авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 8 |

«Секция 3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СТРОИТЕЛЬСТВО И ЭКСПЛУАТАЦИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ И МОСТОВ УДК 625. 7:624.2 ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНОГО ...»

-- [ Страница 5 ] --

Библиографический список 1. Машков Ю.К., Калистратова Л.Ф., Овчар З.Н. Структура и износостойкость модифицированного политетрафторэтилена. Омск: ОмГТУ, 1998. – 148 с.

2. Машков Ю.К., Гладенко А.А., Калистратова Л.Ф. и др. Структура и свойства политетрафторэтилена, модифицированного природным скрытокристаллическим гра фитом // Трение и износ. Т. 21. 2000. № 1.– С. 4752.

УДК 625.855. НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ УПЛОТНЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ В.Б. Пермяков, д-р техн. наук, профессор Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия До настоящего времени ещё не выработаны общие взгляды на процесс уплотнения асфальтобетонных смесей, что часто затрудняет в конкретных условиях производства работ определение эффективности тех или иных методов и средств уплотнения.

Прежде всего необходимо обосновать метод уплотнения, а затем тип уплот няющих средств и параметры режимов их работы. Для этого необходимо чётко представлять кинетику деформирования среды различными силовыми воздействия ми, выявить факторы, оказывающие влияние на интенсивность процесса образова ния вязкопластических деформаций, которые определяют скорость и степень уплот нения.

Критерием эффективности применения метода и средств уплотнения могут быть такие показатели, как производительность средств механи зации, энергоёмкость и стоимость производства работ.

Асфальтобетонная смесь является упруговязкопластической средой, причём в ней могут преобладать те или иные реологические свойства в за висимости от термодинамического состояния и условий её деформирова ния. Силовое воздействие вызывает в ней образование остаточных и упру гих деформаций.

В процессе уплотнения соотношения между составляющими дефор мации постоянно изменяются. На начальном этапе уплотнения, когда тем пература смеси высокая, а плотность незначительная, упругая составляю щая практически отсутствует. Здесь превалируют вязкие и пластические деформации, образующиеся за счёт структурных изменений в уплотняемой среде. Развитие деформаций в этом периоде уплотнения прямо пропор ционально нагрузке и времени её действия. В последующем величина ос таточных деформаций уменьшается, пропорциональность исчезает, воз растает доля упругих деформаций. Процесс уплотнения считается завер шённым, когда прекращается прирост плотности при увеличении числа проходов катка.

При чрезвычайно высоких контактных давлениях к от рабочих орга нов уплотняющих средств вязкопластические деформации и дальше могут развиваться за счёт перемещения структурных элементов, но уже без из менения объёма. Такое деформирование бесполезно и даже вредно, так как может привести к разуплотнению и нарушению структуры материала.

Для эффективного уплотнения необходимо соблюдать условие [1] т ( i ) к ( i ) пр ( i ), (1) где т ( i ), пр ( i ) соответственно предел текучести, предел прочности среды;

i плотность среды на i-м этапе уплотнения.

При к ( i ) т ( i ) процесс уплотнения протекает вяло.

При к ( i ) пр ( i ) происходит лавинообразное развитие деформа ции в уплотняемой среде, приводящее к нарушению её структуры и раз рушению.

Большое влияние на сопротивление среды деформированию оказыва ет скорость деформирования [1]. Для эффективного уплотнения необходи мо, чтобы скорость деформирования d / dt вызывала такое изменение на пряжённого состояния уплотняемой смеси d / dt, которое бы не превы шало скорости релаксации напряжений dR / dt, т.е.

d dR. (2) dt dt В асфальтобетонной смеси при прочих равных условиях интенсив ность накопления остаточных деформаций зависит от её температуры. В связи с этим необходимо знать рациональное время, в течение которого следует уложить и уплотнить асфальтобетонную смесь [2]. Это время за висит от температуры воздуха, толщины уплотняемого слоя и материала, из которого изготовлен рабочий орган катка [2,3].

Библиографический список 1. Пермяков В.Б. Совершенствование теории, методов расчёта и конструкций ма шин для уплотнения асфальтобетонных смесей: Автореф. дис… д-ра техн. наук. – СПб., 1992. –37с.

2. Пермяков В.Б., Захаренко А.В. Обоснование величины контактных давлений для уплотнения асфальтобетонных смесей // Строительные и дорожные машины.– 1989. – №5.

3. Пермяков В.Б. Некоторые аспекты уплотнения асфальтобетонных смесей // Изв. вузов. Строительство. 2002. № 11. С. 7884.

УДК 625. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ МАШИН В УСЛОВИЯХ ТЮМЕНСКОГО СЕВЕРА Н.А. Азюков, канд. техн. наук, доцент, Р.А. Мартюков, аспирант Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия С.А. Черкашин, гл. механик ОАО «Автодорстрой» г. Сургут А.А. Крижанчук, гл. механик АО «Хантымансийскдорстрой»

Эффективная эксплуатация дорожных и строительных машин в условиях Севера требует создания таких систем технического обслу живания, которые обеспечивали бы достаточно высокую надежность машин, работающих в суровых зимних условиях на большом удале нии от производственных и ремонтных баз. Решение данной проблемы с помощью традиционно используемой системы ППР требует все более значительных трудовых, финансовых и материальных ресурсов. На растание этих затрат обусловлено усложнением конструкции машин и лавинообразным нарастанием цен на эксплуатационные горючесма зочные материалы и сменную оснастку. Снижение затрат возможно путем широкого использования диагностического оборудования при определении сроков выполнения работ по ТО и Р, регламента работ и оценке их качества. Как показывает опыт использования диагности ческих приборов в подразделениях АО «Хантымансийскдорстрой» и ОАО «Автодорстрой», сумма затрат на поддержание надежности ма шин может быть уменьшена на 10 15 % при прежнем уровне работо способности техники.

В то же время достаточно остро стоит вопрос об обоснованном ре сурсе машины до ее списания. Решение данной проблемы видится ав торами на базе индукционного синтеза информации о состоянии агре гатов машины, который может быть выполнен с помощью экономи ческих и эколого-эргономических критериев.

УДК 691.31, 666.964. К ВОПРОСУ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ПРИГОТОВЛЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ В.М. Ворожейкин, канд. техн. наук, доцент Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия В последние 10 лет в РФ наблюдается постоянный интенсивный рост количества автомобилей. Постоянно растет интенсивность воз действия колес транспорта на покрытия и их интенсивный износ.

Возникает обратная зависимость при плохих дорогах резко сокра щается срок службы автомобилей и растут транспортные расходы.

При ограниченных финансовых возможностях единственным способом снижения транспортных расходов является значительное повышение срока службы дорожных покрытий, что можно осущест вить двумя способами: 1) применение высококачественных мине ральных материалов и битумов;

2) повышение качества приготовле ния асфальтобетонных смесей.

Применение высококачественных материалов, особенно битума, в условиях Западной Сибири сильно ограничено, следовательно, на первое место выходит вопрос «при имеющихся материалах за счет ка чества приготовления асфальтобетонных смесей достичь более высо ких свойств асфальтобетонных покрытий».

Следует отметить, что проблема повышения срока службы ас фальтобетонных покрытий сложная и многоплановая, а существую щий ГОСТ на асфальтовый бетон [1] не ориентирован на выпуск ка чественных смесей и строительство долговечных покрытий.

Имеются две главных причины снижения срока службы покры тий: шелушение покрытия из-за низкой связи зерен минерального ма териала и образование большого количества трещин из-за высокой прочности и хрупкости покрытия.

Покрытие должно обладать высокой прочностью (деформацион ная устойчивость) и высокой эластичностью (деформативная способ ность). Эти требования прямо противоположны. ГОСТ [1] ориентиро ван только на высокую деформационную устойчивость, но нет ни од ного параметра оценки деформативной способности эластических свойств и устойчивости против накопления усталостных напряжений в покрытии при многократном воздействии колес транспорта, особен но при недостаточной жесткости грунтового основания или на метал лических мостах со стальной ортотропной плитой.

Все свойства асфальтового бетона определяются поведением тон кой пленки битума, которая в зависимости от интенсивности смеши вания может принимать несколько состояний.

1. При вводе в смеситель битума с неразрушенной коагуляцион ной структурой и недостаточным качеством смешивания на поверх ности минеральных зерен образуется внутренняя пленка из масел. Во внешних слоях пленки будет повышенное содержание смол и асфаль тенов. Ввиду этого такие смеси будут иметь повышенный коэффици ент внутреннего трения, плохие удобоукладываемость и уплотняе мость (жесткие смеси) [2]. Со временем (до пяти лет) в покрытии идут процессы сорбционного перераспределения компонентов битума и рост качественных показателей, особенно водостойкости [3].

2. При интенсивном смешивании, и особенно при вводе в смеси тель битума с разрушенной коагуляционной структурой, на поверхно сти зерен минерального материала образуются структурированные битумные пленки [4] с асфальтенами во внутренних слоях и маслами во внешних слоях пленок. Такие смеси приобретают повышенные удобоукладываемость и удобоуплотняемость, высокую водостойкость.

Пористые и плотные смеси ведут себя по-разному.

В пористых смесях при уплотнении масляные слои пленок сме щаются, выдавливаются в зону пор и снижается пористость, но зерна вхо дят в контакт вязкими асфальтено-смолистыми оболочками, прочность растет в 23 раза, но резко снижается эластичность покрытия и растет хрупкость.

В плотных смесях при уплотнении масляные пленки почти не сме щаются (мало пор) и зерна не входят в контакт с асфальтено-смолистыми оболочками, прочность не растет и даже может снижаться (по сравнению с ручным приготовлением смеси), но очень сильно растет деформативность.

