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

Если в качестве критерия количественной оценки динамиче­ ского действия вибрации на смесь принять удельную мощность ударов, то потеря кинетической энергии за один удар пригруза о (смесь составит

Тогда для случая т М, подставляя в эту формулу значе­ ние скоростей из (3.22) будем иметь

жить наличие удара. Для этого случая выразим энергию колеба­ ний пригруза через упругую характеристику бетонной смеси

Анализ выражения (3.29) показывает, что при увеличении массы энергия будет непрерывно возрастать, экстремум отсут­ ствует. Следовательно, при т Z М увеличение массы пригруза до тех пор, пока он будет отрываться от смеси, должно спо­ собствовать лучшему ее уплотнению.

В то же время из выражения (3-30) легко видеть, что энер­ гия деформации бетонной смеси неограниченно растет при Д(со2)2i>0. Отсюда в пределе

Одно из оптимальных значений массы гравитационного при­ груза для случая т « М определится выражением

где М = МВ+ « 1 Л4ф+/с2М6;

М в; Мф; Мб — соответственно масса вибрируемых частей вибро­ площадки, формы для изделия и бетонной смеси, уплотняемой в форме;

«1 и К2 — соответственно коэффициенты присоединения к виброплощадке массы формы и массы бетонной, смеси.

102

При этом значении т0 в действительности из-за вязкого сопро­

СПЭД 56М с регистрацией параметров вибрационного процес­

режиме, как правило, в противофазе с виброплощадкой с чис­ лом 2. Соударения гравитационного пригруза со смесью при уплотнении последней на электромагнитной виброплощад­ ке типа В-38Б с ударным режимом носят более закономерный характер по сравнению с колебаниями тех же пригрузов при уплотнении смеси на двухвальной виброплощадке. Удары при­ грузов различной интенсивности при т < М не вызывают какихлибо заметных изменений в осциллограммах колебаний самой виброплощадки, работающей в ударном режиме, а периоды ко­ лебаний гравитационного пригруза при этом более устойчивы.

Характер колебаний тяжелого гравитационного пригруза, когда т и М соизмеримы, резко отличается от случая т < М . В первом случае частота колебаний пригруза оказалась равной частоте колебаний виброплощадки. Пригруз колебался почти в противофазе с виброплощадкой с некоторым сдвигом фаз — <р , что объясняется влиянием вязкого сопротивления среды. По мере роста т действительно происходило некоторое увеличение амплитуды виброплощадки и уменьшение амплитуды пригруза

4(табя. 26).

103

Отсюда же вытекает рекоменда­ ция о возможности применения конструкции пригруза со следя­ щей массой.

Сравнивая (3.26) и (3.32), можем написать следующее не­ равенство:

р ю 2

(3.33)

g { M u > * — C )

исключить, если прибегнуть к известному конструктивному при­ ему [28]: разделить пригруз на две массы т\ = т0 и дополни­

ном оптимальном режиме. При этом можно считать, что сохра­ няется двумассовая система, к которой добавляется одна жест­ кость пружины Си

104

Значит, изменяя Сь можем получить систему со следящей оп­

тимальной массой пригруза т 0‘ .

Проведенные исследования показали, что условия вибра­ ционного уплотнения бетонных смесей различных жесткостей с

ществующую практику определения массы гравитационных пригрузов по равенству их статических давлений на смесь при фор­ мовании небольших бетонных образцов-кубов и при фор­ мовании изделий большого веса на одной и той же вибропло­ щадке. Для случая, когда т ^М , наилучшее уплотнение бетона может быть достигнуто при применении гравитационного под­ рессоренного пригруза, оптимальная масса которого может быть определена из уравнения (3.34). Для случая, когда т<^М, оптимальная масса пригруза не установлена.

Эффективность производства шпал в большой мере зави­ сит от продолжительности цикла твердения бетона изделий в формах. Известно много приемов ускорения твердения бетона, в основе которых лежит метод тепловой обработки. Например, эффективным методом ускорения твердения бетона является формование быстро разогреваемой бетонной смеси.

