Бетон қоспасының қасиеттері
МАЗМҰНЫ
1 КӨПҚҰРАУЫШТЫ ҚОСПА ДАЙЫНДАУ ПРОЦЕСІНІҢ ТЕХНОЛОГИЯСЫ 11
1.1 Көпқұрауышты қоспа 11
1.3 Бетон қоспасының қасиеттері 13
1.4 Бетон қоспасының ыңғайлы төселуі 16
1.5 Бетон маркалары мен кластары 16
1.6 Бетон қоспасын дайындау процесінің технологиясы 19
1.7 Материалдарды жіберу, мөлшерлеу және қоспаларды дайындау 23
2 АРАЛАСТЫРУ ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ ПРОЦЕСІН РЕТТЕУ 26
2.1 Үгілмелі материалдардың қоспа құру процесінің математикалық жазбалануы
26
2.2 Дискретті ағымдағы бөлшектердің өзара әрекеттесуі 29
2.3 Араластыру процесін модельдеу 33
2.4 Ең кіші квадраттар әдісі 34
3 БЕТОНДЫ ҚОСПАНЫҢ САПАСЫН АДАПТИВТІ БАСҚАРУ 46
ЖҮЙЕСІ 46
3.1 Технологиялық процесті оптимизациялау үшін адаптивті моделдер 46
3.2 Жалпы параметр әдісінің адаптивті алгоритмдерін таңдауын негіздеу 50
3.3 Технологиялық процестерді адаптивті басқару жүйесі 56
3.4 Икемделетін моделі бар объектіні адаптивті басқару 57
4 ЭКОНОМИКАЛЫҚ БӨЛІМ 63
4.1 Бағдарламаны құру және енгізуге кететін шығынды есептеу 63
5 ЕҢБЕКТІ ҚОРҒАУ 66
5.1 Технологиялық процестің қауіпті және зиянды өндірістік факторлар
анализі 66
5.2 Ұйымдастырушылық шаралар 67
5.2.1 Жұмыс атқарушы мамандарды қауіпсіздікпен қамтамасыз ету жұмыстары
68
5.2.2 Қызмет етуші және жөндеу жұмыскелердің қауіпсіздігін қамтамасыз
ететін техникалық жұмыстар 68
5.3 Техникалық шаралары 68
5.3.1 Бөлек және бір-бірімен қиыстырыла қолданылатын электр тогының
түсуіне қарсы қорғаныс құралдары мен негізгі техникалық тәсілдері 69
5.3.2 Радиоактивті заттар және басқа да ионданған сәулеленуге
қарсы техникалық шаралар 69
5.3.3 Оператор үшін жарықтану ерекшелігін таңдау 69
5.3.4 Микроклиматты сақтау 70
5.3.5 Шу әсерлері 71
5.3.6 Дыбыс қысымының деңгейін және дыбыс жұтатын келбеттеулермен шуды
басуды есептеу 72
5.4 Өрт қауіпсіздігі 74
ҚОРЫТЫНДЫ 76
1 КӨПҚҰРАУЫШТЫ ҚОСПА ДАЙЫНДАУ ПРОЦЕСІНІҢ ТЕХНОЛОГИЯСЫ
1.1 Көпқұрауышты қоспа
Көпқұрауышты қоспаларды дайындау процесстерінің өзіндік ерекшеліктері,
бір-бірінен шығыс құрауыштардың түрлері мен сипаттамаларымен,
араластырылатын зат сапасына деген талаптармен өзгешеленеді және оларды
орындау үшін әртүрлі жабдықтар қажет. Көптеген айырмашылықтарға қарамастан,
бұл процестер үшін ортақ белгілер де тән.
Бастапқы құрауыштар мен олардан дайындалатын қоспалар қасиеттері сапа
көрсеткіштерінің кейбір қосындысымен жазбалануы мүмкін. Басты жағдайда, бұл
химиялық құрамның сипаттамалары (бөлек элементтердің және олардың
қосылуларының концентрациясы, немесе концентрация қатынасы), бірақ оларға
физикалық сипаттамалар да (мысалы, ылғалдылық, тығыздық, тұтқырлық және т.
б.), сонымен қатар материалдардың технологиялық қасиеттерін анықтайтын
параметрлер де (жылуөткізгіштік, газөтімділігі, беріктігі және т. б.) жатуы
мүмкін.
Барлық жағдайда, көпқұрауышты қоспаларды дайындау процесінің мақсаты,
сапа көрсеткіштерін оларға қойылатын талаптарға сәйкес келтіру болып
табылады. Бұл талаптар өндірістің келесі этаптарында алынатын өнім
сипаттамаларының тапсырмаларына тәуелді қалыптасады. Ізделінген
сәйкестікке, қоспа рецептісі деп аталатын қоспа құрауыштарының анықталған
сандық қатынасы арқылы жетеді.
Көпқұрауышты қоспа дайындаудың басты кезеңдерінің бірі қоспаны
араластыру болып табылады. Араластыру процесі кезінде, мысалы бетон
қоспасын, материалдар бүткіл цемент пен толтырғыштар дәндерінің
көлемдерінде біркелкі таратылып, суланады да, кез-келген жерінде қасиеттері
бірдей болатын біркелкі масса алынады. Дайындалатын қоспа түрі мен құрамы,
араластыру талаптарына елеулі әсер етеді. Қозғалмалы қоспаларды қатаң
қоспаларға қарағанда араластыру жеңілірек; ірідәнділерді ұсақдәнділерге
қарағанда - жақсырақ.
Қоспа түрі мен сипаттамасына тәуелді, араластырудың әртүрлі тәсілдерін
қолданылады. Ірідәнді қозғалмалы қоспаларды тығыз тау жыныстарынан
дайындалған толтырғыштармен қолданған кезде, қоспалауыш барабанының айналуы
кезінде материалдарды бірнеше мәрте көтеріп содан кейін белгілі биіктіктен
қайта лақтыру нәтижесінде араластыру орындалатын өздігінен құлау
қоспалағыштарын пайдаланады. Ұсақ саңылаулы толтырғыштардан дайындалған
ұсақдәнді қатаң және жеңілбетонды қоспалар үшін, айналмалы қалақшалар мен
басқа да сол тәріздес құрылғылар көмегімен бұл қоспаларға қажетті біраз
қарқынды араластыруды материалдардың өзара араласуы арқылы жүзеге асыратын
күштеп әрекет етуші қоспалағыштар қолданылады.
Араластыру сапасына оның ұзақтылығы үлкен әсер етеді. Айналмалы
әрекетті қоспалауыштарда араластыру ұзақтылығы бүткіл материалдар тиелген
мезеттен бастап түсіру басталғанға дейінгі аралықпен анықталады. Араластыру
уақытының қоспа сапасына және оның біртектілігіне әсері төменде көрсетілген
(1-сурет). Араластыру ұзақтылығы жеткіліксіз кезінде қоспаның біртектілігі
нашарлап, беріктігі төмендейді. Араластыру ұзақтылығын біртекті қоспа
алынуына сәйкес келетін оптималды ұзақтылықтан асыру, берілген қоспа
қасиеттеріне аз әсер етеді.
1-сурет Араластыру уақытының қоспаның салыстырмалы беріктігіне 1 және
біртектігіне (вариациялар коэффициенті 2) әсері
Оптимады араластыру ұзақтылығы, көпқұрауышты қоспаның құрамынан,
сипаттамасынан және қолданылатын қоспалауыштың түрінен тәуелді.