Только в плотных и высокоплотных слоях смесях возможно регулирование эластичных свойств смеси.

Вывод. Только плотные и высокоплотные смеси при качественном смешивании могут обеспечить достаточную прочность, высокую эластич ность и трещиностойкость асфальтобетонных покрытий.

Библиографический список 1. ГОСТ 9128-97. Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфаль тобетон. Технические условия. М.: МНТКС,1997.

2. Горелышев Н.В. Асфальтобетон и другие битумоминеральные материалы.

М.: Можайск-Терра, 1995. 176 с.

3. Королев И.В., Золотарев И.А., Ступинцев В.А. Асфальтобетонные покрытия / Под общ. ред. М.И. Волкова Донецк: Донбасс, 1970. 162 с.

4. Ворожейкин В.М. Повышение качества и регулирование свойств асфальто вого бетона направленным структурированием битума в процессе смешивания //Изв.вузов. Строительство. 2001. №12. С. 24 26.

УДК 625.08+681. РЕЗУЛЬТАТЫ СРАВНИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ АВТОГРЕЙДЕРА С ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ ПОЛОЖЕНИЯ ОТВАЛА В.А. Палеев, канд. техн. наук, доцент Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия Испытания проводились на автогрейдере ДЗ-99 с участием Брянского завода «Дормаш».

Для испытаний на автогрейдер была установлена гидромеханическая система стабилизации (ГМСС) отвала, разработанная в СибАДИ, а также электронная система стабилизации «Профиль-10» разработки ВНИИст ройдормаш.

Испытания показали работоспособность ГМСС и возможность ее ис пользования на автогрейдере для автоматического поддержания заданного поперечного уклона.

В процессе испытаний проводилась геодезическая съемка профилей обработанной поверхности при работе автогрейдера с ГМСС, при работе с системой «Профиль-10», а также при ручном управлении отвалом.

В результате обработки полученных измерений высотных отметок продольного профиля и поперечного уклона выявлено, что после двух проходов автогрейдера с ГМСС среднее квадратическое отклонение попе речного уклона составляет 0,429 %, а после трех проходов – 0,354 %.

После трех проходов автогрейдера с системой стабилизации «Про филь-10» среднее квадратическое отклонение поперечного уклона соста вило 0,339 %.

При ручном управлении отвалом среднее квадратическое отклонение поперечного уклона составило 0,989 %, и увеличение числа проходов не снижало эту цифру.

В докладе приведены графики изменения продольного и поперечного уклонов, а также результаты аппроксимации полученных эксперименталь ных данных аналитическими выражениями, полученными с помощью раз ложения в ряд Фурье.

Использование полученных результатов при математическом и элек тронном моделировании систем стабилизации позволяет подобрать пара метры этих систем при возмущающих воздействиях, близких к реальным.

Библиографический список 1. Палеев В.А. Гидромеханические системы стабилизации положения рабочего органа дорожных и строительных машин // Строительные и дорожные машины.

2002. №10. С. 2224.

УДК 621. ПРЕДПОСЫЛКИ ИДЕНТИФИКАЦИИ СИСТЕМЫ «ГРУНТ – РАБОЧИЙ ОРГАН ЗЕМЛЕРОЙНО-ТРАНСПОРТНОЙ МАШИНЫ»

В.Г. Волобоев, канд. техн. наук, доцент, В.А. Мещеряков, канд. техн. наук, А.Ю. Сачук, аспирант Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия При проектировании землеройно-транспортных машин (ЗТМ) следует учиты вать сложный нелинейный характер динамических нагрузок, действующих на рабо чий орган со стороны грунта.

Моделирование контакта рабочего оборудования с грунтом аналитическими методами позволяет решить крайне ограниченное число задач. В связи с этим целе сообразно создание конечно-элементных моделей, учитывающих нелинейные свой ства грунта и его неоднородность [1].

В качестве программных средств реализации конечно-элементных моделей могут быть использованы математически ориентированные языки программирования высокого уровня, например MATLAB [2]. Для модели рования трехмерных задач более оправдано применение специализирован ных языков, направленных на формирование и исследование нелинейных конечно-элементных моделей, например MSC.MARC. В основе такого подхода лежит несколько видов моделей грунта: линейно-упругая, нели нейно-упругая и различные модификации упругопластической модели [3].

Разнообразие грунтовых моделей, характеризующихся различными параметрами, вызывает необходимость выбора характеристик моделей на основе анализа экспериментальных данных. В частности, выбор вида и па раметров модели контакта рабочего органа с грунтом должен быть согла сован с геометрическими параметрами разрабатываемого массива грунта и величиной сопротивлений на рабочем органе.

Другой подход к моделированию сложной динамической системы «грунт – рабочий орган ЗТМ» состоит в ее непараметрической идентифи кации (метод «черного ящика») [4]. Такая модель, основанная на техноло гии нейронных сетей, может быть использована для предсказания величи ны сопротивлений на рабочем органе, без априорной информации о харак теристиках грунта.

Предлагаемые подходы создания математических моделей контакта рабочего органа ЗТМ с грунтом предназначены для решения задач проек тирования конструкций рабочего оборудования и управления машинами.

Библиографический список 1. Фадеев А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике. М.:

Недра, 1987.– 221 с.

2. Волобоев В.Г., Мещеряков В.А. Исследование конечно элементной модели взаимодействия рабочего органа с грунтом // Строи тельные и дорожные машины.– 2002.– № 5.– С. 40–41.

3. MARC. Volume A: Theory and User Information. Version 7.3. – MARC Analysis Research Corporation, 1998. – 588 р.

4. Интеллектуальные системы автоматического управления / Под ред. И.М. Макарова, В.М. Лохина.– М.: Физматлит, 2001.– 576 с.

УДК 621. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ ТОЧНОСТИ РАБОТ, ВЫПОЛНЯЕМЫХ ЗЕМЛЕРОЙНО-ТРАНСПОРТНЫМИ МАШИНАМИ В.С. Щербаков, д-р техн. наук, профессор Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия Процесс формирования землеройно-транспортными машинами (ЗТМ) земляных сооружений с требуемыми геометрическими пара метрами рассматривается как сложная динамическая система, в кото рой взаимодействуют между собой подсистемы ЗТМ: ходовое оборудо вание, рама, навесное оборудование, рабочий орган, рулевое управле ние, гидропривод;

подсистемы грунта: микрорельеф, разрабатывае мый грунт;

подсистемы контуров управления: человек-оператор, ав томатизированная система управления, информационная система (ри сунок).

Р Р Навесное Р12 Р Р Человек- Гидро- Рабочий оборудова Р оператор привод РО орган ние Р Р1 Р5 ЗТМ Автомати- Рама зирован ная сис Р тема Р Р10 Р Р Ходовое Р Информа- Р6 Рулевое Р4 оборудова ционная управление ние система Р Р3 Р Разраба Микро- Р Р1 Р Р3 тываемый Проектные геомет- 165 рельеф грунт рические размеры Р Грунт Блок-схема процесса формирования земляной поверхности В работе установлено, что основными причинами погрешностей сложной динамической системы (см. рисунок) являются возмущающие воздействия P 9 со стороны микрорельефа на элементы ходового оборудо вания, возмущающие силовые воздействия со стороны обрабатываемого грунта на рабочий орган (РО), а также ошибочные управляющие воздейст вия на гидропривод РО P 5, P5 и на рулевое управление P6, P6. Обе эти причины погрешностей (возмущающие и управляющие воздействия) при водят к отклонению режущей кромки РО от заданной траектории движе ния.

Анализ причин погрешностей позволил выявить источники погрешностей, по рождаемые возмущающими и управляющими воздействиями.

Источниками погрешностей являются: неровности микрорельефа и реакция грунта на РО, приводящие к неуправляемым перемещениям ма шины и РО;

источники первичной измерительной информации, устройства обработки информации и исполнительные устройства, которые являются источниками ошибочных управляющих воздействий.

Неровности микрорельефа являются одним из наиболее значимых ис точников погрешностей сложной динамической системы.

В работе намечены три основных способа достижения поставленной цели, которые дополняют друг друга:

1. Снижение величины возмущающих воздействий ( P9 0).

Предлагается оригинальный, сравнительно простой, но достаточно эффективный способ снижения высоты неровностей микрорельефа под элементами ходового оборудования. Способ заключается в выравнивании микрорельефа перед элементами ходового оборудования ЗТМ с помощью лидеров – дополнительных лидирующих РО, которые расчищают колею перед колесами машины.

2. Снижение чувствительности динамической системы к возмущаю щим воздействиям P 9 за счет совершенствования конструкции ЗТМ и ра ционального выбора основных параметров ЗТМ.

Этот способ может быть реализован за счет изменения конструкции элементов ходового оборудования, например установкой передних балан сирных тележек, уменьшения коэффициента передачи возмущающего воз действия за счет рационального выбора основных параметров ЗТМ, ис ключения явления положительной обратной связи между положением РО, формирующим грунтовую поверхность, и положением элементов ходового оборудования ЗТМ, двигающихся по сформированной поверхности за РО.

В работе это достигается «плавающей» подвеской РО.

3. Компенсация возмущающих воздействий обеспечивается за счет формирования управляющих воздействий на ЗТМ со стороны системы ав томатизированного управления РО (САУРО) P5, P6 или со стороны чело века-оператора (ЧО) P 5, P6.

Вероятность ошибочных управляющих воздействий со стороны ЧО снижается такими техническими средствами, как информационные систе мы, которые предоставляют точную информацию о геометрических пара метрах возводимой грунтовой поверхности и позволяют ЧО формировать упреждающие воздействия, компенсирующие время запаздывания ЧО и гидропривода.

