автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Уплотнение бетонных смесей с оптимизацией напряженно-деформированного состояния изделий

ВСЕСОЮЗНЫЙ ЗАОЧНЫЙ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

.-г

На правах рукописи СИВКО ВЛАДИМИР ИОСИФОВИЧ

УДК: 621. 86

УПЛОТНЕНИЕ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ С ОПТИМИЗАЦИЕЙ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО состояния ИЗДЕЛИЙ

05. 23. 05 — строительные материалы и изделия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва — 1988

Работа выполнена в Киевском ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительном институте

Официальные оппоненты:

заслуженный деятель науки и техники РСФСР, дохтор технических наук, профессор РЫБЬЕВ И. А.

Заслуженный деятель науки и техники Латвийской ССР, доктор технических наук, профессор КУННОС Г. Я.

Доктор технических наук, профессор ОВЧИННИКОВ П. Ф. Ведущее предприятие: ВНИИжелезобетон

Защита состоится « »__ 1988 г. в ___часов

на заседании специализированного совета Д 063. 08. 01 при Всесоюзном заочном инженерно-строительном институте по адресу: 109807, Москва, Средняя Калитниковская, 30, актовый зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всесоюзного заочного инженерно-строительного института.

Автореферат разослан « »_1988 г.

Ученый секретарь специализированного совета

БУНЬКИН И. Ф.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы,, Повшение техннчее« кого уровня производства сборного железобетона, дальнейшее симяв-ние его себестоимости тесно связано с разработкой и внедрение» в практику расчетов технологического процесса формования. Они позво= ляют устанааливать оптимальные рзжимы силового воздействия на смесь в зависимости оч принятого метода формования и конфигурации изделия. При этом режимы формования количественно увязывается с качеством уплотнения бетона.

Формование изделий различных габаритов при рекомендуемых параметрах вибрации не обеспечивает равнопрочность бетона по высоте На определеишх уровнях образуются деструктивные зоны /зоны с нулевыми или небольшими по величине значениями относительных деформаций/, причиной которых является неравномерность распределения энергии взаимодействия волн. Эта неравномерность существенно зависит от выбора режимов формования в зависимости от габаритов изделий и состава бетонных смесей, а также методов практической реализации этих режимов /согласованностью параметров движения мшаиш и среды, учета отрывных движений изделий, учета изменения плотности смеси во времени уплотнения/. По существующим ныне представлениям эффективность уплотнения повышают увеличением интенсивности вибрации /удельной мощности колебаний рабочих органов машин, за рубежом - увеличением частоты, в нашей стране - увеличением амплитуда виброперемещений при низкочастотной вибрации/. Повышение часто» 5ы ведет к образование деструктивных зон, а увеличение амплитуда способствуют отрыву изделия и уменьшению передаваемой энергии за один удар» Практическая задача состоит в увеличении энергии,пересдаваемой на изделие и обеспечении ее рационального распределения по габаритам изделия.

В развитие теории вибрационного уплотнения бетонных смесей большой вклад внесли Афанасьев А.А*» Ахвердов И.Н., Баженов Ü.M., Бриеде В.А., Бриздис Vi.B., Еыховский И.И., Гарнец В.Н., Гир-штель ГоБ., Годкин Я.Н., Горяйнов Н.Э., Гольштейн Б.Г., Гусев Б.В., Десов А.Е., Довжик В.Г., Зубанов М,П., Карамзин В.Е., Крюков Б.И., Кунное- Г.Я., Лавринович Е.В., Линарт П.П., Михайлов Н.В., Миклашевский Е,П., Назаренко И.И,, Новосельский П.И., Овчинников П. , Олехнович К,А», Осыаков С.А., Пегрунькин Л.П.» Рафалес-Ламарка Э.Э., Руденко И.й», Савинов O.A., Совалов И.Г», Толорая Д.Ф., Урьев Н.Б., «айвусович A.C., Файтельсон Л«А., Шмигальокий В.Н., Яковенко В.Б. и др.

Однако они не решили задачу оптимизации режимов уплотнения бетонных смесей в связи с напряженно-деформируемым состоянием изделий, позволяющую энергетически оценить их применение. Таким образом, суть решаемой в работе проблемы заключается в следующем: выявление закономерностей процесса формирования напряженного состояния и разрушения структуры бетонных смесей при интенсивном виброуплотнении с целью- их оптимизации и разработки рекомендаций по выбору режимов формования для обеспечения заданного качества и равнопрочности изделий.

Диссертационная работа выполнена по цзлевой комплексной программе 0.Ц.031, подпрограмме 0.55Л6.Ц и заданию 01.01.04, утварк-денным Постановлением Госстроя СССР, ГКНТ СССР и Госплана от 22 декабря 198I года № 205/509/246. Номер госрегистрации 01850025477. Она представляет решение крупной научной проблемы, имеющей важное народно-хозяйственное значение.

Целью диссертации является изучение закономерностей распределения энергии движения смеси в изделии при динамическом воздействии и разработке рекомендаций для определения параметров процесса по оптимизации ее для обеспечения заданного

качества и равнопрочности изделий,,

Научная новизна работа заключается в:

- установлении закономерностей распределения энергии движения смеси в изделии при динамическом воздействии и разработке рекомендаций по определению режимов уплотнения с оптимизацией налряженно-дефзриированного состояния;

- исследовании процесса разрушения структуры бетонной смеси и ее уплотнения, как процесса накопления деформаций рабочими органами вибрационных машин во времени уплотнения, что позволило получить новые данные о процессе, выявить наличие деструктивных зон в определенных областях изделия, способствующих образованию в них пониженной прочности бетона. Это относится также к установлению закономерностей распределения скоростей деформаций и напряжений

в изделии в зависимости от состава и физико-механических свойств смесей и рабочих режимов;

- определении условий и количественных зависимостей изменения параметров силового воздействия на бетонные смеси во времени уплотнения в связи со скоростью нагружения, плотностью и составом смеси;

- установлении условия разрушения структуры бетонных смесей;

- энергетическом анализе процзсса во времени уплотнения. В качестве основной характеристики процесса рекомендовано удельноэ значение работы уплотнения за один цикл воздействия£ как площадь деформационной диаграммы, зависящей от физико-механических свойств смесей и условий нагружения.

На базе этих исследований предложен новый способ направленного управления качеством уплотнения.

Практическая ценность работы заключается в создании иккенерных методов определения параметров интенсивного виброуплотнения бетонных смесей, позволяющих обеспечить равнопроч»

ность бетона в изделиях, расчета процесса уплотнения с направленной областью напряженного состояния, учета параметров силового воздействия среда на рабочие органы при их проектировании в зависимости от режимов и способов виброуплотнения, реологических свойств бетонных смесей. Эта методы нашли применение при расчете параметров процесса в конструкторских бюро, в пособиях студентов вузов, а также использованы в научно-исследовательских работах, выполненных по заказам промышленности. Результаты исследований и разработанные методы расчета частично вошли в нормативный документ республиканского значения /РТУ 173-67 Л

Внедрение, результатов. Выполненный комплекс теоретических и экспериментальных работ обеспечил практическую реализацию результатов.диссортащи - совершенствование режимов формования существующих технологических линий, разработка новых технологий и выдача рекомендаций проектным организациям с учетом перспективного внедрения« Разработано, испытано и внедрено в производство совместно с различными организациями при участии автора свыше 7 технологических линий для формования изделий с направленной областью напряженного состояния: кассетные установки с единым виброприводом, формовочные установки для изготовления фундаментов опор ЛЭП, машин поверхностного скользящего бетонирования для изготовления панелей и др. Помимо этого даны рекомендации по совершенствованию режимов рабош существующего технологического оборудования более 26 предприятиям. Многолетняя эксплуа -тация технологических линий показала юс достаточную эффективность. Экономический эффект от внедрения превышает 0,9 млн.руб.

Структура и объем работы. Диссертационная работа объемом 503 стр, состоит из введения, пяти глав и заключения, содеркит 256 стр.машинописного текста, 139 рисунков,

29 таблиц и приложения на 64 стр. Библиография включает 124 наименования отечественных и зарубежных авторов.

