Обоснование конструктивных параметров и режимов работы смесительных агрегатов с внутренними виброактиваторами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат наук Фигура, Константин Николаевич

• Фигура, Константин Николаевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Фигура, Константин Николаевич

Содержание

Введение

Глава 1. Анализ методов активации цемента и оборудования для смешивания бетонных смесей

1.1. Сухой домол цемента

1.2. Мокрый домол цемента

1.3.Виброактивация цементного геля или цементно-песчаного раствора

1.4. Турбулентная активация цементного геля

1.5. Активация ультразвуком

1.6. Вибрационное перемешивание

Глава 2. Теоретическое обоснование использования оболочек в качестве элементов, передающих вибрацию бетонной смеси в процессе перемешивания

2.1. Теоретическое исследование вибрации сферической оболочки, погруженной в бетонную смесь

2.2. Теоретическое исследование вибрации наборного оболочечного элемента, погруженного в бетонную смесь

2.3. Общие выводы по главе

Глава 3. Экспериментальное исследование вибрационного воздействия, оказываемого наборными оболочечными элементами на бетонную смесь

3.1. Описание метода реологических измерений и устройства для его осуществления

3.2. Выбор модели бетонной смеси

3.3.Экспериментальное исследование процессов вибрационного

перемешивания в смесителе с наборным виброактиватором

3.4.Оценка прочности бетона, приготавливаемого в смесителе с наборным виброактиватором

3.5. Общие выводы по главе

Глава 4. Анализ прочностных характеристик конструкции смесителя в

условиях вибрационного нагружения

4.1. Оценка вибрационного воздействия, оказываемого на узлы и

корпус смесителя

4.2.Оценка мощности, затрачиваемой на привод виброактиватора 108 4.3. Усталостная прочность сильфона и сферической оболочки в

условиях циклического нагружения

4.4.Оценка собственных частот и форм колебаний сильфона и

сферической оболочки

4.5.Общие выводы по главе

Основные выводы

Список используемой литературы

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование конструктивных параметров и режимов работы смесительных агрегатов с внутренними виброактиваторами»

ВВЕДЕНИЕ

История использования цемента и бетона насчитывает несколько тысяч лет. С момента начала применения римского бетона и до настоящего времени пройден огромный путь по усовершенствованию технологии изготовления данного строительного материала. Была проведена большая работа по оптимизации составов бетонных смесей, созданы различные пластифицирующие и воздухововлекающие добавки. В течение XX века происходило бурное развитие машин и оборудования для приготовления бетона, от простых перемешивающих и транспортирующих механизмов до сложных машин, использующих вибрацию, ультразвук и турбулентность.

Большой вклад в развитие науки о бетоне внесли такие дисциплины, как реология, виброреология, физико-химическая механика, коллоидная химия. Для моделирования процессов, протекающих при изготовлении бетонной смеси и обработке изделий из бетона широко используются математический анализ, математическая физика, теория подобия, анализ размерностей, статистика.

Несмотря на долгую историю использования бетона и на огромный массив накопленных в этой области знаний, на практике приготовление бетонов все еще сталкивается с рядом значительных проблем. Так, например, является актуальной отмеченная еще Ю.А. Штаерманом [121123] необходимость снижения содержания цемента в бетонной смеси до возможного минимума. Данная необходимость обусловлена тем, что цементный камень, продукт твердения цементного геля, является самой слабой составляющей бетона. А прочность бетона ограничивается прочностью наиболее слабой составляющей - прочностью цементного камня, которая в свою очередь находится в линейной зависимости от водно-цементного отношения [123]. При обычных способах приготовления бетонной смеси, имеющих место в большинстве случаев, свойства цемента не используются в полном объеме. При смешении с водой происходит

флокуляция (комкование) частиц цемента в геле, в результате чего цемент гидратирует не полностью. Часто в таких случаях для компенсации непрогидратировавшей части цемента просто увеличивается количество замешиваемого цемента, что не только увеличивает стоимость бетонного изделия, но и уменьшает его прочность. Кроме того, для улучшения удобоукладываемости увеличивают содержание воды в бетонной смеси, что также уменьшает прочность бетона.

Другой проблемой является использование бетонов на мелких микрозаполнителях. Большинство песков, добываемых в российских месторождениях относится к мелким. Применение мелкого песка при приготовлении бетонных смесей приводит к значительному перерасходу цемента и воды. Как отметил Н.В. Михайлов [93], использование мелкого микрозаполнителя при обычных способах смешивания делает невозможным применение прогрессивных жестких бетонных смесей с малым водосодержанием. В этом случае бетоносмесительное оборудование не в состоянии обеспечить равномерное распределение воды между зернами цемента, что необходимо для образования в бетоне тонкокапилярного цементного камня, определяющего долговечность и морозостойкость бетона в конструкциях. Кроме того, в наше время все еще затруднительно применение тонкомолотого цемента без увеличения водоцементного отношения. Но как отмечал еще П.А. Ребиндер [101], именно использование тонкодисперсных составляющих позволяет обеспечить большую скорость твердения и протекания всех химических процессов и приводит к полному использованию вяжущих свойств цемента при наименьшем его расходе.

Актуальность исследования процесса виброперемешивания обусловлена возрастающим значением смесительного оборудования, применяемого для приготовления новых видов смесей с использованием отходов производства, смесей на основе составляющих различных по

гранулометрии и удельному весу. Это говорит о том, что виброперемешивание обладает высоким потенциалом в поиске, производстве и систематизации различных конструкций вибросмесителей.