Араластыру процесі кезінде, бетон қоспасы толтырғышының түйір
көлемдері үлкен роль ойнайды.
Осы бөлімде, көпқұрауышты қоспа алу, бетон мысалында келтірілген.
1.2 Бетон жайлы жалпы түсініктер
Бетон деп, белгілі пропорцияда алыған, минералды немесе органикалық
тұтқыр заттың сумен, ұсақ немесе ірі толықтырғыштардың жақсы араластырылып,
тығыздалған қоспа қатаюының нәтижесінде алынатын, жасанды тасты материалды
айтамыз.
Құрылыста цементтен немесе басқа органикалық емес тұтқыр заттардан
дайындалған бетондарды кеңінен қолданады. Бұл бетондарды әдетте сумен
қатырады. Цемент пен су бетонның белсенді құрастырушылары болып табылады;
олардың арасындағы реакция нәтижесінде, толықтырғыштар түйірлерін біртекті
монолитке біріктіретін цементті тас пайда болады.
Цемент пен толықтырғыш арасында әдетте ешқандай химиялық әрекет
жүрмейді (автоклавты өңдеумен алынатын силикатты бетонды қоспағанда),
сондықтан толықтырғыштарды жиі инертті материалдар деп атайды. Алайда олар,
бетонның ұсақ саңылаулығын, қату мерзімін, жүктеме мен сыртқы ортаға әсерін
өзгерте отырып, оның құрылымына және қасиеттеріне елеулі әсер етеді.
Толықтырғыштар бетонның қатаюы кезіндегі деформацияны біраз азайтып, үлкен
көлемді өнім мен құрылысты жасауға мүмкіндік береді. Толықтырғыштар ретінде
көбіне жергілікті таулы жыныстар мен өндіріс қалдықтарын пайдаланады
(шлактар және т.б.). Мұндай арзан толықтырғыштарды қолдану, бетон көлемінің
85-95%-ын толықтырғыштар мен су, ал 10-15%-ын цемент құрайтындықтан,
бетонның құнын төмендетеді.
Бетон қоспасының құрамы, белгілі мерзімге қарай бетонға қажетті
қасиеттерді (беріктік, аязға төзімділік, суөткізбеушілік және т. б.)
қамтамасыз етуі қажет.
Бетон нәзік материал болып табылады: оның сығылу кезіндегі беріктігі,
созылу кезіндегі беріктіктен бірнеше есе артық. Созғыш күштерді қабылдау
үшін, бетонды болат стержендермен торланады, нәтижесінде темірбетон
алынады. Темірбетонда арматураны, созғыш күштерді қабылдайтындай етіп, ал
сығу күштері бетонға берілетіндей етіп орналастырады. Арматура мен бетонның
біріккен жұмысы, олардың өзара жақсы тұтасуын және шамамен бірдей
температуралық коэффициенттерін қамтамасыз етеді. Бетон арматураны
коррозиядан сақтайды.
Бетонның басты құрастырушы болып табылатын және көп жағдайда қасиетін
анықтайтын - тұтқыр заттың түрі бойынша: цементті, силикатты, гипсті,
шлаксілтілі, полимербетондар, полимерцементті және арнайы бетондар түрлерін
бөледі.
Қолдану аумағына байланысты: темірбетон құрылыстарына (фундаменттер,
бағаналар, білектер, тосқауылдар, көпірлік және басқа да түрлі құрылыстар)
арналған қарапайым бетон; плотиналарға, шлюздарға, арналар бетін өңдеуге,
суқұбырлы-конализациялы құрылыстарға және т.б. арналған гидротехникалық
бетон; қоршау құрылыстарына арналған бетон (жеңіл); едендерге,
тротуарларға, жолдар мен аэродромдарға төсеуге арналған бетон; мысалы
ыстыққа, қышқылға, радиацияға төзімді арнайы бетондар және т.б. болып
бөлінеді.
1.3 Бетон қоспасының қасиеттері
Бетон қоспасы деп, ұстала бастау мен қату процестерінің басына дейінгі
бетон құрауыштарының ұтымды құрастырылған және мұқият араластырылған
қоспасын айтамыз. Бетон қоспасының құрамын, қоспаның өзіне және бетонға
қойылған талаптарға сай анықталады.
Бетон қоспасындағы негізгі құрылымқұраушы құрастырушысы цементтік
қамыр болып табылады.
Бетон түрінен тәуелсіз, бетон қоспасы екі басты талаптарды
қанағаттандыруы қажет: қолданылатын тығыздау тәсіліне сәйкес жақсы
ыңғайлытөселуге ие болуы қажет және дайындау кезінде жеткен біртектілікті
тасымалдау мен төсеу кезінде сақтауы қажет.
Өспелі күштің әсер етуі кезінде бетон қоспасы алдымен қатты
деформацияларды өткізеді, құрылымдық беріктіктен асқан кезде ол тұтқыр
сұйықтық сияқты ағады. Сол себептен бетон қоспасын қатты дененің және нағыз
сұйықтықтың қасиеттеріне ие болатын қатты-созымды-тұтқыр дене деп те
атайды.
Темірбетон бұйымдарын жасау мен монолитті құрылыстарды бетондау
кезінде бетон қоспасының ең маңызды қасиеті ыңғайлытөселу, яғни өзінің
біртектілігін сақтай отырып берілген тығыздау тәсілі кезінде пішінді
толтыру қабілеттілігі болып табылады.
Ыңғайлытөселуді бағалау үшін үш көрсеткіш пайдаланылады:
1) қоспаның құрылымдық беріктігінің сипаттамасы болып табылатын бетон
қоспасының қозғалғыштығы;
2) бетон қоспасының динамикалық тұтқырлығының көрсеткіші болып
табылатын қатаңдығы;
3) бетон қоспасының оның тұрғаннан кейінгі субөлумен сипатталатын
байланыстылық.
1 - қатаң қоспа; 2 - қозғалмалы қоспа; 3 - конустың отырып
қалуы;
б) бетон қоспасын қатаңдыққа тексеру құралы; 4 - зерттеулер сұлбасы.
2-сурет Бетон қоспасын ыңғайлытөселуге тексеру
Бетон қоспасының қозғалғыштығы, сынауға қажетті бетон қоспасынан
пішінделген өлшенетін конустың (см) отырып қалуымен сипатталады. Бетон
қоспасының қозғалғыштығын, қоспаның бір сынамасынан орындалған екі
анықталғандықтың орта мәні ретінде есептеледі. Егер конустың отырып қалуы
нольге тең болса, онда бетон қоспасының ыңғайлытөселуі қатаңдықпен
сипатталады.
Бетон қоспасының қатаңдығы, қатаңдыққа тексеру құралында бетон
қоспасыны алдын-ала пішінделген конусты тегістеу мен тығыздау үшін қажетті
тербеліс уақытымен (тәулік) сипатталады.