Результативность таких средств, как САУРО, обеспечивается объек тивностью первичной измерительной информации и рациональностью ал горитмов ее обработки.

УДК 666. УПРАВЛЕНИЕ СВОЙСТВАМИ ЯЧЕИСТЫХ БЕТОНОВ ПУТЕМ ВВЕДЕНИЯ КРУПНОПОРИСТОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ И.Л.Чулкова, канд. техн. наук, доцент, С.М.Иванова, аспирантка Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия Ячеистые бетоны обладают теплотехническими свойствами, которые не уступают импортным материалам. Безавтоклавные бетоны менее энергоёмки и более экономичны по сравнению с другими строитель ными материалами. Кроме того, ячеистые бетоны обладают повы шенной паропроницаемостью и гигроскопичностью, что ограничивает его применение во влажных условиях эксплуатации.

Основными факторами, влияющими на характер пористой струк туры материала, являются вид и концентрация добавки и пенообразо вателя, водотвердое отношение, температура раствора, конструкция смесительного агрегата и режим перемешивания, дисперсность и вид компонентов. Изменение указанных параметров технологического процесса предоставляет реальную возможность регулировать форми рование пористой структуры пенностеклобетона (ПСБ) в требуемом направлении.

В работе была поставлена задача достижения минимальной тепло проводности за счет снижения средней плотности и подбора опти мального состава ячеистого бетона. Создание максимально пористой структуры в материале осуществлялось за счет применения нового (современного) белкосодержащего пенообразователя «Белпор-1ом» и введения крупнопористого заполнителя, а именно гранулированного пеностекла (ГПС), местного производства (п. Лузино, г. Омск).

Для приготовления пенобетонной смеси была применена традицион ная технология: приготовление бетонной смеси, тщательное её перемеши вание в бетоносмесителе с последующим введением пеномассы с помо щью пеногенератора. Принцип подбора состава бетона не отличается от подбора составов бетонов на пористых заполнителях, но следует учиты вать плотности крупного заполнителя и растворной смеси, несоблюдение которой может привести к расслоению при формованию (рис.2).

Исследования, проведенные на базе лабораторий СибАДИ при кафед рах ПСК и ДСиМ, и предприятий ОАО ОКСК, ООО «ОмскстройЦНИЛ» и ООО «Техническое бюро строительных материалов» (г. Омск) в области взаимодействия ячеистого бетона с высокопористым заполнителем с по мощью варьирования составов ячеистого бетона, при котором учитыва лись следующие факторы: содержание и влияние крупного заполнителя от размера фракций, условий формования и твердения, показали, во-первых, что использование фракционированного заполнителя оказывает влияние как на прочностные характеристики, так и на теплотехнические. Это преж де всего связано с пористостью самого заполнителя, которая напрямую за висит от технологии получения гранул пеностекла (рис.1).

Во – вторых, качество пенообразователя влияет на получение пенобе тонной смеси, которая впоследствии влияет на прочность сцепления с за полнителем и на прочность самого материала (пеностеклобетона).

Рис.1.Пенобетон с гранулированным Рис.2 Образцы пеностеклобетона пеностеклом В – третьих, использование гранулированного пеностекла позволяет снизить массу изделия до 22 %, не потеряв при этом прочностные характе ристики материала, и тем самым уменьшить коэффициент теплопроводно сти.

Также следует отметить еще одно качество пеностеклобетона, кото рое большое значение имеет непосредственно для строителей – этот материал хорошо обрабатывается простейшими инструментами пи лится, сверлиться, гвоздится, что положительно влияет на его экс плуатационные качества и области применения.

УДК 625. ОТХОДЫ КМА ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ ИЗ УКАТЫВАЕМОГО БЕТОНА Р.В. Лесовик, канд. техн. наук, М.С. Ворсина, аспирантка, г. Белгород Одним из критериев уровня развития стран является состояние до рожной сети. В настоящее время транспортно-эксплуатационные характе ристики большинства отечественных автомобильных дорог отстают от ми рового уровня. Поэтому особенно актуальной стала проблема создания до рожных бетонов повышенной прочности и долговечности с использовани ем современных маломатериалоемких и неэнергоемких технологий.

С появлением виброкатков, уплотняющих бетонную смесь до большей плотно сти и без раскрошивания крупного заполнителя, стало возможным использование бетонных смесей особо жесткой консистенции для строительства автомобильных дорог (укатываемый бетон) 1.

Укатываемый бетон является разновидностью тяжелых цементных бетонов, отличающихся от них значительно меньшим содержанием цемента и воды, что по зволяет повысить его упругопластические свойства, а также широким использовани ем в его составе отходов производства, простотой технологии строительства. Со ставляющие бетона перемешиваются в стационарных бетоносмесительных установ ках, транспортируются на объект строительства, укладываются и уплотняются с по мощью вибро-, пневмо- и статических катков 2.

Отсевы дробления скальных пород КМА и «хвосты» ММС отличают ся от традиционно применяемого песка Нижнеольшанского месторожде ния более разнообразным минералогическим составом (табл.1).

Таблица Минеральный состав отходов ММС (%) Кварц Гематит Магнетит Силикаты Карбонаты 65–70 6–11 2–6 9–12 6– Детальное исследование минерального состава отходов ММС позво лило установить наличие нескольких генераций кварца, беспорядочно рас пределенных по всей массе. Форма зерен (кварца и других минералов) бо лее развита имеются многочисленные дефекты поверхностей. Эта осо бенность способствует слипанию частиц при прессовании или виброуп лотнении в прочный монолит (по принципу зацепления).

Присутствующие, помимо кварца, минералы способны самостоятельно участвовать в гидротермальных реакциях с вяжущим, образуя соединения и внося тем самым свой вклад в формирование структуры новообразова ний 3.

Укатываемый бетон является универсальным материалом, его можно применять как для строительства укрепленных оснований, так и для уст ройства покрытий автомобильных дорог.

Нами исследовался укатываемый бетон для покрытий автомобильных дорог. Для этого была изучена возможность применения в качестве мелко го заполнителя подобного бетона отходов горнорудного производства КМА – отсевов дробления кварцитопесчаника и отходов мокрой магнит ной сепарации железистых кварцитов (ММС) (табл. 2).

Таблица Кинетика набора прочности укатываемого бетона в зависимости от мелкого заполнителя № Наименование состава Прочность бетона при сжатии, МПа, при п/п бетона твердении в течение 3-х суток 7-ми суток 28-ми суток 1 На отсеве дробления кварцито 11 23 песчаника 2 На Нижнеольшанском песке 10 21 3 На отходах ММС железистых 8,5 18 кварцитов Таким образом, предлагаемые материалы не уступают по своим свой ствам традиционно применяемым мелким заполнителям бетона, а приме нение в укатываемом бетоне позволит снизить себестоимость строительст ва автомобильных дорог, утилизировать техногенные отходы горнорудно го производства и, следовательно, улучшить экологическую обстановку в области. При применении укатываемого бетона требуется меньшая энер гоемкость, увеличивается расстояние между швами, обеспечивается меньшая усадка, а также сокращаются сроки строительства.

Библиографический список 1. Ушаков В.В. Цементобетонные покрытия автомобильных дорог// Строительная техника и технология. – 2001. №2. С. 1718.

2. Лесовик В.С. Строительные материалы из отходов горнорудного производства Курской магнитной аномалии: Учеб. пособие.Белгород: Изд-во АСВ, 1996.155 с.

3. Гридчин А.М. Дорожно-строительные материалы из отходов промышленности:

Учеб. пособие. Белгород: Изд-во БелГТАСМ, 1997.204 с.

УДК ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА СВОЙСТВА ПЕНОГАЗОБЕТОНА П.П. Дерябин, канд. техн. наук, доцент, А.Ф. Косач, канд. техн. наук, доцент Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия В настоящее время наиболее перспективными теплоизоляционными материалами являются газо- и пенопоризованные изделия на основе мине ральных связок.

В работе ставилась задача по снижению средней плотности ячеистого бетона путем изменения порядка загрузки и перемешивания исходных сырьевых материалов, а также варьирования временем перемешивания смеси на первой и второй стадиях приготовления пеногазобетона.

С учетом применения двухстадийной технологии приготовления ячеи стобетонной смеси изучалось влияние технологической последовательно сти ее приготовления на свойства формовочной массы пеногазобетона.

Рассмотрены следующие принципиально возможные варианты приготов ления смеси: растворная смесь + Al – суспензия + пена;

Al – суспензия + пена + растворная смесь;

растворная смесь + пена + Al – суспензия. Уста новлено, что оптимальной является схема растворная смесь + пена + Al – суспензия. При такой технологии получен пеногазобетон со средней плот ностью 410 кг/м3, что на 23 – 29 % меньше, чем при других способах (рис.1).

Значительное влияние на основные показатели пеногазобетона оказы вает время перемешивания смеси. Для этого подбиралось оптимальное время перемешивания пенобетонной смеси на первой стадии и время пе ремешивания на второй (с алюминиевой суспензией). Оптимальное время перемешивания на первой стадии составляет 3–4 мин, при этом средняя плотность пенобетона равна 490 кг/м3 (рис. 2). На второй стадии опти мальное время перемешивания находится в интервале от 2 до 2,5 мин, при этом получен пеногазобетон со средней плотностью 400 кг/м3. На первой и второй стадиях при увеличении или уменьшении времени перемешивания происходит увеличение средней плотности пенно-газобетона: в первом случае за счет получения неоднородной структуры ячеистого бетона по се чению, во втором за счет разрушения технической пены.

Средняя плотность, кг/м.

(БС+Al)+пена (БС+пена)+Al (Al+ПО)+БС Порядок загрузки.