Применение вибрационного перемешивания позволяет интенсифицировать технологические процессы в гражданском и дорожном строительстве, что является важной задачей для социально-экономического развития Российской Федерации. Так, например, в соответствии с федеральной целевой программой «Жилище» [98] на 20112015 гг., годовой объем ввода жилья к 2015 году должен составить 90 млн.кв. метров. В соответствии с федеральной целевой программой «Развитие транспортной системы России (2010-2015 годы)» [114], доля протяженности автомобильных дорог общего пользования федерального значения, соответствующих нормативным требованиям, к 2015 г. должна возрасти до 46,7 процента. Кроме того, прирост количества сельских населенных пунктов, обеспеченных постоянной круглогодичной связью с сетью автомобильных дорог общего пользования по дорогам с твердым покрытием к 2015 г. должен составить 2,3 тыс. единиц. Также виброперемешивание находит применение для приготовления различных порошков и кормосмесей в животноводстве.

Таким образом, можно константировать, что выбранное направление исследований, направленное на совершенствование конструкций и методов проектирования вибрационных смесительных машин, является актуальным.

Объектом исследования является принципиально новая конструкция вибрационного смесителя с виброактиватором наборного типа, защищенная патентами РФ № 2399486 и № 2413572.

Цель исследования: научное обоснование конструктивных параметров и режимов работы смесителей с внутренними виброактиваторами.

Задачи исследования:

1. поиск путей повышения эффективности бетоносмесительного оборудования на основе современного уровня развития технологии приготовления бетонных смесей с применением вибрации;

2. разработка и совершенствование конструкции вибрационных смесителей;

3. экспериментальное исследование, направленное на определение влияния параметров вибрации и геометрических характеристик смесителя на изменение динамической вязкости бетонной смеси;

4. развитие теоретических положений для расчета смесительных агрегатов с внутренними виброактиваторами;

5. определение влияния воздействия вибрации на эксплуатационную надежность предлагаемой конструкции смесителя в целом, так и виброактиватора.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. разработана математическая модель процесса взаимодействия виброактиватора с бетонной смесью, позволяющая с использованием гидрогазодинамического пакета АшуБ СБХ получить численное решение полной системы уравнений гидродинамики для нахождения значений динамической вязкости смеси в камере смешивания;

2. на основе теоретических и экспериментальных исследований обоснованы рекомендации по выбору оптимальных режимов вибрации и геометрических параметров смесителя с оболочечным виброактиватором;

3. в результате экспериментальных исследований установлено, что применение наборных виброактиваторов снижает негативное воздействие вибрации на конструкцию смесителя и окружающую среду;

4. исследования усталостной прочности виброактиваторов позволили определить предельные значения циклов нагружения в зависимости от

наряженно-деформированного состояния, обеспечивающие надежную и долговечную работу.

Практическая ценность работы и ее реализация:

1 .разработаны рабочие чертежи опытно-промышленного образца вибросмесителя, защищеного двумя патентами РФ, повышающего интенсивность процесса и качество смешивания строительных смесей и, одновременно, снижающего воздействие вибрации на конструкцию в целом;

2. разработанная математическая модель в сочетании с гидрогазодинамическим пакетом Апэуз СБХ может быть успешно использована при изучении структурно- реологических свойств смешиваемых материалов в других смесительных агрегатах;

3. Результаты исследований использованы в строительной компании ООО «Полюс Строй» (г. Красноярск), в учебном процессе, в лекционных курсах, дипломном проектировании и при подготовке студентов, магистрантов и аспирантов в Братском государственном университете.

1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ АКТИВАЦИИ ЦЕМЕНТА И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ СМЕШИВАНИЯ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

Чтобы понять, какие способы воздействия на бетонную смесь в наибольшей степени подходят для приготовления жестких бетонных смесей с низким содержанием цемента и воды, необходимо рассмотреть существующие методики активации и перемешивания.

Развитие методов и средств приготовления бетонных смесей неразрывно связано с развитием методов активации цемента и вяжущих, приготовленных на его основе.

Согласно работе [105] под активацией понимается такая обработка вяжущего (цемента) или смеси вяжущего с заполнителями, в результате которой свойства цемента используются лучше, полнее.

Можно выделить несколько методик, направленных на активацию цементного геля, растворов и бетонных смесей [105]:

1. сухой и мокрый домол цемента;

2. виброактивация цементного геля или цементно-песчаного раствора;

3. турбулентная активация;

4. активация ультразвуком;

5. виброперемешивание бетонной смеси.

1.1. Сухой домол цемента

Сухой домол применяется для увеличения удельной поверхности частиц цемента до 3500-4000 см /г. Вследствие увеличения удельной поверхности частицы цемента активнее участвуют в процессе гидратации, поверхностные явления, такие как образование двойного электрического слоя происходят более интенсивно. Для предотвращения снижения эффективности цемента с большой удельной поверхностью при хранении

и транспортировке (вследствие высокой гигроскопичности), домол применяют непосредственно перед употреблением на бетонном заводе.

Эффект активации в значительной степени зависит от вида исходного цемента и типа мельницы. Наибольшие влияние сухой домол оказывает на активность цемента в образцах из цементного геля, меньше всего эффект активации сказывается на прочности бетонов. Исследованием влияния сухого домола занимались исследователи: Куннос Г.Я., Баженов А.И., Штейерт Н.П., Иоффе A.A., Миронов С.А., и др. [33, 85, 90, 124]. Среди более поздних исследований можно отметить работы [56, 69, 97, 125].

1.2. Мокрый домол цемента

При мокром домоле происходит непрерывное механическое удаление рыхлосвязанной воды с поверхности частиц цемента, за счет чего увеличивается количество цемента, вовлеченного в процесс гидратации, кроме того, вода распределяется более равномерно между частицами цемента. Мокрый домол производится в шаровых мельницах [49], переоборудованных бетономешалках [104], в вибромельницах с мелющими телами [96]. Мокрый домол эффективен при В/Ц лежащим в пределах 0,4-0,5 [118], неэффективен для приготовления жестких бетонных смесей. Исследованиями мокрого домола занимались Скрамтаев Б.Г., Будилов A.A., Мошанский H.A., Бухман A.C., Маркелов М.А., и др. [49, 89,91,92,96, 104, 118].

