационном воздействии, 2 - без вибрации

режиме. В катково - лопастном смесителе физико-химическая активация усиливалась дополнительным измельчением компонентов смесей.

Экспериментально подтверждена роль вибрации как фактора, обеспечивающего изменение баланса внутренних сил за счет «виброожижения» бетонной смеси и возникающего относительного движения составляющих ее фаз. Показано, что по мере роста величин ускорений колебаний, воздействующих на бетонную смесь при ее механическом перемешивании, энергозатраты на процесс асимптотически снижаются. Такой характер изменения энергозатрат позволяет оптимизировать диапазон величин ускорений колебаний, обеспечивающих качественное перемешивание. Для двухвального лопастного смесителя значения ускорений колебаний составляют 30...40 м/с2 в широком диапазоне изменения реологических показателей бетонной смеси. Как и ожидалось, увеличение энергозатрат дает возможность повысить однородность бетонной смеси в условиях механического и вибромеханического перемешивания. Вместе с тем, вибрационное воздействие, составляющее 30 м/с2, обеспечивает на двухвальном лопастном смесителе снижение в 1,5...2 раза энергозатрат на перемешивание (рисунок 8), более чем в 1,8 раз снижает показатель неоднородности состава бетонной смеси.

Вибрационное воздействие, усиливая процессы усреднения в целом, оказывают существенное влияние на микрогетерогенную составляющую. Снижение показателя изменчивости состава смеси при вибромеханическом перемешивании обеспечивается более однородным перераспределением микрогетерогенных частиц из разрушенных агрегатов. Разрушение агрегатов приводит к увеличению реакционной поверхности цемента и, соответственно, более быстрому набору прочности в ранние сроки твердения (рисунок 9). В целом же

О 10 20

Время твердения, сут

Рисунок 9 - Измененж прочности бетона нормального твердения во времени;

1 - при вибрационном воздействии, 2 - без вибрации, Е =1,5 кВтч/м3

реализация вибромеханического перемешивания позволяет повысить прочность в первые сутки более чем 2,5 раза по сравнению с механическим перемешиванием. Исследования показали также возможность автоматического управления процессом виброперемешивания. В качестве моделей управления применялись зависимости (3),(6).

На базе выполненных исследований были разработаны виброплощадки лабораторного и промышленного назначения. Основой для разработки лабораторной виброплощадки служила электромагнитная автоматизированная резонансная виброустановка (рисунок 2). С помощью этой установки были апробированы основные методики технологических исследований свойств виб-рируемых дисперсно-зернистых систем. Она же явилась прототипом лабораторной виброплощадки с расширенными функциональными возможностями. Виброплощадка предназначена для определения эффективной вязкости (или вибровязкости), степени уплотнения и энергозатрат, необходимых на уплотнение бетонной смеси, при проектировании оптимальных составов смесей, исследования инерционных, диссипативных и др. свойств широкого класса дисперсно-зернистых систем.

Полученные закономерности процесса виброуплотнения бетонных смесей легли в основу расчета, проектирования промышленных виброплощадок

„ и назначения

а) <п 1 2 8 4

•- /- режимов ИХ

работы. Виброплощадки (рисунок 10а) комплектуются из отдельных виброблоков грузоподъемностью 0,75 тонн с электромагнитными вибровозбудителями типа С-921 (рисунок 106). Управление процессом уплотнения осуществлялось с помощью автоматической системы, обеспечивающей резонансный режим работы установок, контроль за степенью уплотнения бетонной смеси. Установлено, что применение автоматизированной резонансной виброплощадки по сравнению с серийной, той же грузоподъемности, позволяет повысить однородность бетона в изделиях в 1,5 раза, снизить установленную мощность более чем в четыре раза, энергозатраты на процесс -более чем в 5 раз. Замеры санитарно-гигеинических характеристик показали полное устранение вибрационных воздействий на рабочих местах при значительном снижении звукового давления. Ресурс работы электромагнитных

Рисунок 10 - Схема автоматизированной резонансной

виброплощадки; а) общая схема виброплощадки, б) схема виброблока

вибровозбудителей установки в 7 раз выше ресурса работы дебалансных вибровозбудителей.

Внедрение результатов исследований

Выполненные исследования, описание и оптимизация процессов раннего формирования структуры бетона - вибромеханического перемешивания и виброуплотнения - явились исходными предпосылками получения базовых данных, необходимых для проектирования и создания систем автоматического регулирования и контроля, смесительного и виброформовочного оборудования. В результате выполненных исследований были разработаны и запатентованы системы автоматического контроля и регулирования реологических свойств бетонной смеси, контроля уплотнения бетонной смеси и измерения вибровязкости, поддержания и регулирования резонансного режима работы вибрационных устройств. Разработанные системы автоматического регулирования универсальны. Они были применены, как для создания соответствующих приборов прямого назначения, например, для определения вибровязкости, плотности, так и для элементов автоматического управления в вибромеханических смесителях и на виброплощадках.

Разработки диссертации внедрены более чем на 10 предприятиях России с общим годовым экономическим эффектом более 3 млн. рублей.

Основные выводы

1. Выполнены исследования процессов вибромеханического перемешивания и виброуплотнения бетонов и получены исходные данные для разработки эффективных смесителей и виброплощадок, систем их автоматического управления.

2. Предложены методы и разработано лабораторное оборудование для исследований структурно-реологических, диссипативных и инерционных свойств вибрируемых бетонных смесей по изменению параметров колебаний вибрационных устройств в условиях управляемого резонансного режима.

3. Получены новые данные о структурно-реологических свойствах це-ментно-водных систем, растворных и бетонных смесей, проявляемых в условиях относительного сдвига при механических и вибрационных воздействиях, о динамике структурных перестроек в исследованных системах и изменениях их энергетического состояния на микро -, мезо - и макроуровнях. На основе выявленных закономерностей построены математические модели процессов вибромеханического перемешивания и виброуплотнения бетонной смеси.

4. Доказано, что для получения высокой однородности бетонной смеси, ускоренного роста прочности в ранние сроки твердения и увеличения проч-

ностных показателей бетона, целесообразна реализация одностадийных режимов вибромеханического перемешивания. Установлено, что при оптимальных величинах виброускорений, находящихся в диапазоне 30...40 м/с2, вибромеханическое перемешивание обеспечивает снижение энергозатрат в 1,5...2 раза, повышение однородности смеси более чем в 1,8 раза. Вибромеханическое перемешивание позволяет повысить прочность бетона в первые сутки твердения более чем в 2,5 раза по сравнению с механическим перемешиванием.

5. Изготовлены и прошли промышленные испытания образцы смесителей с вибромеханическим перемешиванием: катково-лопастной, лопастной с качающимся и вибрирующим корпусом, которые обеспечивают повышение однородности смесей в 2 раза, прочности бетона в 28 суточном возрасте на 60 %, снижение энергозатрат на перемешивание в 1,6 раза по сравнению с серийными смесителями принудительного действия.

6. Создана и прошла испытания лабораторная виброплощадка, предназначенная для определения вибровязкости, степени уплотнения и энергозатрат на уплотнение бетонной смеси, необходимых при проектировании составов бетонов, для исследования инерционных, диссипативных и других свойств дисперсно-зернистых систем.

7. Изготовлены и прошли заводские испытания образцы автоматизированных резонансных виброплощадок, обеспечивающие снижение энергозатрат на уплотнение в 5 раз, установленной мощности привода более чем в 4 раза по сравнению серийно выпускаемыми виброплощадками и повышение однородности уплотнения бетона почти в 1,5 раза. Ресурс работоспособности машин увеличен в несколько раз, существенно улучшены санитарно-гигиенические условия труда работающих за счет снижения вибрационного воздействия на рабочих местах и уровня шума.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

1. Пыльнев В.Г. Автоматизированная резонансная виброплощадка с электромагнитным приводом / В.Г. Пыльнев, В.Т. Перцев, В.В. Помазков, Л.Г. Гольденберг, B.C. Кабанов // Транспортное строительство.-1981 .-№ 2,- С. 2324. Лично автором выполнена 1 страница.