1-кесте – Бетон қоспасының түрлері
Ыңғайлытөселу Ыңғайлытөселу нормасы
бойынша
маркасы
қатаңдық, сек Қозғалмалылық, см
Конустың отыруы Конус балқуы
Өте қатаң қоспалар
СЖ3 100-ден жоғары - -
СЖ2 51-100 - -
СЖ1 50 және төмен - -
Қатаң қоспалар
Ж4 31-60 - -
Ж3 21-30 - -
Ж2 11-20 - -
Ж1 5-10 - -
Қозғалмалы қоспалар
П1 4 және төмен 1-4 -
П2 - 5-9 -
П3 - 10-15 -
П4 - 16-20 26-30
П5 - 21 және жоғары 31 және жоғары
Бетон қоспасының байланыстылығы, құрылыстың және бетон қасиеттерінің
біртектілігін ескертеді. Тасымалдау, пішінге салу және тығыздау кезінде
бетон қоспасының біртектілігін сақтау өте маңызды. Қозғалмалы бетон
қоспаларының тығыздалуы кезінде, судың бір бөлігі жоғары қарай сығылып,
дәндер құрастырушыларының ығысуы жүреді. Пластифицирлеуші қосындылар
қолдану кезінде біріктіруші су көлемін азайту және толтырғыштардың дәндік
құрамын дұрыс таңдау жолы арқылы бетон қоспасының судыұстапқалу мүмкіндігін
жоғарлату, қозғалмалы бетон қоспаларының қатпарлануымен күресудегі басты
шаралар болып табылады.
1.4 Бетон қоспасының ыңғайлы төселуі
Біріктіру суының көлемі, бетон қоспасының ыңғайлытөселуін анықтайтын
негізгі факторы болып табылады. Біріктіру суы, цементті қамыр мен толтырғыш
арасында таралады:
, (1)
мұндағы С - біріктіру суы, кгм3;
СЦ - цемент қамырындағы су, кгм3;
СТОЛ - толтырғыш суы, кгм3.
Цементтік қамырдағы су көлемін, оның реологиялық қасиеттері анықтайды:
ығысудың шекті күштенуі және тұтқырлық, яғни бетон қоспасының техникалық
қасиеттері - қозғалғыштығы мен қатаңдығы.
Толтырғыштың суды қажет етуі, басты технологиялық сипаттамасы болып
табылады. Ол толтырғыш дәндерінің беттік қосындысының өсуімен артады,
сондықтан ұсақ құмдарда жоғары болады.
Бетонның қажетті беріктігін қамтамасыз ету үшін сулыцементтік қатынас
мөлшері тұрақты болып сақталуы қажет, сондықтан да, су қажеттілігінің өсуі
цементтің көп шығындалуына әкеледі. Ұнтақ құм болғанда ол 15-25%-ға жетеді,
сондықтан ұнтақ құмдарды табиғи ірі немесе уатылған құммен байытылғаннан
кейін және су қажеттілігін төмендететін пластифицирлеуші қосындылармен
бірге қолдану қажет.
1.5 Бетон маркалары мен кластары
Бетонды және темірбетонды құрылысты жобалау кезінде бетонның қажетті
сипаттамаларын орнатады: беріктік класы (маркасы), аязғатөзімділік пен
суөткізбеу маркасы.
Бетонның сығу бойынша беріктік ретіндегі жобалық маркасына, үлгі-
кубтық эталондарды осьтік сығуға (кгсм2) тәулігіне кедергілерін
қабылдайды.
Бетонның осьтік созу бойынша беріктік ретіндегі жобалық маркасына,
бақылау үлгілерінің осьтік созуға (кгсм2) тәулігіне кедергілерін
қабылдайды. Ол марка, мәні бойынша ең үлкен болған жағдайда ғана
орнатылады.
Бетонның аязғатөзімділік бойынша беріктік ретіндегі жобалық маркасы,
үлгілердің стандартты байқау жағдайында кезек-кезек тоңазытылып және қайта
ерітуге төзу айналымдарының санымен сипатталады. Бетон үшін кері
температуралар әсеріне бірнеше дүркін төзу кезінде орнатылады.
Бетонның суөткізбеушілік бойынша беріктік ретіндегі жобалық маркасы,
бетон үлгілерінің стандартты байқау жағдайында суды өткізбейтін біржақты
гидростатикалық қысыммен (кгссм2) сипатталады. Бетон үшін, тығыздық пен
суөткізбеушілік бойынша талаптар орындалғанда орнатылады.
Бетонның сығу бойынша беріктік ретіндегі жобалық маркасы, стандартты
бетон үлгілерін байқау жағдайымен бақылайды:
а) монолитті құрылыстар үшін 28 тәулік мерзімінде;
б) құрастырылған құрылыс үшін - бұйымның берілген түрі үшін
стандартпен немесе техникалық шарттармен орнатылған мерзім ішінде.
Бетонның монолитті құрылыстардағы жобалық маркасын, цементті
эканомдауға мүмкіндік беретін, тиеу мерзіміне тәуелді 90 немесе 180 тәулік
ішінде арнайы дәлелдер болғанда орнатуға рұқсат беріледі.
Бетон беріктігін, сериямен дайындалатын үлгілерді сынау жолымен
анықтайды: серия, көбіне, үш үлгіден тұрады.
Созу кезіндегі беріктік шегі, сығу кезіндегі беріктік бойынша бетон
маркасының өскен сайын жоғарылайды, алайда созуға кедергінің ұлғаюы
беріктігі жоғары бетондардың аумағында төмендейді. Сондықтан созу кезіндегі
бетон беріктігі сығу кезіндегі беріктік шегінің 110-117 бөлігін, ал иілу
кезіндегі беріктік шегі - 16-110 бөлігін құрайды.
Бетон біртекті болуы қажет - бұл техникалық және экономикалық ең
маңызды талап. Бетонның берілген маркасының біртектілігін бағалау үшін,
белгілі уақыт мерзіміндегі бетон үлгілерінің бақылаулық сынауларының
нәтижелерін пайдаланады. Яғни, стандартты үлгілердің бір уақытта және
бірдей жағдайларда қатуы тиіс. Беріктікке цемент пен толтырғыштар ретіндегі
тербелулер, құрастырушылардың мөлшерлеу дәлдігі, бетон қоспасының дайындалу
мұқияттылығы және т. б. факторлар әсер етеді.
Беріктікті нормылау үшін, оның мүмкін болатын тербелістерін ескеретін,
қажетті беріктігі бар бетонның алынуына кепілдік беретін стандартты
сипаттаманы қолдану керек. Мұндай сипаттама ретінде бетон класы болып
табылады.
Бетон класы - қамтамасыз етуді 0,95-ке кепілдік беретін қандайда бір
оның қасиетінің сандық сипаттамасы. Бұл деген, класпен орнатылған қасиет
100 жағдайдың ең кем дегенде 95-де қамтамасыз етіледі деген сөз, тек
жағдайдың 5-де ғана оның орындалмауын күтуге болады. Бетондар класы
төмендегі кестеде келтірілген (2-кесте).
2-кесте – Вариацияның нормативті коэффициенті V=13,5% болған кездегі бетон
класы мен маркасы арасындағы беріктік бойынша қатынас
Бетон класы Берілген кластың Бетонның ең жақын
орташа беріктігі, маркасы
кгссм2
В3,5 46 М50
В5 65 М75
В7,5 98 М100
В10 131 М150
В12,5 164 М150
В15 196 М200
2-кестенің жалғасы
Бетон класы Берілген кластың Бетонның ең жақын
орташа беріктігі, кгссм2 маркасы
В20 262 М250
В25 327 М350
В30 393 М400
В35 458 М450
В40 524 М550
В45 589 М600
В50 655 М600
В55 720 М700
В60 786 М800
Бетон беріктігі, жылы және ылғалды жағдайларда жақсы өтетін
цемент пен су арасындағы физико-химиялық процестердің нәтижесінде ұлғаяды.
Бетон кеуіп кеткенде немесе аяздан қатып қалған кезде, цемент пен су
арасындағы әрекет тоқтайды. Бетонның ерте кебуі немесе аяздан қатуы, оның
құрамы мен қасиетін біржолата бұзады.