средняя плотность пеногазобетона;

средняя плотность массы.

Рис. 1. Влияние последовательности загрузки на среднюю плотность пеногазобетона Средняя плотность, кг/м.

Средняя плотность, кг/м.

1 2 3 4 1 2 3 4 В рем я перем ешива ния В рем я перем еш ивания пенога зоб е т онной с м е с и, м ин.

пеноб ет онной с м е с и, м ин.

с ре д ня я плот нос т ь пенога зоб ет она;

с ред няя плот нос ть пе ноб е тона ;

с ре д ня я плот нос т ь м ас сы.

с ред няя плот нос ть м а сс ы.

Рис. 2. Влияние времени перемешивания на среднюю плотность пеногазобетона Однородность полученных данных оценивалась по показателю коэффици ента вариации. Отклонения по коэффициенту вариации во всех приведен ных свойствах не превышают 9,6 %, что указывает на корректность прове денных испытаний.

УДК 666. ВЛИЯНИЕ НАГРУЗКИ НА ТВЕРДЕНИЕ БЕТОНА И.Л. Чулкова, канд. техн. наук, доцент, Н.А. Веревкина, аспирантка Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия Твердение и структурообразование – важнейшие стадии технологии производства бетонных и железобетонных изделий, они являются ведущи ми процессами, которые формируют важнейшие свойства бетона, такие как прочность, долговечность, морозостойкость и другие, т.е. определяют качество продукции.

Несмотря на то, что процесс твердения и структурообразования про текает самопроизвольно, его результат (например, прочность R) может из меняться в значительных пределах в связи с влиянием комплекса техноло гических и физико-химических факторов на всех стадиях технологии про изводства [1]. В нашем случае это нагрузка, действующая при твердении бетона (Р). Такой способ твердения представляет особенный интерес, по скольку эта область в технологии строительных материалов наименее изу чена.

В результате обработки бетона давлением резко улучшаются его ме ханические свойства, такие как прочность на сжатие и растяжение, исти раемость, ударная стойкость, маслостойкость и др. Это улучшение свойств объясняется увеличением контактов зерен цемента с новообразованиями, а также с заполнителем. Немаловажное значение при твердении бетона под нагрузкой имеет снижение концентрации макропор при возрастании кон центрации гелевых пор [2].

Нами были проведены экспериментальные исследования, в процессе которых подбирался оптимальный состав бетона, твердеющего под на грузкой, и как следствие – давление, необходимое для получения более высоких физико-механических показателей бетона. Главное условие опти мального проектирования составов бетона – создание количественных за висимостей, позволяющих прогнозировать свойства бетонной смеси и бе тона при изменении основных технологических факторов [3].

Формование образцов производилось в специально запроектиро ванных для этого эксперимента формах. Формы выполнены из нержавею щей стали и состоят из разборного цилиндра, который фиксируется че тырьмя стержнями, проходящими сквозь дно и крышку формы, и закреп ляются винтами.

В качестве вяжущего использовали портландцемент Топкинского за вода марки М 400, мелким заполнителем служили кварцевые пески с мо дулем крупности Мкр = 2,1. Золу применяли от сжигания угля Экибастуз ского месторождения. В качестве пластификатора применяли суперпла стификатор марки С-3, содержащего в основном сульфированный нафта линформальдегидный олигомер.

Предварительными опытами было установлено, что оптимальное со держание золы в бетонной смеси составляет 23%, а добавки С-3 – 0,7%.

Различные составы бетона подбирались варьированием составляющих бетона.

Результаты эксперимента представлены на рис.1 и 2.

Основной задачей исследования являлось нахождение величины дав ления, действующего в момент твердения. Характер кривых показывает, что прочность бетона на сжатие увеличивается с ростом прилагаемой на грузки до определенного момента. Максимального значения R=27,64 МПа достигает прочность образцов третьего состава при давлении Р=4МПа, действующего в процессе твердения образцов.

Аналогичная ситуация с графиком зависимости плотности бетона от при лагаемой нагрузки: происходит увеличение плотности образцов до некото рого значения величины действующей нагрузки.

Определено, что третий состав является оптимальным, поскольку достигает требуемого в нашей работе класса бетона В20. Некоторый раз брос прочности объясняется применением в бетоне этого состава супер пластификатора С-3, добавка которого снижает рН и ионную силу жидкой фазы [4].

27, 25, R,МПа 15 14, 10 9,95 9, 9, 7, 7, 0 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9, P,МПа первый состав второй состав третий состав Рис.1-Зависимость прочности образцов на сжатие от прилагаемой нагрузки Рис. 1. Зависимость прочности образцов на сжатие от прилагаемой нагрузки 2, p,г/см 1, 0, 0 1 2 3 4 5 6 7 8 P,МПа первый состав второй состав третий состав Рис.2-Зависимость плотности от прилагаемой нагрузки Рис. 2. Зависимость плотности от прилагаемой нагрузки Таким образом, можно сделать вывод, что эффективность твердения бетонов под нагрузкой наиболее полно проявляется от приложенной на грузки в 3…4 МПа.

Библиографический список 1. Стефанов Б.В., Русанова Н.Г., Волянский А.А. Технология бе тонных и железобетонных изделий. – 3-е изд., пераб. и доп. – Киев: Вища школа, 1982. –406 с.

2. Дударь И.Н. Твердение цементного камня под давлением // Цемент.-1989.

–№10. – С.10–12.

3. Шмигальский В.Н. Оптимизация состава цементобетонов. –Кишинев:

Изд-во «Штииница», 1981. – 124 с.

4. Исследование и применение бетонов с суперпластификаторами: Сборник научных трудов. Под ред. Ф.М. Иванова, В.Г. Батракова. –М.: НИИЖБ, 1982. –159 с.

УДК 666.97: 625. МЕЛКОЗЕРНИСТЫЙ БЕТОН НА ОСНОВЕ ДРОБЛЕНОГО ПЕСКА ДЛЯ ДОРОЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА С.А. Некрасова, Д.Д. Хамидулина Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова В последние годы в дорожное строительство активно внедряются мел козернистые бетоны. Целый ряд достоинств делает этот материал более ра циональным для применения, чем равнопрочный крупнозернистый бетон:

повышенная способность воспринимать растягивающие напряжения, более высокая призменная прочность, повышенная морозостойкость, водонепро ницаемость, лучший товарный вид и др.

Для изготовления мелкозернистых бетонов в основном используются природные пески, хотя при производстве щебня образуется большое коли чество отходов камнедробления. Эти отходы при отделении от них тонко дисперсных включений позволяют получать дробленый песок для изготов ления бетонов, в том числе и мелкозернистых.

В данной работе приведены результаты исследования свойств мелко зернистого бетона на основе дробленого песка. Для изготовления бетона ис пользовался дробленый нефракционированный песок (содержащий фрак ции 2,5 – 0,63 мм) с модулем крупности 3,0. Для сравнительных испытаний применялся природный речной песок с модулем крупности 2,8. В качестве вяжущего для изготовления мелкозернистых бетонов использовался шла копортландцемент М300 Магнитогорского цементно-огнеупорного завода.

В качестве добавки использовался суперпластификатор С-3 = 0,7 % от мас сы. Определение физико-механических свойств бетонов производилось на стандартных образцах-балочках размером 4416, изготовленных из равно подвижных бетонных смесей состава Ц:П = 1:2,5. Образцы из мелкозерни стого бетона твердели в нормальных условиях.

Как показали проведенные исследования, бетонные смеси на дробле ных песках обладают меньшей водопотребностью вследствие низкого со держания в них пылевидных частиц.

Физико-механические показатели мелкозернистых бетонов приведены в таблице.

Работа проводилась под руководством профессора М.С. Гаркави.

Как следует из данных таблицы, использование дробленого песка по зволяет увеличить физико-механические показатели бетона в 1,3…1,7 раза.

Физико-механические свойства мелкозернистых бетонов Вид песка Свойства дробленый речной бетона без добавления с добавлением без добавления с добавлением С-3 С-3 С-3 С- Прочность при 6,57 9,2 5,2 7, изгибе, МПа Прочность при 50,5 65,8 25,6 38, сжатии, МПа Истираемость, 0,41 0, г/см Это обусловлено меньшей водопотребностью бетонных смесей, а также шероховатой поверхностью дробленых песков, что способствует усилению его сцепления с цементным тестом.

Введение в состав бетона суперпластификатора С-3 приводит к увели чению прочностных показателей за счет снижения водоцементного отно шения.

Произведенная технико-экономическая оценка полученных равно прочных мелкозернистых бетонов показала, что применение дробленых песков взамен речного позволяет снизить расход цемента на 54 кг/м2 и се бестоимость 1 м3 бетона на 99 руб.

УДК 691:621. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИЕЙ В.С. Прокопец, канд. техн. наук, доцент Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия В своё время академик И. Семёнов сказал: «Не надо забывать, что материалы это самая консервативная, но едва ли не главная часть технического прогресса. Недаром эры развития человечества названы по употребляемым материалам: каменный, бронзовый, железный век». В последние 34 десятилетия наступила эра новых технологий производства материалов.

«Мейерс клейнес лексикон» указывает, что «технология» это наука об ис пользовании достижений естественных наук для развития методов производства сырьевых материалов и об их дальнейшей переработке в средства производства и потребительские товары.

Традиционно в производстве строительных материалов, изделий и конструкций используют в основном один, параллельно два или три технологических приёма: из менение температуры и давления, воздействующих на вещество, механическую или химическую диспергацию веществ и катализ. Все эти технологические приёмы ис пользуются и в наши дни.

