Оптимальное управление уплотнением бетонных смесей вибрационным способом и его особенности

Abstract

RU: Постановка проблемы. Первые сведения о практическом применении вибрирования при уплотнении бетонных смесей относятся к 1890 году. Применяли пневматические и храповиковые виброустройства различных типов. После этого до 1915 г. научные работы и новые сведения о практическом применении виброуплотнения бетонных смесей не известны. В 1915 г. начаты исследования виброуплотненного бетона и бетона ручной кладки, сравнительная оценка их свойств. Появились публикации в различных научно-технических изданиях [1]. В работах [2; 3] проведен детальный анализ различных способов виброуплотнения бетонных смесей, которые применялись или применяются в настоящее время на производстве. В основном, уплотнение бетонных смесей вибрационным способом производится при принятых постоянных параметрах, характеризующих эффективность вибрационных воздействий. Такими параметрами для синусоидальных колебаний являются амплитуда перемещенияА, частота f и их производные [4]. Каждый из перечисленных параметров может в определенной степени характеризовать вибрационное воздействие на бетонную смесь. Цель статьи – выполнение теоретических и экспериментальных исследований по оптимальному управлению уплотнением бетонных смесей при производстве бетонных и железобетонных изделий и конструкций. Выводы. Разработано и теоретически обосновано оптимальное управление процессом виброуплотнения (по быстродействию) с использованием принципа максимума академика Л. С. Понтрягина, позволяющее эффективно уплотнять бетонную смесь с минимальными затратами времени. На основании этого предложен новый режим уплотнения бетонных смесей вибрационным способом, который позволяет значительно повысить физико-механические свойства бетонов.Экспериментальными исследованиями подтверждены выводы, полученные при теоретических разработках по совершенствованию режима уплотнения бетонных смесей. Сравнительная оценка различных способов и режимов уплотнения показала, что лучшие результаты получены при применении оптимального управления формованием, т. е. при использовании режима с многократными вибрационными воздействиями. В этом случае повышение прочности бетона составило 25…30 % в сравнении с показателями бетона, уплотненного традиционным способом.

UK: Постановка проблеми. Перші відомості про практичне застосування вібрації для ущільнення бетонних сумішей належать до 1890 року. Застосовували пневматичні і храповикові вібропристрої різних типів. Після цього до 1915 р наукові праці і нові відомості про практичне застосування віброущільнення бетонних сумішей не відомі. У 1915 р. розпочато дослідження віброущільненого бетону і бетону ручної укладки, порівняльна оцінка їх властивостей. З’явилися публікації в різних науково-технічних виданнях [1]. У працях [2;3] проведено детальний аналіз різних способів віброущільнення бетонних сумішей, які застосовувалися або застосовуються в даний час на виробництві. В основному, ущільнення бетонних сумішей вібраційним способом здійснюється за прийнятих постійних параметрів, що характеризують ефективність вібраційних впливів. Такими параметрами для синусоїдальних коливань є амплітуда переміщення А, частота fі їх похідні [4]. Кожен із перерахованих параметрів може певною мірою характеризувати вібраційний вплив на бетонну суміш. Мета статті – виконання теоретичних і експериментальних досліджень з оптимального керування ущільненням бетонних сумішей під час виробництва бетонних і залізобетонних виробів і конструкцій. Висновки. Розроблено та теоретично обґрунтовано оптимальне керування процесом віброущільнення (за швидкодією) бетонних сумішей з використанням принципу максимуму академіка Л. С. Понтрягіна, що дозволяє ефективно ущільнювати суміші з мінімальними витратами часу. На підставі виконаних теоретичних досліджень для практичного використання запропоновано новий спосіб ущільнення бетонних сумішей вібраційним способом. Експериментальними дослідженнями підтверджені висновки, отримані під час теоретичних розробок. Порівняльна оцінка різних способів і режимів ущільнення показала, що кращі результати отримані у разі застосування оптимального керування формуванням, тобто за використання режиму з багаторазовими вібраційними впливами. У цьому випадку підвищення міцності бетону склало 25...30 % порівняння з показниками бетону, ущільненого традиційним способом. При цьому значно скорочена тривалість ущільнення.

EN: Formulation of the problem. The first information about the practical application of vibration during compacting concrete mixtures dates back to 1890. Pneumatic and ratchet vibrating devices of various types were used. After this, until 1915, scientific work and new information on the practical application of ibrocompaction of concrete mixtures are not known. In 1915, studies of vibrated concrete and hand-laid concrete as well as comparative assessment of their properties are started. The publications are appeared in various scientific and technical editions [1]. In works [2,3], a detailed analysis of various methods of vibrocompaction of concrete mixtures, which have been used or are currently used in production, is carried out. Basically, the compaction of concrete mixtures by the vibration method is carried out with the adopted constant parameters characterizing the effectiveness of vibration effects. Such parameters for pure oscillations are the amplitude of the displacement A, the frequency f, and their derivatives [4]. Each of the listed parameters can in a certain degree characterize the vibration impact on the concrete mixture. Purpose of the article – implementation of theoretical and experimental investigations in accordance with the optimal control of concrete mixtures compaction during the production of concrete and reinforced concrete products and structures. Conclusions. The optimal control of concrete mixtures vibrocompaction process (in rapidity) has been developed and theoretically justified with using the maximum principle of academician L. S. Pontryagin, which allows effectively compacting mixtures with minimal time. On the basis of this, a new method of concrete mixtures compaction by the vibration method is offered, which can significantly improve the physical and mechanical properties of concrete. Experimental studies have confirmed the conclusions obtained during theoretical researchers to improve the concrete mixtures compaction. A comparative assessment of different methods and modes of compaction showed that the best results were obtained by applying optimal control of molding, i.e. when using the mode with multiple vibration effects. In this case, the increase in the concrete strength was 25 ... 30% in comparison with the performance of concrete compacted in the traditional way.