Бетон беріктігінің ұлғаюы, бетон беріктігі уақыт бойынша шамамен
логарифмдік заңдылықпен өседі деп алуға болады:
, (2)
мұндағы - тәулік көлеміндегі бетон беріктігі (ең кемі үш
тәулік);
- бетон маркасы;
- бетон қатуының күндік есебі.
Бетон беріктігін аралық мерзімдер үшін, 3, 7, 28, 90 - тәуліктік
үлгілерді сынау нәтижелері бойынша құрастырылатын беріктік өсуінің
тәжірибелі қисық сызығы бойынша дәлірек анықталады. Бетонның бастапқы
беріктігі, қатуына жақсы жағдайлар жағдайлар кезінде, төмен болады, тек 7-
14 тәуліктен кейін ғана маркалық беріктіктің 60-80%-на ие болады.
1.6 Бетон қоспасын дайындау процесінің технологиясы
Бетон қоспасы, цемент пен толықтырғыш қоспасын сумен біріктіру кезінде
алынатын, күрделі көпқұрауышты қоспа болып табылады. Сонымен қатар оның
құрамына арнайы қосымшалар мен дайындау процесі кезінде енген ауа да кіруі
мүмкін.
Бетон қоспасын дайындау, шартты түрде келесі технологиялық шектеулерге
бөлуге болатын, тізбектелген көпсатылы технологиялық процесс ретінде
көрінеді: цемент пен толтырғыштарды (құм, щебень, химиялық қосымшалар, су)
қабылдау, оларды қоймада сақтау және бетонқоспалауыш цехының бункер үсті
бөлімдеріне тасымалдау, мөлшерлеу, бетон қоспасын араластыру, дайын бетон
қоспасын тарату.
Бетон қоспалау екі принциппен ерекшеленеді: үздіксіз және айналмалы.
Үздіксіз принцип бойынша жабдықтар үздіксіз толтырылады және үздіксіз
жүктеулі болады. Мұнда бетон қоспасы үздіксіз түрде алынады.
Айналмалы принцип ерекшелігі, жабдықтардың жұмыс істеуі мен толтырылуы
бір иленуден екінші иленуге дейін айналмалы түрде жүреді. Сондықтан
айналмалы принципті қолданған кезде бір иленуден екінші иленуге дейін
қажетіне қарай жедел түрде дайындалатын бетонның маркасын өзгертуге болады.
Қазіргі кезде бетонқоспалауыш цехтарының көбісі осы айналмалы принцип
бойынша жұмыс істейді.
Бетон қоспасын дайындаудың айналмалы принципін қарастырайық.
Қазіргі бетонқоспалауыш цехының негізгі технологиялық жабдықтарының
типтік орналасу кестесі көрсетейік (3-сурет). Суретте көрініп тұрғандай,
технологиялық жабдықтар цех кеңістігінде тігінен, бірінің үстіне бірі
орналасқан, яғни мұнда құрастырудың тік кестесі қолданылады. Технологиялық
жабдықтардың өндірістік қызметі бойынша орналастыруды шартты түрде үш
кезеңге бөлуге болады (3-ші сурет).
Бірінші кезеңде мөлшерлегіш үсті бункерлері орналасады, оған сәйкес
транспорттық тізбегі : цементқұбыры, конвейер, құбырлары бойынша цемент,
құм, щебень, су және химиялық қосымшалар келіп түседі.
Екінші кезеңде, яғни мөлшерлеу бөлімінде, мөлшерлегіштер орналасады.
Мөлшерлегіштерде мөлшерлегіш үсті бункерлерінен өзі ағып келетін бетон
қоспасы құрауыштарын мөлшерлеу іске асырылады. Мөлшерлеу маңызды
технологиялық кезең болып табылады. Негізінен, бетон зауыттарында салмақтық
мөлшерлегіштер қолданылады, яғни мөлшерлеу салмақ бойынша жүреді: цементті,
суды және қосымшаларды - (1%-ға дейінгі дәлдікпен, толтырғыштарды- (2%
дәлдікпен. Мөлшерлеу дәлдігі, бетон құрамын есептеудің қажетті дәлдігін
анықтайды: цементтің шығынын 5 кг-ға дейінгі дәлдікпен, суды - 2 л-ге
дейінгі дәлдікпен, құм мен щебень үшін - 10 кг-ға дейінгі дәлдікпен
көрсетеді. Қолданылып жүрген мөлшерлегіштер бетон құрамының жоғары дәлдігін
қамтамасыз ете алмағандықтан, бетон құрамындағы жоғары дәлділік қажет
етілмейді.
Цементтің, толтырғыштардың, судың және қосымшалардың мөлшерленуі
арнайы мөлшерлегіштерде орындалады. Материалдардың мөлшерлену дәлдігі,
берілген техникалық процесс үшін ең кіші рұқсат етілетін қателікке ие болуы
керек. Жеңіл бетондарды дайындау кезідегі материалдардың мөлшерленуі, көлем-
салмақтық мөлшерлегіштерде ірі саңылаулы толтырғыштардың себушілік
тығыздығын бақылау негізінде қоспа құрамын коррекциялауы бар көлем-
салмақтық тәсілмен жүзеге асуы қажет.
Алдын-ала
орташаландыру
Мөлшерлеу
Араластыру және
қайта өңдеу
Түпкілікті
орташаландыру
Дайын өнім
3-сурет Қоспа дайындау процесінің ірілендірілген технологиялық
процесінің кестесі
Үшінші кезеңде бетонқоспалауыштар орналасқан, онда құрауыштарды
араластыру мен негізгі бетон қоспасын дайындау жасалады. Құрауыштарды
араластыру процесі кезінде цементтің және толтырғыштардың түйірлері бүткіл
көлемде біркелкі таратылып, сумен суланады да, көлемінің кез-келген жерінде
қасиеті бірдей болып табылатын біркелкі көлем пайда болады. Бұдан кейін
технология боынша дайын бетон қоспасы бетонқоспалауыштан бетон шығару
бункері арқылы бетон тиегіш арбаларына құйылып, тұтынушыға жіберіледі.
Технологиялық жабдықтардың осындай тігінен орналасуының тиімді жағы
мөлшерлегіш үсті бункерлерінен бастап бетон тиеу арбаларына толтыруға дейін
барлық материал өзінің салмағының ауырлығына байланысты өзі жүріп отырады.
Бетонқоспалауыш цехы күрделі объектілер қатарына жатады, олардың
ерекшеліктері: технологиялық процесстің үздіксіздігі немесе қайталанатын
айналмалдығы, бетонқоспалауыштарындағы тармақталулар және кейінгі бетон
шығару бөлімінде бірігу, аралық сиымдылықтардың болуы, бөлек әрі
салыстырмалы түрде жедел өтетін технологиялық процестер (бункерлерден ұсақ
материалдардың мөлшерлегіштерге құйылуы), физико-техникалық параметрлері
(температурасы, ылғалдылығы, тұтқырлығы), технологиялық режимдердің өзгеру
сипатына әсер ететін кешігулер.
Сонымен қатар бетон қоспасының сапасы үшін мөлшерлеу мен араластыру
процесстерінің өзара әсерлері маңызды болып табылады. Мұнда мөлшерлеудің
дәлдігі неғұрлым жоғары болса, кейінгі араластыру процесіне соғұрлым төмен
талаптар қойылатынын ескеру қажет. Өзге жағдайда бетон сапасын құрауыштарды
қосымша түзеу арқылы жақсарту қажеттілігі туады, ал бұл өз кезегінде
бетонқоспалауышта араластыру ұзақтығын ұлғайтады.