В то же время с незапамятных времен известно, что вещества в тонкомолотом состоянии приобретают несколько необычные свойства: они становятся более хими чески активными, плавятся при более низких температурах, намного улучшаются их технологические свойства и т. д.

Систематические исследования Бриджмена, начатые в начале 20-х го дов прошлого столетия, позволили бесспорно доказать наличие ускорения твердофазных процессов (фазовых переходов, химических реакций и др.) при наложении на твердые тела высоких давлений с деформацией сдвига, что и положило начало широким исследованиям этого эффекта в химии, названных впоследствии механохимическими.

Зародившись в конце XIX в., механохимия неорганических веществ длительное время пребывала в застое, что было обусловлено отсутствием соответствующего технологического оборудования.

Бурное развитие потребностей промышленности в тонкодисперсных материалах повлекло за собой необходимость конструирования и изготов ления в больших количествах измельчающей техники, что в конечном ито ге привело к новому этапу развития механохимии неорганических ве ществ.

Детальное исследование закономерности развития систем измельчающих ма шин, выполненное в НИИцементе В.И.Акуновым, позволило заключить, что, не смотря на высокое системное совершенство семейства мельниц с мелющими телами, их дальнейшее развитие исчерпало себя полностью. В связи с этим возникла необхо димость перехода к новому, более экономичному и эффективному, методу измель чения. Одним из таких методов является использование скоростных ударно многократных силовых нагрузок, реализуемых в дезинтеграторах.

К настоящему времени в СибАДИ (кафедра Д и СМ) разработано большое количество конструкций мельниц на основе дезинтеграторного принципа действия, отличительной особенностью которых является по вышение активационного воздействия на измельчаемый материал и сни жение при этом степени износа рабочих элементов. Основные технико экономические показатели разработанных в СибАДИ измельчителей активаторов, приведены в таблице.

Номенклатура разработанных в СибАДИ измельчителей-активаторов Показатели Типы измельчителей УИС-0,З У УИС' – 2,0 У УИС – 3,5 У Потребляемая мощность, кВт 2 х2,5 2 х 22 2 х Частота вращения э/двига- 3000(1500) 3000(1500) 3000(1500) телей, об./мин Размер частиц исходного мате- До 5,0 До 10,0 До 20, риала, мм Тонкость помола материала, 60,0 – 80,0 70,0 – 80,0 80,0 – 90, мкм Ггабаритные размеры, мм 750 х 550 х 350 1600 х 750 х 650 1900 х 825 х Масса, кг 85,0 350,0 500, Эл. питание 380 В;

50 Гц 380 В;

50 Гц 380 В;

50 Гц Установленный ресурс до кап. 5000 5000 ремонта Установленная наработка на 500 500 отказ, ч С помощью разработанных активаторов-измельчителей удельные энергозатраты, как видно из таблицы, в несколько раз ниже, например, ша ровых и вибрационных мельниц. В результате удалось добиться следую щих результатов.

1. Поучено минеральное вяжущее, содержащее золу-уноса ТЭС-4 или ТЭС-5 и портландцемент. Причём содержание цемента составляет не более 50 %, а получаемое вяжущее сохраняет все свойства этого цемента, т.е.

введения дополнительных химических активаторов не требуется.

2. Получено вяжущее, содержащее 80 % золы-уноса ТЭС-4 или ТЭС-5 и 20 % добавки, являющейся отходом ОНПК, которое в на стоящее время не используется.

3. Получен асфальтобетон, в состав которого вместо дорогостоящих минеральных порошков из карбонатных пород включен обычный Иртыш ский песок, но предварительно пропущенный через дезинтегратор. Свой ства такого асфальтобетона соответствуют всем требованиям ГОСТ 9128 97, но при этом стоимость его ниже на 2028 %.

4. Получено резинобитумное вяжущее, позволяющее резко повысить физико-механические и эксплуатационные качества асфальтобетонных по крытий.

5. Разработаны механоактивационные технологии, позволяющие без увеличения энергозатрат повысить прочность и морозостойкость бетонных и железобетонных изделий и конструкций как минимум на 6070 %, что даст несомненный эффект при монолитном способе домостроения.

УДК 691. ВЛИЯНИЕ ЗОЛЫ В СОСТАВАХ БЕТОНА НА МОРОЗОСТОЙКОСТЬ И ИСТИРАЕМОСТЬ П.В. Корниенко, канд. техн. наук, доцент ПГУ им. С. Торайгырова, г. Павлодар Золы и шлаки ТЭС при правильном и эффективном их использовании представляют собой огром ное богатство как источник расширения сырьевых ресурсов и решения экологических проблем.

Многочисленны научно-исследовательские работы и накопленный значительный опыт использования золошлаковых отходов электростанций в различных отраслях промышленности строительных материалов. Облас ти применения золы: в качестве гидравлической добавки в цемент (10... %), как составляющий компонент цементно-сырьевой смеси. Основные зо лы можно использовать как кремнезёмистый компонент при производстве автоклавного и неавтоклавного газобетона, легкого, плотного и поризо ванного керамзитобетона, силикатного кирпича и как добавки при произ водстве глиняного кирпича. Золошлаковые смеси находят применение при производстве местных вяжущих типа известково-зольного, цементно зольного, известково-цементно-зольного. Для понимания поведения золы в бетонах целесообразно рассмотреть химико-минералогический состав и физико-механические свойства зол. В большинстве видов топлива зола на 98…99 % состоит из свободных и связанных в химические соединения ок сидов кремния, алюминия, железа, кальция, магния, калия, натрия, титана, серы и др.

В золе могут быть почти все элементы периодической таблицы Д.И.Менделеева. Химический состав золы может колебаться в значитель ных пределах при сжигании одного и того же топлива на ТЭС. Однако в среднем химический состав в течение длительного времени можно считать достаточно стабильным для практического применения. В процессе пыле приготовления на ТЭС минеральная часть топлива неравномерно распре деляется по фракциям угольной пыли. Процесс сжигания также сопровож дается селективным разделением минеральных компонентов, что оказыва ет существенное воздействие на состав, а следовательно, свойства золы и шлака. Несгоревшие частицы угля сосредоточены и в крупных фракциях золы, основным компонентом которых является обожженное неоплавлен ное глинистое вещество. Основное количество стекловидной фазы сосре доточено в самой мелкой (менее 56 мкм) фракции, кварц–во фракции с размерами частиц в интервале 56…105 мкм. Существенное влияние на процесс взаимодействия золы с водой оказывают форма и структура по верхности частиц золы. Среди физических характеристик следует выде лить гранулометрический состав, плотность, удельную поверхность и др. К основным показателям золы относится также агрегатная плотность Ра, ко торая определяется по формуле Pa = Ps (1 – Nа), (1) где Ps отношение массы вещества частиц к занимаемому объёму без пор (плотность);

Nа относительный объём замкнутых пор в долях единицы объёма частиц.

Для экибастузских углей эти величины равны: для золы Pa 2,15…1,95, для шлака Pa 2,2…2,1;

для золы Ра 2,56 г/см2, а Nа 16 %.

Для частиц исследуемых материалов размером менее 0,5 мм понятия плот ность и агрегатная плотность становятся практически эквивалентным.

Удельная поверхность зол Ермаковской ГРЭС находится в пределах 3000…3680 г/см2, в охладительной камере около 900. Плотность сухой золы изменяется в пределах 0,99…0,60 г/см2. В данной работе представле ны составы тяжелого бетона с использованием золы и исследованы моро зостойкость и истираемость. Морозостойкость определяли на образцах бе тона марки 300, изготовленных в производственных условиях.

Испытания на морозостойкость начинали в 50 дней, из которых 28 су ток нормального твердения. Морозостойкость оценивали, сопоставляя ре зультаты испытаний с контрольными кубами в эквивалентном возрасте Тэ, который определяли по формуле Тэ= а + 0,35п, (2) где а возраст бетона в образцах к началу их замораживания, сутки;

п количество циклов к моменту испытания контрольным.

После 200 циклов попеременного замораживания и оттаивания потеря по массе и по прочности для производственных составов была соответственно 10,9;

34,4, а расчет ных 1,0 и 1,5.

На истираемость испытывали образцы-кубы с ребром 70 мм марок 200, 300. Истираемость бетона определяли согласно требованиям ГОСТ 13087 81 и ГОСТ 13015.0-83. После четырех циклов испытаний образцов исти раемость (по величине потери массы) для производственных составов ста ла равна 0,82, а для расчетных составов марок 200 и 300 соответственно составила 0,83 и 0,79 г/см2. Высокие показатели расчётных составов с зо лой по морозостойкости и истираемости указывают на то, что из этих бе тонов в условиях предприятий можно производить изделия для дорожного полотна и конструкции со средней интенсивностью движения.

УДК 691.33 (666.973) ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА БЕСЦЕМЕНТНЫХ, БЕЗАВТОКЛАВНЫХ СТЕНОВЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ТЕХНОГЕННЫХ ПРОДУКТОВ ПАВЛОДАРСКОГО ПРИИРТЫШЬЯ В.П. Михайловский, д-р техн. наук, профессор, О.В. Саунина, аспирантка Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия П.В. Корниенко, канд. техн. наук, доцент ПГУ им. С.Торайгырова, г.Павлодар Самыми крупнотоннажными техногенными продуктами Павло дарского Прииртышья являются кислые золошлаковые смеси от сжи гания экибастузских углей и бокситовый шлам глинозёмного произ водства, на основе которых, используя патент № 4644 Республики Ка захстан, можно организовать массовое производство стеновых мате риалов (кирпич, стеновые камни).

Предложена сырьевая смесь при следующем соотношении компонентов, мас.

%: шлам глинозёмного производства 42,0…52,0;

кислые золошлаковые отходы 37,1…45,9;

хлорид кальция 0,63…0,79;

вода остальное.