1.3. Виброактивация цементного геля или цементно-песчаного

раствора

Применение предварительной виброактивации цементного геля или цементно-песчаного раствора было предложено Ю.А. Штаераном [121-

123]. Суть метода заключается в виброобработке цементного геля или цементно-песчаного раствора жесткой консистенции внутренним виброактиватором. Виброактиватор погружается в емкость с заранее приготовленной смесью или же непосредственно во время приготовления цементного геля или цементно-песчаной смеси.

Эффект, оказываемый виброактивацией был теоретически обоснован П.А. Ребиндером [100, 101]. Изучению вибрационного воздействия, оказываемого на цементно-водные или цементно-песчаные смеси посвящены работы И.Н. Ахвердова [26-31], воздействие вибрации на дисперсные системы описаны в работах П.Ф. Овчинникова [95] и И.И. Блехмана [46]. Исходя из данных работ, виброактивационный эффект можно описать следующим образом. При виброобработке происходит разрушение коагуляционных структур, состоящих из зерен цемента, молекул воды и микрозаполнителя, благодаря чему происходит более равномерное распределение воды по объему замеса. При пептизации флокул цементного геля под воздействием вибрации пленки рыхлосвязанной воды удаляются с поверхности цементных частиц, вследствие чего все большее количество цемента вовлекается в процесс гидратации. При соударении зерен цемента активнее происходят процессы адсорбционного и химического диспергирования, что ведет к увеличению числа коллоидных частиц, кроме того, вибрирование облегчает образование большего числа мелких кристалликов, то есть дает возможность получить мелкокристаллическую структуру цементного камня [105].

Прочность бетонов и растворов, приготовленных на материале, активированном данным методом, повышается, как и при мокром домоле, благодаря увеличению числа коллоидных частиц в смеси и равномерному распределению воды между зернами цемента [105].

Виброобработка цементного геля по методу Ю.Я. Штаермана проводится при В/Ц, составляющем 0,8-0,9 его нормальной густоты в зависимости от минералогического состава цемента [121-123]. при увеличении В/Ц водная прослойка между частицами твердой фазы становится слишком большой и активация при вибрации практически не происходит. При значениях В/Ц ниже рекомендуемых эффект от виброактивации также малозаметен [121].

Помимо улучшенной гидратации активированного цемента, исследователями [121-123, 74] был отмечен прирост прочности образцов, изготовленных из активированного цемента. В данных исследованиях также отмечается, что эффект активации по методу Ю.А. Штаермана наблюдается при использовании цементов низких марок и шлакопортландцемента.

Значительным недостатком метода виброактивации является то, что активированный цементный гель с водоцементным отношением ниже нормальной густоты очень трудно перемешивается с заполнителями [121123, 74]. В работе [105] отмечено, что трудности возникают даже при перемешивании смеси вручную, а в бетономешалке свободного падения комок активированного теста перекатывается без равномерного распределения в заполнителях. Перемешивание такого материала возможно только в вибробетоносмесителях, но в этом случае необходимость в предварительной активации цементного геля отпадает, на что указывают работы самого Ю.Я. Штаермана и Л.А. Файтельсона [109113].

1.4. Турбулентная активация цементного геля

Еще одним методом активации цементного геля является турбулентная активация.

Исследователи, занимавшиеся объяснением эффекта виброактивации [26-31, 95, 100, 101] в своих работах отмечали возникновение градиентов скоростей в смеси, благодаря чему наблюдается понижение ее вязкости и периодическое удаление рыхлосвязанной воды и гидратных образований с поверхности цементных частиц, что упрощает процесс перемешивания цементного геля с заполнителем, а также благотворно влияет на прочностные свойства изделий из бетона.

Эффективным способом создания градиентов скоростей в цементном геле является турбулентное перемешивание.

Существует несколько вариантов конструкций для турбулентного смешивания. В работе [105] приведен обзор лабораторных и промышленных турбулентных смесителей, созданных в 50-60-е годы XX века. Отметим несколько основных конструкций.

Одним из первых был создан смеситель "высокой турбулентности" М. Пападакиса [8]. Смеситель Пападакиса представляет собой сосуд, в котором в противоположном направлении вращаются два валика (рис. 1.1).

Смесь, увлекаемая валиками, отбрасывается на разделительную стенку и снова попадает в зазор между валиками. Скорость вращения валиков лабораторной модели смесителя от 0 до 10000 об/мин., а производственной установки - 1500 об/мин.

3

Рис. 1.1. Схема действия турбулентного смесителя М. Пападакиса

1-корпус, 2-разделительная стенка, 3-валики

Гидратор H.A. Мощанского емкостью 100 литров (рис. 1.2) состоит из вертикального сосуда, в котором вращается вал с лопастями со скоростью 1500 об/мин.

Рис. 1.2. Гидратор H.A. Мощанского

1-электродвигатель, 2-вертикальный сосуд, 3-лопасть, 4-затвор

В турбулентный активатор ВНИОМС (рис. 1.3) входят центробежный насос-мешалка, резервуар и броневой экран. Цементное тесто поступает в насос-мешалку из резервуара. На конце напорного шланга насоса установлен насадок, уменьшающий сечение выходящей струи, которая ударяется о броневой экран и стекает обратно в резервуар.

Центробежный диспергатор М.Е. Листопадова (рис. 1.4) представляет собой конструкцию из нескольких рабочих колес, жестко насаженных на один вал и заключенных в металлический корпус. При вращении вала со скоростью 3000-5000 об/мин. цементный гель проходит сложный путь через все рабочие колеса, многократно ударяясь о стенки корпуса.

Вихревой активатор СКБ Мосстрой (рис. 1.5) состоит из бункера, шнека, завихрителя и центробежного насоса. Шнек забирает из бункера цемент, перемешивает его с водой и подает смесь к завихрителю, который направляет ее в центробежный насос. Откуда смесь через перфорированные диски подается к трехходовому крану и после рециркуляции по системе выгружается из машины.