2. Пыльнев В.Г. Лабораторная виброплощадка с расширенными функциональными возможностями / В.Г. Пыльнев, Л.Г. Гольденберг, В.Т. Перцев // Бетон и железобетон-ресурсо-и энергосберегающие конструкции и технология / Тр. конфер.- Воронеж,- 1988.- С. 28-35. Лично автором выполнено 4 страницы.

3. Пыльнев В.Г. Регулирование формовочных свойств бетонной смеси / В.Г. Пыльнев, В.Т. Перцев, Л.Г. Гольденберг // Актуальные проблемы строительства и архитектуры в районах Дальнего Востока.-Ч.2,- Иркутск, Благовещенск, БТИ,- 1990.- С.24-30. Лично автором выполнено 3 страницы.

4. Пыльнев В.Г. Установка для виброформования изделий из ячеистого бетона / В.Г. Пыльнев, Л.Г. Гольденберг, В.Т. Перцев // Промышленность автоклавных силикатных материалов и местных вяжущих.-М.: ВНИИЭСМ, 1991,-Сер.8.- Вып.З.-С.б-Ю. Лично автором выполнено 2 страницы.

5. Пыльнев В.Г. Установка для определения вибровязкости и степени уплотнения бетонной смеси / В.Г. Пыльнев, В.В. Помазков, Л.Г. Гольденберг, В.Т. Перцев // Информационный листок №39-80НТД.- Воронеж,- ЦНТИД980.- 4 с. Лично автором выполнено 2 страницы.

6. Пыльнев В.Г. Автоматизированная лабораторная виброустановка для испытание свойств бетонных смесей / В.Г. Пыльнев, В.Т. Перцев // Вестник БГТУ № 6.-Белгород.-2003.- С. 344-347. Лично автором выполнено 2 страницы.

7. Пыльнев В.Г. Виброплощадки с автоматизированным управлением процессом формования / В.Г. Пыльнев, В.Т. Перцев //Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии / Сб. матер.IV Междунар. науч.-техн. конф.-Тула.-2003.-С.52-53. Лично автором выполнено 2 страницы.

8. Пыльнев В.Г. Исследование процессов формирования структуры газонаполненных бетонов. Современное состояние и перспектива развития строительного материаловедения: Восьмые академические чтения отделения строительных наук РААСН / В.Г. Пыльнев, Перцев В.Т. // Изд-во Самарского государственно архитектурно-строительного университета.-Самара, 2004.- С. 397-398. Лично автором выполнена 1 страница.

9. Пыльнев В.Г. Управление процессом перемешивания бетонных смесей / Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии / Сб. матерЛУ Междунар. науч.-техн. конф.-Тула.-2003.-С.53-54.

10. Пыльнев В.Г. Разработка и перспективы внедрения новых типов смесителей в огнеупорной промышленности / В.Г. Пыльнев, М.А. Берман, Л.Г. Гольденберг // Тезисы докладов всесоюзного научно-технического совещания «Реконструкция и техническое перевооружение огнеупорных предприятий для выпуска новых, прогрессивных видов огнеупоров» / ВИО, М., 1988.- С. 10-11. Лично автором выполнено 0,5 страницы.

11. Пыльнев В.Г. Вибрационная интенсификация процесса перемешивания в катково-лопастных смесителях / В.Г. Пыльнев, М.А. Берман, Л.Г. Гольденберг // Вибрационная техника / МДТП.- М., 1986.- С. 91-95. Лично автором выполнено 2 страницы.

12. Пыльнев В.Г. Управляемое вибрационное устройство для формования стержней / В.Г. Пыльнев, М.А. Берман, Л.Г. Гольденберг // Вибрационная техника / МДТП.- М., 1986.- С. 95-99. Лично автором выполнено 2 страницы.

13. Пыльнев В.Г. Исследование процесса перемешивания асфальтобетонных смесей на смесителе с продольной вибрацией перемешивающего органа / В.Г. Пыльнев, Л.Г. Гольденберг, С.И. Самодуров, Б.Г. Данилков // Нетрадиционные материалы в дорожном строительстве юга РСФСР / Ростов, инж.-строит. инст.-Ростов, 1984.-С. 50-55. Лично автором выполнена 1 страница.

14. Пыльнев В.Г. Интенсификация процесса перемешивания многокомпонентных мелкозернистых смесей / В.Г. Пыльнев, М.А. Берман, Л.Г. Гольден-берг // Бетон и железобетон-ресурсо-и энергосберегающие конструкции и технология / Тр. конфер,- Воронеж,- 1988,- С. 23-28. Лично автором выполнено 2 страницы.

15. Пыльнев В.Г. Управляемый электромагнитный вибропривод как средство снижения шума вибрационных технологических машин / В.Г. Пыльнев, Л.Г. Гольденберг // Сб. труд. Междунар. науч.-техн. конф. «Высокие технологии в экологии / Изд. РЭА.- Воронеж - 1998 - С. 58-63. Лично автором выполнено 2 страницы.

16. Пыльнев В.Г. Установка для виброформования изделий из ячеистого бетона / В.Г. Пыльнев, Л.Г. Гольденберг, В.Т. Перцев // Промышленность автоклавных силикатных материалов и местных вяжущих / ВНИИЭСМ, сер. 8, вып. З.-М.- 1991.-С. 6-10. Лично автором выполнено 2 страницы.

17. Пыльнев В.Г. Применение управляемого электромагнитного вибропривода для косвенного контроля параметров отрабатываемой в технологическом объекте среды / В.Г. Пыльнев, Л.Г Гольденберг, Ю.И Калинин // Межвуз. Сб. науч. труд / Изд. Воронеж, гос. лесотех. акад.- Воронеж.-1999.-С. 43-48. Лично автором выполнено 3 страницы.

18. Пыльнев В.Г. Оптимизация электромагнитного вибропривода машин для активации и приготовления формовочных смесей / В.Г. Пыльнев, Л.Г Гольденберг, М.А. Берман, H.A. Дмитриева // Изв. вузов «Строительство», Новосибирск.- 1999.- №6.- С.50-55. Лично автором выполнена 1 страница.

19. А.с.729057 СССР, МКИ В 28 В 1/08. Способ формования бетонных изделий / В.В. Помазков, Л.Г. Гольденберг, В.Т. Перцев, В.Г. Пыльнев - Опубл. в Б.И.-1980.-№ 15. -5 с. Лично автором выполнено 2 страницы.

20. A.c. № 775667 СССР, МКИ В 28 В 1/08. Вибродатчик вязкости / В.В. Помазков, Л.Г. Гольденберг, В.Т. Перцев, В.Г. Пыльнев,- Опубл. в Б.И.- 1980,-№ 40,- 5с. Лично автором выполнено 2 страницы.

21. A.c. № 1395496 СССР, МКИ В 28 В 1/08. Установка для виброформования изделий из газосиликатного бетона / Л.Г. Гольденберг, В.Т. Перцев, В.Г. Пыльнев.- Опубл. в Б.И.- 1988.- № 18.- 5 с. Лично автором выполнено 2 страницы.

22. A.c. № 1507571 СССР,МКИ G 05 19/02. Система управления вибрационным устройством для уплотнения бетонной смеси / A.A. Вавитов, А.И. Дмитриев, В.М. Новоженов, В.М. Перцев В.Т. и др.- Опубл. в Б.И.-1989.- № 34.- 6 с. Лично автором выполнено 2 страницы.

23. A.c. Ks 1629206 СССР, МКИ В 28 С 7/02.. Устройство для приготовления бетонной смеси / В.Т. Перцев, Л.Г. Гольденберг, М.Л. Подвальный, В.Г. Пыльнев- Опубл. в Б.И.- 1990.- №7. 6 с. Лично автором выполнена 1 страница.

24. А.с. № 1378908 СССР, В 01 Р 9/02. Смеситель непрерывного действия / Л.Г Гольденберг, М.А. Берман,- Опубл. в Б.И.-1988.-№9,- 5 с. Лично автором выполнено 1,5 страницы.

25 А.с. № 14985476 СССР, В 01 Р 9/02. Смеситель. / Л.Г Гольденберг, М.А. Берман и др.- Опубл. в Б.И.-1989.-№29. - 5 с. Лично автором выполнено 2 страницы.

26. А.с. № 1459703 СССР, МКИ В 01 Р 09/02. Смеситель./ Л.Г Гольденберг, М.А. Берман, В.М. Ям,- Опубл. в Б.И.-1989.-№29. -5 с. Лично автором выполнено 2 страницы.