При этом сырьевую смесь получают смешиванием бокситового шлама и кислых золошлаковых отходов с водным раствором хлорида кальция.

Бокситовый шлам с целью уменьшения энергозатрат и активизации вяжущих свойств измельчают с частью золошлаковых отходов до тонкости помола по остатку на сите №008 40…60 % по массе, причём соотношение бокситовый шлам: кислые золошлаковые отходы составляет 1:0,25…1:0,3. При меньшем содержании золошла ковых отходов наблюдается агрегатирование (слипание) смеси, налипание на мелю щие тела, повышение расхода электроэнергии. При большем содержании золошла ковых отходов в смеси повышается расход энергии на сушку и помол в связи с уве личением количества обрабатываемого материала.


Увеличение тонкости помола менее 40 % по остатку на сите №008 приводит к повышению водопотребности смеси, непропорциональному перерасходу электро энергии при помоле при практически одинаковых показателях прочности образцов при сжатии.

Так, например, увеличение дисперсности с 50 до 2 % по остатку на сите № на шаровой лабораторной мельнице достигается при увеличении расхода электро энергии и мелющих тел более 5 раз. Уменьшение дисперсности по остатку на сите №008 более 60 % приводит к значительному снижению прочности изделия.

Молотую смесь шлама и золошлаковых отходов перемешивают с оставшимся количеством золошлаковых отходов, производят обработку всей смеси водным рас твором хлорида кальция и механическую активацию в дезинтеграторе.

Предлагаемое техническое решение осуществляется с учетом химического и дисперсного состава компонентов. Хлорид кальция взаимодействует с гидроксидами щелочных металлов, содержащимися в шламе с образованием хлоридов металлов и гидроксида кальция, выполняющих роль ускорителей и активизатора твердения сырьевой смеси.

Смешение и активация исходных компонентов позволяют получить мелкозер нистую смесь, в которой размер частиц находится в пределах размеров молекул гид роксида кальция до 5 мм (шлак). Процент использования техногенных продуктов в сырьевой смеси увеличен до 99,3 % (в пересчёте на сухие).

Фазовый состав и структура исходных компонентов и новообразований спо собствуют уменьшению коэффициента теплопроводности получаемых из формовоч ной смеси изделий по сравнению с изделиями, изготовленными из традиционных материалов.

Физико-механические свойства стеновых материалов Показатель Пустотелые Полноте- Безавтоклав камни лые ный кирпич камни Предел прочности при сжатии, МПа 2,5…15,0 2,5…15,0 5,0…25, Средняя плотность, кг/м3 900…1200 1300…1700 1300… Морозостойкость, циклы 25…100 25…100 25… Коэффициент теплопроводности, 0,25…0,32 0,40…0,53 0,40…0, Вт/мК Из подготовленной таким образом сырьевой смеси выпущены опыт ные партии стеновых камней по ГОСТ 6133-84 и утолщённого кирпича по ГОСТ 379-79, причём опытная партия кирпича изготавливалась без пред варительной переналадки технологического оборудования малого пред приятия «Силикат» г. Павлодара. Камни и кирпич пропаривались по ре жиму: предварительная выдержка при температуре 20 0С –2 ч;

подъём температуры до 95 0С – 4 ч;

изометрическая выдержка при 95 5 0С – 6 ч;

остывание образцов при отключенном подогреве – 2 ч.

После тепловой обработки образцы высушивали при температуре 105…110 0С до постоянной массы. Определяли предел прочности при сжа тии по ГОСТ 8462-85, плотность образцов после сушки по ГОСТ 6427 75, морозостойкость по ГОСТ 7025-91, высолообразование по ГОСТ 24211-80, теплопроводность по ГОСТ 7076-87. Основные результаты испытаний представлены в таблице.

УДК 666.97:624. О РЕЗУЛЬТАТАХ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ, УКРЕПЛЕННЫХ ЦЕМЕНТОМ И ПОЛИМЕРОМ «РЕНОЛИТ»

Е.А. Голубева, преподаватель Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия.

Цементогрунт является одной из разновидностей стабилизиро ванных грунтоматериалов. При совместном перемешивании грунта, цемента, воды между материалами происходят химические и физико химические процессы, которые приводят к коренным изменениям свойств грунта. Материал приобретает высокую механическую проч ность, водоустойчивость и морозостойкость.

Но в районах строительства, где колебания температур достаточ но велики, в цементогрунтовых основаниях возникает такое явление, как температурное трещинообразование.

Образование трещин объясняется недостаточной деформативной способностью цементогрунта при воздействии на него растягивающих усилий.

Водопроницаемость оказывает также опасное воздействие на работу цементог рунтовых оснований. Так, вода, накопленная в слое из цементогрунта, под действи ем высоких температур вызывает образование паров воды, а низкие температуры вызывают образование льда в цементогрунте.

Оба эти явления опасны для цементогрунта, поэтому цементогрунт «разрыва ется» изнутри, вызывая образование трещин. Для решения этой проблемы летом 2001 г. на базе лаборатории ФГУДП «Омский Союздорнии» был выполнен экспери мент.

Цель – исследовать влияние полимерной добавки «Ренолит» на физико механические свойства цементогрунта.

Объектом исследования являлись смеси из полимера «Ренолит» (Re nolit), цемента и песка, применяемого для строительства автомобильной дороги СургутСалехард.

В ходе эксперимента были исследованы свойства грунтов и определена их при годность для укрепления полимером и цементом.

В лабораторных условиях были подобраны составы смесей.

В результате были исследованы составы смесей при содержании по лимера 37 % от веса цемента и содержании цемента 814 % от веса грун та. Испытания образцов производили после 728 суток твердения в камере влажностного хранения. При испытании определяли предел прочности на сжатие Rсж, на растяжение при изгибе Rизг водонасыщенных образцов, предел прочности на сжатие образцов после попеременного заморажива ния и оттаивания Rсж и коэффициент морозостойкости в соответствии с ГОСТ 23558-94.

По окончании эксперимента были сделаны выводы:

1. Введение ренолита приводит к снижению плотности материа лов и увеличению объемов, но не более чем на 1 %. Набухание образ цов также составляет не более 1 %. Следовательно, можно сделать вывод, что смеси в конструкции дорожной одежды не дадут усадочных трещин.

2. Влажность образцов меняется незначительно (начальная влажность образцов 9 %, влажность после испытаний на морозостойкость варьируется от 10,5 до 15 %), поэтому материал должен быть морозостойким и иметь низкие естественную влаго емкость и водопоглащение.

3. При содержании ренолита 3 % от веса цемента прочность достаточна при 1214 % цемента от веса грунта.

При содержании ренолита 5 % от веса цемента оптимальной является смесь с 10 % цемента.

При содержании ренолита 7 % смесь с 14 % цемента имеет более высокое со противление растяжению при равной прочности на сжатие.

Зависимости прочности от содержания ренолита показывают, что при любом содержании цемента в пределах 1014% составы с содержанием ренолита 57 % имеют практически одинаковые предельные сопротивления сжатию и растяжению.

Можно предположить, что добавление цемента до 1214% повысит сопротивление растяжению при изгибе. Это заключение подтверждают испытания образцов на со противление сжатию после 28 суток хранения во влажной среде. Таким образом, для устройства оснований можно рекомендовать смеси с содержанием ренолита 57 % при 12 14 % цемента.

4. О качестве смесей можно судить по результатам испытаний на морозостой кость в возрасте образцов 28 суток. После 25 циклов замораживания-оттаивания об разцы 1214 % цемента и 57 % ренолита значительно повысили прочность.

5. Коэффициент морозостойкости смесей без ренолита изменяется в пределах Кмрз=0,560,96, прочность таких образцов снижается со време нем.

6. Прочность ренолит-цемент-грунтовых смесей со временем растет. После циклов испытания на МРЗ прочность полимер-цемент-грунтовых смесей будет выше прочности простых цементогрунтов в 1,621,81 раза. При этом сопротивление рас тяжению будет выше в 1,041,23 раза.

УДК 691. РЕЦЕПТУРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ЯЧЕИСТЫХ БЕТОНОВ В.Ф. Завадский, д-р техн. наук, профессор, О.В. Саунина, аспирантка Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет Поризация формовочной массы при получении изделий ячеистой структуры может осуществляться следующими способами: химическим, механическим, механохимическим, физическим [1].

Химический способ поризации заключается в организации процесса газовыделения в формовочной массе за счет химического взаимодействия исходных компонентов.

Механический способ поризации включает в себя процесс автономно го приготовления кремнеземвяжущей растворной смеси и технической пе ны с их последующим совместным перемешиванием.

Механохимический способ можно отнести к разряду новых, при кото ром формовочная смесь на первом этапе поризуется за счет введения в ее структуру пены, а затем в поризованной массе создаются более крупные ячеистые поры за счет газообразователей или другими методами, обспечи вающими получение ячеистой пористости.

Физический способ основан на принципе разряжения в системе «рас твор газ», за счет чего мелкие газовые пузырьки объединяются в более крупные, расширяются и поризуют (вспучивают) смесь.

Возможность производства стеновых изделий из ячеистого бетона средней плотностью 400450 кг/м3 и менее является вполне реальной при разработке форсированных способов поризации кремнеземвяжущей смеси с применением активных дисперсных минеральных наполнителей и немо лотого песка при меньших расходах порообразователей.

Установлено, что при равноценных исходных составах смеси опреде ляющими технологическими параметрами, влияющими на процесс пори зации кремнеземвяжущего шлама, являются: а) при производстве газобе тона: текучесть и температура шлама (4045 С), скорость и продолжи тельность перемешивания, а также способ формования;

б) при производст ве пенобетона: устойчивость и кратность пен, способ подготовки пенобе тонной массы.

