Аналитический обзор способов управления параметрами вибрационного уплотнения бетонных смесей

Введение. Представлен исторический обзор становления и применения способов виброуплотнения бетонных смесей, а также выдающиеся современные наработки ученых в данной области. Предлагается использовать жесткие бетонные смеси, которые сокращают расход цемента в бетоне, ускоряют нарастание прочности, уменьшают усадочные деформации и тепловыделение, повышают прочность и долговечность изделий. Рассмотрены вопросы теории и практики вибрационного уплотнения бетонных смесей, исследований воздействия различных режимов колебаний виброплощадок, вопросы выбора эффективного режима вибрационных воздействий при уплотнении бетонных смесей и оптимизации их параметров. Детально изучено устройство вибростола, схема установки дебалансов вибратора для получения заданной величины вынуждающей силы, схема вибрационного модуля с направленными колебаниями. Приведены критерии продолжительности уплотнения бетонных смесей, приведена характеристика изменения параметров воздействия при уплотнении бетонной смеси, приведены технические характеристики типоразмерного ряда вибростолов. Значительное внимание в статье уделяется основным параметрам виброформовочных машин: частоте, амплитуде и ускорению рабочего органа. Для оценки эффективности вибрационного воздействия на смесь в процессе формования изделий чаще всего используют параметр интенсивности.

Материалы и методы. В качестве объекта исследования была выбрана смесь, которая после уплотнения, схватывания и отвердения превращается в бетон. Были рассмотрены различные способы и параметры уплотнения бетонной смеси для получения высококачественного бетона. Исследовано влияние различных режимов вибраций на процесс уплотнения бетонных смесей, рассмотрены критерии эффективного выбора и оптимизации параметров вибрационного воздействия. В работе приведены основные параметры оценки продолжительности уплотнения бетонных смесей, и описаны изменения параметров при уплотнении бетонной смеси. Также представлены технические характеристики вибростолов разного типоразмерного ряда. Выбор режима виброуплотнения бетонной смеси является сложной задачей, включающей в себя множество значений.

Результаты исследования. После проведения исследования были получены данные о процессе уплотнения бетонной смеси под воздействием вибрационных сил. В результате происходит разрушение ее структурных связей и ослабление связей между элементами, что ведет к появлению переменного напряженно-деформированного состояния. Также было обнаружено, что при таких условиях происходит перемещение минеральных частиц и формирование более плотной упаковки.

Обсуждение и заключение. Полученный результат более плотной упаковки частиц бетонной смеси дает неоспоримое экономическое преимущество в связи с уменьшением расхода вяжущего вещества без потери прочностных характеристик бетона.

1. Теличенко В.И., Васильев В.Г. Исследование спектра импульсов бетонной смеси при ударно-вибрационном формовании. Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2017;2(4):80–85. https://doi.org/10.12737/article_58e61337d63a68.64463622

2. Емельяненко Н.Г. Обоснование создания пневмовибрационных машин для формования бетонных изделий. Вестник Приазовского государственного технического университета. Серия: Технические науки. 2012;24:268–274. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/obosnovanie-sozdaniya-pnevmovibratsionnyh-mashin-dlyaformovaniya-betonnyh-izdeliy (дата обращения: 29.06.2024).

3. Ганина А.А., Яновская А.В., Мозговая А.С., Ткаченко Д.И., Онищук М.И., Скуч М.С. Исследование влияния технологических факторов на формирования слитной структуры и свойства тяжелого бетона. Вестник Евразийской науки. 2019;11(6):36–46. URL: https://esj.today/PDF/91SAVN619.pdf (дата обращения: 29.06.2024)

4. Рязанцев В.Г., Герасимов М.Д., Любимый Н.С., Польшин А.А., Тихонов А.А. Физическая модель двухступенчатой вибрационной установки для генерирования асимметричных колебаний. Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2022;7(10):107–114. https://doi.org/10.34031/2071-7318-2022-7-10-107-114

5. Герасимов М.Д. Сложение колебаний в вибровозбудителях. Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2016;(3):116–121. URL:http://dspace.bstu.ru/jspui/bitstream/123456789/2092/1/23%20%d0%93%d0%b5%d1%80%d0%b0%d1%81%d0%b8%d0%bc%d0%be%d0%b2%20%d0%9c.%d0%94.pdf (дата обращения 29.06.2024).

6. Васильев В.Г. Выбор параметров вибрационных воздействий при формовании железобетонных изделий. Механизация строительства. 2017;78(11):21–25.

7. Баженов Ю.М., Гусев Б.В., Деминов А.Д., Зазимко В.Г., Заяц Ю.Л., Крюков Б.И. и др. Способ уплотнения жесткой бетонной смеси. Авторское свидетельство SU 637253 A1. 1978.

8. Зедгенизов В.Г., Файзов С.Х. Типоразмерный ряд резонансного вибрационного оборудования для уплотнения бетонных смесей и методика расчета его основных параметров. Научный рецензируемый журнал «Вестник СибАДИ». 2023;20(5):540–547. https://doi.org/10.26518/2071-7296-2023-20-5-540-547

9. Косяков Д.Н. Поличастотное вибрирование — простой способ улучшения качества уплотнения бетонной смеси. ЖБИ и конструкции. 2011;4:24–27.

10. Ren B, Wang H, Wang D, Guan T, Zheng X. Vision Method Based on Deep Learning for Detecting Concrete Vibration Quality. Case Studies in Construction Materials. 2023;18: e02132. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2023.e02132