27. А.с. № 1546127 СССР, МКИ В 01 Р 09/02. Устройство для непрерывного перемешивания сыпучих материалов / Л.Г Гольденберг, М.А. Берман, В.Д. Волков.- Опубл. в Б.И.-1990.-№8. -5 с. Лично автором выполнена 1 страница.

28. А.с. № 1583155 СССР, МКИ В 01 Р 09/02. Смеситель. / Л.Г Гольденберг, М.А. Берман, В.Д. Волков и др.- Опубл. в Б.И.-1990.-№29. -6 с. Лично автором выполнена 1 страница.

29. Пат. № 2013115 РФ, МПК В 01 Р 09/02. Смеситель-активатор / Л.Г Гольденберг, М.А. Берман, Ю.И. Калинин и др.- Опубл. в Б.И.- 1994.-№10.-5с. Лично автором выполнено 2 страницы.

Подл, в печать 19.11.04 г. Формат 60x84 1/16. Бумага писчая Уч.-изд. л. - 1,5 Усл.-печл. - 1,6. Тираж 100 экз. Заказ № 571

Отпечатано в отделе оперативной полиграфии Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. 394006, Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84.

2 0 39

РНБ Русский фонд

2005-4 48233

Введение.

1. Роль процессов перемешивания и уплотнения в формировании ранней структуры бетона.

1.1. Исходные предпосылки изучения процессов формирования ранней структуры бетонов.

1.2. Научно-практические предпосылки управления процессами перемешивания и уплотнения

2. Методология и методы исследований

2.1. Процессы формирования структуры бетона как объект исследования, оптимизации и управления.

2.1.1. Структурные характеристики бетонной смеси

2.1.2. Анализ процессов раннего формирования структуры бетонов как сложной физико-механической системы

2.1.3. Описание и построение моделей раннего формирования структуры бетона .:.

2.1.4. Принципы идентификации моделей и оптимизации процессов раннего формирования структуры бетонов.

2.1.5. Подходы к управлению процессами раннего формирования структуры бетона

2.2. Методы исследования структуры и свойств бетонной смеси в условиях вибрационных воздействий.

2.3. Характеристика сырьевых материалов и бетонных смесей.

3. Исследования свойств бетонной смеси, проявляемых в условиях сдвига при перемешивании и вибрировании.

3.1. Исследование структурно-реологических свойств систем, составляющих бетонную смесь, проявляющихся при относительном сдвиге.

3.2. Исследование диссипативных, инерционных и структурно-реологических свойств бетонной смеси, проявляющихся при вибрационных воздействиях

3.2.1. Исследование диссипативных и инерционных свойств бетонной смеси

3.2.2. Исследование структурно-реологических свойств бетонной смеси при вибрационном воздействии.

3.3. Обоснование и выбор типа смесителей для приготовления бетонной смеси

3.3.1. Оценка эффективности смесителей для приготовления бетонной смеси.

3.3.2. Обоснование и выбор привода смесителя.

3.4. Исследования процессов раннего формирования структуры бетонной смеси при вибромеханическом перемешивании

3.5. Идентификация параметров и проверка адекватности математических моделей процессов перемешивания и уплотнения.

3.6. Выводы.

4. Внедрение результатов исследований и определение их технико-экономической эффективности.

4.1. Системы автоматического контроля процессов приготовления и уплотнения бетонной смеси.

4.1.1. Результаты разработки установки автоматического контроля и регулирования реологических свойств бетонной смеси при ее приготовлении.

4.1.2. Результаты разработки систем контроля процесса уплотнения бетонной смеси.

4.1.3 .Результаты разработки системы измерения вибровязкости бетонной смеси.

4.2. Смесители с вибромеханическим перемешиванием.

4.2.1. Катково-лопастной смеситель с вибрирующей чашей.

4.2.2. Лопастной смеситель с качающимся и вибрирующим корпусом.

4.3. Лабораторная виброплощадка с расширенными функциональными возможностями.

4.4. Промышленные виброплощадки с автоматизированным управлением.

4.4.1. Промышленные испытания виброплощадки для производства изделий широкой номенклатуры.

4.4.2. Промышленные испытания виброплощадки для производства железобетонных шпал.

Практически неисчерпаемая сырьевая база, высокие показатели физико-механических свойств, долговечность, относительно невысокая стоимость предопределяют бетон и железобетон сегодня и в будущем в качестве основных строительных материалов [1]. Главной проблемой в области промышленности сборного железобетона является создание и освоение прогрессивных технологий и техники, обеспечивающих рост производительности труда, снижения материалоемкости, энергоемкости, улучшение качества готовой продукции. Основное направление совершенствования технологии предусматривает создание систем, обеспечивающих комплексную механизацию и автоматизацию производственных процессов, и их управление. Осуществление автоматизации требует получения оптимальных решений, базирующихся на количественном изучении и описании процесса.

В выполненной диссертационной работе решаются задачи получения исходных количественных закономерностей, необходимых для управления технологическими процессами перемешивания бетонной смеси и формования бетона, т.е. процессами раннего формирования структуры бетона. Диссертационная работа относится к области заводской технологии бетона и железобетона, в то же время ее результаты могут быть распространены на процессы формирования структуры и других композиционных материалов.

Известно, что основные свойства бетона, такие как прочность, однородность по прочности, деформативность и др. закладываются на этапе формирования ранней структуры бетона при перемешивании бетонной смеси и ее уплотнении. Одним из определяющих факторов технологии бетона является вибрационное воздействие. Оптимизация режимов и условий реализации вибрационных воздействий наряду с другими факторами, такими как применение модифицирующих химических добавок, микрокремнезема, фибр, полимерных компонентов и др. служат основой для существенного повышения эффективности производства. Важным является и то обстоятельство, что применение вибрационных воздействий создает предпосылки для создания систем автоматического управления процессами.

Процессы раннего формирования структуры бетона характеризуется протеканием нелинейных, многомерных, нестационарных, стохастичных физико-химических процессов. Управление этими процессами может быть реализовано на основе применения системного подхода. Такой подход к изучению технологии бетонов уже был успешно реализован [2.4]. Системный анализ включает: постановку задачи, структуризацию исследуемых систем, предусматривающую расчленение ее на подсистемы, создание модели управления системы с последующей ее идентификацией. Разработка модели управления осуществлялась на основе моделей, которые строились путем накопления информации об изучаемых процессах. Процедура идентификации технологического процесса заключается в реализации его функционирования по полученным в реальных условиях работы объекта входным и выходным переменным. В диссертации при исследовании процессов формирования структуры бетона в качестве входов рассматривались физико-химические свойства составляющих компонентов, количественные соотношения между ними, параметры силовых, в том числе и вибрационных воздействий, величины внешнего давления, и д.р., а в качестве выходов - характеристики структуры бетонов, такие как плотность, пористость, параметры их распределения. В качестве параметров оптимизации рассматривались показатели свойств бетона, материальные и энергетические затраты. В такой постановке решались практически все задачи диссертационной работы. При этом использовались, как правило, системы управления с обратной связью.

Процессы перемешивания и формования характеризуются нами как сложные иерархически многоуровневые системы. При этом на различных масштабных уровнях рассматриваются: межчастичные взаимодействия, явления формирования агрегированных систем; диссипативные процессы и массообмен при относительном пульсационном движении, как отдельных твердых частиц, так и фрактально-кластерных образований; энергетика системы в масштабе аппарата с оценкой количества подводимой внешней энергии, расходуемой на усреднение многокомпонентной системы. Динамика процессов на каждом масштабном уровне определяется балансом внешних и внутренних сил. Существующие способы перемешивания и формования в целом оказывают влияние на процессы всех отмеченных уровней. Вместе с тем, нами разработаны способы усиления внешнего воздействия на перемешиваемую и уплотняемую систему на требуемом масштабном уровне, в первую очередь, за счет действия вибрации, что обеспечивает изменение баланса сил и, в конечном итоге, повышение качества бетонной смеси и бетона.

Теоретической и практической основой исследования процессов перемешивания и уплотнения являлись: соответствующие разделы таких фундаментальных наук, как математическая статистика, теория управления, физическая и коллоидная химия, статистическая физика, а также основополагающие разработки прикладных наук в области технологии бетонов, автоматизации технологических процессов и др.