При использовании традиционных технологий для получения ячеи стых бетонов с величиной средней плотности менее 500 кг/м3 требуется значительный расход газообразователей (более 550 г/м3) и применение вы сокократных пен (более 10 единиц).

За счет регулирования технологических свойств растворных шламов и поризованных масс возможно получение ячеистых бетонов пониженной плотности (менее 400 кг/м3).

В производстве ячеистых бетонов одним из важных является про цесс стабилизации поризованной массы и набора структурной прочно сти при снижении усадочных деформаций при твердении.


Для решения этих вопросов предлагается использовать в качестве ста билизаторов структурной прочности поризованного полуфабриката и прочности готовых изделий минеральные и органоминеральные тонкодис персные добавки. В качестве органических материалов опробировались гидролизный лигнин и древесные опилки, а в качестве минерального ком понента – тонкомолотые металлургические шлаки, природные цеолиты, золы бурых углей, диатомит, кварцевый песок. Минеральные наполнители измельчались до удельной поверхности в диапазоне 2000–5000 см2/г. Под бирались режимы совместного помола органоминеральных смесей в шаро вой мельнице, были установлены зависимости Sуд от времени помола, объ ема загрузки влажности исходных материалов и др. Насыпная плотность тонкомолотых лигно- и древесноминеральных порошков составляла 0,9– 1,2 г/см3.

Уменьшение насыпной плотности органоминеральных добавок по сравнению с кремнеземвяжущими смесями обеспечивает сохранение по ристой структуры отформованных изделий. Использование таких компо зиционных добавок обеспечивает процесс поризации шлама при больших величинах В/Т = 0,6–0,65 и меньшей температуре шлама по сравнению с применением кварцевого песка [2].

В составе органоминеральных композиций для получения газобетона также использовались древесные опилки различной крупности и различ ной степени измельчения. Особенностью применения опилок по сравне нию с лигнином является то, что в этом случае дополнительно в смесь вво дились минерализаторы Al2(SO4)3, Ca(OH)2, R2O с целью предотвращения отрицательного влияния на процесс твердения сахаров, выделяющихся из опилок. Установлено, что наиболее эффективное влияние на процесс адге зии между затвердевшим камнем вяжущего и частицами опилок оказыва ют минерализаторы при использовании крупных частиц опилок (0,63 – 1,25 мм) и наименьшее – тонкодисперсных (менее 0,315 мм).

Содержание опилок в смеси варьировалось в пределах 515 %, что обеспечивало стабилизацию поризованной массы при формовании образ цов с незначительной потерей прочности затвердевших изделий [3].

Предварительные результаты позволяют сделать заключение о поло жительном влиянии на реологические свойства формовочных масс при производстве газобетона тонкодисперсных органических наполнителей.

Библиографический список 1.Завадский В.Ф., Косач А.Ф. Производство стеновых материалов и изделий:

Учеб. пособие. – Новосибирск: НГАСУ, 2001. – 168 с.

2.Завадский В.Ф., Безбородов В.А. Неавтоклавный лигногазобетон // Изв. вузов.

Строительство. 1995. №2. С. 5659.

3.Завадский В.Ф., Фомичева Г.Н., Саунина О.В. Органоминеральные композиции в составе ячеистых бетонов // Проблемы и пути создания композиционных материалов и технологий из вторичных минеральных ресурсов: Сб. тр. науч.-практ. семинара. Но вокузнецк, 2003. – 260 с.

УДК 697. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА РАСШИРЕНИЯ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА В ТУРБОДЕТАНДЕРЕ ДЛЯ СИСТЕМ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ В.Д. Галдин, д-р техн. наук, профессор Омский государственный технический университет Перспективным направлением в развитии систем кондиционирования воздуха является их создание на базе воздушных турбохолодильных машин (ВТХМ). В со став машины входит турбокомпрессор, теплообменник, турбодетандер, влагоотдели тель.

Отличительной особенностью такой системы является работа турбодетандера в условиях фазового превращения части водяного пара воздуха, когда возможно обра зование в проточной части крупных капель, способных привести к повышенным га зотермодинамическим потерям, неустойчивой работе и эрозионному износу детан дера. Поэтому вопросы, связанные с определением газодинамических параметров потока вдоль проточной части, оценкой области выпадения и количеством выпа дающих зародышей жидкой фазы, их дальнейшим ростом, относятся к числу наибо лее актуальных при разработке систем кондиционирования на базе ВТХМ.

Для описания процесса конденсации водяного пара из влажного воздуха при его расширении в турбодетандере требуется привлечение молекулярно кинетической теории. Согласно последней, зародышам флуктуационного происхож дения присуща способность неограниченно возрастать при достижении их радиуса критической величины 2T rКР ~, Ж L где поверхностное натяжение воды;

Ж – плотность жидкой фазы;

L удельная теплота конденсации водяных паров;

Т = ТS – Т переохлажде ние пара;

TS температура насыщения при плоской поверхности раздела фаз;

Т – температура потока влажного воздуха.

Скорость образования зародышей критического размера является оп ределяющим фактором конденсации водяных паров из влажного воздуха и определяется по формуле Френкеля-Зельдовича 1, N A рS 0,5 4N ArКР 2 T I exp 3 П RП Т, П Ж RП где П и RП молекулярная масса и газовая постоянная водяного пара;

рS парциальное давление насыщенного водяного пара;

NA число Авогадро.

Рост капель определяется отношением длины lЖ свободного пробега молекулы водяного пара к радиусу r капли и описывается уравнениями:

dr c PП П R П T Т Ж Т lЖ 1;

при 2 1 2 r / Ж rL dx cL Ж 2r dr ТЖ Т lЖ 1, при dx c Ж L r 2r где сРП, П теплоемкость и плотность водяного пара;

с и – скорость и коэффициент теплопроводности потока;

ТЖ – температура капли;

r ко эффициент поверхностного натяжения для капли радиусом r.

Уравнения кинетики фазового перехода совместно с уравнениями не разрывности, состояния, количества движения, сохранения энергии и кон денсации образуют замкнутую систему, описывающую одномерное тече ние влажного воздуха с частичной конденсацией водяных паров.

Математическая модель позволяет исследовать влияние начальных параметров влажного воздуха и геометрии проточной части турбодетанде ра на характер изменения давления, температуры, скорости и плотности потока, определить место начала процесса конденсации водяных паров и размеры капель, оценить возможность работы детандера в области с час тичной конденсацией водяного пара без заметного эрозионного износа.

УДК 624.132. ОБЗОР НАУЧНЫХ РАБОТ ПО РЕОЛОГИИ ГРУНТА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ Т.Е. Болдовская, аспирантка Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия Цель работы: оптимизация геометрических параметров рабочих орга анов дорожно-строительных машин по критерию энергоэффективности.

Реологическое поведение материала можно определить соотношени ем, которое содержит напряжение, деформацию и их производные по времени. Это соотношение называют реологическим уравнением со стояния материала.

Реологические уравнения определяют идеальные тела, которые слу жат образцами для определения и изучения свойств реальных материалов.

Они составляются путём параллельного или последовательного соедине ния простых реологических моделей.

Общее реологическое уравнение, подходящее для рассмотрения раз личных реологических моделей, записывают в следующей форме 1 :

G p G ( p ) p, (1) где напряжение;

p предел текучести;

скорость деформации;

деформация сдвига;

G модуль сдвига;

p время релаксации, p G.

Реальным грунтовым средам более соответствуют модели Кель вина, Бингама и Шведова, чем простейшие модели.

Тело Кельвина описывается уравнением d G;

1 G1. (2) dz Оно характеризует явление ползучести.

Тело Бингама описывает упруговязкопластические среды и имеет сле дующую математическую запись:

G;

1 G1 пл. (3) Тело Шведова представлено реологическим уравнением G;

1 G1 пл ;

(4) d пл.

dz Оно подходит для описания упруговязкопластической релаксирующей среды.

Модель, состоящая из соединения моделей Кельвина и Шведова, от ражает процессы резания и последующего сдвига связного грунта.

Рассмотренные реологические модели могут быть использованы для описания процессов взаимодействия рабочих органов дорожно строительных машин со средой. Такие модели необходимы на первона чальном этапе исследования. Далее на основании анализа информации о них можно переходить к созданию и исследованию более конкретной ма тематической модели.

Задачи исследования:

анализ реологических моделей грунта и научных исследований, посвящен ных вопросу обоснования геометрии рабочих органов дорожно строительных машин;

построение целевой функции, описывающей процесс взаимо действия рабочих органов дорожно-строительных машин с грун том по критерию энергоэффективности;

исследование целевой функции на предмет оптимизации формы рабочих органов дорожно-строительных машин;

экспериментальные исследования и проверка адекватности це левой функции;

формулирование рекомендаций по практическому применению результатов исследования.

Библиографический список 1. Баловнев В.И. Моделирование процессов взаимодействия со средой рабочих органов дорожно-строительных машин.М.: Высшая школа, 1981.335 с.

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

3. Щукле Л. Реологические проблемы механики грунтов. М.: Стройиздат, 1976.

485 с.

УДК 625.76:626. РАЗРАБОТКА КОВШЕЙ АКТИВНОГО ДЕЙСТВИЯ ЭКСКАВАТОРОВ Е.А. Бедрина, преподаватель Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия Технический прогресс в области создания новых машин и механизмов для разработки прочных и мерзлых грунтов, разрушения асфальтобетон ных и бетонных покрытий и выполнения других подобных видов работ имеет выраженную направленность в повышении эффективности воздей ствия инструмента на обрабатываемую среду путем активизации рабочих органов машин.

