ОПТИМИЗАЦИЯ  РАЦИОНАЛЬНОГО  РЕЖИМА  УПЛОТНЕНИЯ  ЖЕСТКОЙ  БЕТОННОЙ  СМЕСИ  НА  ВИБРОПЛОЩАДКЕ  С  УПРАВЛЯЕМЫМИ  ХАРАКТЕРИСТИКАМИ

Хероим  Елена  Александровна

аспирант  Полтавского  национального  технического  университета  им.  Ю.  Кондратюка,  г.  Полтава,  Украина

E-mail:  lena_kl85@mail.ru

Черевко  Александр  Николаевич

канд.  техн.  наук,  доцент,  зав.  кафедрой  теоретической  механики  Полтавского  национального  технического  университета  им.  Ю.  Кондратюка,  г.  Полтава,  Украина,

E-mail: 

OPTIMIZATION  OF  GOOD  SEAL  HARD  MODE  FOR  CONCRETE  MIX  WITH  CONTROLLED  PERFORMANCE  SHAKING  TABLE

Elena  Kheroim

graduate  of  Poltava  National  Technical  University  named  after  Yuri  Kondratyuk

Alexandr  Cherevko

candidate  of  Scienes,  docen,  Head  of  Theoretical  Mechanics  department  of  Poltava  National  Technical  University  named  after  Yuri  Kondratyuk

АННОТАЦИЯ

Определён  наиболее  эффективный  режим  уплотнения  жесткой  бетонной  смеси  на  управляемой  виброплощадке  с  пневмопригрузом.  Для  данного  способа  уплотнения  получено  и  проанализировано  уравнение  регрессии  предела  прочности  бетона.

ABSTRACT

Determine  the  most  effective  mode  of  rigid  concrete  seal  on  the  managed  shaking  table  with  pneumatic  load.  For  this  sealing  process  obtained  and  analyzed  regression  equation  strength  concrete.

Ключевые  слова:  управляемая  виброплощадка;  режим  уплотнения;  уравнение  регрессии.

Keywords:  managed  shake  table;  mode  sealing;  regression  equation.

В  последнее  время  коренным  образом  изменился  подход  к  экспериментально-статистическим  исследованиям  и  оптимизации  сложных  многокомпонентных  систем.  Методы  математического  планирования  эксперимента  с  успехом  применяются  во  многих  отраслях  научно-технических  исследований.  Их  универсальность  и  возможность  применения  в  большинстве  областей  исследований  существенно  повышает  эффективность  исследований.

Математическое  планирование  эксперимента  заключается  в  выборе  количества  и  условий  постановки  опытов,  необходимых  и  достаточных  для  решения  поставленной  задачи  с  установленной  точностью,  методов  матема­тической  обработки  их  результатов  и  принятии  решения  [4].

Задачи  планирования  эксперимента  в  том  или  ином  объеме  решаются  при  проведении  любого  экспериментального  исследования.  При  планировании  эксперимента  необходимо,  прежде  всего,  установить  цель  эксперимента  и  показатели  его  качества,  указать  характеристики  плана  и  построить  модель  эксперимента,  выбрать  критерий  оптимальности  плана  и  установить  ограничения  на  показатели  качества  исследования.

Планирование  эксперимента  является  мощным  инструментом  экспериментально-статистического  исследования  и  оптимизации  сложных  систем.  Оно  значительно  уменьшает  количество  опытов,  а  следовательно,  затраты  и  сроки  проведения  эксперимента,  дает  возможность  получить  количественные  оценки  влияния  факторов,  а  также  математические  модели.  Решение  большого  количества  задач  с  помощью  методов  активного  планирования  эксперимента  предоставлено  в  работах  Адлера  Ю.П.,  Баженова  Ю.М.,  Гусева  Б.В.  и  других  исследователей  [1—5].

Прочность  бетона,  уплотненного  под  воздействием  нестационарного  вибрационного  поля,  существенно  зависит  от  функции  уплотнения,  а  рациональность  функции  уплотнения  зависит  от  удобоукладываемости  бетонной  смеси  [7].  Следовательно,  определение  оптимального  режима  уплотнения  для  конкретной  бетонной  смеси  имеет  важное  значение  при  производстве  бетонных  изделий. 

Экспериментальные  исследования  проводились  на  вибрационной  машине  с  пневмопригрузом,  приводом  которой  является  управляемый  вибровоз­будитель  винтовых  колебаний,  состоящий  из  одного  неподвижного  и  двух  подвижных  дебалансов.  Опыты  проводились  на  бетонной  смеси  жесткостью  110  с,  из  которой  изготавливались  образцы-кубики  10×10×10  см,  величина  пневмопригрузки  составила  0,025  МПа.  Для  оценки  режимов  работы  виброплощадки  сравнивалась  прочность  готовых  образцов  в  возрасте  28  суток.  Для  достаточной  достоверности  полученных  результатов  каждый  опыт  проводился  не  менее  шести  раз.  Из  возможных  режимов  работы  виброплощадки,  которые  отличаются  функцией  управления,  необходимо  было  выбрать  наиболее  эффективный  для  уплотнения  исследуемой  смеси.  Анализ  режимов  уплотнения  показал,  что  наиболее  рациональным  является  режим  (рис.  1),  при  котором  максимальная  прочность  образцов  59  МПа  достигается  при  времени  вибрационного  воздействия  180  с.  Остальные  режимы  виброуплотнения  также  могут  быть  применены  для  уплотнения  представленной  жесткой  смеси,  но  по  времени  уплотнения  и  по  максимальной  прочности  образцов  они  являются  менее  эффективными.