В технологию приготовления бетонной смеси определяющий вклад внесли работы Ю.М. Баженова, Г.Я. Кунноса, В.В. Михайлова, В В. Помаз-кова и др., в области реологии дисперсных систем - труды П.А. Ребиндера, Б.Н.Урьева, А.А Трапезникова, вибрационного уплотнения бетонной смеси - исследования А.Е. Десова, Н.В. Михайлова, И.Ф. Руденко, О.А. Савинова, В.Н. Шмигальского; результаты углубленного изучения вибрационного формирования структуры бетонов, реализованного в работах В.В. Помаз-кова, А.А. Афанасьева и других ученых. Широкому распространению вибрационных способов перемешивания и уплотнения бетонов способствовало развитие соответствующего раздела механики - виброреологии, основные положения которой изложены в трудах И.И. Блехмана, Г.Ю. Джена-лидзе, И.И. Быховского, И.Ф. Гончаревича. Существенный импульс развитию современного структурного материаловедения в последние годы дали работы, выполненные Ю.М. Баженовым, И.А. Рыбьевым, П.Г. Комоховым, В.И. Соломатовым, Е.М. Чернышевым, Е.И. Шмитько и другими учеными, в которых реализуется подход, основанный на неформальном представлении многоуровневой структуры композиционных материалов, дана качественная и количественная оценка структурных уровней и показана возможность управления свойствами материалов путем изменения их структуры.

Таким образом, обобщенные результаты теоретических и практических исследований в области технологии бетонов, соответствующих разделов фундаментальных наук создали предпосылки для комплексного решения научной проблемы управления процессами раннего формирования структуры бетона - с позиций обеспечения требуемого качества изделий, ресурсосбережения, создания основ автоматических систем управления технологическими процессами. С развитием этого направления связаны цель, задачи и содержание диссертационной работы.

Основной целью диссертационной работы является исследование и оптимизация процессов вибромеханического перемешивания и виброуплотнения бетона, получение исходных данных для проектирования смесительного и виброформовочного оборудования, отвечающего современным требованиям и обеспечивающего повышение качества изделий, снижение энергозатрат, улучшение условий труда.

В соответствии с поставленной целью основными задачами диссертационной работы являются.

1. Исследовать вопросы управления процессами перемешивания и уплотнения бетонной смеси, обосновать цели управления и критерии оптимизации, определить перечень управляющих факторов, выявить наиболее значимые внутренние связи, обуславливающие качество получаемой структуры бетона, оценить возможности общепринятого энергетического подхода для разработки моделей рассматриваемых процессов.

2. Выполнить теоретические и экспериментальные исследования структурно-реологических свойств цементосодержащих композиций, в том числе растворных и бетонных смесей, с учетом фрактально-кластерных проявлений в микрогетерогенной составляющей исследуемых систем.

3. Исследовать теоретические и практические вопросы процесса вибромеханического перемешивания растворов и бетонных смесей, разработать математическую модель управления процессом.

4. Исследовать научно-практические вопросы процесса вибрационного формирования структуры бетонных смесей, разработать математическую модель процесса вибрационного формирования структуры бетонов.

5. На основе представлений о формировании ранней структуры бетонов при реализации процессов виброперемешивания и виброуплотнения решить практические задачи создания соответствующего оборудования, систем регулирования и управления.

Работа выполнена автором в период с 1981 по 2004 г.г. на кафедрах «Автоматизация технологических процессов» и «Технология строительных изделий и конструкций» Воронежского государственного архитектурно-строительного университета в плане целевых государственных и отраслевых программ Госстроя СССР, Минпромстройматериалов СССР, госбюджетных и хоздоговорных НИР, в том числе важнейших плановых и конкурсных НИР «Исследовать и усовершенствовать технологический процесс производства шпал на технологических линиях с целью повышения производительности на 25 % с выпуском шпал улучшенной конструкции повышенного качества» (программа Госстроя СССР 011.031, программа Минпромстройматериалов СССР на 1981.1985 г.г., шифр 2.04.035.01).

Научная новизна работы.

1. Разработаны и получили дальнейшее развитие методы количественных исследований процессов вибромеханического перемешивания и виброуплотнения бетонных смесей и бетона.

2. Установлены закономерности изменения структурно-реологических свойств бетонной смеси при относительном сдвиге в зависимости от ее состава, свойств составляющих компонентов и параметров внешних воздействий, реализуемые при построении моделей процессов вибромеханического перемешивания и виброуплотнения.

3. Установлены изменения инерционных и диссипативных свойств бетонной смеси при вибрационном воздействии в зависимости от ее состава и параметров вибрации, явившиеся основой для разработки систем управления.

4. Получены исходные данные, разработаны и практически апробированы автоматизированные системы регулирования работы вибромеханических смесителей и виброплощадок в резонансном режиме, системы управления процессами виброперемешивания и виброуплотнения бетонных смесей.

5. Разработаны новые образцы вибросмесительного и формовочного оборудования, оснащенные системами автоматического регулирования и управления.

Практическое значение работы

На основе представленных в диссертации положений решены практические задачи повышения качества выпускаемой продукции, снижения энергозатрат на производство.

Созданы и прошли промышленную апробацию смесители, оснащенные системами автоматического управления, позволившие существенно повысить качество процесса перемешивания бетонной смеси и обеспечить высокую прочность бетона в ранние сроки твердения за счет механической активации вяжущего. Результаты исследований процессов уплотнения легли в основу проектирования и создания автоматизированных резонансных виброплощадок для формования железобетонных шпал, виброплощадок для формования изделий широкой номенклатуры, лабораторной виброплощадки с расширенными функциональными возможностями, устройства для контроля и регулирования реологических свойств бетонных смесей.

Внедрение результатов. Результаты исследований внедрены на заводе ЖБИ №2 (г. Воронеж), на заводе «Спецжелезобетон» (г. Лиски Воронежской обл.), в ПО «Строммаш» (г. Челябинск), в НПКО «Промавтома-тика» (г. Воронеж), во Всесоюзном институте огнеупоров Минмета СССР (г. Москва), во Всесоюзном институте огнеупоров (г. Ленинград), на огнеупорном заводе Минчермета СССР (г. Семилуки Воронежской обл.), и на заводе «Стройдеталь» (г. Псков).

Результаты исследований используются в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности 290600 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций». Моделирование процессов виброуплотнения и перемешивания бетонной смеси осуществляется в курсе «Процессы и аппараты в технологии строительных материалов и изделий», оптимизации режимов формования - в курсе «Технология бетонных и железобетонных изделий», а также при выполнении студенческих НИР, курсовых и дипломных проектов.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены, обсуждены и получили одобрение на координационном совещании (ВНИИжелезобетон, НИИЖБ Госстроя СССР) «Теория и практика формования железобетонных изделий и конструкций» - Москва, 1985 г.; семинаре по вибрационной технике при Московском доме научно-технической пропаганды - Москва, 1986 г., республиканском научно-техническом семинаре Воронежского НТО «Бетон и железобетон - ресурсо- и энергосберегающие конструкции и технология» -Воронеж, 1988 г.; Всесоюзном научно-техническом совещании «Реконструкция и техническое перевооружение огнеупорных предприятий для выпуска новых, прогрессивных видов огнеупоров» - Москва, 1988 г.; Международной научно-технической конференции «Высокие технологии в экологии» - Воронеж 1998 г.; Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии» - Тула, 2003 г.; Международном конгрессе «Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии» - Белгород, 2003 г.

Публикации. Основные результаты исследований, изложенные в диссертации, опубликованы в 18 печатных работах; получено 11 авторских свидетельств на изобретения.

Объем и структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, основных выводов, списка использованных литературных источников (160 наименований) и приложений, содержащих рабочие материалы в форме расчетов, документы, отражающие результаты производственных внедрений и их экономическую эффективность. Работа изложена на 158 страницах машинописного текста, содержит 16 таблиц и 79 рисунков.

Основные выводы

1. Выполнены исследования процессов вибромеханического перемешивания и виброуплотнения бетонов и получены исходные данные для разработки эффективных смесителей и виброплощадок, систем их автоматического управления.