150 ^

Рис.1.3. Схема активатора ВНИОМС

-бак, 2-броневой экран, 3-насос-мешалка, 4-насос, 5-мешалка 2 1 1л. I Л-

Рис. 1.4. Центробежный диспергагор М.Е. Листонадова

1- двигатель, 2-бункер,3-ротор, 4-отражательная броня, 5-водоподводящая труба

Рис. 1.5. Схема активатора СКБ Мосстрой

1-бункер. 2- трехходовой кран, 3-электродвигатель, 4-центробежный насос, 5-

завихритель,6-лопасти,7-шнек

Среди более современных конструкций можно отметить следующие. Профессором Емельяновой И.А. предложена конструкция противоточно -турбулентного смесителя [70] см. рис. 1.6.

4

Рис. 1.6. Кинематическая схема противоточно-турбулентного смесителя

1-мотор-редуктор, 2-подшипниковые опоры, 3-ротор, 4-загрузочный патрубок, 5-заслонка разгрузочного отверстия, 6-корпус

Машина имеет корпус сложной конфигурации, угол наклона образующих которого должен обеспечить движение частиц смеси на

выход к разгрузочным отверстиям, а центральные роторы участвуют в

работе как турбулентного так и каскадного режимов работы машины. При этом необходимо согласование рабочих скоростей вращения корпуса смесителя с процессами движения частиц смеси по его образующим и за их пределами. На рис. 1.7 представлена схема движения компонентов смеси в рабочем пространстве смесителя.

Рис. 1.7. Схема движения компонентов смеси в противоточно-турбулентном

Серийно производятся турбулентные бетоносмесители серии "Навигатор" и "Вектор" тульского завода "Строймеханика" [94] см. рис. 1.8,

I

смесителе

1.9.

г

Рис.1.8. Турбулентный бетоносмеситель "Навигатор 250

II

Рис. 1.9. Турбулентный бетоносмеситель "Вектор 1000"

В данных конструкциях наиболее распространены роторы-активаторы корончатого типа с четырьмя или тремя лопастями (рис. 1.10).

Активатор корончатого типа представляет собой диск с вертикально установленными лопастями, предназначенными для захвата и отбрасывания раствора. При вращении такой активатор создает устойчивую воронку (если раствор имеет достаточную подвижность). Смесь, увлекаемая воронкой, попадает на активатор, где захватывается

Л

Рис. 1.10. Ротор-активатор корончатого типа

лопастями и отбрасывается в радиальном направлении. Увлекаемый турбулентными возмущениями приготавливаемый раствор поднимается вверх, где повторно захватывается воронкой. Наблюдается восходящее перемещение смеси и круговое по оси вращения активатора (рис. 1.11).

При увеличении скорости происходит срыв материала с лопастей в силу действия центробежной силы. Траектороия движения материала от активатора распрямляется, круговое движение смеси уменьшается, а восходящее перемещение материала становится более выраженным.

Рис.1.11. Схема движения приготавливаемой смеси в турбулентном

бетоносмесителе

Восходящее действие смеси увеличивается в силу повышения напорного действия, радиально отбрасываемого материала и его уплотнения возле стенок смесителя (А) на рис. 1.12.

бетоносмесителе при увеличении скорости вращения ротор-активатора

Постоянное давление материала, отбрасываемого активатором, вынуждает смесь перемещаться вверх (Б). В верхней части смесителя раствор захватывается воронкой (В). При скоростном режиме смешивания движение раствора становится более равномерным по сравнению с тихоходным режимом.

Авторами [105] проводились экспериментальные исследования влияния турбулентной и вибрационной активации цементного геля и цементно-песчаных растворов (В/ЦЮ,3...0,5) на свойства растворов и бетонов. Исследования проводились на вибровихревом смесителе, изображенном на рис. 1.13.

2200

Рис. 1.13. Вибровихревой смеситель-активатор

1- электродвигатели насосов, 2-отделения для приготовления цементного геля, 3-отделение для приготовления раствора, 4-шланги, 5-насосы-смесители, 6-вибратор

мельницы, 7-корпус вибромельницы

Вибровихревой смеситель состоит из вибромельницы М-200-1,5 и двух центробежных насосов. Корпус вибромельницы разделен вертикальной стальной диафрагмой на два неравных отделения. К днищу каждого из них и к крышке приварены патрубки, соединенные с всасывающими патрубками насосов и с напорными трубами при помощи гибких прорезиненных рукавов, которые предохраняют насосы от вибрации, в меньшем отделении готовится цементный гель, который в большем отделении смешивается с песком. В меньшее отделение смесителя сначала заливают необходимое количество воды, затем включают насос и при циркуляции постепенно засыпают заданное количество цемента. Для улучшения перемешивания цемента с водой при низких значениях В/Ц на короткое время включают вибратор. При перемешивании цементного геля происходит рециркуляция смеси, всасываемой насосом из донного отверстия и нагнетаемой обратно через отверстие в крышке смесителя. При перемешивании раствора во втором отделении в циркулирующий цементный гель добавляется песок.

Так как циркуляция и выгрузка цементно-песчаных растворов с применением центробежных насосов возможна только при относительно высоких значениях В/Ц и достаточной подвижности смеси, активация малоподвижных и жестких смесей в активаторе данной конструкции не проводилась.

В результате проведенной экспериментальной работы было выяснено, что виброактивация подвижных смесей не оказывает существенного влияния на повышение прочности цементного камня и раствора.

Турбулентная активация подвижных смесей ускоряет процесс гидратации и позволяет добиться высокой степени однородности смеси. Эффект повышения прочности более значителен в ранние сроки твердения, прочность образцов из цементного геля, активированного 1-3 минуты в возрасте! день превышает прочность контрольных образцов на

40-50%, а в возрасте 28 дней - на 10-20%. Эффективность турбулентной активации зависит от консистенции смеси. Более подвижная смесь интенсивнее циркулирует, создаются более высокие градиенты скорости в смеси и эффективность активации возрастает.

