Файл: Иванов, Г. С. Эксплуатационная надежность и совершенствование технологии изготовления железобетонных шпал.pdf

Рис. 34. Характеристики бетона шпал:

а — плотность; б — прочность

си с пригрузом. Плотность свежеотформованного бетона опре­ делена методом гидростатического взвешивания проб, взятых в различных местах шпал (рис. 34, а). При г. н. вибрации плот­ ность бетона у торцовых стенок формы и в середине оказались несколько выше, чем в подрельсовых частях шпалы, так как при такой вибрации сказывается эффект, приводящий к более быстрому уплотнению смеси у стенок, перпендикулярных на­ правлению вибрации, на длине 30—50 см.

Лучшее уплотнение бетона в середине шпалы может быть объяснено ее небольшой высотой и проявлением в большей сте­ пени эффекта, связанного с передачей касательных колебаний частицам смеси от днища и стенок формы. По ширине шпалы плотность бетона при малой жесткости смеси оказалась прак­ тически одинаковойРазница начинает проявляться при жест­ кости смеси более 60 сек. Понижение плотности в торцах шпа­ лы при в. уд. и в. н. вибрации объясняется утечками цемент­ ного молока и подсосом воздуха через неплотности в торцовых

96

Диафрагмах. На это обстоятельство должно быть обращено самое пристальное внимание при конструировании торцовых Диафрагм.

Дополнительное уплотнение смеси с пригрузом при г. н. вибрации значительно увеличивает плотность бетона. Харак­ терным является выравнивание плотностей бетона по длине Шпалы под воздействием пригруза. Следовательно, уплотнение смеси под пригрузом способствует не только повышению физи­ ко-механических характеристик бетона, но и повышению пока­ зателя его однородности.

в сечениях шпал, специально отформованных без арматуры из тех же бетонных смесей при воздействии указанных трех видов вибрации. Прочность бетона в различных точках определена по прошествии 240 суток твердения при помощи импульсного уль­ тразвукового прибора УКВ-1. Коэффициент однородности бето­ на в отформованных шпалах составил а6 = 0,91.

На графике (рис. 35) показана зависимость пористости бе­ тона I(1 —-/Су ) в различных сечениях шпалы от жесткости смеси. Отбор проб для определения пористости бетона во всех этих опытах производился после двухминутного вибрирования без пригруза и одноминутного вибрирования с пригрузом.

Для всех видов вибрации характерно увеличение пористос­ ти бетона с увеличением жесткости формуемой бетонной смеси.

ОИ у п л ) , / р ________ ____________ ______ ____________

Жесткость смеси,сек

Рис. 35. Зависимость пористости свежеуплотненного бетона при различных Жесткостях смеси и видах вибрации:

□ — Г. Н. Вибрация; А — В. Н. Вибрация; Q — В. уд. Вибрация;

9 — супергамоническая вибрация.

Прямые, соединяющие крайние точки, очерчивают зоны раз­ броса величин пористости, а утолщенные линии соответствуют их средним значениям.

По данным многих исследователей, для обеспечения надеж­ ной защиты арматуры от коррозии и высокой морозостойкости коэффициент уплотнения бетона при прочих равных условиях должен быть /Супл>0,98Если принять этот критерий за основу, то появляется возможность установить сферу применимости раз­ личных видов вибрации для формования шпал в зависимости от жесткости бетонной смеси. Для конкретно рассматриваемых результатов опытов г. н. продольная вибрация обеспечивает требуемую плотность укладки смеси во всех частях шпалы при

снижаются. Это свидетельствует о высоких разрешающих спо­ собностях, примененных в опытах видах вибраций, позволяю­ щих при указанных предельных жесткостях формуемых бетон­ ных смесей получить достаточно прочные бетоны в изделии.