2. Предложены методы и разработано лабораторное оборудование для исследований структурно-реологических, диссипативных и инерционных свойств вибрируемых бетонных смесей по изменению параметров колебаний вибрационных устройств в условиях управляемого резонансного режима.

3. Получены новые данные о структурно-реологических свойствах цементно-водных систем, растворных и бетонных смесей, проявляемых в условиях относительного сдвига при механических и вибрационных воздействиях, о динамике структурных перестроек в исследованных системах и изменениях их энергетического состояния на микро -, мезо - и макроуровнях. На основе выявленных закономерностей построены математические модели процессов вибромеханического перемешивания и виброуплотнения бетонной смеси.

4. Доказано, что для получения высокой однородности бетонной смеси, ускоренного роста прочности в ранние сроки твердения и увеличения прочностных показателей бетона, целесообразна реализация одностадийных режимов вибромеханического перемешивания. Установлено, что при оптимальных величинах виброускорений, находящихся в диапазоне 30.40 м/с , вибромеханическое перемешивание обеспечивает снижение энергозатрат в 1,5.2 раза, повышение однородности смеси более чем в 1,8 раза. Вибромеханическое перемешивание позволяет повысить прочность бетона в первые сутки твердения более чем в 2,5 раза по сравнению с механическим перемешиванием.

5. Изготовлены и прошли промышленные испытания образцы смесителей с вибромеханическим перемешиванием: катково-лопастной, лопастной с качающимся и вибрирующим корпусом, которые обеспечивают повышение однородности смесей в 2 раза, прочности бетона в 28 суточном возрасте на 60 %, снижение энергозатрат на перемешивание в 1,6 раза по сравнению с серийными смесителями принудительного действия.

6. Создана и прошла испытания лабораторная виброплощадка, предназначенная для определения вибровязкости, степени уплотнения и энергозатрат на уплотнение бетонной смеси, необходимых при проектировании составов бетонов, для исследования инерционных, диссипативных и других свойств дисперсно-зернистых систем.

7. Изготовлены и прошли заводские испытания образцы автоматизированных резонансных виброплощадок, обеспечивающих снижение энергозатрат на уплотнение в 5 раз, установленной мощности привода - более чем в 4 раза по сравнению с серийно выпускаемыми виброплощадками и повышение однородности уплотнения бетона почти в 1,5 раза. Ресурс работоспособности машин увеличен в несколько раз, существенно улучшены санитарно-гигиенические условия труда работающих за счет снижения вибрационного воздействия на рабочих местах и уровня шума.

1. Баженов Ю.М. Новому веку новые бетоны / Ю.М. Баженов // Строительные материалы XXI века,- 2000.- № 2.- С. 10-11.

2. Шмитько Е.И. Управление процессами твердения и структурообразова-ния бетонов: Дис. . докт. техн. наук / Шмитько Евгений Иванович. -Воронеж, 1994.- 525 с.

3. Перцев В.Т. Управление процессами раннего формирования структуры бетонов: Дис. . докт. техн. наук / Перцев Виктор Тихонович. Воронеж, 2002.- 472 с.

4. Чернышов Е.М. Управление процессами структурообразования и качеством силикатных автоклавных материалов: Дис. . докт. техн. наук / Чернышов Евгений Михайлович.-Л., 1988.- 523 с.

5. Баженов Ю.М. Высокопрочный мелкозернистый бетон для армированных конструкций / Ю.М. Баженов.- М.: Госстройиздат, 1963.- 197 с.

6. Куннос Г.Я. Вибрационная технология бетона / Г.Я. Куннос.- Л.: Стройиздат, 1967.-168с.

7. Мозгов Н.Н. Вибрационный смеситель для тонкодисперсных материалов / Н.Н. . Мозгов // Современные машины и аппараты химических производств: II Всесоюз. науч. конф. Чимкент, 1980.- С. 672-676.

8. Проектирование и контроль состава бетона / Библиотека по американскому и Европейскому строительству: Сбор. тр. Вып.Ш.-М., 1929. -126 с.

9. Кинд В.А., Окороков С.Д. Строительные материалы / В.А. Кинд, С.Д.

10. Окороков.- М.: Госстройиздат, 1934.- 689 с.

11. Скрамтаев Б.Г., Фальков Н.А. Бетон для предварительно напряженныхжелезобетонных конструкций / Б.Г. Скрамтаев, Н.А. Фальков // Предварительно напряженные железобетонные конструкции: Сбор.- М.: Стройиздат.- 1947.-С. 57-63.

12. Листопадов М.Е. Гидравлическая активизация вяжущих / М.Е. Листопадов // Строительные материалы.- №3.-1960.- С. 16-18.

13. Мощанский Н.А. Механическое активирование цементов / Н.А. Мощанский // Строительная промышленность.-№8.- 1951.- С. 400.

14. Десов А.Е. Вибрированный бетон / А.Е. Десов.- М.: Госстройиздат,1956.- 227с.

15. Десов А.Е. Бетономешалка для жестких смесей с вибрирующими лопастями и с автоматическим учетчиком работы / А.Е. Десов // Строительная промышленность.-№3.-1937.- С. 21 26.

16. Баженов Ю.М. Применение мелких песков в бетоне для сборных железобетонных конструкций / Ю.М. Баженов // Применение мелких песков в бетоне и методы подбора состава бетона.- М.: Госстройиздат, 1961.-С. 103-108.

17. Кафаров В.В. Основы массопередачи / В.В. Кафаров.- М.: Высшая школа, 1979.-439 с.

18. Кафаров В.В., Дорохов И.Н. Системный анализ процессов химическойтехнологии. Основы стратегии / В.В. Кафаров, И.Н. Дорохов. М.: Наука, 1976.-500 с.

19. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии

20. А.Г. Касаткин. М.: Химия, 1973.- 754 с.

21. Штербачек 3., Тауск П. Перемешивание в химической промышленности / 3. Штербачек, П. Тауск. Л.: Госхимиздат, 1963.- 385 с.

22. Первушин И.И. Исследование условий приготовления мелкозернистыхбетонов в смесителях принудительного действия: Дис. канд. техн. наук / Первушин Игорь Иванович.- Воронеж, 1974. 185 с.

23. Кафаров В.В., Дорохов И.Н., Арутюнов С.Ю. Системный анализ процессов химической технологии / В.В. Кафаров, И.Н. Дорохов, С.Ю. Арутюнов.- М.: Наука.-1985.- 440 с.

24. Колмогоров А.Н. О логарифмически-нормальном законе распределенияразмеров частиц при дроблении / А.Н. Колмогоров // Докл. АН СССР, 1941.- т. 31.- №2.- С. 99-101.

25. Баженов Ю.М. Технология бетона: Уч. пос. для вузов / Ю.М. Баженов.

26. М.: Изд-во АСВ.- 2002.- 500 с.

27. Савинов О.А., Лавринович Е.В. Вибрационная техника уплотнения иформования бетонных смесей / О.А. Савинов, Е.В. Лавринович.- Л.: Стройиздат, 1986. 280 с.

28. Шмигальский В.Н. Формование изделий на виброплощадках / В.Н. Шмигальский.- М.: Стройиздат, 1968. 104 с.

29. Михайлов В.В., Михайлов Н.В. Понижение вязкости дисперсных систем вибрацией / В.В. Михайлов, Н.В. Михайлов // ДАН СССР, 1964.Т. 155.-№4.- С. 920-924.

30. Афанасьев А.А. Технология импульсного уплотнения бетонных смесей

31. А.А. Афанасьев.- М.: Стройиздат, 1987. 168 с.

32. Гусев Б.В., Деминов А.Д., Крюков Б.И. и др. Ударно-вибрационная технология уплотнения бетонных смесей / Б.В. Гусев, А.Д. Деминов, Б.И. Крюков. -М.: Стройиздат, 1982. 127 с.

33. Руденко И.Ф. Формование изделий поверхностными виброустройствами / И.Ф. Руденко. М.: Стройиздат, 1972. - 176 с.

34. Быховский И.И., Бауман В.А. Вибрационные машины и процессы встроительстве / И.И. Быховский, В.А. Бауман.- М.: Высшая школа, 1977,- 255 с.

35. Быховский И.И. Вопросы автоматизации вибрационного формованияжелезобетонных и бетонных изделий / И.И. Быховский // Формование бетона: Сб. Труд. НИИЖБ.-М., 1975.- С. 33-39.