Аппробация работы и публикации» Отдельные разделы диссертации докладывались на научно-технических конференциях КИСИ начиная с 1969 г.; в лаборатории механики бетона б ИМ /1985/ ; в сектора вибротехники лаборатории грунтовых сооружений института ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева /1985/ ; на заседании подсекции секции № 5 НТС НИИЕБ Госстроя СССР /1985/ и лаборатории заводской технологии /1987/ ; на Всесоюзном Совещания по теорги бетонов /Москва, 1985/ ; на II Всесоюзной конференции по механизации и автоматизации земляных работ в строительстве /Киев,1986/; на П, Ш, 1У, У Всесоюзных симпозиумах "Реология бетонных смесей и ее технологические задачи" /Рига, 1976, 1979, 1982, 1986/; на П Всесоюзной научно-практической конференции "Шлакощелочные цемента, бетоны и конструкций" /Киев,1984/; на УШ Всесоюзной конференции по коллоидной химии и физико-механической механике /Ташкент, 1982/; на 1У, У, У1 Международных конференциях по строительным материалам и силикатам /ГДР, Веймар, 1970, 1973, 1976/; на Всесоюзной конференции по вибрационной технике /Кобулети, 1987/.

По теме диссертации имеется 52 публикаций./в том числе монография и 3 брошоры/.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Направленное формирование структур! является основой получения строительных материалов с заданными физико-механическими свойствами. Существенную роль в развитии теории структурной прочности бетонов сыграли исследования Ахвердова И.Н., Баженова Ю.М.s Берга О.Я., Волженского А.Б., Воробьева В.А., Воларовича МсП., Гершберга O.A., Горяйнова К.Э., Горчакова Г.И., Комара А.Г.

Рабиндера П.А., Рыбьева И.А.»Скрамчаева Б.Г. и др.

Для управления процессом форлования бетонных смесей основополагающим является рассмотрение напряженно-деформированного состояния смеси. Наиболее близко к репению проблемы оптимизации процесса пришли в ШКЗЕе /школа И.Ф.Руденко/ - Селиванова С.А., файвуеович A.C., Карамзин В.Е. применительно к поверхностным виброуетройстЕам, изделиям небольшой высоты при моделировании бетонной смеси упруго-вязкой средой. Для процесса формования Карамзиным В.Е. в 1976 г. опытным путем была получена зависимость между напряжениями /С*/ и относительными деформациями /6/ /динамическая петля гистерезиса, ДПГ/, приоритет на которую уже имел автор данной работы /1967/.

Несколько позже Иутько Б.П. /1982, школа Шмигальского В.Н«/ развил применение метода петли гистерезиса на случай уплотнения изделий с пригруэачи. Им была высказана мысль, что ДПГ вибрируе-мой бетонной смеси позволяет с энергетической концепцией подойти к оптимизации процесса уплотнения.

Одновременно Терентьев А»Е. /школа Кунноса Г.Я.,/ выполнил исследования напряженно-деформированного состояния для ударной технологии формования бетона несколько отличным методом. Бетонная смзсь моделировалась упруго-вязкой средой с использованием времени релаксации и ретардации.

Низкочастотная технология /школа Гусева Б.В.^ Зазимко В.Г., Литвин Л.М., Петров A.C., Логвиненко Е.А./ явилась одним из ыетодоь улучшения напряженного состояния изделий за сче? изменения характера динамического воздействия на смесь /особенно асеиметрия колебаний, позволяющая уменьшить отрыв изделия от рабочего органа и увеличить энергию воздействия за один цикл/.

Афанасьев A.A. и его ученики для улучшения напряженного

состояния изделий рекомендует создавать градиенты динамического давления за счет пульсации рабочего органа» В последних работах Савинова С.А. и Лавринович Е.В0 также высказывается, мысль, что для управления процессом формования основополагающим является рассмотрение напряженно-деформированного состояния изделий» Однако, научные оснош его оптимизации отсутствуют.

Исходя из анализа современного состояния исследований и цели диссертации определен« задачи работы: изучение напря-женно-дефор.;ированного состояния бетонных смесей при динамическом нагружении изделий; разработка параметров процесса при оптимизации напряженно-деформированного состояния; составление алгоритмов расчета системы маиина-среда и их практическая реализация.

Задачи оптимизации прогресса формования в общей форме сводятся к исследованию системы "привод - машина - среда". Эти задачи весьма сложны.

Наиболее сложные задачи .динамики среды. Применительно к задачам, когда среда моделируется упругой системой, они имеют достаточно серьезный математический аппарат. Решение упруго-пластических задач /даже при постоянной плотности среды/ находится еще в начальной стадии.

Данные задачи весьма затрудняются отсутствием метода моделирования свойств смеси. Признанной моделью уплотненной смеси является модель Кельвина. Однако, как показывают исследования Савинова O.A., школы Кунноса Г.Я. /Биршо Ю.З./, ГУденко И.Ф., ДесоЕаА.Е., Файтельсона Л.А., Голода В.Б., Михайлова Н.В., виброаязкость на I - 3 порядка изменяется от режима уплотнения» Поэтому при строгой постановке задачи она не может быть использована в качества постоянной характеристики смеси. Для нзуплот-ненной смеси модель вообще отсутствует.

С этой целью выманены экспериментальные исследования по ус-таношшниы ош'Пю}: модель среда» Путем измерения напряжений / (Т / к перемещений / и/ ь смежных слакс смеси при динамическом воздействии с постоянной скоростью получеки функциональные зависимости между спект-'ра.мь динамических давлений и относительных деформаций /рисописывающие реакцию среда на воздействие, для достаточно представительного рада бетонных смесей. Опытные составы смесей выбраны применительно к предприятии Главкиевстроя для изготовления армированных несущих изделий ил тяжелых, бетонов марки 300 у. 400 для средней полосы Украины, режимы нагруження задавались скоростью

РисЛ. Опытная модель среды

воздействия С'».. 100 см/с,то есть соответствующими реальным случаям виброуплотнения:, Исследовался характер зависимости от состава смеси /содержания мелкого и крупного заполнителя/, водоцеменмю-го отношения, химического состава цементов, содержания пластифицирующей добавки, плотности смеси м скорости нагрузхения.

С увеличением содержания мелкого заполнителя деформации уменьшаются /от 0,2Б ■ 10"^ до 0,048 • 10"^ при существующих скоростях воздействия/, однако при увеличении водоцементного отношения наблюдается обратная зависимость. Часть обратимой деформации, которая восстанавливается после прекращения действия внешней нагрузки, почти не згвисит от состава, но ее отношение к максимальной

деформации значительно уменьшается при увеличении водоцеместного отношения.

При введении пластификатора НЙД--20 /0,5$ от массы цемента/ сжимаемость смеси значительно повысилась. Изменений дефорыатавных характеристик бетонных скзсей от химического состава цемента /Ддоя-буновского II Каменэц-Подольского заводов/ ко выявлено»

Как видно /рис.X /, опытная модель характеризуется упругой и неупругой частью, Она чесе$ в себе вязкость, упругость, пластичность и сухое трение, то есть, все вида внутреннего трения,характеризуемые совокупно площадью диаграмма.

Реологические свойства смеси предложено характеризовать модулями упругой и пластической деформации /¿й и Е^ /, модулем деформации при разгрузке / Eg /, предельными значениями упругого напряжения /65 / и деформации /65/, максимальными деформацией /бщ./ к напряжением /бя/,, остаточной деформацией /&„/> которое существенно завися? от состава одеси, плотноСИ! к скорости силового воздействия.

Это типичная жестео-упрочнявщая среда. Для расчетов преложена реологическая модель среда в £рех формах в зависимости от степени уплотнения; стадия переукгздкя составляющих бетонцу» смесь матери? -лов /20=,.30 с/ ; стадия сближения составляющих /2,0.3 мин-/; стадия компрессионного уплотнения /согласно классификации Савинова О,А,/» Математическое : _ отражения реологической модели представлено в виде кусочно-линейной функции:

= й"о Е0& при G & £TS / I /

С"« СГ, прт СГ > íTs / Z /

б" - G"w --- £, (е - при разгрузкеs 6'i7l>C% / 3 /

Е процессе уплотнения ДПГ трансформируется/определение Куннсса Г®Я./. П-ра этом изменяются ее характеристики. Остаточные деформации за

каждый цикл накапливаются,, В общем случае напряженного состояния эта трасфорлация заключается в уменьшении или удлинении ее, а также смещении в зону сжатия или растяжения и поворота относительно центра координат. По мере уплотнения она выетгив&егся и поворачивается. Площадь ее существенно зависит от напряженного состояния и реяздма нагружения. На основе данной информации получен приоритет в комитете изобретений на способ управления напряженно-деформируемым состоянием по петле гистерезиса.

При составлении расчетных схем процесса виброупаотнення бетонной смеси делались следующие допущения: форма, заполненная бетонной смесью, жестко крепится к рабочему органу; размер и жесткость формы не влияет на характер распространения колебаний в бетонной смеси; относительные деформации е лвбом есчемии^ столба смеси меньше предельного значения, при котором наступает разрыв сплошности среды. С учетом этих допущений, решены одномерная, плоская м объемная задачи виброуплотнения.