Общим недостатком существующих механических способов разра ботки грунтов при наличии предварительного рыхления является необхо димость иметь две машины: одну для рыхления, другую для экскавации породы.

Использование, например, в качестве рабочих органов дорожно строительных машин ковшей активного действия экскаваторов позволит производить полную разработку грунта (рыхление и экскавацию) без при влечения дополнительных средств механизации, при этом эффективность использования экскаватора существенно возрастает.

Необходимо отметить, что отсутствуют научно обоснованные рекомендации по проектированию ковшей активного действия на основе гидроударников. До сих пор нет отработанной конструкции такого ковша, пригодного для внедрения в прак тику, существуют только экспериментальные образцы.

Поэтому перспективным направлением в практическом использова нии активных рабочих органов для разработки мерзлых и прочных грунтов является создание ковшей активного действия, обеспечивающих совмест ную работу нескольких гидроударных устройств на основе делителей по тока рабочей жидкости.

Основой для проектирования ковшей активного действия экскавато ров являются уравнения регрессии основных параметров гидроударных устройств, математические модели динамики рабочих процессов гидро ударных устройств и делителей потока рабочей жидкости.

В результате проведенных исследований по ковшам активного действия обоснован выбор расстояния между осями ударных зубьев, гарантирующего отсутствие контакта кромки инструмента с ненарушенным массивом, количества гидроударных устройств в ковше активного действия исходя из технических характеристик гидравлических экскаваторов.

В результате выполненных исследований установлены рациональные параметры и режимы совместной работы гидроударников ковшей активного действия экскаваторов, разработана классификация ковшей активного действия на основе гидроударников к экскаваторам.

Анализ результатов математической модели ковша активного дейст вия на основе гидроударников позволил установить функциональные зави симости основных параметров гидроударных устройств в ковше активного действия (энергии удара, глубины внедрения инструмента, времени удара, энергоемкости и т.д.) от прочностных свойств разрабатываемого грунта.

Анализ и систематизация информации по ковшам активного действия позволили сформулировать основные требования к ковшам на основе гидроударников для экскаваторов.

В результате исследования математической модели ковша активного действия на основе гидроударников установлены значения скоростей уда ра, обеспечиваемых гидроударным устройством ковша, выявлены рацио нальные значения диаметра поршня пневмоаккумулятора гидроударного устройства ковша активного действия, определены основные параметры делителя, применяемого в ковше активного действия.

Рекомендован перспективный параметрический ряд гидроударных устройств ковшей активного действия для гидравлических экскаваторов IIV размерных групп, который может служить основой для их проектирования и создания нормативных документов по ковшам активного действия на основе гидроударников.

В результате имитационного моделирования рабочих процессов гид роударников получены и проанализированы уравнения регрессии для оп ределения скорости удара гидроударников. Полученные уравнения позво ляют прогнозировать параметры гидроударных устройств в ковшах актив ного действия экскаваторов, сокращать время и средства на проведение экспериментальных исследований.

Разработаны рекомендации по выбору основных параметров ковшей активного действия. Предложена методика проектирования ковшей актив ного действия экскаваторов.

УДК 621.226+625.76. ПРЕДЕЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ГИДРОПНЕВМАТИЧЕСКОЙ МАШИНЫ УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ И.М. Мурсеев, канд. техн. наук, доцент Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия Гидропневматические ударные устройства (ГПУУ) с двухлинейным двухпозиционным блоком управления, питание которых осуществляется от гидропривода постоянной подачи различной строительной и дорожной техники (экскаваторов, бульдозеров), получили широкое распространение в качестве основы для создания различных машин ударного действия: гид ромолотов, трамбовок, бутобоев, молотков, ломов, перфораторов.

Энергетические, силовые, вибрационные и конструктивные парамет ры являются основными характеристиками любой машины ударного дей ствия. Они определяют ее воздействие как на обрабатываемый объект, так и на базовую машину и оператора, а также позволяют оценить совершен ство того или иного ударного механизма. Поэтому аналитически получен комплекс рассматриваемых параметров в размерном и безразмерном виде для двух характерных режимов функционирования ГПУУ: предельно ос новного (соударение корпуса с буртиком инструмента происходит в конце каждого цикла) и плавающего (безударное взаимодействие этих элемен тов).

Рассмотрена обобщенная расчетная схема ГПУУ, в соответствии с ко торой рабочий ход бойка совершается под действием сжатого газа пневмо аккумулятора, взвод бойка происходит с постоянной скоростью, опреде ляемой подачей насоса, сила нажатия неизменна в течение цикла, инстру мент защемлен в обрабатываемом материале, блок управления имеет ре лейную характеристику.

На основе анализа фаз рабочего цикла обоснован вид теоретической импульсной диаграммы ГПУУ и проведено ее исследование с использова нием метода кинематических диаграмм, теоремы импульсов, теоремы Б.В.Суднишникова.

Исходными данными являются: энергия удара (определяет эффектив ность разрушения);

предударная скорость бойка (зависит от прочностных характеристик бойка и инструмента);

коэффициент восстановления скоро сти бойка (зависит от параметров обрабатываемого материала);

коэффици ент асимметрии рабочего цикла (отношение времени взвода бойка ко вре мени рабочего хода, для ГПУУ обычно значительно больше единицы);

си ла нажатия, масса ГПУУ и угол отклонения оси ГПУУ от вертикали (опре деляются возможностями базовой машины или оператора).

Важным свойством исходных данных является их независимость друг от друга. Это позволило определить вклад каждого исходного параметра в общую картину изменения энергетических, вибрационных и конструктив ных характеристик ГПУУ.

Основными расчетными параметрами являются: массы бойка и корпу са;

рабочий ход и скорость взвода бойка;

перемещение и скорость корпуса в начале и конце каждой фазы цикла;

максимальные перемещение и ско рость корпуса;

время цикла и составляющих его фаз;

частота ударов, удар ная мощность и КПД ударного устройства.

Выявлен характер изменения безразмерных параметров ГПУУ от ко эффициента асимметрии цикла и соотношения масс бойка и корпуса. Ус тановлено, что в плавающем режиме безразмерные частота ударов и удар ная мощность в 1,7 – 1,9 раза выше, безразмерная скорость корпуса в 1,5 – 1,7 раза ниже, безразмерное максимальное перемещение корпуса в 3,3 – раза ниже, а безразмерный ход бойка в 1,9 – 2,2 раза ниже, чем в предельно основном режиме.

Определенный интерес вызывает исследование влияния исходных данных на ударную мощность, максимальное перемещение корпуса, ход бойка в размерном виде при ограничениях, накладываемых на массу ГПУУ, силу нажатия и предударную скорость бойка. Особенно это акту ально для ручных машин ударного действия. Так, при исследовании гид ропневматического ручного лома (общей массой 20 кг) приняты следую щие диапазоны изменения исходных данных: энергия удара (50 – 200 Дж), сила нажатия (100 – 400 Н), скорость соударения бойка с инструментом ( – 10 м/с), угол отклонения ГПУУ от вертикали (0 – 900). При этом коэффи циент асимметрии рабочего цикла выбирался постоянным, что при опре деленных значениях энергии удара и скорости соударения бойка с инстру ментом обеспечивало постоянство скорости взвода, то есть постоянство расхода рабочей жидкости, необходимого для поддержания соответст вующего режима функционирования ручной машины.

Установлено, что в этом случае наибольшая ударная мощность со ставляет в предельно основном режиме немногим более 1 кВт, а в пла вающем режиме – 1,8 – 1,9 кВт (вертикальное положение, сила нажатия – 200 Н). При этом максимальное перемещение корпуса составляет соответ ственно 93 и 27 мм.

Полученные значения расчетных параметров являются предельными для рассматриваемых режимов функционирования ГПУУ, что следует учитывать при разработке гидропневматических машин ударного дейст вия. Например, повышение энергии удара сопряжено с увеличением виб рации корпуса (возрастание максимального перемещения и скорости кор пуса) и ростом габаритов ударного механизма из-за увеличения хода бой ка, что сказывается на выборе конструкции виброзащитного устройства.

УДК 625.76 + 624.138.22:626. ГРУНТОУПЛОТНЯЮЩИЕ МАШИНЫ НА ОСНОВЕ ГИДРОУДАРНИКОВ Н.С. Галдин, д-р техн. наук, профессор, А.Н. Кузьминых, аспирант Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия Целью уплотнения грунтов является получение плотной и прочной структуры грунта, способной без значительных деформаций выдерживать действующие нагрузки и климатические факторы.

Трамбование – эффективный способ уплотнения грунтов [1]. При трамбовании грунт уплотняется за счет энергии удара рабочего органа.

Трамбование – универсальный способ уплотнения грунтов, потому что он пригоден для уплотнения как связных, так и несвязных грунтов на доста точно большую глубину (до 11,5 м и более), а также возможно его при менение в условиях зимнего строительства. Этот способ является также наиболее рациональным при работе в стесненных условиях, так как позво ляет производить уплотнение грунта в различных выемках, траншеях, кот лованах и т.д. на достаточно большую глубину.

Трамбующие машины со свободно падающими плитами отличаются высокой металлоемкостью, большими габаритами, низкой маневренно стью, а также тем, что рабочий орган в этих машинах не обеспечивает воз можность уплотнения грунтов в значительном удалении от базовой маши ны. Поэтому эти машины находят ограниченное применение при уплотне нии грунтов в стесненных условиях.

Наибольшее же применение для уплотнения грунта в стесненных ус ловиях получает сменное уплотняющее оборудование к базовым машинам – гидравлическим экскаваторам, малогабаритным тракторам, кранам.



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 8 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.