36. Помазков В.В. Исследования технологии бетона. Дис.докт. техн. наук,- М., 1969.-420 с.

37. Кутько Б.П., Шмигальский В.Н. Пригрузы в технологии бетонов / Б.П.

38. Кутько, В.Н. Шмигальский.- Кишинев.- ШТИИНЦА, 1983.- 130 с.

39. Руденко И.Ф., Блещик Н.П., Гусев Б.В., Шмигальский В.Н., Шубенкин

40. П.Ф. Проблемы формования и обеспечения качества сборных железобетонных конструкций / И.Ф. Руденко, Н.П. Блещик, Б.В. Гусев, В.Н. Шмигальский и др. // Всесоюз. Конф. По бетону и железобетону. М.: Стройиздат, 1977.-С. 233-239.

41. Савинов О.А. Некоторые результаты обследования вибрационной техники формования железобетонных изделий / О.А. Савинов // Формование бетона: Труд. НИИЖБ.- М.: Стройиздат, 1975.-С. 76-79.

42. Bingham Е.С., Bur U.S. Stand. Bull.- 1916.-№ 13.- 309 p.

43. Schwedoff T.J. De Phys., 1890, (2) 9.- 34 p.

44. Рейнер M. Реология.- M.: Наука, 1965. 223 с.

45. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Механика сплошных сред / Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц.- М.: Гостехиздат, 1953. -796 с.

46. Ребиндер П.А. Физико-химическая механика / П.А. Ребиндер.- М.: Знание, 1958.-64 с.

47. Трапезников А.А., Шалопалкина Т.Г. // Коллоидный журнал. -1957.-Т.1. XIX, №2,- С. 232-243.

48. Воларович М.П. Исследования реологических свойств дисперсных систем / М.П. Воларович // Коллоидный журнал.- 1954.-Т. XXI, вып. 3.-С. 123-128.

49. Баженов Ю.М., Комар А.Г. Технология бетонных и железобетонныхизделий: Уч. для вузов / Ю.М. Баженов, А.Г. Комар. М.: Стройиздат, 1984.- 672 с.

50. Горчаков Г.И. Определение пластичности цементного теста и бетонныхсмесей / Г.И. Горчаков // Тр. НИИЦемента.- 1951.- Вып. 4. С. 15-18.

51. Соломатов В. И. Технология полимербетонов и армополимербетонныхизделий / В. И. Соломатов.- М.: Стройиздат, 1989. 142 с.

52. Блещик Н.П. Структурно-механические свойства и реология бетоннойсмеси и прессвакуумбетона / Н.П. Блещик.- Минск.: Наука и техника, 1997.-232 с.

53. Ивянский Г.Б., Белевич В.Б., Шиповский Н.П. Технология транспортирования по трубопроводам песчаной бетонной смеси во взвешенном состоянии / Г.Б. Ивянский, В.Б. Белевич, Н.П. Шиповский.- М.: Издат. литер, по строит, 1969.-28 с.

54. Ивянский Г.Б., Коюшев В.Д. Особенности транспортирования бетонных смесей по трубопроводам / Г.Б. Ивянский, В.Д. Коюшев.- М.: 1967.- 43 с.

55. Ахвердов И.Н. Возведение каменных сооружений из раздельнойбутовой кладки / И.Н. Ахвердов.- М.: Стройиздат, 1952. 142 с.

56. Королев К.М. Производство бетонной смеси и раствора / К.М. Королев.- М.: Высшая школа, 1973. 343 с.

57. Урьев Н.Б., Михайлов Н.В. Коллоидный цементный клей и его применение в строительстве / Н.Б. Урьев, Н.В. Михайлов.- М.: Стройиздат, 1967.- 175 с.

58. Лермит Р. Проблемы технологии бетона / Р. Лермит.- М.: Стройиздат,1959.-294 с.

59. Фрейсинэ Е. Переворот в технике бетона / Е. Фрейсинэ.- СИТИ.: Л.-М.: 1938.- 99 с.

60. Ахвердов И.Н. Основы физики бетона / И.Н. Ахвердов. М.: Стройиздат, 1981.-425 с.

61. Куннос Г.Я. Современное состояние технологической механики ячеистых бетонов / Г.Я. Куннос // Реология бетонных смесей и ее технологические задачи: Сб. трудов.- Рига.- РПИ, 1976.- С.З — 31.

62. Помазков В.В. Реологические свойства некоторых высококонцентрированных двухфазных систем / В.В. Помазков // Материалы Всесо-юзн. конф. по процессам в сквозных дисперсных потоках.- Одесса, 1967.-С. 10-14.

63. Савинов О.А., Лавринович Е.В. Теория и методы вибрационного формования железобетонных изделий / О.А. Савинов, Е.В. Лавринович.-Л.: Стройиздат, 1972. 276 с.

64. Блехман И.И. Вибрационная механика / И.И. Блехман.- М.: Физматлит,1994.-400 с.

65. Вибрации в технике: Справочник. Т. 2. Колебания нелинейных механических систем / Под ред. И.И.Блехмана.- М.: Машиностроение, 1980.351 с.

66. Блехман И.И., Джанелидзе Г.Ю. Вибрационное перемещение / И.И. Блехман, Г.Ю. Джанелидзе.- М.: Наука, 1964. 412 с.

67. Гранат Н.Л. Установившиеся колебания сосудов с двухфазной смесью /

68. Изв. АН СССР, ОНТ, Механика и машиностроение.- 1964, № 5.- С. 61-64.

69. Куннос Г.Я. Элементы макро-микро- и объемной реологии / Г.Я. Куннос.- Рига, 1981. 98 с.

70. Олемской А.И., Флат А.Я. Использование концепции фрактала в физике конденсированной среды / А.И. Олемской, А.Я. Флат // УФН.-1993.-Т. 12.- № 163.- 50 с.

71. Урьев Н.Б. Физико-химические основы технологии дисперсных системи материалов / Н.Б. Урьев.- М.: Химия, 1988. 256 с.

72. Перцев В.Т., Шмитько Е.И., Головинский П.А. Роль дисперсности ивлажности в процессах структурообразования дисперсно-зернистых систем / В.Т. Перцев, Е.И. Шмитько, П.А. Головинский // Изв. вузов. Строительство.- 1998.- № 6.- С. 45-50.

73. Бобрышев А.Н., Козомазов Н.В., Бабин Л.О., Соломатов В.И. Синергетика композитных материалов / А.Н. Бобрышев, Н.В. Козомазов, Л.О. Бабин, В.И. Соломатов.-Липецк: НПО ОРИУС, 1994.-153 с.

74. Бобрышев А.Н., Макридин Н.И., Соломатов В.И. Явления самоорганизации в твердеющих цементных системах / А.Н. Бобрышев, Н.И. Макридин, В.И. Соломатов.-Пенза.- ПДНТП, 1989.-34 с.

75. Головинский П.А., Перцев В.Т., Кузьменко Р.В., Алексеева Е.В. Релаксация плотности гранулированных систем при вибрации / П.А. Головинский, В.Т. Перцев и др. // Конденсированные среды и межфазные границы.- 2001.- Т.З.- №1.- С. 18-21.

76. Snabre P., Mills P. Rheology of Weakly Flocculated Suspensions of Rigid

77. Partices / J. Phuys. Ill France 6.- 1996.- P. 1811-1834.

78. Mills P. Non-Newtonian behavior of flocculated suspensions.- J. Phys. Lett.

79. France 46.-1985.- P. 301-309.

80. Sonntag R. C., Russel W. B. Structure and breakup of floes subjected tofluid stresses.- J. Colloid Interface Sci. 115.- 1987.- P. 378-389.

81. Mills P, Snabre P. The fractal concept in the rheology of concentrated suspension // Rheol. Acta 26.- 1988.-P. 105- 108.

82. Долч B.JI. Воздухововлекающие добавки / Добавки в бетон. Справочное пособие // Под ред. B.C. Рамачандрана и др. М.: Стройиздат, 1988.-С. 229-259.

83. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии: .- 2-е изд., перераб. и доп. / С.С. Воюцкий.- М.: Химия, 1964.- 528 с.

84. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии: Учебник для вузов.- 3-е изд. исправл. / Д.А. Фридрихсберг. СПб.: Химия, 1995.- 400 с.