При воздействии на бетонную смесь возмущениями ,щявй интенсивности / £ А /.££3/ она ведет себя как нелинейно упругая среда. И в этом случае параметры процесса могут быть найдены по гидродинамической теории распространения волн.

Напряжения на фронте волны /без учета взаимодействия волн/, сопротивление движению рабочего органа,

где р - начальная плотность среда;

•'с

О,- скорость распространения пластических волн;

V - скорость среды за фронтом волны /скорость движения

рабочего органа при условии безотрывного его движения/;

бст- начальное /статическое/ напряжение в ерзде.

Плотность в среде поело единичного воздействия:

- V

Относительные деформации в среда:

£,4 - •

и

При интенсивном воздействии на бетонную смесь / £ 2 / необходимо учитывать колебания изделия, шзванныа отражением волн от граничных поверхностей. Уравнение движения бетонной емзеи дяя этого случая получено из условия равенства силы инерции движения слоя среды его внутреннему сопротивлению <5" /моделирование изделия однородньш стершей:

После подстановки б" из уравнения состояния батонной смеси и решения уравнения.движения методом характеристик получеш «ыра-жения для параметров налряженно~деформированного состояния изделия /для случая единичного воздействия/.

Максимальные деформации в произвольном сечении:

° 2 2Со С0-С, ^ С0* С,

Рп - максимальное давление рабочего органа.

Остаточные деформации:

с.«-*.«-*,■

Сопротивление движению рабочего органа:

/п/

В качестве примера в работе рассмотрены случаи расчета параметров напряженно-дефор.отрованного состояния при единичном воздействии на уплотняемое изделие гармонической и ударной нагрузок.

В основу аналитического исследования всего процесса виброуплотнения положена научная гипотеза о циклическом накоплении деформаций при приложении повторных нагрузок. Это предполагает распространение упруго-пластических волн в среде,имеющей неравномерно распределенную по высоте плотность. Сложность решения такой задачи предполагает изменение во времени реологических характеристик среда /модуля упругости Е , модуля пластической деформации Ер предела упругости С£ к т.п./. Поэтому при повторном приложении нагрузки в бетонной смеси распространяются упруго-пластические волны, как и в среде с переменными перечисленными параметрами. В работе получены величины реологических характеристик необходимые для решения такой задачи.

Уравнение движения в этом случае имеет вид:__5

/в/

Индекс 01 соответствует параметрам среды после сервого воздействия, а 6 - распределение остаточных деформаций е момент

времени £=0 .

Деформации в бетонной смеси при повторном воздействии рабочего органа массой ГЦ , движущегося со скоростью

Ш 1-0- (§1) -

_ С«/ - Сг , и 1. 7 .с 1 /И/

тс0,

где Л^ •

о*

1.0/

Деформации после П. - воздействий

¿5П -Мо+О-^Ь^пч+О-Аро > / 15 /

аде /-/-А

"о, П-/ '

Скорость воздействия .требуемая для достижения бетонной с:.:асью в контактной зоне предела упругости 6$,0

/16/

= - О* £ о _ * а « ~ ^ * о) .

Ч1:сло циклов

п У / 17 /

Время уплотнения

£ - Л -Г, / 18 /

где С" - длительность цикла

Таким образок, уплотнение описывается последовательным накоплением дефорлациГ; за каждый цикл динамического воздействия на бетонную смесь. Для решения задачи достаточно наличие диаграмм ди-* намического деформирования.

Для изделий сложной форы применение одномерной задачи уплотнения связано с погрешностями. В этом случае используется плоская или объемная задачи.

При решении плоской задачи в каждой точке среды имеем пять неизвестных функций (Г* - С* (к, у, Ц ; в} = ву (*, У, t) )

- три компонента напряжений /два нормальных и один касательный/ и две проекции вектора скорости на оси X и У.

Для решения задачи необходимо иметь пять уравнений. Таковыми будут два уравнения движения:

у 1/дС» дТХу\ дУх ду, дЧк.

дТ " ЪГ+УхТх *уу7У > / 19 /

дх 357 дТ У*д7 дУ 1 7 '

где X и У - соответствующие проекции массовых сил.

В качестве третьего уравнения принято условие,эиределявщеэ невыгодное сочетание предельных значений нормального и касательного напряжений. С этой целью были выполнены соответствующие эксперименты по изучению сложного напряженно-деформированного состояния при вкброуплотненкл. На основании построения кругов напряжений Мора, определяющих предельное состояние структура, получено условие ее разрушения, заклычающзеся в том, что в любой точка среды в области предельного равновесия максимальная разность касательного напряжения Сд и соответствующего нормального 6~п умноженного на тангенс угла внутреннего траиия У , равна .предельно^ напряжению сцепления к . Это условие выражается уравнением

/Гп1-<Г«Ц1>=к /21/

или + /22/

Для бетонных смесей, подвергающихся динамическому воздействию при интенсивных нагрузках, это условие нелинейно в отличие от грунтов и сыпучих сред.

Четвертое уравнение - уравнение сплошности для среды сжимаемой

РКЦ +у* д*) дх+ ду . ' 23 /

Ьятое уравнение получено из условия совпадения максимальных скоростей деформаций сдвига с направлением линий скольжения/подтверкдено экспериментально/ , ¿уу] + ^

2Тх> гШ + Ш- дГГ9*

2Г„ _ Ш/- дГ19г / 24 /

ду, дх

<?Х-(ГУ дУх + 1 (дУх „

В основу построения решения положено условие, что плотность среды в каждой точке является функцией напряженного состояния в этой точке.

Система уравнений /19...,24/ приведена, к разрешение методом конечных разностей для случая неустановившегося движения связной среды, какой является бетонная смесь, применительно к задаче о движении системы машина-среда и развитию конечных остаточных деформаций.

При этом использоваш начальные и граничные условия: = )

Причина выбора именно этих граничных условий заключается в необходимости связать хорошо управляемые характерис-тюси рабочего органа машины /его кинематические характеристики я скорость/ с параметрами напряженного состояния бетонной смеси.

На ЭЦВМ составлен пакет программ для просчета формул /19о..24/ при изменяющихся параметрах высота изделия, режимов., способов и характера динамического воздействия, плотности,состава и реологических свойств бетонных смесей,,

Анализ распределения напряжений и скоростей деформаций для изделий определенной высот и состава смеси показал,что параметр« напряженного состояния изменяются в зависимости от режимов виброуплотнения., При некоторых режимах, характерных для данного изделия я физико-механических свойств смеси отмечается зона повышенных напряжений я энергии колебаний, сравнимых со случаями с более высокой /в 5.».6 раз/ подводимлй энергией движения рабочего органа. При этой отсутствуют деструктивные зоны» Энергия колебаний смеси

Рис.2. Схема расчета задачи

имеет сравнительно однородный характер,

Для оптимизации напряженно-деформированного состояния определены режимы вкброформования "в зависимости от максимальных усредненных по высоте значениям расчетных параметров - б" и V в виде их произведения,характеризующего энергия движения смеси. Найдены режимы ё зависимости от размеров изделий и состава смеси, Они характерны не для бетонных смесей вообще,как утверждалось ранее, а для определенных изделий и состава смеси. Эти режиш характеризуются большими перемещениями смеси в контактной зоне и незначительными их значениями или отсутствием в верхних слоях,что обеспечивает сжатие всего столба смеси, а таяже согласованностью движением рабочего органа, Это не резонанс в классическом понимании,так как скорость движения материала по высоте не постоянна.В результате улучшаются такие показатели процесса как производительность и энергоемкость за счет увеличения передаваемой энергии за один цикл. В случае рассогласованности движения в нижней зоне появляются растягивающие напряжения, идет процесс разрыхления ранее уплотненной структуры. Изделие отрывается от рабочего органа, время контакта и величина передаваемой энергии уменьшается.

Анализ значений частот в зависимости от плотности смеси показал, что они должны изменяться по мере нарастания плотности. Предложен мэтод непрерывного наращивания частоты по определенному закону /метод следящего регулирования/, что позволяет избежать деструктивных зон на всех этапах объемоизмененш смзси, заявленный автором в комитете по изобретениям^« ряд устройств по автоматическому управлению процессом с использованием микропроцессорной техники. В противном случае деструктивные зоны блокируются соседними сечениями,находящимися в более благоприятных условиях уплотнения. Изделие получает меньше энергии^ удлиняется процесс формования, ухудшается каиество уплотнения»

Для нахождения необходимой амплитуды колебаний при заданном Бремени уплотнзния t ^ предложено использовать удельную работу уплотнуюл за один цикл. Удельная работа за один цикл динами-

ческого воздействия определяется по площади деформационной диаграмм мы, построенной для заданного режима на основании теоретических или экспериментальных данных:

/ о >

гд е /(¿) к /(£) - ¿равнения восходящей и нисходящей ветвей диаграммы.