Повышение прочности образцов из активированного цементного теста сопровождается некоторым приростом удельной поверхности цемента. При турбулентной активации этот прирост составляет 400-1400 см /г., а при виброактивации - всего 200-250 см /г., причем с увеличением В/Ц до 0,38...0,4 прирост удельной поверхности цемента виброактивированного геля прекращается.

При достаточно подвижной смеси образцы из геля, активированного вихревым и вибровихревым способами, имели почти одинаковую прочность. Вибровихревая активация полезна для смесей меньшей подвижности, когда в результате вибрации понижается вязкость и они начинают циркулировать более интенсивно.

Для малоподвижных смесей компанией "Техприбор" предложила следующую конструкцию вибротурбулентного смесителя (рис. 1.14) [99].

Рис.1.14. Вибротурбулентный смеситель

Использование вибраторов, установленных на стенки емкости смесителя, предотвращает налипание пластичной смеси на нижнюю коническую часть емкости. Кроме того, установка высокочастотных пневматических вибраторов позволяет восстановить восходящее движение вязких составов. Высокочастотные виброимпульсы в районе нижней части емкости смесителя полностью устраняют уплотнение материала возле стенок, где наоборот, наблюдается псевдоразжижение приготавливаемого материала.

Основным недостатком турбулентной активации является то, что без применения вибрации этот метод пригоден только для приготовления подвижных бетонных смесей. Поэтому свое основное применение он находит в производстве пенобетонов с плотностью до 1400 кг/м3.

1.5. Активация ультразвуком

Все большее применение находит ультразвук в различных областях физико-химической обработки материалов. В технологии изготовления бетона он применяется для активации цементного геля и раствора. Среди отечественных исследователей первым занялся изучением воздействия ультразвука на свойства бетонных смесей профессор И.Н. Ахвердов [31].

И.Н. Ахвердов обосновывает возможность использования ультразвука в технологии изготовления бетона следующим образом [28].

Возможность использования ультразвука как средства воздействия на цементный гель связна в значительной степени с образованием кавитационных пузырьков в жидкой среде. Интенсивность ультразвука, необходимая для возбуждения кавитационных явлений в цементном геле, снижается с увеличением В/Ц. Такая закономерность определяется тем, что для читстой воды интенсивность ультразвука примерно в 1,38 раза

меньше, чем для цементного геля при 1,65 консистенции нормальной густоты (К„ г).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Фигура, Константин Николаевич, 2013 год

Список используемой литературы

1. Banfill P.F.G., Teixeira М.А.О.М., Craik R.J.M. Rheology and vibration of fresh concrete: Predicting the radius of action of poker vibrators from wave propagation. // Cement and Concrete Research, 2011, Volume 41, Issue 9, p. 932-941.

2. Bannantine, J., Comer, J., Handrock, J. Fundamentals of Metal Fatigue Analysis, New Jersey, Prentice Hall, 1990, p.491.

3. Concrete mixer: Japan Patent Application 2007054959 JP. № 20050239325; Pr. d. 08.22.05; Pub. 08.03.07.

4. David. A. Williams, Aaron W. Saak, Hamlin M. Jennings. The influence of mixing on the rheology of fresh cement paste. // Cement and Concrete Research, 1999, Volume 29, Issue 9, p. 1491-1359.

5. Hancq, D.A., Walters, A.J., Beuth, J.L. Development of an Object-Oriented Fatigue Tool.// Engineering with Computers, Vol 16, 2000, P. 131-144.

6. Lampman, S.R. editor, ASM Handbook: Volume 19, Fatigue and Fracture, ASM International, 1996, p.526.

7. Nehdi M., Rahman M.-A. Estimating rheological properties of cement pastes using various rheological models for different test geometry, gap and surface friction. // Cement and Concrete Research, 2004 Volume 34, Issue 11, p. 1993-2007.

8. Papadakis M. Le mélange de coulis de ciment à haute turbulence. // Revue des matériaux. 1957, № 498, P. 25-31.

9. Petit J.Y., Wirquin E., Vanhove Y., Khayat K. Yield stress and viscosity for mortars and self-consolidating concrete. // Cement and Concrete Research, 2007, Volume 37, Issue 5, p. 655-670.

10. Roussel N. A thixotropy model for fresh fluid concretes: Theory, validation and application. // Cement and Concrete Research, 2006, Volume 36, Issue 10, p. 1797-1806.

11. Sant G., Ferraris C.F., Weiss J. Rheological properties of cement pastes: A discussion of structure formation and mechanical property development. // Cement and Concrete Research, 2008, Volume 38, Issue 11, p. 1286-1296.

12. Skalny J. Concrete rheology. Proceedings of symposium M of the 1982 Materials Research Society Annual Meeting. // Cement and Concrete Research,1983 Volume 13, Issue 5, p. 756.

13. Stephens, Ralph I., Fatemi, Ali, Stephens, Robert R., Fuchs, Henry O. Metal Fatigue in Engineering, New York, John Wiley and Sons, Inc.,2001, p.347.

14. Takeda S. Elastomechanical researches on the metallic bellows (beam-theoretical and disc theoretical considerations). Report Techn. Coll. Hosei Univ., 1963, № 16, p.1-27.

15.Vilkan H., Justnes H., Winnefeld F., Figi R. Correlating cement characteristics with rheology of paste. // Cement and Concrete Research, 2007, Volume 37, Issue 11, p. 1502-1511.

16. Wallevik J.E. Rheological properties of cement paste: Thixotropic behavior and structural breakdown. // Cement and Concrete Research, 2009, Volume 39, Issue 1, p. 14-29.