85. Урьев Н.Б. Структурированные дисперсные системы / Н.Б. Урьев // Соро-совский образовательный журнал.- 1998.-№ 6.- С. 42-47.

86. Перцев В.Т., Шмитько Е.И. Управление процессами формирования структуры // Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики: Сб. науч . тр.-Тула, 2003.- С. 23-29 .

87. Вибрации в технике: Справочник. Т.4. Вибрационные процессы и машины. / Под ред.Э. Э. Лавендела.- М.: Машиностроение, 1981. -509 с.

88. Членов В.А., Михайлов Н.В. Виброкипящий слой / В.А. Членов, Н.В.

89. Михайлов.- М.: Наука, 1972. 343 с.

90. Ганиев Р.Ф., Украинский Л.Е. Динамика частиц при воздействии вибраций / Р.Ф. Ганиев, Л.Е. Украинский.- Киев. Наукова думка, 1975. -168 с.

91. Винер Н. Кибернетика и общество / Н. Винер.- М.: Иностранная литература, 1958.-200 с.

92. Основы автоматического управления: Под ред. B.C. Пугачева. М.: Наука, 1968.- 389 с.

93. Основы управления технологическими процессами / Под ред. Н.С. Райбмана. М.: Наука, 1978.-440 с.

94. Крайзмер Л.П. Кибернентика / Л.П. Крайзмер.- М.: Агропромиздат,1985. 255 с.

95. Фортье А. Механика суспензий / А. Фортье.- М.: Мир, 1971.-264 с.

96. Гранат H.JI. О возмущениях, производимых телом, движущимся в вязкой жидкости / H.JI. Гранат // Изв. АН СССР. Механика и машиностроение.- 1961.- С.86-89.

97. Гранат H.JI. Движение твердого тела в пульсирующем потоке вязкойжидкости / H.JI. Гранат // Изв. АН СССР, ОНТ, Механика и машиностроение.- 1960.-№ 1.- С. 73-78.

98. Соловьев А.Н. Вибрационный метод измерения вязкости жидкостей / .,

99. A.Н. Соловьев, А.Б. Каплун. — Новосибирск: Наука, 1970.- 140 с.

100. Перцев В.Т. Виброуплотнение бетонной смеси в условиях управляемого авторезонансного режима / В.Т. Перцев // Эффективные композиты и конструкции.- Воронеж.- ВГУ, 1988.- С. 65-70.

101. Гольденберг Л.Г. Лабораторная виброплощадка с расширенными функциональными возможностями / Л.Г. Гольденберг, В.Т. Перцев,

102. B.Г. Пыльнев // Бетон и железобетон-ресурсо-и энергосберегающие конструкции и технология: Тр. конфер.- Воронеж, 1988.- С. 28-35.

103. А.с. 1507571 СССР. Система управления вибрационным устройствомдля уплотнения бетонной смеси / Вавитов А.А., Дмитриев А.И., Но-воженов ВМ, Перцев В.Т. и др.- Опубл. в Б.И.- 1989.- № 34.

104. Перцев В.Т. Виброуплотнение бетонной смеси в условиях управляемого резонансного режима: Дис. канд. техн. наук / Перцев Виктор Тихонович.- Днепропетровск, 1983. 198 с.

105. А.с. 729057 СССР. Способ формования бетонных изделий / Помазков

106. В.В., Гольденберг Л.Г., Перцев В.Т., Пыльнев В.Г.- Опубл. в Б.И.-1979.-№ 15.

107. Перцев В.Т. Автоматизированная резонансная виброплощадка с электромагнитным приводом / В.Г. Пыльнев, В.В. Помазков, Л.Г. Гольденберг, B.C. Кабанов // Транспортное строительство.- 1981.-№ 2.- С. 23-24.

108. Осмаков С.А. Виброударные формовочные машины / С.А. Осмаков, Ф.Г. Брауде. Л.: Стройиздат, 1978.-128 с.

109. Крюков Б.И. Динамика вибрационных машин резонансного типа / Б.И. Крюков.- Киев: Наукова думка, 1967. 163 с.

110. Перцев В.Т. Исследование структурно-реологических свойств цементных композиций / В.Т. Перцев, П.А. Головинский, Е.В. Алексеева // Физика и технология: Сб науч. труд.- Воронеж, 2003.- С. 76-87.

111. Бойков А.И. Исследование импульсного уплотнения бетонных смесей при изготовлении железобетонных изделий вертикального формования: Дис.канд. техн. наук. / Бойков Альберт Иванович.- Воронеж, 1975.-235с.

112. Афанасьев А.А. Взаимодействие частиц заполнителя в условиях волнового поля бетонной смеси / А.А. Афанасьев, А.И. Бойков // Формование бетона.- М.: Стройиздат, 1975.- С.55-61.

113. Нигматулин Р.И. Механика гетерогенных сред / Р.И. Нигматулин.- М. Наука, 1978.-336 с.

114. Быховский И.И. Основы теории вибрационной техники / И.И. Быхов-ский.- М.: Машиностроение, 1969.- 363 с.

115. Бабаков И.М. Теория колебаний /И.М. Бабаков.- М.гНаука,1965.-759 с.

116. Ден-Гартог Дж. П. Механические колебания / Дж. П. Ден-Гартог. -М.: Физмат, 1960.-580с

117. Первушин И.И. Оптимизация состава бетона на Георгиу-Дежском заводе спецжелезобетона / И.И. Первушин, Шмитько Е.И // Промышленность сборного железобетона.- Сер.З.- Вып.8,- М.: ВНИИЭСМ, 1982.-С. 34-37.

118. Крылова А.В. Резервы повышения эффективности производства изделий из тяжелого бетона / А.В. Крылова, И.И. Первушин, В.Т. Перцев // Вопросы эффективности производства сборного железобетона.- Воронеж, 1988.-С. 15-17.

119. Евдокимов В.А. Защита от вибрации на заводах сборного железобетона/В. А. Евдокимов.- Д.: Стройиздат, 1981.-71 с.

120. Гольденберг Л.Г. Синтез и исследование новых способов эффективного использования электромагнитного вибропривода технологического назначения: Дис. . докт. техн. наук / Гольд енберг Лейбиш Герцевич.-Воронеж, 1997.- 407 с.

121. Гольденберг Л.Г. Применение управляемого электромагнитного привода на технологическом оборудовании предприятий промышленности строительных материалов. Аналитический обзор / Л.Г. Гольденберг, М.А. Берман.-ЧЛ .-М.: ВНИИЭСМ, 1992.- 52 с.

122. Гольденберг Л.Г. Проект автоматизированной виброплощадки с электромагнитным приводом для формования железобетонных шпал / Л.Г. Гольденберг, В.Г. Пыльнев, Ю.П. Костин // ВНИИЭСМ. Сер. Промышленность сборного железобетона.- 1982.- Вып.8.- С. 37-38.

123. Каменский Г. Н. Гидрогеология СССР / Г. Н. Каменский, М. М. Тол-стихина, Н. И. Толстихин.- М.: Недра.- 1959.- 342 с.

124. Макаров Ю.И. Отечественное и зарубежное оборудование для смешения сыпучих материалов / Ю.И. Макаров , Б.М. Ломакин, В.В. Хара-коз М.: ЦИНТИАМ.- 1964.-86 с.

125. Макаров Ю.И. Новые типы машин и аппаратов для переработки сыпучих материалов (обзор) / Ю.И. Макаров. М.: МИХМ, 1982. - 75 с.

126. Филин В.Л. Развитие техники перемешивания жидких сред (обзор) / В.Л. Филин.- М.: ЦИНТИХимнефтемаш, 1980. 26 с.

127. Васильцов Э.А. Новые методы перемешивания (обзор) / Э.А. Василь-цов, Г.П. Коровнина, А. А. Лобанов. М.: ЦИНТИХимнефтемаш, 1973. - 56 с.

128. Багринцев И.И., Смесительное оборудование для сыпучих и пастообразных материалов / И.И. Багринцев, Л.М. Лебедева, В.Я. Филин. -М.:ЦИНТИХимнефтемаш, 1986.- 34 с.