Амплитуда виброперемещенки смеси _

и0 Ь) ¿ь/р Гц О)5,

где к - высота изделия; Ти, - период колебаний;

р - плотность смеси; и) - частота колебаний.

При безотрывном движении амплитуда колебаний рабочего органа Х0~Ц0

При отрывном - необходимо учитывать ударный характер движения

/см.ниже/,

НА основе расчетных данных получены численные значения и составлены таблицы для определения параметров силового воздействия на смесь,областзЛ :..акси*:а;1ьного и ослабленного энергетического поля для изделий различных габаритов,составов смесей и режимов уплотнен ния. В инженерных расчетах для учета составов смесей на положение характерных областей предложена .чатематическая зависимость.Рассмотрены некоторые характерные случаи оптимизации напряженно-деформи-V" рованного состояния при вибрационной,

ударновибрационной и виброимпульсной технологий формования. Выявлено, что они действительно позволяют улучшить показатели напряженно-деформированного сос-

1-ис.З. Распределение напряжений и скоростей деформаций

тояния изделий. Сделан поиск новых законов динамического воздействия на бетонную смесь. Программа передана в республиканский фонд алгоритмов.

Таким образом, решением задачи виброуплотнения с оптимизацией напряженно-деформированного состояния изделий представляется возможным найти режимы виброуплотнения,обеспечивающие заданное качество и равнопрочность изделий, по энергии оценить и повысить эффективность существующих и разрабатываемых технологических решений.

Экспериментально изучены параметры процесса с повышенным энергетически;.! полем в изделии,Выявлено,что при изменении частоты колебаний параметр! напряженно-деформированного состояния /перемещения,

напряжения, мощность/ изменяются. При этом потребляемая изделием мощность достигает максимальных значений при определенной частоте, при оптимальном напряженно-деформированном состоянии изделия, Перемещения в контактной зоне возрастают, а в верхних слоях умень -шаются по мере приближения к характерной частоте /эффект пригруза/. При этом действительно повышается величина относительных деформаций и ее характер распределения выравнивается /влияющий на равнопроч-ность/. Передаваемая на изделие энергия увеличивается. Колебания изделия и рабочего органа согласуются /не наблюдаются отрывные движения/. И таким оОразом за счет этого увеличивается количество передаваемой энергии. Амплитуда колебаний рабочего органа при этом резко падает. Улучшаются технологические показатели процесса.Время уплотнения сокращается в 1,5...2 раза. Прочность изделий увеличивается на 10...12$.

Экспериментально изучены также другие параметры напряженно-деформированного состояния. Подтвержден волновой характер процесса уплотнения на стадии объемоизменения. Показано,что он характеризуется определенной зависимостью между напряжениями и относительными деформациями. Выявлена функциональная связь между напряжениями и

- 1.9 -

скоростями деформаций. Подтверждена научная гипотеза о циклическом накоплении деформаций. Получено условие разрушения структур* для плоской задачи виброуплотнения. Получены количественные значения параметров процесса уплотнения в зависимости от условий наг-ружения. Проведена оценка точности выполненных экспериментов.

По данным опытов получены аналитические модели экспериментальных зависимостей параметров процесса виброуплотнения с оптимизацией напряженно-деформированного состояния. Сопротивление движению рабочего органа:

<Г-С,/>У +(1-Ь)Ъ+<Гсг /25/

Область разрушения структуры:

(сД'сГ) Р§ Г', /2б/

где Г, ~ корень алгебраического уравнения

Коэффициенты , Я^, зависят от соотношения скоростей упругих и пластических волн.Они выбираются по таблицам. Область повышенного напряженного состояния:

<гя(*)-г[<-я,0-ег'х)-*1('-е™')], / 27 /

Остаточные деформации: Остаточная осадка:

Остаточная плотность: р(х) = Получены также другие за-

1 — с0(х)

висимости. Построены графики зависимостей параметров процесса и сопоставлены с аналитическими данными.

Сопоставление аналитических и экспериментальных исследований показало юс достаточную сходимость для инженерных расчетов режимов и параметров процесса уплотнения с оптимизацией напряженно-деформи-

рованного состояния /по энергии уплотнения, амплитуде колебаний рабочего органа и смеси/.£ыполненный сравнительный анализ экспериментальных данных предыдущих исследователей с полученными аналитическими зависимостями также показывает возможность их использования дня расчета режимов и параметров процесса виброуплотнения с оптимизацией напряженно-деформированного состояния.

Основы расчетов оптимальных параметров процесса виброформования

Эффективность процесса виброфорлования определяется синтезом оптимальных параметров работа системы машина-среда /рациональными режимами виброуплотнения изделия на всех стадиях объемоизменения, эффективностью процесса передачи энергии от рабочего органа к среде и правильным учетом среды при проектировании вибрационных малин с целью обеспечения заданного режима уплотнения/. Аналитические и экспериментальные исследования позволили разработать методы расчета оптимальных параметров работы такой систеш.Основными расчетными характеристиками являются: рациональные режимы и способы виброуплотнения, динамическое сопротивление бетонной смеси движению рабочего органа, характер напряженного состояния изделия, время уплотнения, кинематические характеристики рабочего органа, удельная работа и мощность виброуплотнения, параметры взаимодействия рабочего органа и изделия /момент отрыва, скорость полета, время встречи изделия с рабочим органом, скорость движения рабочего органа после удара/. Исходными данными для расчета являются состав бетонной смеси, ее жесткость, размеры изделия.

Методика определения оптимальных параметров напряженно-деформированного состояния изделия. I. По составу смеси определяются ее реологические характеристики /табл.25/. По размерам изделия и выбранному способу уплотнения задаются начальные и

граничные условия:

при £ О, 6 у (х, о); V- Уд-~ У (х, о) „ закон распределения горизонтального давления и модуля вектора скорости по высоте изделия. При неподвижном состоянии среды давление распределяется по закону треугольника с нижним катетом рК .скорость перемещения по высоте равно нулю во всех точках.

При х=хоа)} Су[!<0(^ / t ] -О - равенство нулю напряжений в

верхней зоне /при станковом способе/, либо V =* 0 ~ при горизонтальном и поверхностном способах,

При х=И , Р [Су (Ь, Ь) ; - закон движения рабочего органа.

2. Генерируется в изделии упругая волна /в системе координат X-t она изображается прямой наклонной линией/, при СС$ и пластическая при сГ>б"5 /рис.2/» На упругой волне задаются начальные значения С и У в нескольких точках согласно схеме разбиения по высоте. По двум начальным точкам ищется третья. Ее координаты и значения параметров искомых функций находятся по следующее му алгоритму:

х г - ~Вх ■

и.1 -

я*

э

1) =

а« а,2 % а ан

а2/ °22 022 к

4 - Ч1-1 - и [ V-/ * с ((Ту)к, 1-< ];

Зг » *к-<л - - с (Ч>/, ¿].

т> =

— 25 <г

33 -»

а„ О«

о« ««

в, а,2

ог2

зэ А.

о,*

4

^ -Л: ^#7* а/

По найденной точке и одной из начальных ищется четвертая и т.д» во времени уплотнения в течение одного цикла динамического воздействия. Значения реологических свойств смеси в найденной точке берутся в соответствие с величиной найденных параметров /напряжений и скоростей деформаций/.

3* Находятся значения относительных деформаций в найденных точках за время одного цикла силового^ воздействия £ ~ , осадка смеси за один цикл Д/г -■ /д"^/^У* ^ .> . распределение плотности по высоте р. _ — . Шчисляется значение критерия ] Ъ .определяющего усредненную инстенсивность вибрации, погло-

о ' '

щаемую изделием. Если расчет напряженного состояния выполняется при рекомендуемых частотах /табл.22/, то величина интенсивности в этом случае будет достаточно высокой. В противном случае необходимо произвести ее оценку в соответствие с рекомендациями по технологии формования. При низких значениях интенсивности формование изделия недопустимо, так как это приведет к удлинению времени формования и плохому качеству бетона из-за деструктивных зон, которые определяются расчетом.

4. Производится расчет на новом цикле при измененном распределении плотности по высоте.

5. Заканчивается процесс уплотнения установлением осадки по времени.