17. Wallevik O.A., Wallevik J.E. Rheology as a tool in concrete science: The use of rheographs and workability boxes. // Cement and Concrete Research, 2011, Volume 41, Issue 12, p. 1279-1288.

18. Wang X. Fundamentals of Fluid-Solid Interactions. - New Jersey: Elsevier, 2008, 592 p.

19. Zienkievwicz О.С., Taylor R.L., Zhu J.Z. The Finite Element Method: Its Basis and Fundamentals. - Mariland Heights: Butterworth Heinemann, 2005, 752 p.

20. Аксельрад Э.Л. Периодическое решение осесимметричной задачи теории оболочек//Инженерный журнал МТТ, 1966, № 2, С.77-83.

21. Алабужев П.М., Геронимус В.Б., Минкевич Л.М. Теория подобия и размерностей. Моделирование. М.: Высшая школа, 1968, 206 с.

22. Алфутов H.A. Расчет однослойного сильфона методом Ритца.// Инженерный сборник АН СССР, 1953, №15, СЛ 81-186.

23. Андреева Л.Е. Сильфоны. Расчет и проектирование. - М.: Машиностроение, 1975. - 161 с.

24. Андреева Л.Е., Горячева Л.Н. Уточненный расчет жесткости и напряжений в сильфоне.- В сб. Расчеты на прочность. М., Машгиз, 1969, № 14, С.17-35.

25. Андреева Л.Е., Горячева Л.Н., Петровский В.В. Исследование эффективной площади сильфонов, работающих в условиях силовой компенсации.// Известия вузов. Машиностроение, 1972, №3, С. 12-15.

26. Ахвердов И.Н. Влияние виброперемешивания бетонной смеси на деформирование структуры цементного камня. - В сб.: Исследование по бетону и железобетону. Рига, 1961, с. 17-26.

27. Ахвердов И.Н. Высокопрочный бетон. - М.: Стройиздат, 1961, 250 с.

28. Ахвердов И.Н. Основы физики бетона. - М.: Стройиздат, 1981, 464 с.

29. Ахвердов И.Н., Делтува Ю.Ю. Интенсивность вибрирования, физико-механические и деформативные свойства бетона // Бетон и железобетон, 1969, №7, С. 3-5.

30. Ахвердов И.Н., Плющ Б.А., Глущенко В.М., Каплан Э.Л. Акустическая технология бетона. - М.: Стройиздат, 1976, 325 с.

31.Ахвердов И.Н., Шалимо М.А. Ультразвуковое вибрирование в технологии бетона. - М.: Стройиздат, 1969, 135 с.

32. Бабаев H.H. О расчете гофрированных мембран регуляторов давления паровых турбин. // Инженерный сборник АН СССР, 1913, №2, С.24-39

33. Баженов А.Н. Влияние вибродомола цементов и добавки кальцинированной соды на прочность растворов.// Труды ЛИИЖТ, 1959, № 157, С.14-16.

34. База данных Google патентов США [Электронный ресурс] URL: http://www.google.com/patents (дата обращения :23.03. 2013 ).

35. База данных Европейского патентного ведомства [Электронный ресурс] URL:http://ер.espacenet.com (дата обращения: 12.03.2013).

36. База данных международных патентных заявок [Электронный ресурс] URL: http://www.wipo.int (дата обращения: 12.03. 2013).

37. База данных патентного ведомства Германии [Электронный ресурс] URL: http://depatisnet.dpma.de (дата обращения: 10.03.2013).

38. База данных патентного ведомства России «ФГУ ФИПС» [Электронный ресурс] URL: http://wwwl.fips.ru (дата обращения: 01.03. 2013).

39. База данных патентного ведомства США [Электронный ресурс] URL: http://www.freepatentsonline.com (дата обращения: 01.03. 2011).

40. База данных патентного ведомства Японии [Электронный ресурс] URL: http://www. ipdl.inpit.go.jp/homepg_e.ipdl (дата обращения: 06.03.2013).

41. Баторшин В.П. Рабочие процессы и выбор параметров вибрационных смесителей: дис. ... канд. техн. наук. Л., 1984. 264с.

42. Белокобыльский C.B., Кашуба В.Б., Ситов И.С. Повышение прочностных характеристик бетонного изделия обработкой его

поверхности высокочастотным рабочим органом бетоноотделочной машины. // Вестник машиностроения, 2008, №1, С.83-85.

43. Белокобыльский C.B., Кашуба В.Б., Ситов И.С. Технологические возможности дисковых высокочастотных рабочих органов бетоноотделочных машин. // Системы. Методы. Технологии, 2009, №1 С.8-11

44. Бетономешалка: а.с. 52637 СССР. № 186395; заявл. 08.02.36; опубл. 28.02.38.

45. Биргер И.А. Круглые пластинки и оболочки вращения. - М.: Оборонгиз, 1961. - 250 с.

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

47. Бриджмен П. Анализ размерностей. Ижевск: НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика", 2001, 148 с.

48. Бунин М.В., Грушко И.М. Влияние вибрационного перемешивания на структуру и прочность бетона. - В сб.: Вибрационная техника. М, 1966, с. 142-145.

49. Бухман A.C. Технология приготовления быстротвердеющего бетона повышенной прочности.// Строительная промышленность, 1951, №1, С.20-25.

50. Вейлер С .Я., Ребиндер П.А. Исследование упруго-пластических свойств и тиксотропии дисперсных систем. // ДАН, 1945, т.49, №5, с. 25-28.

51. Вибрационные машины в строительстве и производстве строительных материалов: справочник под ред. В.А. Баумана. М.: Машиностроение, 1970. 548 с.

52. Вольмир A.C. Нелинейная динамика пластинок и оболочек. - М.: Наука, 1974, 350 с.

53. Вольмир A.C. Оболочки в потоке жидкости и газа. Задачи аэроупругости.- М.: Наука, 1976. - 416 с.