129. Бунин Л.В. Классификаторы для зернистых и порошкообразных материалов / Л.В. Бунин, Б.М. Берлин, М.Я. Медведовский.-М.: ЦИНТИХимнефтемаш, 1978. 53 с.

130. Филин В.Я. Современные конструкции смесителей для сыпучих и зернистыных материалов / В.Я. Филин. М : ЦИНТИХимнефтемаш, 1972. - 52 с.

131. Горбовец М.Н. Вибрационная техника строительной индустрии / М.Н. Горбовец.- М.: ЦНИИТЭСтроймаш, 1979. 52 с.

132. Моргулис М.Л. Вибрационные смесители: ВНИИНСМ, Вибрационная техника / М.Л. Моргулис, К.Г. Петров, М.И Аронов.- М.: НИИИнфстройдоркоммунмаш. 1966.-С. 139-142.

133. А.с. СССР № 1205932. Смеситель / Л.Г. Гольденберг, М.А. Берман, С.С. Гордон. Опубл. в Б.И.- 1986.- №3.

134. Борщевский А.А. Выбор отношения масс двухмассных резонансных виброплощадок с продольно-горизонтальными колебаниями / А.А. Борщевский // Строительные и дорожные машины.- 1978,- №8.

135. Берман М.А. Интенсификация процесса перемешивания многокомпонентных мелкозернистых смесей. Матер, конф. Бетон и железобетон-ресурсо- и энергосберегающие конструкции и технология / М.А. Берман, Л.Г. Гольденберг, В.Г. Пыльнев.- Воронеж.-1988.-С. 23 28.

136. Гольденберг Л.Г., Берман М.А., Калинин Ю.И., Пыльнев В.Г. Смеситель-активатор.- Патент РФ № 2013115. Открытия, изобретения,-1994.-№10.

137. Егоров М.М. Природа поверхности силикатов. Современное представление о связанной воде в породах / М.М. Егоров.- М.: АН СССР, 1963.-С. 5-16.

138. Теоретическая механика. Терминология.- Вып. 90.-М.: Наука, 1974.-44с.

139. Эйнер Л. О проблемах измерения комплексной вязкости жидкотеку-чих материалов: Реология бетонных смесей и ее технологические задачи / Л. Эйнер, Б. Гордон, Ю. Реммель.- Рига.- РПИД976.-С. 52-53.

140. Микишев Г.Н. Динамика твердого тела с полостями, частично заполненными жидкостью / Г.Н. Микишев, Б.И. Рабинович.- М.: Машино-стоение,1968.- 532 с.

141. Моисеев Н.Н. Динамика тела с полостями, содержащими жидкость / Н.Н. Моисеев, В.В. Румянцев.- М.: Наука, 1965.- 439 с.

142. Сретенский Л.Н. Колебания жидкости в подвижном сосуде / Л.Н. Сретенский.- Изв. АН СССР, ОТН, 1951, №10.- С.- 1483-1494.

143. Черноусько Ф.Л. Колебания сосудов с вязкой жидкостью / Ф.Л. Черно-усько.- Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа, I960.- № 1.-С. — 5866.

144. А.с. № 775667 СССР. Вибродатчик вязкости / В.В.Помазков, Л.Г., Гольденберг, В.Т.Перцев, В.Г. Пыльнев,- Опубл. в Б.И.- 1980.- № 40.

145. А.с. 752254 СССР. Устройство для регулирования частоты колебаний платформы / Гольденберг Л.Г., Дюжаков Е.В., Пыльнев В.Г. и др.-Опубл. вБ.И.- 1980.-№28.

146. А.с. 1629206 СССР. Устройство для приготовления бетонной смеси / В.Т. Перцев, Л.Г. Гольденберг, М.Л. Подвальный, В.Г. Пыльнев-Опубл. в Б.И.- 1990.- №7.

147. А.с. 752255 СССР. Устройство для регулирования амплитуды колебаний платформы / Л.Г. Гольденберг, Е.В. Дюжаков, В.Г. Пыльнев и др.-Опубл. в Б.И.- 1980.- № 28.

148. А.с. 1172583 СССР. Устройство для управления смесителем / М.А. Берман, Л.Г. Гольденберг, В.Г. Пыльнев и др.- Опубл. в Б.И.- 1985.- № 30.

149. А.с. 761917 СССР. Преобразователь напряжения / Л.Г. Гольденберг, Е.В. Дюжаков, В.Г. Пыльнев и др.- Опубл. в Б.И.- 1980.- № 33.

150. Перцев В.Т. Регулирование формовочных свойств бетонной смеси / В.Т. Перцев, Л.Г. Гольденберг, В.Г. Пыльнев // Актуальные проблемы строительства и архитектуры в районах Дальнего Востока.-Ч.-2.- Иркутск- Благовещенск.- БТИ, 1990.- С.24-30.

151. Исследования технологических процессов производства строительных изделий на ДСК для разработки систем автоматического управления // Отчет о НИР ВорИСИ.- Руковод. раздела В.Т. Перцев х/д 40/88-№ ГР 01.88.0019515.-1988.-100 с.

152. Десов А.Е. Автоматическое регулирование подвижности бетонной смеси: Автоматизация и усовершенствование процессов приготовления, укладка и уплотнение бетонной смеси / А.Е. Десов.- НИИЖБ, М.: Госстройиздат, 1961.-С.43-68.

153. Ким К.Н. Автоматическое регулирование технической вязкости бетонной смеси: Материалы конференции по бетону и железобетону / К.Н. Ким.- М.: Стройиздат, 1966,- С. 34-39.

154. Десов А.Е. Автоматическое регулирование жесткости и подвижности бетонной смеси / А.Е. Десов, К.Н. Ким.- М.: Стройиздат, 1969.-119 с.

155. Нечаев Г.К. Автоматизация технологических процессов на предприятиях строительной индустрии / Г.К. Нечаев, А.П. Пух, В.А. Ружич-ка.- Киев.- Высшая школа, 1979.- 280 с.

156. Гордон А.Э. Автоматизация контроля качества изделий из бетона /

157. A.Э. Гордон, Л.И. Никулин.- М.: Стройиздат, 1990.-300 с.

158. Воробьев В.А. Энергосбережение в электроприводах промышленныхбетоносмесительных установок: Вестник БГТУ им. В.Г.Шухова /

159. B.А. Воробьев, А.В. Гайсинский,- №6.- Белгород, 2003.- С. 267-270.

160. Алексеев В.А. Сравнительные испытания различных методов и приборов контроля качества уплотнения бетонных смесей: Изв. ВНИИГ им. Веденеева. Сб. науч. трудов / В.А. Алексеев, Н.Г. Волков, Н.М. Дерюгин и др. Л.: Т. 134, 1979.-С. 57-61.

161. Тихонов В.Т., Назаренко И.И., Гарнец В.Н., Кравчук В.Т. К вопросуоб энергетическом балансе виброплощадок / В.Т. Тихонов, И.И. Назаренко, В.Н. Гарнец, В.Т. Кравчук.- Изв. АН Киргизской ССР, 1973, Т. 1.-С. 36-42.

162. Овчаренко Ф.Д. Гидрофильность глин и глинистых минералов / Ф.Д.

163. Овчаренко.- Киев: Изд. АН УССР, 1989.-384 с.

164. Блехман И.И. Синхронизация динамических систем / И.И. Блехман.1. М.: Наука, 1971.- 894 с.

165. Крюков Б.И. Динамика вибрационных машин резонансного типа /

166. Б.И. Крюков. Киев: Наукова думка, 1967. - 240 с.

167. Борщевский А.А. Стабилизация режима работы строительных резонансных вибрационных машин. Дис. . докт. техн. наук / Борщевский Александр Алексеевич.- М.: МИСИ, 1980.- 457 с.

168. Хвингия М.В. Электромагнитные вибраторы с регулируемой собственной частотой / М.В. Хвингия, Б.И. Ниношвили. Тбилиси: Мец-ниереба, 1971.- 224 с.

169. Гольденберг JI.T. Установка для виброформования изделий с электромагнитным приводом / JI.T. Гольденберг, М.А. Берман, В.Г. Пыльнев // Экспресс-обзор.- М.: ВНИИЭСМ, 1991,- С.6-10.

170. Пособие по технологии формования железобетонных изделий (к СНиП 3.09.01-85).- М.: Стройиздат, 1988.- 112 с.