6. По окончании уплотнения анализируется распределение плотности по высоте, напряженное состояние, наличие зон деструктивных процессов. Подсчитывавтся количество циклов нагружения п. и время уплотнения ^^ Сопротивление среда на рабочий орган находится по величине напряжений в контактной зоне. Энергия уплотнения л IV находится по площади деформационной диаграмш С-£ дня контактной зоны формуемого изделия. Работа уплотнения определяется из выражения

Щ -- Д \Л/ П.

Методика определения параметров взаимодействия среды и рабочего органа. Опытные исследования процесса взаимодействия рабочего органа и среды показывают, что в контактной зоне происходит отрыв среды. Поэтому взаимодействие носит ударный характер.Умение определить параметры взаимодействия позволяет оценить эффективность передачи энергии от рабочего органа к среде.

При взаимодействии вибрационной машины с уплотняемым изделием происходит упруго-пластический удар, так как недеформированное состояние бетонной смеси после удара не восстанавливается„ В конце удара центра тяжести тел движутся некоторое время с одинаковыми скоростями. Поэтом!' задача определения параметров взаимодействия состоит из следующих этапов:

определения момента отрыва изделия; определение скорости полета и времени встречи изделия с рабочим органом;

определение скорости движения рабочего органа после удара. Определение момента отрыва изделия. Уравнение совместного движения среды и рабочего органа имеет вид

где М& - масса виброплощадки; к - жесткость упругих связей яиброплощадки; 6х(й) - напряжения в смеси в мёр,те контакта с рабочим органом; Р - площадь сечения изделия; - вынуждающая сила рабочего органа.

В случае положительного значения сопротивления смеси колебаниям рабочего органа / $х(о)>0 / имеем безотрывное движете. При СК(о)<0 ~ отрыв. Зная напряженное состояние вибрируемой бетонной смеси, оценкой значений напряжений у контактной зоне можно определить момент отрыва.

В качестве примера определен отрыв изделия высотой к »0,5 м.

-¡,3<-\1, ./. /

Рис*4, Взаимодействие рабочего органа и изделия при у 13 и 25 Гц

уплотняемого при амплитуде колебаний Х0 »0,02 см и частотах / »13 и ^ «25 Гц.Определен момент отрыва и время полета.Формула установившегося режима /по И.И.Блехману/ имеет вид: при ^ * 13 Гц

5,8 /л 1,4 / 0 / 1,7 п ; и при частоте 25 Гц

2,8^6,28/0/ 9,0п, где г\ - полет; 0 - относительный покой. Цифр! при символах обозначают фазовые углы момента начала действия /сдТ/.

В рассмотренном примере режим колебаний при 13 Гц, является более благоприятным с точки зрения передачи энергии рабочим органом на изделие. Он характерен большим временем безотрывного движения /5,8 2,8/ и меньшим значением фазового угла полета /1,4 ^ 6,28/.

Определение скорости полета и времени встречи изделия с рабочим органом. Скорость полета и время встречи находят из уравнения движения изделии б полете 0. Контактное напряжение может быть представлено выражением

м/х ч- Ру (*) + Р, (х, * х) = с; (о)

где М*- приведенная масса изделия; Р,(х) - упругое сопротивление бетонной смеси; Р„ / х, х / - неупругое сопротивление.

Отсюда ускорение отрыва смеси

// X

/ «г.

где Ь = Ру(х) +Рн(*Лх)

Приведенная масса М^ определяется из выражения силы инерции движущейся смеси: „ .

Р- - ЦгЧС;0 (К), х1с/> (к) ¿к,

" ° 4.

где х, Ср - среднее значение ускорена для момента времени Тг. Значение ри определяется из деформационной диаграммы для контактной зоны расстоянием от оси абсцисс до центра деформационной диаграммы. После этого

ср

Скорость полета ¡-

f-J м± УотР>

о" Ме

гдеУ0Тр- скорость изделия в.момент отрыва /определяется по напряженному состоянии-) изделия в контактной зоне/.

При V = 0 имеем верхнюю точку полета изделия /амплитудное ее значение/,Время полета определяется интегрированием значения для скорости полета t = 2 Уатр Ме/В.

Время встречи рабочего органа и изделия находится путем совместного решения уравнения движения рабочего органа и изделия в

полете: г / ,

Х0 - Х0 а] ¿ША?

Определение скорости двжкения рабочего органа после удара. Скорость движения рабочего органа находится из уравнения удара

где К - коэффициент восстановления недефорлированного состояния

иг ~ и

и - Уг /

II - общая скорость соударяющихся тел после удара и = (м* V, - Мв %)/(м£ + МВ) ; - скорость движения рабочего органа в момент удара;

Опытным путем получены значения коэффициента восстановления для различных плотностей и видов бетонных смесей: К» 0,25...0,6. Получено также изменение фазового угла отрыва и падения для изделий Л * 0,5; 1,0 м в зависимости от частота колебаний. С повышением частоты фазовые углы увеличиваются, что является менее благоприятным с точки зрения эффективности энергопередачи.

Расчет динамических параметров вибромашин и параметров воздействия среды на рабочий орган должен производиться с учетом параметров взаимодействия среды и рабочего органа.

Методика определения динамических параметров вибромашин с учетом взаимодействия с формуемым изделием. Настоящим расчетом определяются значения статической массы дебалансов для обеспечения заданной амплитуды перемещения и мощность, расходуемая на уплотнение бетонной смеси.

1. Изучается напряженное состояние изделия при возможных вариантах уплотнения, с целью получения однородной плотности и выбора способа уплотнения. Расчет напряженного состояния должен быть составной частью определения динамических параметров вибромашин, так как этим определяется качество уплотнения, уплотнение е течение заданного времени, энергетическая эффективность машины.

2. Подбирается оптимальная частота вибрирования,соответствующая максимальному значению усредненной интенсивности вибрации. Определяется удельная работа уплотнения \л/ = по площади деформационной диаграммы. Находится время уплотнения при заданном режиме - по количеству циклов нагружения, по прекращению осадки бетонной смеси или опытным путем.

3. Корректируются значения напряженного состояния в соответствии с характером взаимодействия среды и рабочего органа

4. Вынуждаюцая сила рабочего органа находится из соотношения

В случае необходимости для анализа движения рабочего органа сопротивление в смеси может быть представлено суммой инерционной составляющей Р„ , упругой Р, / * ! и неупругой Р* /* , < , * / составляющих. Упругое и неупругое сопротивления определяются из деформационной диаграммы.

Рекомендуется определить 0> .соответствующее максимальному значению ускорения з контактной зоне изделия /т.е. одно вычисление/.

5. Мощность виброуплотгителя находится из удельной работа уплотнения V/ : ^у ~ м/ t■i

Таким образом; синтезом рациональных параметров работы системы машина-среда обеспечивается более высокая эффективность процесса уплотнения. Представляется возможным формировать напряженное состояние в изделии.по своему усмотрению и повышать прочность бетона.

Для виброуплотнения изделия необходимо определенное количество энергии. В общем случае процесса формования значительная часть ее расходуется в деструктивных зонах,где бетонная смесь интенсивно подвержена процессу разрыхления, нагреву и подсосу воздуха, а также на процесс ударного принципа передачи энергии» Опыт промшлен=-ного обследования процесса виброформования показывает,что в некоторых случаях деструктивных зон может быть две и даже три. В этих случаях время уплотнения доходит до 10...12 мин. В некоторых случаях вообще приходится отказываться от принятого метода формования. Путем расчета напряженного состояния создается ясная картона о процессе и становится возможным качественно формировать структуру и виброутшотнять изделие в течение заданного времени.

При направленном формировании зоны напряженного состояния

напряжения ь зоне разрушения значительно превосходят /в 2-3 раза/ значений в контактной зоне, повышается полезная мощность машины без увеличения общей установленной мощности. При прочих раиных условиях это позволяет уплотнять более жесткие бетонные смеси.

Использование предложенного принципа позволяет еще более повысить эффективность процесса при помощи нескольких источников колебаний, расположенных на разных сторонах изделия - энергетически выгодный способ уплотнения. В этом случае зоны повышенных напряжений от действия разных источников должны совпадать /или в некоторых случаях не совпадать с целыз повышения равнопрочности изделия/.

И,наконец, эффективность процесса может быть повышена путем выбора формы импульсов силобого воздействия для обеспечения наиболее выгодных условий движения смеси. Некоторые схемы рассмотрены в работе.

Практические результаты исследований.

Результаты аналитических и экспериментальных исследований позволили разработать и внедрить ряд предложений по оптимизации режимов -виброформования с учетом напряженно-деформированного состояния изделий. Внедрение осуществлялось на существующих технологических линиях путем изменения режимов формования, разработкой новых технологий, Еыдачей рекомендаций проектным организациям с учетом перспективного внедрения.