54. Вольмир А.С. Оболочки в потоке жидкости и газа. Задачи гидроупругости. - М.: Наука, 1979. - 320 с.

55. Гирштель Г.Б. О физической природе вибрационного воздействия на уплотняемые смеси. - В сб.: Технология бетона и железобетонных конструкций. Киев, 1972, с.132-136.

56. Глухарев Н.В. Процессы помола цемента на валках высокого давления. // Журнал Цемент и его применение, 2008, №2, С. 79-81.

57. Гольденвейзер A.JI. Теория упругих тонких оболочек. - М.: Гостехиздат, 1953. - 315 с.

58. ГОСТ 10180-90. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам.

59. ГОСТ 10181-2000. Смеси бетонные. Методы испытаний.

60. ГОСТ 18105-86. Бетоны. Правила контроля прочности.

61. ГОСТ 27006-86. Бетоны. Правила подбора состава.

62. ГОСТ 7473-94. Смеси бетонные. Технические условия.

63. ГОСТ ИСО 10816-1-97. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях. Минск, 2007. 12 с.

64. ГОСТ ИСО 5348-2002. Механическое крепление акселерометров. М., 2007. 10 с.

65. ГОСТ ИСО 7919-3-2002. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на вращающихся валах. М., 2007. 5 с.

66. Григоренко Я.М. Изотропные и анизотропные слоистые оболочки вращения переменной жесткости . - Киев.: Наукова думка, 1973. -325 с.

67. Гуляев В.И., Баженов В.А., Лизунов П.П. Неклассическая теория оболочек и ее приложение к решению инженерных задач. - Львов: Вища школа, 1978. - 192 с.

68. Гухман А.А. Введение в теорию подобия. М.: Высшая школа, 1973, 296 с.

69. Де Вердт К. Сопоставление раздельного и совместного помола цементов и добавок. Литературный обзор. // Журнал Цемент и его применение, 2010, №6, С. 82-87.

70. Емельянова И.А., Гордиенко А.Т., Блажко В.В., Анищенко А.И. Бетоносмесители принудительного действия с новым принципом перемешивания компонентов строительных смесей. // Науковий вюник буд1вництва. Харюв: ХДУБА, 2009, № 54, С. 190-195.

71. Ефремов И.М. Интенсификация процесса и выбор параметров роторно-вибрационного смесителя. / Дис... канд. техн. наук:05.05.04. -Л., ЛИСИ,1985.-250 с.

72. Ефремов И.М., Лобанов Д.В., Фигура К.Н., Комаров И.В. Патентно-аналитический обзор и расширенная классификация бетоносмесительных машин в аспекте исследования вибрационных технологий перемешивания бетонных смесей. // Системы. Методы. Технологии, 2011, №10, С. 38-45.

73. Исакович М.А. Общая акустика. - М.: Наука, 1973, 502 с.

74. Калмыкова Е.Е., Михайлов Н.В. Виброактивирование цементного теста // Гидротехническое строительство, 1958, № 8, С.15-20.

75. Королев В.И. Упруго-пластические деформации оболочек. М.: Машиностроение, 1971, 320 с.

76. Королев K.M. Интенсификация приготовления бетонной смеси. М.: Стройиздат, 1976, 145 с.

77. Королев K.M. Современное бетоносмесительное оборудование и опыт его эксплуатации. М.: ЦНИИТЭСтроймаш, 1978. 59 с.

78. Королев K.M., Аракельянц М.М. Вибрационные смесители для приготовления бетонных и растворных смесей. М.: Стройиздат, 1961. 55 с.

79. Кузьмичев В.А. Методы моделирования и проектирования вибрационных смесительных машин : автореф. дис. д-ра. техн. наук. Л., 1989 32 с.

80. Кузьмичев В.А., Баторшин В.П., Ефремов И.М. Исследование процесса виброперемешивания в виброшнековом смесителе // 2 Республиканская конференция по физико-химической механике дисперсных систем и материалов: Тез. докл., 1983 г., Киев. - т.2, С.20.

81. Кузьмичев В.А., Баторшин В.П., Ефремов И.М. К вопросу исследования свойств песчано-гравийного материала / ЛИСИ. - Л., 1983. - 11с. - Деп.в ЦНИИТЭстроймаш 3.05.83, №48, сд. Д-83.

82. Кузьмичев В.А., Серебренников A.A. Некоторые вопросы моделирования вибросмесителей // Строительные и дорожные машины. - Ярославль:ЯГТУ,1980. - С.62-64.

83. Кузьмичев В.А., Чихачев Б.А. К вопросу моделирования процесса перемешивания в роторно-вибрационном смесителе // Повышение эффективности использования машин в строительстве. - Л.:ЛИСИ, 1985. -С.45-52.

84. Куннос Г.Я., Скудра A.M. Теория и практика вибросмешивания бетонных смесей. Рига: Изд-во АН Латв. ССР, 1962. 216 с.

85. Куннос Г.Я., Тенис Э.Ж. Быстротвердеющие бетоны на базе вибродомола цемента. // Исследования по бетону и железобетону, 1956, №1,С.4-8.

86. Лобанов Д.В. Совершенствование конструкции агрегата и процесса вибрационного перемешивания бетонной смеси. /Дис.. .канд.техн.наук: 05.02.13. - Братск, БрГУ, 2012.-244с.

87. Лэмб Г. Динамическая теория звука. - М.: Физматлит, 1960, 372 с.

88. Мамаев Л.А., Кашуба В.Б., Ситов И.С., Бублик С.С. Определение некоторых параметров дискового виброзаглаживающего устройства

с магнитострикционным приводом. // Системы. Методы. Технологии, 2005, №2 С.172-175.

89. Маркелов М.А. Использование потенциальной энергии цемента. // Цемент, 1941, № 2, С. 14-16.

