автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Исследование и создание ряда цикличных гравитационных бетоносмесителей

Спхсок основных обозначения.

Введение.■.

Глава I. Состояние вопроса и определение направления научных исследова-Н1Й

1.1. Обзор современных конструкций цикличных гравитационных бетоносмесителей и выбор объектов исследований.

1.1 Л. Классификация цикличных гравитационных бетоносмесителей и обоснование выбора объектов исследований.

1.2. Рабочие органы цикличных гравитационных бетоносмесителей и их параметры

1.3. Обзор и анализ предшествовавших исследований

1.4. Задачи исследований.

Глава П. Методика теоретических и экспериментальных исследований работы гравитационных бетоносмесителей

2.1. Оценка качества приготовления бетонной смеси.

2.1.1. Методы оценки качества приготовления бетонной смеси.

2.1.2. Определение необходимого количества опытов, проб в рамках одного опыта, величины представительной прооы и времена выдержки образцов

2.2. Стенды и приборы для проведения экспериментальных исследований. Последовательность проведения эксперимента, отбора и испытания проб.

2.3. Выбор состава оетонной смеси для проведения экспериментальных исследований

2.4. Обеспечение достоверности результатов

2. Таблицы результатов экспериментальных исследований (показатель изменчивости прочности образцов - кубов).

3. Акты приёмочных испытаний: а) бетоносмесителя СБ-84. ♦ б) бетоносмесителя СБ-91. в) бетоносмесителя СБ-94. г) бетоносмесителя СБ-101.

4. Копии проспектных материалов ВДНХ.

5. Копии некоторых авторских свидетельств. по бетоносмесителям

- ci

2.4.1. Факторы, влияющие на изменчивость прочности бетона при приготовлении бетонных смесей

2.4.2. Мероприятия по устранению влияния побочных технологических факторов на однородность полученной смеси.

Глава Ш. Исследование влияния параметров рабочих органов бетоносмесителя на процесс перемешивания

3.1. Теоретические предпосылки к исследованию влияния параметров рабочих органов на процесс перемешивания.

3.2. Экспериментальные исследования влияния параметров бетоносмесителя на процесс перемешивания . . ♦

3.3. Статистические исследования зависимости диаметра загрузочного отверстия от ёмкости бетоносмесителя по загрузке

3.4. Анализ формулы показателя качества перемешивания .^

3.5. Исследование соотношений теоретических и расчётных параметров бетоносмесителей

3.6. Рабочая методика расчёта рабочих органов бетоносмесителя.

Глава 1У. Внедрение в народное хозяйство результатов исследований

4.1. Создание ряда новых бетоносмесителей

4.2. Сопоставление расчётных параметров бетоносмесителей с фактическими и анализ имею- щнхся отклонений.

4.3. Технико-экономический эффект, получаемый от внедрения ряда цикличных гравитационных бетоносмесителей.*

Директивами ХХ1У съезда КПСС ставится задача увеличения производства строительных материалов в 1971-75 гг. в 1,4, что соответствует увеличению производства бетона в абсолютных цифрах до 284 млн.м3 по сравнению с 205 млн.м3 в 1970г.

Значительная часть этой работы выполняется в настоящее время и будет выполняться в дальнейшем цикличными гравитационными бетоносмесителями - самыми распространенными машинами для приготовления бетонной смеси.

В 1972г. из 29000 бетоносмесителей, выпущенных в СССР, около 20000 составляли гравитационные бетоносмесители. Особое значение приобретают эти машины в связи с большим распространением в последнее время средств механизации транспорта бетонной смеси - автобетоносмесителей и бетононасосов, которые наиболее эффективно работают на подвижных бетонных смесях, соответствующих области применения гравитационных смесителей. Широкое использование гравитационных бетоносмесителей стимулируется также сформировавшейся в последнее время тенденцией резкого увеличения объёмов промышленного и гражданского строительства с применением монолитного бетона,

К началу разработки темы диссертации промышленностью выпускались цикличные гравитационные бетоносмесители пяти типоразмеров. Большинство машин в течении 10-15 лет не подвергалось сущест< венным конструктивным изменениям и они уже не отвечали современным повышенным требованиям по своим характеристикам и по типораз-мерному ряду.

Бетоносмесители ёмкостью свыше 500 л имели низкий коэффициент загрузки - до 0,34, продолжительность перемешивания доходила до 150 сек /53/ для обеспечения заданной однородности прочности. Принятая конструктивная схема машин имеля ряд существенных недостатков» В кинематической цепи бетоносмесителей использовались открытые передачи, а фиксация смесительного барабана осуществлялась с помощью системы роликов*

Во время разработки проектов указанных машин была наиболее распространена линейнах схема компоновки заводов и установок и, в связи с этим, все бетоносмесители оборудовались в расчете на линейную схему барабанов с двумя отверстиями. Позже преимущества гнездовой компоновки послужили причиной повсеместного отказа от линейного расположения смесителей, однако, отсутствие в СССР соответствующих массовых серийных машин явилось существенным препятствием в переходе на гнездовую компоновку.