На предприятиях строительной индустрии /на 26 заводах/ выполнены исследования распределения энергии вибрации в изделиях. Установлены зоны с ослабленным энергетическим полем, что явилось причиной низкой производительности, повышенной энергоемкости процесса и неравнопрочности изделий. Сохраняя величину подводимой энергии и изменяя частоту, значительно улучшены показатели про-

цесса. Некоторые результата этих исследований приведены в табл,Х

Таблица I. Некоторые результата обследования предприятий строительной индустрии я предложения по совершснство*-ванию процесса формования изделий

.'Я," пп' ' Наименование и характеристики изделия ! Показатели су! шествующего способа !Показатели предложен* »,ного способа

I. Плиты пустотные /ПТК - 59 ~ 16/, 5,9 х 1,6 х 0,22 м К Иср- 0,05 см 46 Гц , 10 Нсм/с Хл = 0,0 35 см = 72 Гц , 20 Нсм/с

2, Плиты ребристые /ПКК/ 5,9 х 1,5 х 0,3 К Яу =- 0,06 см 47 Гц 19 Нсм/с Х„ - 0.062 см - 53 Гц Иц, ^ 25 Пси/с

3. Кол онны,ригеля,с то Я ки I х 0,5 х 0,6 Ис?- 0,06 см 46 Гц 20 Нсм/с X. - 0,12 - 26 Гц 68 Нсм/с

4. Б^лки прздшрряженные 15 х 0,4 х 1,54 0.02 см 43 Гц II Нсм/с Хп - 0,2 см - П Гц , Иср- 58 Нсм/с

В качестве примера в работе приведены некоторые новые технологические решения для формования изделий на виброплощадках,в кассетных формах, по вибропротяжной технологии. Основными из них являются следующие,

I. Формование изделий на виброплощадках /на примере фундаментов опор ЛЗПЛИзделие представляет собой призму высотой 3,2 м. По существующей технологии фундамента формовались с помощью навесных вибраторов. Учитывая большие габарита и массу формуемого изделия /т = 10 т / требовалось большое количество стандартных вибраторов, которые невозможно было синхронизировать. Предложено изготовить виброплощадку с четырьмя вибровозбудителями расчетной мощности. Два из них работают в начальной стадии процесса уплотнения на низкой частоте /3 Гц /, а еще два - в конца процесса уплотнения / 6 Гц /„ Работа вибровозбудителей синхронизировалась путем их установки на жесткую раму.

Расчет напряженного состояния существующей установки показал наличие зон деструктивных процессов на высоте 0,4, 1,3 и 2,1 н. Это явилось причиной плохого качества изделий и низкой производительности установки.Выбором расчетных частот деструктивные зоны были исключены, качество изделий повысилось. Анализ зависимостей процесса передачи энергии от рабочего органа к среде показал его низкую эффективность: удельное значение энергии за один цикл составляло aW - 2,4 !îm, а коэффициент энергопередачи - КдН»0,48. В предложенной установке - aW= 12,8 Нм, Кд^О.72,, В соответствие с расчетом напряженно-деформированного состояния исходными пара-' метрами для расчета статического момента массы дебалансов были следующие: / -- 6 Гц, XQ * 0,8 см, оС* 0,8, Рн » 700- Ю"4 МПа; ?У « 400- Ю"4 МПа. Статический момент массы составил /лг«= 173 кг-.м. При расчете по существующей методике с учетом вязкого сопротивле» ния получено значение ШГ = 152 кг.м., что не позволило обеспечить необходимую амплитуду перемещений.

Учет начальной стадии уплотнения производился по методу ожидания - уплотнение 42 с на частоте /, = 3,0 Гц и затем при частоте f2 - 6,0 Гц в течение 150 с, Это обеспечивало работу установки при заданных параметрах напряженного состояния.

Предложенный способ, кроме упомянутых, имел более высокие и другие показатели: Х0 = 0,81 см /0,042/; УУ yCÎ -- Ш,0 квт /31,0/; Кодн=0,82 /0,80/; R 30,5 МПа /28,2/; t уШ1>= 4,3 мин /11,5/

Технологическая линия внедрена ча предприятиях Минэнерго СССР.

Экономическая эффективность установки составила 45 тыс.руб. в год и получена за счет экономии цемента /на 45 кг/м3/, повышения производительности /на 35%/, уменьшения процента брака /с 3,5% до 1,0% /, экономии электроэнергии /на 15%>/.

2. Кассетная технология формования изделий. В настоящее время при формовании стеновых перегородок широко используются

кассетные установки BC-I0I конструкции Гипростройиндустрии. Промышленные обследования их работы показали, что на характер уплотнения бетонной смеси решающее влияние оказывают изгибные колебания разделительных листов. Разделительный лист представляет пластину со сложными условиями закрепления, причем фиксирующие элемента /арматурные каркасы, закладные детали, распорные конусы и т.п./ в разной степени влияют на интенсивность вибрационного режима, Поэтому амплитуда колебаний распределена неравномерно и явно недостаточна/О,С®...0,1 ммЛ

Предложено конструктивное изменение путем установки индивидуального привода для одновременного возбуждения колебаний всех разделительных листов в верхней наиболее податливой зоне листов. Выбор режима и эффективность эиергопередачи существенно определяется формой изгибных колебаний листов. Расчетом изгибных колебаний выбрана третья /28 Гц/ и пятая /46 Гц/ форма. Время уплотнения - 40 с на частоте 28 Гц и 120 с на частоте 46 Гц при амплитуде 0,04 см. формула режима: 1,6^4,8 /0/ и 1,4^5,1 /0/. Исходные параметры силового воздействия выбраны в соответствие с расчетом напряженного состояния? Рн - 31 • 10""^ МПа, 1,0;

/ =- 46 Гц; Х0 --- 0,04 см. Расчетный статический момент массы дебалансов - 62,5 кг-м. В настоящее время изготовлено,испытано и внедрено три линии.Годовой экономический эффект от внедрения одной линии - 40 тыс,рублей. Он получен за счет экономии цемента /40 кг/и3 /', повышения производительности /на ЗС$ /, экономии электроэнергии /0,3 квт - ч на одну формовку/, сокращения брака /с 356 до 1,056 /,

3. Вибропротяжная технология Формования изделий /оболочки цилиндрические и двоякой кривизна/. К моменту внедрения неизвестными были; режимы виброформования, геометрические

и кинематические параметр рабочего органа, качество и время уплотнения, Форма скользящего виброштамг.а выбрана по настоящим рекомендациям. Формула кривизны в координатах y-t имеет вид:

где V - скорость движения виброштэмпа, си/с, Расчет напряженного состояния вибрируемой бетонной смеси в области виброштампа показал достаточно качественную ее проработку, йормулы режимов взаимодействия рабочего органа с изделием имеют вид: 1,38 4,9 /0/ - на первой частоте /- 47 Гц / и 1,35О 4,6 /О/ - на второй частоте / = 97 Гц /. Режим уплотнения с учетом начальной стадии выбран следующий: на частоте 47 Гц - 15 с и на частоте 97 Гц - 30 с. Исходные параметры для расчета статического момента массы деба-лансов были следующие: Рн = 40 • Ша, / = 47 Гц, Х0= 0,04 см. Расчетный статический момент массы составилШГ- 1,2 кг'/м. Экономический эффект от внедрения двух линий составил 41 5ыс,рублей. Он получен за счет снижения трудоемкости формования /на /, сокращения расхода цемента /на 25 кг/м3/ увеличения производительности /на 50& / и снижения энергоемкости /на 12% /.

выводы

1. Обоснован процесс динамического разрушения структуры бетонной смеси и ее виброуплотнение во времени, как качественно но-еый - процесс накопления относительных дефор1аций„

2. Доказано,что наилучшие условия виброушютнения бетонной смеси формируются в изделии при оптимизации напряженно-деформированного состояния,зависящем от энергии движения рабочего органа, скорости волн, габаритов изделия, состава и физико-механических свойств смеси,

3. Дана методика оптимизации ¡«жимов виброформования по напряженно-деформированному состоянию изделий, что позволило исключить деструктивные зоны в изделии, целенаправленно влиять на качество уплотнения, улучшая равнопрочность бетона в изделии. Это позволило повысить эффективность процесса.На этом принципе разработан новый способ направленного управления качеством уплотнения, эффективность которого проверена в лабораторных условиях и на опытно-промышленных технологических линиях.

4. Научная новизна работа заключается в установлении закономерностей распределения энергии движения смеси в изделии при виброуплотнении и разработке рекомендаций по определению режимов с оптимизацией напряженно-деформированного состояния изделий.