Демек, бетон қоспасының сапасы жасалатын темірбетон бұйымдарының
сапалық сипаттамаларына және бүкіл өндірістік кешеннің технико-экономикалық
көрсеткіштеріне әсер ететін және оларды анықтайтын ең басты факторы болып
табылады. Бұл бетондық қоспалардың сапасын қамтамасыз ету тапсырмасын
шешудің маңыздылығын көрсетеді. Тапсырманы шешу бетондық қоспаның
технологиялық, яғни техникалық тұтқырлығы немесе сулыцементтік қатынасқа
тәуелді қатаңдығы мен қозғалғыштығы, сонымен қатар бетон қоспасының құрамы
сияқты қасиеттерін зерттеумен және оптималдаумен байланысты.
Бетон қоспасының ең маңызды қасиеттері - қатаңдығы мен қозғалғыштығы
немесе техникалық тұтқырлығы болып табылады. Бұл қасиет бетон қоспасы
құрамындағы құрауыштардың қатынасымен байланысты. Өндірістік жағдайда
бетондық немесе темірбетондық бұйымды жасаудың аталған технологиясына ең
жақсы нәтиже беретін бетон қоспасы құрамын анықтау тапсырмасын шешумен
байланысты. Мұндай тапсырманы шешу үшін бетон қоспасының құрамы мен оның
техникалық тұтқырлығы арасындағы өзара байланысын білу қажет. Құраушыларына
қарай бетон қоспасы әртүрлі техникалық тұтқырлыққа ие болуы мүмкін, яғни
кішкене ғана ылғалды қатаң қалпынан бастап тез ағатын сұйық түрге дейін.
Бетонның беріктілігі бетон қоспасының сулыцементтік қатынасына тәуелді
болып табылады. Көптеген зерттеулерде кебу бетон қоспасына су қосылған
кезде цементтік бөлшектердің гидротация реакциясы түсетіні, яғни цементтің
толықтырушыларды жабыстыратын желімге айналатыны байқалған.
Зерттеулер бойынша цементтің толық гидротациясына бетон қоспасы
құрамындағы цемент салмағының 15-25% құрайтын су қажет, бірақ іс жүзінде су
одан көп мөлшерде қосылады. Мұнда судың тек бір бөлігі ғана бетон қоспасына
белгілі бір икемділік беру үшін, сулыцементтік қатынасы сц=0,4:0,7 мәнін
қамтамасыз ету үшін қолданылады. Ал қалған судың көп мөлшері негізінен құм
мен щебень бетін сулауға кетеді, яғни цемент гидротациясына қатыспайды
бірақ бетон құрамында қалады. Ол судың артығы болып табылады және де
кептіру процесінде ауа булары болып буланады, ал бұл бетон сапасын
төмендетеді.
Осыдан шығатыны бетонның беріктілігінің төмендеуі сулыцементтік
қатынасына байланысты, яғни осы қатынас көбейген сайын бетон беріктілігі
төмендейді. Жалпы жағдайда бетон беріктілігінің сулыцементтік қатынасына
тәуелділігін келесі өрнекпен беруге болады:
, (3)
мұндағы Rб - 28 тәуліктік дұрыс қатаюдан кейінгі бетон беріктілігі;
СЦ - сулыцементтік қатынас.
Бетонның беріктілігін анықтау үшін бірнеше эмпирикалық теңдеулер
қатары ұсынылады. Осылайша бетон беріктілігі келесі өрнек көмегімен
анықталады:
, (4)
мұндағы А - үлкен толықтырушылардың түрін ескеретін коэффициент;
Rц - цемент белсенділігі.
Бетонды есептеуге келесі түрдегі Боломей - Скрамтаев эмпирикалық
теңдеуі ұсынылған
, (5)
мұндағы ЦС - цементтіксулы қатынас;
А, К - бетон беріктілігіне әсер ететін толықтырушылар мен басқа
да факторларды ескеретін кейбір эмпирикалық коэффициенттер.
Бетон қоспасының технологиялық қасиеттерін зерттей отырып, бетон
қоспасының сапасына шикізаттардың сипаттамалары да айтарлықтай әсер
ететінін тұжырымдаймыз, яғни толықтырулардың гранулометрикалық құрамы,
олардың ылғалдылығы; цементтің белсенділігі және т.б. Сонымен қатар бұл
сипаттамалардың уақыт бойынша өзгеретінін, яғни есептелген мәндерінен
айтарлықтай өзгешелену мүмкіндігін ескеру қажет.
Жоғары сапалы темірбетон бұйымдарын алуда толықтырушылар (құм, щебень,
кермазит) жиілігі де маңызды болады.
Бетон қоспасының сапасына құрауыштарды мөлшерлеудегі технологиялық
бұзушылықтар кері әсерін тигізеді. Бетон қоспасының құрауыштар құрамын
тексеруді бақылау кезінде қазіргі басқару режимдерінде цементті мөлшерлеу
қателігі орташа номиналды мәнінің 10% құрайтыны белгілі болды.
Осы факторлардың бәрі бетон қоспасының сапасын төмендетуге әкеп
соғады, сонымен қатар қалыптау мен термоөңдеу процестерін нашарлатады, ал
ол өз кезегінде бетон қоспасының сапасына тәуелді болатын темірбетон
бұйымдарының сапасын төмендетеді.
Бетон қоспасының дайындалуы, зауыттардағы бетонқоспалау цехтарында
іске асады. Қазіргі жұмыс істейтін бетонқоспалау тораптарында құрылғылардың
құрамы және жинақталуы үлкен өзгешеліктермен ерекшеленіп, бетон
қоспаларының технологиясы мен құрамдық талаптарынан тәуелді.
Бетонқоспалауыш тораптарының талдауы, олардың шығын бункерлерінің санымен,
мөлшерлегіштердің құрылымымен және санымен, қоспалауыштар түрлерімен және
санымен, тарату бункерлерінің құрылысымен, қоректендіруші механизмдердің,
бекіткіштердің, қоздырғыштардың құрылыстық түрлерімен, сонымен қатар
құрылғылардың орналасуымен және материалдардың мөлшерлеу техникасымен
өзгешеленетіні көрсетіледі.
Технологиялық бағытта қызмет ететін бетонқоспалауыш қондырғылардың
өнімділігі, бетон қоспаларының ең кем дегенде 20% резервісі бар максималды
тәуліктік тұтынуды қамтамасыз етуі қажет. Бетонды дайындаудың технологиялық
процесінің негізгі кезеңдерін қарастырайық.
1.7 Материалдарды жіберу, мөлшерлеу және қоспаларды дайындау
Бетон қоспасын дайындау қоспалауыштарда іске асады. Сонымен бірге
күштеп әрекет етуші қоспалауыштарды бетонды, жеңілбетонды және кез-келген
қозғалғышты мен кез-келген қатаңдықты ұсақ дәнді қоспалар үшін, ал
гравитациялық қоспалауыштарда - қозғалғыштығы 5 см және одан жоғары болатын
ауыр бетондар қоспалары үшін қолданылады.
Жұмыс істеп тұрған қоспалауышқа материалдарды тиеу - негізінен келесі
тізбектілікпен орындалады: басында ірі толтырғыштар төгіледі, содан кейін
құм, цемент, ұсақ иленген қосындылар және су. Химиялық қосындылардың
ерітіндісін, біріктіруші сумен бірге немесе барлық материалдарды
араластырып болғаннан кейін ғана қосу керек. Қыс кезінде (цехтарда қалыптау
кезінде - 5 0С және полигондарда - 30 0С) қоспаның қажетті минималды
температурасын қамтамасыз ету үшін, суды 70 0С-ден аспайтын температураға
дейін жылыту рұқсат етіледі.
