Барула А.В. Чабуткін Є.К. Ярославський державний технічний університет. УДК 693.546
Вплив змінних режимів вібрації на ущільнення бетонних сумішей.
Процес ущільнення бетонної суміші обумовлюється великою кількістю чинників. Як керованих параметрів були прийняті фактори, які найбільшою мірою визначають процес ущільнення, а саме: частота вібрації, час ущільнення і статичний момент віброзбудника. За критерій оптимізації процесу прийнята міцність зразка.
При цьому отримані експериментальні залежності результуючої міцності від факторів процесу ущільнення, які дозволили виявити характер їх впливу на процес ущільнення.
При використанні змінних режимів, які є більш ефективними, в порівнянні зі стаціонарними, виникає ряд труднощів, пов'язаних з перемиканням частоти. Серед них: переналагодження обладнання, проходження резонансної частоти, збільшення інтенсивності підсосу повітря внаслідок розгойдування вібростола. Проте, останнім часом з'явилося обладнання (частотні перетворювачі), яке дозволяє змінювати режими вібрації без переналагодження обладнання, що дозволяє знизити втрати часу і уникнути проходження резонансної частоти.
При збільшенні частоти вібрації до 90 Гц відбувається зростання міцності ущільнюється матеріалу, що обумовлено більш повним розчиненням бетонної суміші, а також більш інтенсивно протікає стадії зближення складових суміші. Позитивний ефект викликає зменшення амплітуди коливань до певної межі, так як великі значення амплітуди викликають більш інтенсивний процес підсосу повітря. При постійних режимах ущільнення (з постійним значенням частоти вібрації) застосування частот нижче 50 Гц недоцільно, так як в цьому випадку стадія переукладання складових дуже слабо виражена. Найбільш ефективні частоти знаходяться в діапазоні від 70 до 90 Гц.
При вивченні впливу статичного моменту на міцність зразка встановлено, що збільшення значення цього фактора викликає падіння результуючої міцності зразків.
Експеримент показав, що збільшення статичного моменту з 2,55 до 5,1 кг * см викликає падіння міцності практично в два рази: з 19 до 8 МПа. Це пов'язано зі зростанням амплітуд коливань робочого столу: з 0,5 мм при 2,55 кг * см до 0,85 мм при 5,1 кг * см. При цьому відбувається більш інтенсивний підсос і пенетрація повітря, що відбивається на зростанні пористості бетону і зниження його міцності - при збільшенні статичного моменту з 2,55 до 5,1 кг * см пористість зросла на 10%. Але при частоті вібрації до 30 Гц застосування максимального статичного моменту більш ефективно завдяки більш високій змушує силі, ніж при мінімальному (і середньому) значеннях статичного моменту.
В результаті проведених досліджень був зроблений висновок про ефективність використання змінних режимів ущільнення, а саме: протягом першої стадії і на початку другої (протягом 35. 40 с) доцільно використання менш високих частот вібрації (50 Гц, а, можливо і ще більш низьких - аж до 15 Гц), а потім збільшення частоти до 90 Гц, аж до кінця процесу ущільнення.
Слід уважно поставитися до підбору статичного моменту при створенні необхідної величини сили, що вимушує, так як надмірне збільшення амплітуд коливань веде до падіння міцності ущільнюється вироби. Як показав експеримент, амплітуда коливань повинна бути не більше 0,5 мм для піщаної суміші. У цьому випадку доцільно отримати необхідне значення допустимої сили збільшенням частоти коливань.
Однак при застосуванні змінних параметрів вібрації в процесі формування вироби поведінку самого формуючого обладнання стає нестійким. Проведене моделювання руху майданчиків різної конструктивної схеми показало, що на перехідних режимах відбувається розгойдування столу. При цьому можлива поява ефекту підсосу повітря в суміш, що може негативно позначитися на якості готового виробу.
Аналіз поведінки вібростола при різних режимах переходу для двухмассной і одномассной систем показав, що на цей процес суттєво впливають як співвідношення мас m1 / m2, так і співвідношення жорсткостей підвіски вібростола і жорсткості основи фундаменту з1 / с2.
При цьому рекомендується застосовувати двухмассние системи. При відсутності технічних труднощів слід, що маса верхньої частини була більша за масу нижньої (m2> m1), так як в даному випадку зменшується час загасання. Збільшення жорсткості амортизаторів хоча і не вирішує повністю проблему "розгойдування", але істотно зменшує її тривалість. При використанні змінних режимів на одномассних системах рекомендується застосовувати більш високу жорсткість пружин, незважаючи на те, що це може спричинити за собою збільшення витрат на привід для досягнення необхідної амплітуди. На час загасання "розгойдування" також впливає і діапазон зміни частоти: чим більше діапазон, тим довше відбувається загасання.
Проте, вироблення рекомендацій по підбору режимів при ущільненні з використанням змінних режимів є дуже важливим завданням, рішення якої буде мати суттєвий економічний ефект, а також дозволить підвищити якість одержуваних виробів.