Итак, в результате проведенных исследований установлено, что для получения плотного бетона (Купл^- 0,98) и обеспечения его равномерной прочности в изделиях необходимо при формо­ вании шпал ограничивать предельные жесткости смесей в зави­ симости от вида и интенсивности объемной вибрации. Если указанные пределы жесткости превышаются, то высококачест­ венное уплотнение бетона не может быть обеспечено.

Как отмечено ранее, большое влияние на плотность и проч­ ность бетона оказывает гравитационный прйгруз, устанавлива­ емый на завершающей стадии формования изделия. Согласно результатам многочисленных исследований, проведенных в раз­ ное время, считают, что качество уплотнения бетона улучшает­ ся при увеличении удельного давления пригруза, называемого интенсивностью и выражаемого в гс/см2 площади формуемого изделия, причем в отдельных опытах это положение подтверж­ дается, а в других приводит к худшим результатам.

Наши исследования показали [29, 30], что противоречи­ вость опытных данных может быть объяснена различными ус­ ловиями формования изделий и контрольных бетонных кубовПримяв массу выброплощадки и бетонной смеси в форме

9 3

Рис. 36. К расчету веса грави­ тационного пригруза:.

Интенсивность

пригруза ,гс/см2 V

W W W W W

ЛАДA M / W W

коэффициентом вязкого сопротивления г. Движение массы т

Качественная картина этого процесса показана на рис. 36, а. Для случая, когда пренебрегаем силами сопротивления, график скорости падения массы т будет представлять собой прямую линию. Форма кривой по уравнению (3.22) ясно просматрива­ ется на осциллограммах колебаний массы т (рис. 36, б).

Поскольку £ (т) теперь зависит от массы т, то величину ее, при которой t* = nt, можно определить, полагая е= 0 , из следу­ ющего уравнения:

Из графического решения этого трансцендентного уравнения ус­ тановлено, что может существовать для него одно или два ре­ шения, решения может быть и не быть. Осуществление этих случаев зависит от величины г. В практике рассмотренный слу­ чай соответствует, например, уплотнению смеси в контрольных кубах с гравитационным пригрузом на виброплощадке большой грузоподъемности. '

100

Рассмотрим далее случай, когда между массами т и М су­ ществует некоторая упругая связь, роль которой может выпол­ нять уплотняемая бетонная смесь. Силы сопротивления движе­ нию не учитываем. !При принятых допущениях для расчетной схе­ мы |(рис. j37) решения дифференциальных уравнений колебаний имеют вид:

где Д(ш2) = (С +С 6—7Wco2)(C6—ти>2)—С\ ;

Psincu^ — возмущающая сила массы М.

Но эти решения справедливы лишь при условии, что

где Дб= ^ - - статическая деформация бетонной смеси под при-

грузом массой т.

Подставляя (3.24) в (3.25), получим выражение для опре­ деления критической минимальной массы пригруза, при кото­ рой последний по принятому условию не должен отрываться от бетонной смеси:

При изменении массы пригруза неизбежен сдвиг частот; «ц и ш2, определяемых по формуле

где <«м и шт — парциальные частоты колебаний системы.

При некотором соотношении р.=— может быть достигнут

М

на первый взгляд парадоксальный эффект: при постоянной частоте вынужденных колебаний виброплощадки М увеличение массы т приведет к возрастанию амплитуды колебаний мас­ сы '№ и уменьшению амплитуды , массы т. ; Подобные , явления ранее часто наблюдались в опытах, но исследователи объясня­ ли увеличение амплитуды колебаний виброплощадки исключи­ тельно возникновением резонанса частиц в столбе уплотняемой бетонной смеси.

В данном случае имеет место резонанс двухмассовой систе­ мы т и М, в которой роль упругой связи выполняет уплотняе­ мая бетонная смесь. Рассмотренный случай на практике соот­ ветствует действительным условиям формования на вибропло­ щадках изделий большого веса с тяжелыми гравитационными пригрузами, т. е., когда массы т и М соизмеримы ( т^ М) .

101