Разработка вибрационных методов поверхностной обработки свежеотформованных бетонных изделий

Решениями ХХУТ съезда КПСС и «Основными направлениями экономического и социального развития СССР на 1981;1985 года и на период до 1990 года» предусматривается дальнейшее повышение эффективности общественного производства за счет ускорения научно-технического прогресса.

В области строительства и стройиндустрии намечено поднять уровень механизации отделочных работ, внедрить более совершенные технологические процессы, разработать и организовать выпуск принципиально новых машин и оборудования, позволяющих значительно повысить цроизводительность труда и улучшить качество продукции. р

В СССР каждый год отделывают 200 млн .и фасадных поверхнос-р тей, ЗбОмлн. м внутренних стен и потолков, а танке заглаживают р

150 МЛН. М* полов и побитий. Изделия должны поступать на строительную площадку с поверхностями, готовыми для окраски, оклейки обоями, укладки линолеума. Поэтому проблема получения таких поверхностей является одной из актуальных в заводской технологии.

В настоящее время подучили распространение два направления заводской отделки поверхности железобетонных изделий: обработка поверхности свежеотформованных изделий и обработка поверхности затвердевших изделий. Обработка отвердевших поверхностей представляет собой трудоемкий процесс и используется главным образом для отделки естественного камня и некоторых железобетонных изделий типа лестничных площадок, маршей, декоративных облицовочных плит.

Обработка поверхностей свежеотформованных железобетонных изделий распространена шире, так как она более целесообразна в эконо' мичесном отношении — поверхность свежеотформованных изделий обрабатывается до необходимой чистоты с меньшими энергетическими затратами.

Отделка свежеотформованных изделий производится принципиально различными способами: вибрационным и невибрационным.

Как показали исследования /14,20−24/ при невибрационном способе отделки рабочие органы совершают вращательные движения: диск относительно вертикальной оси, заглаживающий валок относительно горизонтальной. По данным /6, 7, 60, 61/ исследователей, качество отделки поверхности при этом способе получается неудовлетворительным.

По нашему мнению, вращательное движение рабочих органов не всегда может обеспечить обработку умеренно жестких смесей, что приводит к существенным энергетическим затратам и деформации значительных слоев бетонной смеси 8−48мм /20/.

В силу изложенных обстоятельств, нами предлагается вибрационный способ заглаживания свежеотформованных изделий, при котором рабочий орган совершает круговые колебания, вызывающие достаточное тиксотропное разжижение верхнего слоя жестких и умеренно жестких бетонных смесей. Этот способ значительно снижает энергоемкость процесса заглаживания и обеспечивает требуемое качество поверхности.

Однако систематические исследования при применении вибрационного способа обработки свежеотформованных изделий не проводили. Поэтому необходима постановка экспериментально-теоретических исследований процесса заглаживания свежеотформованных железобетонных изделий с целью выявления оптимальных амплитудно-частотных параметров обработки, удельных давлений, а также поведения бетонной смеси при воздействии на нее среднечастотной вибрации.

Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ в составе целевой комплексной программы 0.Ц.031 Госстроя СССР.

Дедъго диссертационной работы является разработка технологии обработки свежеотформованных бетонных и железобетонных изделий с помощью метода поверхностной вибрации и получение железобетонных конструкций с улучшенными эксплуатационными свойствами.

Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

— изучить условия получения качественных поверхностей для различных технологических свойств бетонных смесей;

— исследовать рациональные области использования вибрационной обработки поверхности при применении жестких бетонных смесей;

— оптимизировать технологические режимы вибрационной обработки свежеотформованных бетонных изделий;

— исследовать закономерности улучшения физико-механических свойств бетона при вибрационной обработке поверхности;

— внедрить в заводских условиях вибрационные методы обработки поверхности свежеотформованных бетонных и железобетонных изделий.

Научная новизна:

— теоретически обоснован и эксперимертально подтвержден способ обработки свежеотформованных бетонных и железобетонных изделий с использованием поверхностной вибрации;

— на специально разработанном оборудовании исследованы технологические режимы вибрационной обработки в широком диапазоне ампли ту дно-часто тных параметров;

— оптимизированы технологические режимы и получены рациональные параметры вибрационной обработки свежеотформованных бетонных и железобетонных изделий для обеспечения заданной чистоты поверхности ;

— впервые получено, что вибрационная обработка поверхности позволяет значительно уменьшить капиллярный подсос и повысить морозостойкость бетона, что может быть использовано для повышения долговечности железобетонных изделий;

— для обеспечения высокого качества поверхности при минимальном расходе цемента совместно изучены рациональные параметры для системы «режим-состав» ;

— с позиций общей теории искусственных строительных конгломератов (ИСК) подобраны оптимальные составы бетонных смесей, исследовано влияние исходных материалов и составов бетонной смеси на качество поверхности свежеотформованных изделий.

Практическое значение и внедрение результатов исследований:

— разработана вибрационная технология обработки свежеотформованных бетонных и железобетонных изделий;

— определены рациональные составы бетонных смесей и режимы вибрационной обработки;

— получено, что при вибрационной обработке качество поверхности может соответствовать самому высокому классу по шероховатости;

— показано, что вибрационная обработка в 1,5−2 раза уменьшает капиллярный подсос и увеличивает морозостойкость, что может быть использовано при производстве безрулонных кровель и других изделий;

— использование вибрационных методов обработки поверхности свежеотформованных изделий внедрено с участием автора на комбинате КЖЕК Л 2 Главмоспромстройматериалов;

— по данным ЕЙИЖБ и ВЗИСИ эффективность от применения вибрационной технологии, обеспечивает увеличение производительности, снижение энергозатрат и составляет для одной линии 22 500 руб. в год.