Айналмалы қоспалауыштардағы бетон қоспасын араластыру ұзақтылығын,
тәжірибелі жолмен зауыттың лабораториясы төменде көрсетілген мәндерден
аспайтындай етіп орнатуы қажет (3-ші және 4-шы кестелер).
3-кесте – Стационарлы қоспалауыштардағы тығыз толтырғыштардан дайындалған
бетон қоспаларын араластырудағы ұсынылған ұзақтылық
Жіктеу Араластыру ұзақтылығы, сек, ең кем дегенде
бойынша
қоспалауышты
ң
сыйымдылыңы,
л
Ыңғайлытөселу бойынша маркалар үшін Ыңғайлытөселу
гравитациялық қоспалауыштарда бойынша барлық
маркалы қоспа үшін
күштегіш
қоспалауыштарда
Ж1, П1 П2 П3, П4, П5
750, төмен 90 75 60 50
750 - 1500 120 105 90 50
1500 аса 150 135 120 50
4-кесте – Күштеп әрекет етуші қоспалауыштардағы саңылаулы толтырғыштардан
дайындалған бетон қоспасын араластырудағы ұсынылған ұзақтылық
Бетон қоспасы Бетон орта тығыздығы кезіндегі, кгм3, араластыру
дайын қамыр ұзақтылығы, сек
көлемі, л
1600 ден аса 1400 - 1600 1000 - 1400 1000, төмен
750, төмен 105 120 150 180
750 - 1500 120 150 180 210
1500 ден аса 135 180 210 240
Ескерту - араластыру ұзақтылығының мәндері П1 маркалы саңылаулы
толтырғыштардан дайындалған қоспалар үшін келтірілген, ал П2, П3, П4 және
П5 маркалы қоспалар үшін араластыру ұзақтылығын сәйкесінше 15, 30, 45 және
50 секундқа азайтылады. Ж1, Ж2, Ж3 және Ж4 маркалы қоспалар үшін,
араластыру ұзақтылығын сәйкесінше 15, 30, 45 және 60 секундқа жоғарылатады.
Бетон қоспасын қоспалауыштан түсіру орнына дейін тасымалдау, оның
қасиеттерінің сақталуын қамтамасыз ететін және қатпарлануы мен шығындалуын
болғызбайтын өздігінен қозғалатын таратушы бункерлермен, ленталы
конвеерлермен немесе басқа тасымалдау құралдарымен жүзеге асырылады.
Тасымалдаудан кейін бетон қоспасының қозғалғыштығының азаюы 2 см,
қатаңдығының жоғарылауы 20 % және орташа тығыздығы (жеңіл бетондар үшін) 5
% аспауы қажет. Бетон қоспасының біртектілік қасиетін жоғарылату үшін және
тез ұстап қалатын қоспалдарды қолдану мүмкіндігі үшін, дербес қоспалауыш
қондырғыларын және екінші рет араластыру қоспалауыштарын пайдаланады.
Бетон қоспаларын қоспалауыштан түсіргеннен бұйымды қалыптауға дейінгі
уақыт аралығы келесілерден аспауы керек:
а) бетонның ауыр, ұсақдәнді, жеңіл құрылыстық, тығындаушы қоспалар
үшін - 45 минут;
б) ауаендіргіш қосындылары бар жеңілбетонды қоспалар үшін, күштік
қалыпта алдын-ала тығындалған бұймдар жасау үшін, сонымен бірге ыстыққа
төзімді бетондар үшін арналған қоспаларға - 30 минут;
в) тез ұстап қалатын цементті және алдын-ала қыздырылған қоспалар үшін
- 15 минут.
Түсіру орнына әкелінген бетон қоспасы: қозғалғыштық ауытқуы 30% және
қатаңдығы 20 % аспайтын қажетті ыңғайлытөселуге; тығындалған жағдайда
қажетті орташа тығыздықтан 5 % аспайтын (жеңіл бетондар үшін) орташа
тығыздыққа; егер қабылданған технологиямен қоспаның жоғарырақ температурасы
ескерілмесе, 5-30 0С аралығындағы температураға; тапсырылған мәннен
(ауаенгізуші қосындылары бар қоспалар үшін) (10% аспайтын ауытқулары бар
ендірілген ауаның қажетті көлеміне ие болуы қажет.
2 АРАЛАСТЫРУ ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ ПРОЦЕСІН РЕТТЕУ
2.1 Үгілмелі материалдардың қоспа құру процесінің математикалық жазбалануы
Үгілмелі материалдардың араласуы, бастапқы жағдайда бөлек орналасқан
екі немес бірнеше құрауыштардың орын алмасу салдарының нәтижесінде
бірқалыпты қоспа құрайтын күрделі механикалық процесс болып табылады.
Периодты әрекетті қоспалауыштардғы үгілмелі материалдардың қоспа құру
процесін бірнеше қарапайым процестерге бөлуге болады:
1) конвективті араластыру - қоспалауыштың жұмысшы мүшесімен,
көлемдегі өзара байланысқан бөлшектер тобын бір орыннан екінші орынға
ығыстыру;
2) диффузиялық араластыру - әртүрлі құрауыштардың бөлшектерін
олардың бөліну шегінен біртіндеп қайта орналастыру;
3) сегрегация - бірдей салмақты бөлшектердің, гравитациялық және
инерциялық күштердің әсерінен қоспалауыштың сәйкесінше орындарында
жинақталуы.
Үгілмелі материалдарды қоспалауышта араластырған кезде үш процестің
бәрі де бір уақытта өтіп жататыны анықталған. Түрлі периодтарға бұлардың
әрқайсысының ықпал етуі бірдей емес. Үгілмелі материалдардың қоспа құрылу
процесінің жылдамдығы, негізінен, қоспалауыштың конструктивті
ерекшеліктерінен ғана тәуелді, қоспаның физико-механикалық қасиеттерінен
тәуелді екен деп айтуға болады.
Көптеген зерттеушілер үгілмелі материалдарды араластыру процесін
марковтік процесс ретінде қарастырады. Бұл процестің математикалық
моделінің негізінде марковтік кездейсоқ процестер теориясының математикалық
аппараты жатыр.
Марковтік процес немесе алғашқы тарихы жоқ процес терминін
кезіндегі дамуы кезінде өту сипатынан тәуелсіз процесті түсінеді.
Мұндай бірнеше моделдер жасалған. Мысалы, араластыру процесінің
математикалық моделі. Ол қоспа құрылу - пуассондық процеске сәйкес -
популяция элементтерінің бар болуы кезінде уақыт брия үздіксіз және
кеңістікте дискретті марковтік поцесс ретінде қарастырылады.
Төменде тура және кері ағындармен өзара байланысқан қоспалауыштар
каскадының математикалық моделін жасау көрсетілген:
, (6)
мұндағы - дисперсия;
- уақыт;
- қоспаның шекті сапасы;
- сынаманы алу үшін кездейсоқ таңдалған нүктелердің саны;
- параллельді сынаулардың саны;
- корреляция коэфициенті.
Алынған теңдеулер периодты қоспалауыштағы қоспа құрылу процесінің
кинетикасын жазбалайды. Бірақ қоспалауыштың конструктивті және режимді
параметрлерін анықтайтын факторлар бұған кірмейді. Бұл олардың есептелуін
қиындатады.