90. Миронов С.А. Технология высокопрочных растворов и бетонов для преднапряженных виброкирпичных панелей. // Бетон и железобетон, 1959, № 12, С. 3-5.

91.Мощанский Н.А. Механическое активирование начальной гидратации цемента в цементно-песчаных растворах. Исследование по технологии бетона. - М.: Госстройиздат, 1960, 215 с.

92. Мощанский Н.А. Механическое активирование цементов. // Строительная промышленность, 1951, №8, С.32-38.

93. Н.В. Михайлов Основные принципы новой технологии бетона и железобетона. - М.: Государственное издательство литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1961, 52 с.

94. Оборудование для производства пенобетона [Электронный ресурс] URL:www/penobet.ru/article 3.html (дата обращения 03.02.2013).

95. Овчинников П.Ф. Виброреология. - Киев: Наук, думка, 1983, 272 с.

96. Орентлихер Л.П. Эффективность вибродомола цемента в производстве шлакобетона. // Строительные материалы, 1959, № 1, С.10-13.

97. Паниграхи П.К., Меде M., Саху Р.М., Панди С.П., Чатерджи А.К. Морфология цементных частиц после помола в различных агрегатах и ее влияние на свойства цемента. // Журнал Цемент и его применение, 2010, №1, С. 114-122.

98. Постановление Правительства РФ от 17.12.2010 N 1050(ред. от 20.07.2012)"0 федеральной целевой программе "Жилище" на 2011 -2015 годы".

99. РВ (растворосмесители высокооборотные) или современные турбосмесители с функцией активации компонентов смеси - новый стандарт качества смешивания [Электронный ресурс] URL:www.tpribor.ru/rv.html (дата обращения 03.02.2013).

100. Ребиндер П.А. Физико-химическая механика. - М.: Знание, 1958, 320 с.

101. Ребиндер П.А., Михайлов Н.В. Основные положения физико-химической теории бетона и предположения по технологии бетона на основе выводов из теории. - В кн.: Совещание по современной технологии бетона в промышленности сборного железобетона. М.: Стройиздат, 1956, с. 1-6.

102. Рейнер М. Реология. М.: Наука, 1965, 224 с.

103. Серебренников A.A. Рабочие процессы и методы проектирования смесительных машин с эксцентриковыми уравновешенными вибровозбудителями : дис. ... д-ра. техн. наук. Тюмень, 2001. 353 с.

104. Скрамтаев Б.Г., Будилов A.A. Повышение прочности цементных растворов и бетонов путем добавки гипса и мокрого домалывания цемента. // Строительная промышленность, 1951, № 8, С 8-12.

105. Совлов И.Г., Хаютин Ю.Г. Методы активации цементов и влияние активации на свойства бетонов. - М.: Государственное издательство литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1963, 40 с.

106. Тимошенко С.П., Войновский-Кригер С. Оболочки и пластины. -М.: Наука, 1966.-625 с.

107. Трощенко В.Т., Сосновский JI.A. Сопротивление усталости металлов и сплавов. Киев: Наукова думка, 1987, 1238 с.

108. Уилкинсон У.Л. Неньютоновские жидкости. М.: Мир, 1964, 216 с.

109. Файтельсон Л.А. Виброперемешивание бетона. // Труды НИИЖБ, 1968, №21, С. 33-41.

110. Файтельсон Jl.А. Виброперемешивание бетонной смеси: дис. ... канд. техн. наук. М., 1961, 234с.

111. Файтельсон Л.А. Влияние виброперемешивания на свойства бетонных смесей. // Труды НИИЖБ, 1968, № 21, С. 49-59.

112. Файтельсон Л.А. К определению реологических характеристик бетонных смесей // Там же, С. 286-291.

113. Файтельсон Л.А. Определение вязкости вибрируемой бетонной смеси. - В кн.: Исследования по бетону и железобетону, Рига: Изд.-во Акад. Наук Латвийской ССР, 1957, С. 21-31.

114. Федеральная целевая программа «развитие транспортной системы России (2010-2015 годы)».

115. Феодосьев В.И. К расчету гофрированных коробок (сильфонов) // Инж. сборник АН СССР, 1947. - том IV, вып.1. - С. 137-149.

116. Феодосьев В.И. Об одном способе решения нелинейных задач устойчивости деформируемых систем.// Прикладжная математика и механика, 1963, Т.27, вып.2, С.265-274.

117. Феодосьев В.И. Упругие элементы точного приборостроения. М.: Оборонгиз, 1949, 343 с.

118. Фищуков М.А. Исследование эффективности применения мокрого домола цемента при изготовлении предварительно напряженных железобетонных балок пролетных строений мостов. / Автореф.дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. - М.:НИИЖБ, 1953, 20 с.

119. Хантли Г. Анализ размерностей. М.: Мир, 1970, 174 с.

120. Шрамм Г. Основы практической реологии и реометрии. М.: Колосс, 2003, 311 с.

121. Штаерман Ю.А. Виброактивация цемента. - Тбилиси: Техника да шрома, 1957, 163 с.

122. Штаерман Ю.А. Виброактивированный бетон. - Тбилиси: Сабчота сакартвело, 1963, 181 с.

123. Штаерман Ю.Я. Виброактивация цемента и виброобработка бетона. // Гидротехническое строительство, 1959, № 8, С.28-32.

124. Штейерт Н.П., Гинзбург Ю.Н. Влияние тонкости помола на технические свойства цемента. //. Цемент, 1954, № 3, С. 12-14.

125. Штромейер Д., Злобин И. Анализ 15-летнего опыта в помоле цемента и шлака в вертикальных валковых мельницах. // Журнал Цемент и его применение, 2010, №1, С. 158-161.

126. Шубейкин П.Ф., Баженов Ю.М. Влияние минеарологического состава цемента и других факторов на эффективность виброперемешивания. Исследования по бетону и железобетону, 1961, №6, С.5-15.