Однако форсированный разогрев смеси до высоких темпера­ тур может оказать отрицательное влияние на формирование структуры твердеющего бетона и, в частности, снизить его прочность и морозостойкость, что недопустимо при изготовле­ нии железобетонных шпал.

В связи с этим особый интерес вызывают исследования пос­ ледних лет, в которых на основе комплексного анализа явлений, сопутствующих структурным изменениям системы цемент-вода, уточнены некоторые особенности механизма твердения, проведе­ ны теоретические обоснования физико-химических процессов структурообразования бетона и намечены основные направле­ ния решения проблемы по интенсификации этих процессов.

Изучение характера явлений, сопутствующих гидратации и твердению, позволило О. П. Мчедлову-Петросяну [29] разрабо­ тать принципы направленного структурообразования при теп­ ловых, механических и других воздействиях на бетон с учетом фактора времени, реализация которых в производственных ус­ ловиях дала положительный эффект.

А. Е. Шейкин и В. Б. Ратинов [30] особое внимание прида­ ют состоянию пленок вокруг зерен цемента из новообразований гидросульфоалюмината кальция; в их разрушении или увели­ чении проницаемости эти авторы видят один из главных клю­ чей ускорения процессов твердения цемента- В частности, вы­

105

сказывается предположение, что для разрушения пленок может оказаться очень перспективным применение «теплового уда­ ра», т. е. резкого кратковременного повышения температуры, которое может сочетаться с вибрацией, пригрузом и другими механическими или физико:механическими приемами.

Повторное вибрирование, как установил С. В. Шестоперов [3], |активно воздействует ,на процессы |структурообразования в твердеющем .бетоне ,и способствует не только росту его прочнос­ ти, но и повышению /морозостойкости. 1Следовательно, , можно предположить, |что деструктивные явления, вызываемые . темпе­ ратурными перенапряжениями в быстро 'разогреваемом бетоне, поддаются залечиванию ,при механическом воздействии на него в определенные периоды, зависящие от 'сроков схватывания це­ мента.

Отсюда возникает предположение о целесообразности сов­ мещения процесса быстрого разогрева формуемой смеси с ее интенсивным вибрированием, т. е. использования динамотермической обработки бетона.

Для проверки этого предположения в ЦНИИСе под руковод­ ством автора были проведены опыты, имевшие целью получить максимальный эффект по ускорению роста прочности бетона в ранние сроки (основной и выходной параметры), используя особо жесткие смеси с низким водо-цементным отношением (порядка 0,3) и специальные интенсивные способы их уплотне­ ния [31]. В этих опытах бетонные образцы размером 10Х10Х XlO см уплотняли на виброблоке конструкции ВНИИСтройдормаша типа В-38Б, создающие вертикально направленные удар­

напряжения посредством пластинчатых электродов, встроенных в формы. В опытах применялся низкоалюминатный (СзЛ=4%) портландцемент Белгородского завода марки 400, ГОСТ 10178—62, гранитный щебень и кварцевый песок. Расход цемен­ та составлял 450 кг/м3. Последовательность операций в процес­ се проведения опыта была следующей: уплотнение бетонной смеси без пригруза с одновременным ее электроразогревом до заданной температуры; доуплотнение с пригрузом интенсив­ ностью 50 гс/см2; изотермический прогрев до повторного виб­ рирования; повторное вибрирование и дальнейший изотерми­ ческий прогрев. Общая продолжительность цикла динамотермической обработки бетона составляла 2—3 ч. После этого об­ разцы остывали в формах в течение 45 мин до температуры 35—40° С и испытывались на сжатие через 10—15 мин после извлечения из формы, а также через 28 суток.

Опыты позволили установить оптимальный диапазон значе­ ний додосодержания ,(130—146 л/м3) ,и значений коэффициента

106