Развитие теории и совершенствование технологии приготовления цементобетонной смеси при отрицательных температурах Новицкий, Николай Витальевич

Введение к работе

Актуальность проблемы определяется необходимостью осуществления строительства, ремонта и реконструкции объектов* в течение всего года. Это обеспечивает возможность самого существования строительных организаций и круглогодичную производственную деятельность предприятий строительной индустрии; создает условия для уменьшения продолжительности строительства объектов и исключения периода омертвления вложенных в дело средств, если бы строительство в зимних условиях не производилось.

Отечественные и зарубежные ученые внесли большой вклад в развитие теории и практики круглогодичного строительства и, в частности, в теорию и практику приготовления цементобетонных смесей при отрицательных температурах. К ним, прежде всего, следует отнести труды А.САрбеньева, П.И.Боженова, П.Г.Комохова, БА.Крылова, СА.Миронова, В.И.Соломатова, В.А.Огиевича, ВА.Кузьмичева, С А.Сизшсова, К.М.Королева, Х.Клейнлегеля, Х.Байцеля и др.

Вместе с тем проблема настоятельно требует своего дальнейшего развития и разработки новых перспективных технологий приготовления бетона при отрицательных температурах, обеспечивающих экономию сил и средств.

Так, например, проведенный в 1990 году (во время массового строительства и реконструкции объектов) анализ показал, что всего было приготовлено і 15 млн. м³ бетонной смеси для монолитного домостроения и 140 млн. м³ для изготовления сборного железобетона (в заводских условиях и условиях полигонов). При этом 1 /3 бетонной смеси приготавливалась при отрицательных температурах, что потребовало для оттаивания и нагревания заполнителей ! млн. тонн условного топлива. Поэтому разработка менее энергоемких технологий для приготовления цементобетон-ной смеси являлась самой насущной задачей.

Цель диссертационной работы заключается в развитии теории и совершенствовании технологии приготовления иементобетонной смеси при лониженньїх температурах, обеспечивающей экономию всех видов ресурсов.

Для достижения данной цепи были поставлены и решены следующие задачи:

- обобщен и проанализирован отечественный и зарубежный опыт приготовления бетонной смеси с заданными параметрами в зимних условиях;

" - ниже для краткости текста понятия "ремонта" и "реконструкции" объектов включены в понятие "строительства"

і

определены энергетические затраты при различных режимах подачи и подогрева воды и заполнителей, дозирования и перемешивайшСкомпо-нентов бетонной смеси и её выдачи на транспортные средства или укладку в конструкции; ^

выявлены рациональные технологии приготовления бетонной смеси при пониженных температурах;

разработаны технические требования на технологическое оборудование, обеспечивающее подачу и подогрев воды н заполнителей, хранение, дозирование и перемешивание компонентов бетонной смеси и её выдачу с заданной положительной температурой;

установлены в производственных условиях работоспособность и эффективность предлагаемых технологий приготовления бетонных смесей при пониженных температурах.

Объект исследования составляют технологии и обеспечивающие их средства приготовления бетонной, смеси при пониженных температурах (до минус 40 С).

Методология исследования включает в себя составление и анализ уравнений движения, сохранения массы, энергии и теплового баланса; использование метода факторного анализа и математической статистики; проведение инструментальных измерений и лабораторных испытаний процессов приема, хранения, дозирования, перемешивания компонентов и выдачи готовой бетонной смеси, а также эксплуатационную проверку предлагаемых технологий в производственных условиях.

Научная новизна результатов исследования заключается в решении проблемы совершенствования приготовления цементобетонной смеси при пониженных температурах. При этом получены следующие результаты.

исследовано влияние температуры, влажности и времени подогрева компонентов бетонной смеси, режимов подачи, дозирования и перемешивания - на температуру смеси и энергетические затраты (на приготовление и выдачу смеси в транспортные средства или укладку в конструкции);

предложены рациональные технологии приготовления бетонной смеси при изменении состава подогреваемых компонентов и температуры подогрева;

разработаны (на основании выявленньи зависимостей) технические требования на технологическое оборудование, обеспечивающее подачу и подогрев воды и заполнителей, хранение, дозирование и перемешивание компонентов бетонной смеси, а также её выдачу в транспортные средства или укладку в конструкции;

- установлены в (производственных условиях) работоспособность и
эффективность предлагаемых технологий приготовления бетонной смеси
при пониженных температурах, а также обеспечивающих эти технологии
средств.

Практическая значимость результатов определяется:

доведение»разработки предлагаемых рекомендаций до возможности их практического применения;

использованием предлагаемых рекомендаций в нормативных документах (ГОСТ 7473-86 Смеси бетонные. Технические условия; ГОСТ 16349-85 Смесители цикличные для строительных материалов. Технические условия; ГОСТ 23338-93 Установки бетоносмесительные механизированные. Общие технические условия);

разработкой на основе предлагаемых рекомендаций исходных технических требований к созданию установок бетоносмесительных производительностью 40 м³/ч (СБ-145-2) и производительностью 60 м³/ч (СБ-167); водогрейного котла, используемого для подогрева воды и получения газов, применяемых для оттаивания и подогрева заполнителей на базе вертикального виброконвейера и сушильного барабана для подогрева заполнителей;

разработкой режимов функционирования установок и агрегатов (приведены в паспортах на выпускаемое технологическое оборудование);

публикацией результатов исследований в статьях, монографиях, учебниках и учебных пособиях (опубликовано 42 работы, в том числе два авторских свидетельства);

использованием материалов исследований в учебном процессе в системе профтехобразования и ВУЗах страны;

выступлениями с докладами и сообщениями о работе на семинарах, симпозиумах и конференциях.

На защиту выносятся:

1. Результаты обобщения и анализа опьгга приготовления бетонной смеси с заданными параметрами в зимних условиях, позвонившие сформулировать цель и задачи исследования.

2. Результаты исследования факторов влияния на температуру бетонной смеси и установленные энергетические затраты при различных режимах подачи и подогрева воды и заполнителей, дозирования и перемешивания компонентов бетонной смеси и её выдачи.

3. Результаты анализа возможных технологий приготовления бетонных смесей при изменении состава подогреваемых компонентов, режимов подачи и подогрева воды и заполнителей, дозирования и перемешивания компонентов бетонной смеси и её выдачи.

4. Результаты анализа возможных технологий приготовления бетонных смесей при изменении состава подогреваемых компонентов и температуры подогрева, а также методики выявления рациональных технологий применительно к конкретным условиям производства.

5. Технические требования на технологическое оборудование
(разработанные на основе выявленных зависимостей), обеспечивающие
подачу и подогрев воды и заполнителей, дозирование и перемешивание

компонентов бетонной смеси и её выдачу (по производительности, уста-новленной"нощности' металлоёмкости и массе оборудования).:

6. Результаты -эксплуатационной проверки предлагаемого технологического оборудования и режимов его использования, а также показатели их экономической эффективности.

Обоснованность и достоверность результатов исследований подтверждается сходимостью результатов теоретических расчетов с экспериментальными данными, полученными в лабораторных и производственных условиях, а также данными экспериментальной проверки работоспособности и эффективности предлагаемых рекомендаций.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы, приложений. Она содержит 301 страницу машинописного текста (63 рисунка, 31 таблицу, 2І0 наименований использованной литературы).