Автор защищает:

— предложения по применению вибрационной технологии для обработки свежеотформованных бетонных поверхностей и основные закономерности процесса калибровки и получения качественных поверхностей;

— рациональные составы бетонной смеси, позволяющие получать поверхность заданного класса по шероховатости и оптимальные режимы вибрационной обработки;

— зависимость фи зи но-механических показателей бетонных изделий от состава бетона и вибрационных режимов обработки;

— основы заводской технологии получения качественных поверхностей с использованием вибрационных методов обработки;

— технике-экономическую эффективность применения вибрационной технологии на заводах сборного железобетона.

Публикация и обсуждение результатов работы.

Основное содержание работы изложено в трех статьях, результаты исследований докладывались и обсуждались на:

— НУ научно-технической конференции ВЗИСИ г. Москва, апрель 1982 г.;

— ХП научно-технической конференции «Пути снижения энергозатрат при проектировании объектов Стройиндустрии», г. Волгоград, сентябрь 1982 г.;

— научно-технической конференции молодых ученых и специалистов г. Москва, МДНШ им. Ф. Э. Дзержинского, ноябрь 1982 г.;

— научно-техническом семинаре «Основные направления развития заводской технологии отделки бетонных поверхностей», г. Москва, МДНШ им. Ф. Э. Дзержинского, июль 1983 г.;

— семинаре лаборатории совершенствования заводской технологии железобетона БИИЖБ Госстроя СССР, май 1984 г.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, перечня литературы, включащего 114 наименований. Она содержит 132 страницы машинописного текста, в том числе 33 рисунка и 12 таблиц.

Выводы по главе.

1. Разработан и изготовлен специальный опытно-промышленный образец вибрационной головки для использования его в заводских условиях.

2. Показана возможность применения вибрационных устройств для обработки свежеотформованных бетонных и железобетонных изделий.

3. В заводских условиях получены поверхности свежеотформо-ванных изделий с минимальной шероховатостью с использованием вибрационных поверхностных устройств.

4. Экономическая эффективность от использования вибрационных устройств на одной технологической линии составит 22 500 руб. в год.

— 132.

ОБЩИЕ вывода ПО РАБОТЕ.

I. В работе обобщены существующие методы обработки св еже отформованных поверхностей железобетонных изделий, при которых в качестве основных методов используются поступательное движение рейки и вращательное заглаживание дисковыми рабочими органами. Сформулирована гипотеза, что для повышения эффективности обработки целесообразен метод горизонтальной вибрации, цри этом в поверхностном слое возникнет тиксотропное разжижение, способствующее улучшению качества поверхности.

2. Для исследования режимов вибрационного воздействия и составов бетонной смеси изготовлено специальное лабораторное оборудование, в котором в качестве рабочего органа применена вибрационная головка, с возможностью регулирования частоты в пределах 60−3000 об/мин, амплитуды 3−8 мм, динамического давления 2−10 кПа, со скоростью перемещения 0,1−5 м/мин.

3. Разработана методика определения динамических параметров. Сконструировано специальное оборудование для замеров динамического давления с применением тензометрических датчиков. Шероховатость поверхности оценивалась по максимальным значениям выступов и впадин с использованием модифицированного прибора ИШБ-8А.

4. Рассмотрены особенности процесса вибрационной технологии обработки поверхностей свежеотформованных изделий. Для получения высокого качества обработки необходимо, чтобы скорость перемещения рабочего органа значительно отличалась от скорости движения материала в поверхностном слое. При вибрационном способе обработки по сравнению с вращательными режимами наибольшая производительность обеспечивается благодаря одинаковым скоростям по всей поверхности виброоргана.

5. Для получения поверхностей самого высокого класса по шероховатости с выступами не более 0,3−0,6 мм, рациональными являются: частота 800−1000 кол/мин, амплитуда 5 мм, давление 5,7 Ша, скорость движения рабочего органа порядка 3,2 м/мин.

6. Методом планирования экспериментов с использованием четы-рехфакторного плана получены оптимальные составы бетонной смеси" Совместное графоаналитическое решение модели состава позволило определить рациональный расход цемента — 360 кг, песка — 725 кг, модуль крупности песка -1,2.

7. Вибрационная обработка поверхности обеспечивает не только более высокий класс по шероховатости, но также значительно повышает физико-механические свойства железобетонных изделий. Так в поверхностном слое водопоглощение уменьшалось в Г, 5−2 раза, возрасла микротвердость и обеспечивается повышенная морозостойкость. Методом ртутной порометрии получено уменьшение на 10−20 $ объема пор с радиусом 0,1 мкм и более. Показано, что минимальная пористость и максимальная морозостойкость находятся в одном створе.

8. Показано, что методы вибрационной обработки, обеспечивая выоокое качество поверхности, повышение физико-механических свойств мо1ут быть рекомендованы приизготовлении внутренних и наружных стеновых панелей, аэродромных плит, дорожных изделий, а также плит пощштий для безрулонных кровель. Результаты работы внедрены на комбинате КЖБК Л 2 Главмоспромстройматериалов при изготовлении внутренних и недужных стеновых панелей с экономическим эффектом 22 500 рублей на Г устройство.

Материалы диссертационной работы использованы НИШБом Госстроя СССР для составления^{Рекомендаций} по отделке поверхностей свежеотформованных железобетонных изделий" .