Математикалық жазбалау негізіне түсініктеме мен кездейсоқ процестер
аппараты жатқызылатын. Механикалық процестерді қарастыру кезінде
(араластыру, бөлу, үгу), бұл процестердің кинетикасын келесі теңдеулермен
жазбалауға болады:
, (7)
мұндағы - жалпыланған координаттар мен жылдамдық-тардың қосындысы;
- детерминделген әсерлердің қосындысы;
- кездейсоқ әсерлер қосындысы.
Келтірілген теңдеумен жазбаланатын процес анықталған шарттар кезінде
марковтік болып табылады және оны көпөлшемді ықтималдылық тығыздығымен
сипаттауға болады
, (8)
және бейнелеу нүктесінің көпөлшемді фазалы кеңістікте кездейсоқ кезуі
ретінде келтіруге болады.
Бөлшек қозғалысының кинетикалық теңдеуін қарапайымдатылған түрде мына
түрде жазуға болады:
, (9)
мұндағы - қабат бөлшектерінің массасы;
- таңдалған бөлшек пен қабат бөлшегінің тығыздықтары;
- қабаттың эффективті тұтқырлық коэффициенті;
- бөлшек жылдамдығы.
Алынған теңдеулердің өзгеше ерекшелігі - оларда араласатын
материалдардың физико-механикалық қасиеттері, сондай-ақ қоспалауыштың
режимдік параметрлері ескерілуі болып табылады. Бірақ бұл теңдеулер
диффузия жылдамдығы кезіндегі процестерді қарастырады.
Сондай-ақ қоспалауышта бір-бірінен ағын құрылымымен өзгешеленетін
математикалық модельдер ұсынылған. Әрбір зона идеалды араластырудың
тізбектей қосылған ұяшықтардың сәйкес санымен ауыстырылады. Берілген процес
бұл кезде жеке құрауыштардың бөлшектерін реалды қоспалауыш идеалды
араластырудың ұяшықтарынан тұратын тізбектер жүйесі арқылы материалдар
ағынындағы олардың қозғалысы кезінде қайта бөлу нәтижесі ретінде
келтіріледі.
Кейбір уақыт моментіндегі қоспаның біркелкілігін емес коэффициентімен
сипаттау ұсынылған. Ол келесі формула арқылы анықталады:
%, (10)
мұндағы - жүйедегі ұяшықтардың жалпы саны;
- уақыт моментіндегі -ші ұяшығының
шығысындағы
ағынның басты құрауыш концентрациясы.
Жеке мәндерді анықтау үшін, екі модель ұсынылған : құрылымдық және
стохастикалық. Бөлшектерді араластырудың жанама бағасы үшін, ондағы
бөлшектердің болу уақытын бөлудің тығыздық (БУБТ) функциясы қабылданған.
Қоспалауыштың кірісіне енгізілген басты құрауыш концентрациясын шығыста
мына қатынаспен анықтау ұсынылған
, (11)
Кез-келген зонамен қосылған қоспалауыштың шығысындағы есептеу
үшін теңдеулерді құрастыруға болатын ережелер бар.
Берілген математикалық модельдердің басқаларға қарағанда артықшылығы -
баяу жүретін немесе жоғары жылдамдықты қоспалауыштарда араластыру процесін
жазбалау үшін қолданыла қолданыла алатындағында. Осыған қоса, математикалық
модельдерде қоспалауыштың конструктивті ерекшеліктері көрсетілген.
Процестің математиклық моделі белгісіз болған жағдайда, үздіксіз
әрекетті қоспалауышты тұрақты параметрлері бар сызықты үзбе ретінде
келтіруге болады. Онда қоспалауыштың шығыс ағынындағы басты құрауыштың
концентрация ауытқуы кіріс ауытқулармен белгілі қатынас көмегімен
байланыстырылады.
, (12)
мұндағы - нульдік бастапқы шарттар кезінде Лаплас бойынша
түрлендірілген басты құрауыш концентрациясының кіріс функциясы;
- нульдік бастапқы шарттар кезінде Лаплас бойынша
түрлендірілген басты құрауыш концентрациясының кіріс функциясы;
- қоспалауыштың беріліс функциясы.
Шығыс ағындағы басты құрауыштың концентрациясы ауытқуы
қоспалауыштың тегістеу мүмкіндігімен шартталатын басты құрауыштың
дисперсилсын анықтайды.
Үздіксіз әреккетті қоспалауыштан алынған қоспа сапасы қоспалауыштың
араластыру және тегістеу мүмкіндігінен тәуелді. Қоспалауыштардың кейбір
типтері үшін басты құрауыштың концентрация дисперсиясы мына формула
арқылы анықталуы мүмкін
, (13)
мұндағы - қоспалауыштың араластыру мүмкіндігімен шартталатын басты
қоспалауыштың концентрация дисперсиясы.
2.2 Дискретті ағымдағы бөлшектердің өзара әрекеттесуі
Қазіргі кезде түрлі процестерді өткізу үшін, шашыратқыш аппараттар кең
қолданады. Дисперсті күйдегі сұйық және қатты қоспаларды араластыру процесі
және оларды жүзеге асыру аппаратурасы өндірістің көптеген салаларына
интенсивті ендіріліп жатыр. Бұл фазааралық аппараттардағы контактың жоғары
жетілген бетімен және араластырудың жоғары сапасы кезіндегі айтарлықтай
үлкен энергия шығынымен түсіндіріледі. Алынатын өнімнің сапасын анықтайтын
сұрақтар - бөлшектердің ағынды өзара әрекеттесуінің негізі болып табылады.
Дискретті ағындары бар ақпараттарды есептеудің маңызды мәселесі
ағындарда бөлшектердің қақтығысу ықтималдықтарын анықтауболып табылады.
Бастапқы фазалардың қақтығысу дәрежесі серіктес дисперсті ағындардағы
процестерді анықтайтын негізгі фактор. Серіктес дисперсті ағындар сұйықтық-
сұйқтық, сұйықтық-үгілген, үгілген-үгілген. Дисперсті ағындарда бөлшектер
әрекеттесуінің “сфералық фронт” математикалық моделі жасалған. Дисперсті
ағындардың серіктес ағынында центрден тепкіш қоспалауыштағы қатты және
сұйық бөлшектердің соқтығысуының мөлшерлік бағасының есебі қарастырлады.
Есептеу сұлбасы келтірілген (4-сурет).
4-сурет Центрден тепкіш қоспалауыштағы қатты және сұйық бөлшектер
соқтығысуының есептегіш сұлбасы
Сұйық және қатты бөлшектерді бөлудің тығыздығын анықтау бойынша
экспериментті жұмыстар негізінде келесі жіберулер қабылданды:
1) қатты дисперленген бөлшектер бөлшектер канондық ағындармен
қозғалады. Сфералық қимаға үгілмелі бөлшектердің құлау бұрышы
нормальді заң бойынша бөлінген;
2) сұйықтық цилиндрлі ағынмен қозғалады. Сұйық факел тамшыларының 1-1
жазықтығына құлау арақышықтығы жартылаунормальді заң бойынша
бөлінген. “үш сигма” ережесін пайдалану арқылы ағындардағы сұйық
және үгілмелі компоненттерінің тығыздықтарын (концентрациясын)
анықтадық:
, (14)
мұндағы - қатты бөлшектер массасы, кг;
- сұйық бөлшектер массасы, кг;
- комплексті бөлшек жылдамдығы (сызықты), мсек;
- сұйық бөлшектердің жылдамдығы (сызықты), мсек;
- сфералық қима радиусы, м;
- қаты және сұйық компоненттердің концентрациясы.