5. Процесс виброуплотнения бетонной смеси впервые рассмотрен как протекающий во времени« В результате предложены и на практике реализованы рациональные режимы процесса объемоизменения смеси и методы изменения режима по определенному закону /методы следящего и дискретного регулирования/.

6. Для оценки физико-механических свойств смеси и характеристик процесса впервые предложено использовать деформационную диаграмму./динамическую петлю гистерезиса/» форма г« размеры

которой зависят от состава смеса и способа виброушштнения, Для оценки параметров работы системы машина-среда предаояено использовать удельное значение работа за щжж дшашсческого воздействия, как площадь диаграммы, Это позволило определить энергоемкость процесса, оценить эффективность работа внбрацноншх йщпшн» юс производительность, оценить энергетическую эффективность способов вибро-уплотненил,

?. Предложена методика определения реологических свойств бе=-тонных смесей для случаев динамического воздействия» Получат их опытные значения для широкого диапазона составов бегоншх смесей /скорость распространена волн, прздельнш упругие напр^едая а деформации, максимальные надркжзния и деформащн, шдули ущугой и пластической деформации, модуль деформации при разгрузке,оегатеи-ныг деформация/ в зависимости от плотное«и смеси к скорости 'воздействия,

8, Экспериментальшш исследованию® получеш количественные значения параыезров процесса виброуняозншийо Нойртеш ах аналитические модели /сопротивление двжошио рабочего органа, область разрушения структура, область повышенного нащмвенного еоетошшя, остаточные деформации, остаточная оседаа8 оетатош&ш пяозность,

' кинематические характеристики рабочего органа и параметры взаяко-действия его со средой/, Сопоставление анаяитическях и экспаримеи-тальных исследований показало их достаточную еходшоеяь для инженерных расчетов режимов и параметров процзеса уплотнекая при интенсивном динамическом воздействии,

9. На основании аналитических и экепзршентаяыак исследований разработаш алгоритмы расчетов и правядзш расчета на ЭВМ параметров рабога: система кашина-среда дая интенсивного шбро= уплотнения /параметры процесса', . искяючащиэ в изделии деет-

руктивкые зоны и формирующие в пан область кадеюавяыяых напряжений; параметры взаимодействия сради м рабочего органа;,динамические параметры рабочего органа с учетом напряженного состояния изделия и характеристик взаимодействия с фордуемш йэделиец/,

10. На базе исследований разработала: теоретические основа расчета и оптимизации напрякешо-дефоршрозашого состояния виб-роуплоткяем&х изделий,

11. Разработано, испытано и внедрено з производство свыше

7 технологических линий с направяенкка иапржошо^деформнровшшым состоянием изделий. Они притртмалыю отанчаются о? традиционное по принципу взаимодействия с обрабатываемой средой /в основном, безотрывный характер/о Редп.'п декзйна* в иск четко увязаш с физико-механическими свойствами среда. Учет вяшошя среды при их проектировании производится по наложенного еостоякг® / в еоотвзг-ствие с параметрами силового воздействия/» Многолетняя эксплуатация показала нх высокую эффективность.» Экономический эффект от внедрения составляет более 0,9 цян»рубо

12. В результате исследований найдено рзпгзоэ нробжеии -описание налрткешо-деформированнег© соетоякггя бетонной снзси пра виброуплотнении изделий с цзжьэ его оатшйзадеи и разработан рз= комевдаций но выбору ренинов формования для обеспечения заданного качества и равнопрочноста изделий»

Прэдлонешше методы расчета шзтажгет тарзйтз ж разрабоасе методов направленного управления качеством ушокгашш изделий и обеспечивает развитие основ изхашка вийрщуешй бетонной «гэея.

Основное содержание работы изложено в свыше- 50 опубликованных работах, основными из них являются:

1, Сивко В-И, Основы механика вибрнруемой бетонной смеси. -

- К»: Вща школа, 1987о - 168 с.

2, Сивко В,И*, Ильин ВЛ1, и др. Исследование эффективности виброупдотиения шлахощеяочной бетонной смеси, <=■ В хн,: Рациональное использование шлаков и продуктов шлакопереработки з строительстве. - Воронеж: Центр,Чернозем,кн,изд-во,1977, е,78 = 81,

3, Пашков И.А»,Сивко В.Ио Пош1рення коливань х!нцэво1 ампл!-туди в бетонних сумХшах. - Буд.ыатер1али I кэнструкц!1,1966

*4, с.35-36 .

4» Сявко ВоИ. ВибГр рац1ональних метод!в формування армо-цеменкх конструкц!й,- Буд.натер1аяи I конструкц11,1969, №2, с. 23=25.

5. Сивко В.И о Досл1дження в1Сроущ!вьнення бетонно! сук1ш1, -

- ВуДоМатер1адн I конструкцП, 1967, 16, с. 32 33„

6. Сйвхо ВоИ, Повышение иадеяшсга и долговечность" ж^пауь-тации линяй электропередачи. =■ Энергетика и электрификация, 1967, ?6с. 35-37,

7. Сивко ВоИ. Теоретические исследования методов вибрсупяот-нения бетонных смесей. - ШИ. Сер. стр.и архитектура, 1967,

вып.2, Се 31-33.

8о Пашков И.А., Сивко В.И. Исследование механизма виброуплотнения мелкозернистой бетонной смеси и расчет формовочного оборудования, - НТИ. Оер промышленность строит, материалов, 1968, вып. 2, Со 15-16.

9. Сивко В.И. Исследование механики вибрируемой бетонной смзси. - НШ. Сер. Стр. и архитектура и скроит.материалы,1973, вып. 7, с. 59-60.

10. Сивко В.И., Овчар В.П. Исследование рабочего процесса поверхностного Еиброформования арыоцаментннж конструкций. ■=» В кн.: Строительные и дорожные машины, = Ярославль; HfMt 1961, с„43-48.

11. Сивко В.И. Уравнение состояния жестхих бетонных смесей при вкброуплотнении. - Респ.медвед,науч.~техн„ сб.,Гор, строит, и дор.машины, 1974, еыпЛ7, с. 72-79.

12. Пашков И.А., Сивко В,К. Исследование колебаний,сопровождающих процесс виброугшотнения бетонных смесей. ™ Изв, вузов. Строительство и архитектура, 1969, # 7, с. 101=107,

13. Сивко В.И, ,Кравчук В.Т, 0 выборе частота колебаний виб= рооборудования при уплотнении бетонных смесей. - Гор, строит* и дор. машины» Еесп.меквед.науч.-техн» сб., 1962, вии,33, с.113~П7„

14о Сивко В,И., Яегостаов А.До я до. Совершенс твование режимов вмброуплотнения бетона в кассетах. - Бетон я железобетон, 1962, » 4, с. 17-16,

15. Таиров В.До, Сивко В.И, и др. Облегченные конструкции из арыоцемеита: подвесные потолки ш перегородки промышлешшх зданий. -- В кн.; Аннотации научно-исследовательских работ, выполненных НИИСК Госстроя СССР в 1967 г. К.: НИИСП, 1968, с. 20-21

16. Sivko V. J. Theoretische. unc¿ Experimental?*. Unttrsu-

ch ungen гиг Optimierung des A Staufs und Verfahren гиг

Betonformung „ - В кн.:4 Международная яонф, но строит.материал, и сил./Веймар, седа.1970 ¡\/: Тез.дохл.ГДР,Веймар; Высшая аколя. по архит.и строит, ,1970, с. 138-144.

17. Sivko V.J. ErrnittCunCf der Optimalen Verfahren der

Vibrationsverdichtung von. Betonmischmj,- В кн.: 5 Международная конференция по строит* матер, и сил. /Веймар,сект.1973 г./:Тез.докл. ГДР, Веймар: Высшая школа по архит. и строит., 1973, с. 53-60.

16. Sivko VJ Unterstellungen der Spannungs- und Уефппияд$~

zustandab von SetonmiscJizfl Sei ihren Vißrati.onsyerdich.tu/ig. —

- В кн.: 5 Международная конф, по строит,матер, и сил. /Веймар, сент.1973 с./: Тез.дохл, ГДР, Веймар: Высшая школа по архит. и строит. ,'1973, с. 241-247,

IS. Sivko V.J. Untersuchungen ваг Ermittlung der ^fteichu.ig

für den Zustand vor ße.tongemisehen. —

- В кн.: 6 Международн.конф._ по строит.матер. и сил„ /Веймар,сент. 1973 v,/\ Тез,докл.ГДР, Веймар: Высшая школа по архит. и строит., 1973, с. 209-216

20. J!o.so.rmküj. -7.; Sivko V.J. 6e.rechnung der Widerstands кга/te

der ßeto/imisckung gegtn die <ScAwinjt/ngen ¿ei der E rmittciuag

dir Parameter der ßüti'.tlßühnt В кн.: 5 Меж-

дуиароди.конф.по строит.матер.и сил. /Веймар,сент.1973 г./: Те-, докл.ГДР, Веймар: Высшая школа по архит. и строит.,1973, с.229-240.