Требования эксплуатационников, касающиеся создания бетоносмесителей повышенной ёмкости вызывались общей тенденцией повышения единичных мощностей» возросшей потребностью в бетонной смеси в период пиковых нагрузок, увеличением грузоподъёмности автомобилей, а также стремлением к увеличению фондоотдачи.

Таким образом, настоятельной необходимостью становилась замена устаревших конструкций и разработка новых смесителей повышенной ёмкости. Новый типоразмерный ряд, как требование времени, нашел свое отражение в разработанном в 1970г. ГОСТ 16349-70 "Бетоносмесители цикличные", куда были включены бетоносмесители новых типоразмеров ёмкостью по загрузке 750л, 1500л и 3000 л.

Создание в соответствии с типоразмерным рядом ГОСТ 16349-70 гаммы новых цикличных гравитационных бетоносмесителей, обеспечивающих заданное качество смеси при сокращенной продолжительности перемешивания и отличающихся высокими эргономическими и эксплуатационными качествами и явились целью настоящей работы.

Одной из причин, тормозящих создание новых бетоносмесителей было отсутствие достаточно обоснованной и полной методики расчёта параметров их рабочих органов. Существовавшие методы расчёта ограничивались в основном рекомендациями по определению мощности привода механизма вращения барабана и скорости его вращения. Разработка такой методики и явилась задачей настоящей работы.

Работа выполнена во Всесоюзном научно-исследовательском институте строительного и дорожного машиностроения.

Глава X. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ

НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Заводы

Период ; Число време- |конт— ни ; рольных замесов

Общая средняя прочность кг/см^

Общее \Общий {Ср. средне\коэфф.}коэфф. квадра{вари- ¡вари-тичное}ации {ации откло-} % |внут-нение ; }ри за-кг/см^} {месов {одной партии « т------

Коэффициент вариации между отдельными партиями

I.Подольский I год 324

2.Вознесенский

3. "Гигант"

784 344

522 35,4 6,8 2,3 6,4

539 29,7 9,2 6,4 6,6 514 26,7 5,2 4,1 3,2

Из таблицы 3 видно, что наиболее неоднородным является цемент Вознесенского завода. Максимальной однородностью внутри одной партии обладают цементы Подольского завода. Средняя величина коэффициента у этих цементов не превышает 2,3$.

Существенное влияние на однородность прочности образцов-кубов оказывает колебание свойств и состава заполнителей /17/, /74/. Однородность свойств /прочности объёмного веса, формы зерен и пр./ и однородность гранулометрического состава крупных заполнителей зависит в значительной степени от их петрографического состава, качества работ в процессе добычи и переработки. Для проб из одного и того же месторождения отклонения средних величин предела прочности на сжатие доходят /34/: для гранитов, диабазов и других изверженных пород до ± 15$, для песчаников до + 20$, для плотных известняков и доломитов до + 50$, для пористых и трещиноватых пород свыше 80+100$. В процессе переработки каменных пород осуществляется их обогащение для удаления слабых пород и разделения по объёмному весу. Однако на многих карьерах обогащение заполнителей не производится, что обусловливает колебания их прочности и объёмного веса.

Однородность отдельных фракций заполнителей зачастую нарушается в процессе их сортировки вследствие использования грохотов с изношенными или укороченными ситами. Большое влияние на однородность гранулометрического состава заполнителей оказывают также транспортно-складские операции, которые обусловливают измельчение заполнителей и их сегрегацию. Наблюдения в производственных условиях /19/ показывают, что подача заполнителей крупностью зерен 40+20 мм на склад эстакадного типа вызывает измельчение, которое по весу измельченных зерен составляет 3$. В.В.Горохов /19/ считает, что суммарное измельчение на пути - сортировка-бетоносмеситель может достигнуть 7$, а самопроизвольная сегрегация заполнителей при отсыпке на склад штабельного типа под действием сил тяжести, инерции и ветра может обусловить колебания более крупных и мелких зерен по отношению к проектному составу в пределах 9+51$. Столь значительные колебания в зерновом составе заполнителя приводит к значительным колебаниям в подвижности, а, следовательно, в качестве уплотнения и, в дальнейшем, прочности образцов-кубов.

Мелкий заполнитель - песок, его минералогический и гранулометрический состав, форма зерен, характер их поверхности, наличие глинистых фракций и т.д. оказывают в ряде случаев еще большее влияние, чем перечисленные показатели в крупном заполнителе.

В работе /34/ указывается, что "проблема качественной оценки природных песков для бетона в настоящее время сводится в основном к оценке их зернового качества". Анализ качества песков большинства месторождений показывает, что в их составе наблюдаются большие колебания количества мелких франций размером менее 0,15 мм /до 40%/, а также глины и других загрязняющих примесей до 10%. Эти колебания обусловливают изменчивость содержания заполнителей в бетонной смеси за счет совместного взвешивания дозы заполнителей и содержащихся в них примесей. Величины этих колебаний указаны в таблице 4.