Рисунок  1.  Функция  уплотнения:  t_з  —  время  задержки  ускорения;  t_у  —  время  уплотнения;  g_max  —  верхнее  ускорение;  g_mix  —  нижнее  ускорение;  t_р  —  время  нарастания  верхнего  ускорения  (t_р  =  10  с);  t_в  —  время  варьирования  ускорением

Для  более  глубокого  изучения  режима  уплотнения,  который  оказался  наиболее  эффективным  для  уплотнения  бетонной  смеси  жесткостью  110  с,  применялся  метод  математического  планирования  эксперимента.  Необходимо  было  построить  математическую  модель  предела  прочности  бетона  в  возрасте  28  суток    в  зависимости  от  величины  времени  задержки  амплитуды  t_з  (x₁),  времени  уплотнения  t_у  (x₂),  величины  пригрузки  P_д  (x₃),  величины  верхнего  g_max  (x₄)  и  нижнего  g_mix  (x₅)  виброускорения.

Устанавливаем  область  варьирования  технологическими  факторами  в  соответствии  с  поставленной  задачей  (табл.  1). 

Таблица  1.

Условия  планирования  эксперимента

Проведённое  планирование  позволяет  описать  поверхность  отклика  полиномом  второй  степени.  Коэффициенты  рассчитаны  с  помощью  метода  наименьших  квадратов. 

Все  коэффициенты  регрессии  в  многофакторном  эксперименте  определялись  и  оценивались  независимо  друг  от  друга.  Поскольку  обрабатывалось  небольшое  количество  экспериментальных  данных,  значимость  коэффициентов  оценивалась  по  распределению  Стьюдента  [6].

Для  данного  способа  уплотнения  получено  следующее  уравнение  регрессии  предела  прочности  бетона

  (1)

Полученная  модель  прошла  проверку  на  адекватность,  которая  показала,  что  данное  уравнение  регрессии  является  адекватным  и  его  можно  считать  математической  моделью  прочности  жесткого  бетона  для  заданной  области  исследуемых  факторов.

Анализ  статистической  модели  позволил  построить  комплексные  графические  зависимости  предела  прочности  бетона    от  исследуемых  факторов  (рис.  2—4).  Они  чётко  иллюстрируют,  что  наибольшее  влияние  на  предел  прочности  бетона  оказывает  время  уплотнения  смеси,  менее  значимое  влияние  имеет  время  задержки  ускорения  и  величина  пневмопригрузки.  Оптимальным  является  режим  уплотнения,  когда  все  варьируемые  факторы  находятся  на  среднем  уровне. 

Рисунок  2.  Зависимость  предела  прочности  бетона  от  параметров  функции  уплотнения.  Варьируемые  факторы  на  верхнем  уровне  (+1)

Рисунок  3.  Зависимость  предела  прочности  бетона  от  параметров  функции  уплотнения.  Варьируемые  факторы  на  нижнем  уровне  (-1)

Рисунок  4.  Зависимость  предела  прочности  бетона  от  параметров  функции  уплотнения.  Варьируемые  факторы  на  среднем  уровне  (0)

При  заданных  ограничениях  основных  факторов  максимальное  расчётное  значение  выходного  параметра    МПа.  Проведённые  экспери­ментальные  исследования  полностью  это  подтвердили.  При  t_з  =  30  с,  t_у  =  180  с,  P_д  =  0,025  МПа;  g_max  =  47,58  м/с²;  g_mix  =  31,74  м/с²    МПа. 

Список  литературы:

1.Адлер  Ю.П.,  Грановский  Ю.В.  Обзор  прикладных  работ  по  планированию  эксперимента.  М.:  Изд-во  МГУ,  1967.  —  96  с. 

2.Баженов  Ю.М.  Технология  бетона.  М.:  Высшая  школа,1987.  —  415  с.

3.Гусев  Б.В.,  Зазимко  В.Г.  Вибрационная  технология  бетона.  Киев:  Будівельник,  1991.  —  160  с.

4.Зингинидзе  И.Г.  Планирование  эксперимента  для  исследования  многокомпонентных  систем.  М.:  «Наука»,  1976.  —  390  с.

5.Налимов  В.В.  Теория  эксперимента.  М.:  Наука,  1971.  —  208  с.

6.Рекомендации  по  применению  методов  математического  планирования  эксперимента  в  технологии  бетона.  М.:  НИИЖБ.  1982.  —  103  с.

7.Черевко  А.Н.  Разработка  и  исследование  низкочастотных  вибропло­щадок  с  управляемыми  режимами  работы  для  формования  железобетонных  изделий:  Дисс...канд.  техн.  наук.  Полтава,1993.  —  157  с.