21. Sivko V.J. Optimierung von ViSrationsverdicAtungS —

verfahren Sei der Formgebung von beton. - В кн.: 6 Международен. конф.по строит-материал, и сил./Веймар, июнь 1976 г./: Тез.докл.ГДР, Веймар: Высшая школа по архит, и строит.,1976, с. 63-64

22. Sivko V. 7. EnergettscAe Methode zur F-in Schätzung der Effektivität der Anwendung verschiedener Verfahren der Vitroformunp

von. 6eton.~ В кн.: 6 Международн.конф.по строит, матер, и сил, /Веймар, июнь 1976 г./: Тез.докл.ГДР, Веймар: Высшая школа по архит.и строит.,1976, с. I2I-I22

23. Сивко В.И., Коваленко A.A. я др, Режим вибрации бетонной смеси в кассетных установках. - Стр.конструкция м материалы»1981, № 2, с.12-15

24. Круглицкий H.H., Сиьхо В.И, и др. Теоретические предпосылки структурно-акустического резонанса з технологии батона. -В кн»: УШ Всесоюзная конференция по колоидной химии и физико-химической механике /Ташкент, май 1983/: Тез.дохл.ч.У1, Ташкент: Узб.респ.правл.БХО им.Д.И.Менделеева, 1982, е.П-12.

25. Круглицкий H.H.,Сивко В.И. и др,Метод сгрукзурно-акусти-ческого резонанса - новое направление в технологии бетона.

В кн.: Физико-химическая механика дисперсных систем и материалов /. Одесса,октябрь 1983/; Тез.дока.П респ.конф. ч.1. К.; Наукоза думка, со 142=143

26. Лившиц Я.Д., Сивко В.И» и др. Строительные конструкции из стеклоцемента В кн.: Аннотации научно-исследовательских работ, выполненных в НИИСК Госстроя СССР в 1963-1965 г. К.: НИИСП,1967, с. 74-75

27. Сивко В.И. Прогнозирование качества виброуплотнения бетонных смесей. ~ В кн.: Реология бетонных смесей и ее технологические задачи /Рига, октябрь 1976/: Тез.докл.Рига: ГШ, 1976, с. 158-159

2В.Сивко В.И., Назаренко И.И., Гарнец В.Н. Для п1двншвння ефективност1 вХброформувального обладнання» ™ СГльське буд1вництво, 1972, № 5, с.19-20

29. Нруглицкий H.H., Сивко В.И. и др. О методе структурно-акустачзского резонанса в исследованиях и технологии бетона. -Известия вузов. Строительство я архитектура,1962, »10, с.67-70

30» %равель А.Е., Сивко В.И.. и др. Исследование распространения колебаний в пограничном слое системы вибратор-бетонная смесь. -Ре сп.межвед. науч.-техн.сб.,Гор.,строит.и дор.машины,1979,вып.27, с. 90-^4

31. Сивко В.И., Коваленко A.A. и др. Исследование динамики работа кассетных установок для формования железобетонных изделий.-В кн.:. Статика и динамика машин. К.: ВДНХ, 1976, с. 96-97

32. StrUn У. Р., Sivko V.J. ßzton mit ßichtmttaiiscAer be.wth.raag. —

- В кн.: 4 Международная конф» по строит.матер, и сил. /Веймар, сентЛ970/з Тез,докл.ГДР, Веймар: Высшая школа по арх.и стр., 1970, сЛ02-104

33., Лукашенко И.А., Таиров В.Д., Сивко В.И. и др. Технические указания по проектированию и применению армоцементных подвесных потолков для промышленных зданий /РТУ 173-67/.- К.: ШИШ, 1969. -82 с.

34. 'фбук D.S., Сивко В.И. и др. Исследование динамики вибрационных машин как системы агрегат - среда. - В кн.: Реология бетонных смесей и ее технологические задачи /Рига,декабрь 1979/": Тез. докл. Рига: HM, 1979, с. 216-217

35. Сивко В.И. Мощность виброуплотнения бетонной смеси. -В кн.: Технология строительного производства: вып.1, Минск: Вышэйш. шк,,1971, с. 43-46

36. Лукашенко И.А., Таиров В.Д., Сивко В.И. и др. Исследование физико-механических свойств стеклоцемента для строительных конструкций промышленных зданий, - В кн.: Аннотации научно-исследовательских работ,выполненных в НИИСК Госстроя СССР в 1966 г. К.: КИШ1, 1968, с. 24-25

37. Сербии В.П., Сивко В.И. К1нетика деградацП м1неральних волокон у портланд-цементному камен!. - Буд.матер1али I конструкцП, 1969, » 4, с.34-36

38. Сивко В.И., Кравчук В.Т. Влияние реологических свойств вибрируемых шлакощелочных бетонных смесей на резонансный характер

их поведения. - В кн.: Шлакощелочкые цемента, бетоны л конструкции» К.: ЛИСИ, ISB4, с. 211-212

39. Сивко В.И., Коваленко A.A. и др. Единый вя0ропривод кассетной установки. К.: Реклама, 1965, 4 с.

40. Сиеко В.И., Яковенко В.Б, и др. Совершенствование конструкций кассетных установок, - В хн.: Паспорта научно-технических достижений УССР: вып.2, К.: НИИ®, 1983, с. 83-85

41. Сивко В.И., Яковенко В.Б, и др. Совершенствование режимов работа кассетных установок. - В кн.: Реология бетонных смесей и

ее технологические задачи /Рига,ноябрь 1982/: Тез докя„ Рига: НШ, 1982, с. 82-€5

42. Сивко В.И., Яковенко В.Б., Одайник H.H. Модернизация установки для формования фундаментов опор ЛЗП. - В кн,: Паспорта научно-технических достижений УССР: внп03, К.: НИИШ,1985а с.76-78

43. Сивко В.И., Одайник H.H. Синтез вибрационных полей формовочных машин с управляемым напряженным состоянием. - В кн.: Тезисы Всесоюзной конференции по вибрационной технике /Кобулети, ноябрь 1987/: Тез.докл.Тбилиси: ин-т механики машин АН ГССР,1977, с. 90-91

44. Сивко В.И., Кравчук В.Т. .Яковенко В.Б. Неупругое сопротивление бетонной смеси при резонансном формовании изделий. - В кн.4 Технологическая механика бетона. - Рига: ИМ, 1966, с. 142-147

45. Глуховский В.Д,, Сивко В.И., Кравчук В.Т. Управление процессом формирования напряженного состояния в бетонной смеси при ее виброуплотнении. - В кн.: Реология бетонных смесей и es технологические задачи /Рих'а,октябрь 1986/: Тез.докл.Рига: HM, 1986,

с. 176 - 178

46. Сивко В.И., ВовкИ.Н», Гончарекко Ю.Г. Совершенствование динамики работа кассетных установок для формования железобетогашх изделий. - Изв.вузов. Строительство и архитектура, 1988,№4, с,98-103

47. Глуховский ВоД., Чубук D.£., Сивко В.И. и др. Пути повышения эффективности виброуплотнения железобетонных изделий. -Респ.межвед.науч.-техн.сб.,Гор. строит.и дор.машины,1988, вып.41, с. 77=85

48. Qibko В.И, Направленное формирование напряженного состояния в» грунтовом массиве при динамических нагрузках. - В кн.: Тезисы докладов П Всесоюзной конференции по механизации и автоматизации земляных работ в строительстве, Тез.докл.Киев: КИШ, 1986, с.65-86

49. Сивко В.И. Расчет на ЭЦВМ рациональных режимов и способов виброфориования бетонных смесей, - Киев, ШСИ, 1976, с. 48

50. Сивко В.И, Определение на ЭЦВМ рациональных режимов виб-роформованмя бетонных смесей с использованием совмещенных колебаний рабочих органов. - Киев, НИШ, 1978, с. 39

51. Сивко В.И. Расчет параметров процесса воздействия среда на рабочие органы вибрационных машин. - Киев, НИШ, 1986а с.44

52. Таиров В.Д,, Боровский НоВ., Сивко В.И, Облегчэнкыа конструкции из армоцемента. - В кн.: Аннотации научно-исследовательских работ,выполненных в НИИСК Госстроя СССР в 1965 г. К.: НИИСП,1968,

с. 24-25