Сұйық тамшылар арасымен қозғалып келе жатқан уақыт ішінде
радиусы комплексті бөлшек олардың жолдарын қатысты өтеді және ол
өтетін көлеміндегі сұйықтықтың барлық массасын қосып алады. Онда бөлшектер
салмағының өсімшесі құрайды:
, (15)
Келесі математикалық түрлендірулер жасау арқылы бұрыш
интервалындағы ұшу нүктесінен R арақашықтағында үгілмелі компонентке уақыт
бірлігінде сұйықтың қосылу салмағын табамыз:
, (16)
мұндағы - сұйықтық тығыздығы, кгм3;
- үгілмелі материалдыңтығыздығы, кгм3 ;
- үгілмелі компонент бөлшектерінің орташа радиусы, м.
ЭЕМ-де есептеулердің нәтижесінде сұйық тамшылар соқтығысуының қатысты
бөлігі табылды:
, (17)
Қатты бөлшектер соқтығысуының қатысты бөлігі осыған ұқсас:
, (18)
Соқтығысудың жалпы қатысты бөлігі:
, (19)
мұндағы - соқтығысқан қатты бөлшектердің массасы, кг;
- соқтығысқан сұйық бөлшектердің массасы, кг;
- соқтығысқан қатты бөлшектер мөлшері;
- соқтығысқан сұйық бөлшектер мөлшері;
- қатты бөлшектер мөлшері;
- сұйық бөлшектер мөлшері.
Берілген есеп қозғалып келе жатқан қатты және сұйық бөлшектердің
диаметрі бірдей және орташасына тең болғандағы жағдайлар үшін есептелген.
Математикалық модельдіңбарабарлығын растайтын математикалық моделдің
экспериментельді тексерісі жүргізілді. Алынған есептік тәуелділіктер өзара
әрекеттесуші ағындар концентрациясының кез-келгені үшін әділетті.
Жоғарыда қарастырылған “сфералық фронттың” моделін толықтыратын
бөлшектер әрекеттесу есебінің пленкалы моделі де бар.
Алдын-ала араластыру зонасында бөлшектер әрекеттесуінің мөлшерлік
бағасының кез-келген математикалық моделін таңдау - дисперсті ағындардың
өзара орналасуымен, олардың формасымен және бөлшектер көлемімен анықталады.
Егер “пленкалы модель” тек серіктес ағындарда ғана қолданылса, күрделірек
болып табылатын “сфералық фронт” моделін факелдардың кез-келген бұрышымен
тоғысатын әрекеттесу есептерінде қолдануға болады.
Үгілмелі материалдарды араластыру процесінің және оның аппаратты
жасалуы срақтарына арналған қазіргі бар зерттеулердің күйінің талдауы
келесі қорытындыларды істеуге мүмкіндік береді:
1) көп жағдайларда материалдың қоспаларын дайындау үшін, периодты
әрекетті қоспалауыштар қолданылады. Үздіксіз әрекетті
қоспалауыштардың артықшылығына қарамастан, оларды өндіріске енгізу
бірлік қуаттың аздығынан, төмен эффектіліктен және үздіксіз
араластыру процесінің ерекшеліктерін жеткілікті зерттелмеуіне
байланысты тежеліп отыр;
2) үздіксіз әрекетті қоспалауыштардың көбісі байланыссыз материалдар
қоспасын дайындау үшін қолданылады. Байланысты материалдарды
араластыру үшін, бірқатар кемшіліктері бар механикалық
қоспалауыштар (түренді, қалақшалы, червякті-қалақшалы және т.б.).
Олардын оланған қоспалардың сапасы қойылған талаптарды әрдайым
қанағаттандырмайды;
3) байланысты материалдарды араластыру сұйытылған ағындарда газды
қолдану арқылы орындаған дұрыс. Талдау көрсетіп тұрғандай, қазіргі
кезде жоғарыэффективті пневматикалық қоспалауыштар жоқ. Оларда
қоспа пайда болу процесі зерттелмеген деуге болады, қоспалауыштың
энергетикалық шығындарының зерттеулері жоқ.
Пневмоқоспалауыштардағы араластыру процесінің жеткізілсіз
зерттелуі оның эффектлігін жоғарылату үшін қоспалауышты таңдауды
қиындатады.
2.3 Араластыру процесін модельдеу
Технологиялық процестерді басқаруды автоматтандыру бірінші кезекте
технологиялық процестердің моделдерін алу есебін шығаруды талап етеді.
Адам бір құбылысқа немесе процеске әсер етуді ұйымдастырғысы немесе
түсінгісі келсе, процес құбылысының қасиеттерін мөлшерлік, формальді
жазбалау туралы сұрақ әрдайым пайда болады. Мұндай жазбалаудың ролін модел
(қаталырақ жағдайда - заң) атқарады. Кез-келген процес үшін, соның ішінде
технологиялық та, әрбіреуі оның жеке жақтарын көрсететін көптеген
моделдерді алуға болады. Әрбір модел анықталған нақты мәселені шешу үшін
құралады және көп жағдайда басқа мәселелерді шешу үшін қолданыла алмайды.
Қазіргі жағдайда технологиялық процестерді математикалық жазбалау
бойынша жұмыстарды жүргізуге анық екі тенденция бар. Біріншісі -
технологиялық процесте болып жатқан құрылыстардың физико-химиялық
суреттелуін (бейнесін) көрсететін гнесеологиялық моделдерді алу мақсатын
көздейді. Екіншісі - технологиялық процестің басқару жүйесін құру
мәселесімен шарттайтын таланттарға бағытталған математикалық жазбалауды
құруды жорамалдайды.
Технологиялық процестердің математикалық өрнектелуін алу
принциптерінің және тәсілдерінің барлығын екі топқа бөлуге болады.
Біріншісі берілген технологиялық процеске сәйкес физикалық, химиялық,
биологиялық, экономикалық және басқа заңдылықтардың теориялық талдануына
негізделген әсідтерді біріктіреді. Олар алдыңғы жүзеге асыру тәжірибесінің
жалпыламасын, логикалық талдау принциптерін, физикалық экспериментті,
математикалық физика және химия теңдеулерін пайдаланады. бұл жағдайда
алынған моделдер зерттеліп отырған технологиялық процеске сәйкес физико-
химиялық, биологиялық, экономикалық құбылыстар бейнесі барабар болады,
бірақ олар басқару процесіне аз бейімделген болады.
Идентификация әдістері деген атақ алған екінші топ технологиялық
процестердің координаттарын экспериментальді өлшеуді өңдеудің арнайы
әрекетеріне сүйенеді. Бұл әдістер іс-әрекет бойынша объектіге ұқсас
модельдерге, яғни “кіріс-шығыс” типті модельдерге келтіріліп, басқару
процесінің талаптарын максималды ескереді.
Объект моделі (математикалық модель немесе басқару объектісінің
математикалық жазбалануы) деп - объектіге әсер етуді объекттің реакциясына
түрлендіру ережесі түсіндіріледі(5-ші сурет). Жай жағдайда объект моделі
реакция мен әсер ету скаляр айнымалыларының арасындағы функционалды
тәуелділік түрінде келтірілуі мүмкін [2]:
5-сурет.
Төменде жобаланып жатқан бетон қоспасының құраушы компоненттерінің
белгілі пропорциясы кезінде ыңғайлы орнықтыру мәнін есептейтін
математикалық модельді алу мысалы келтірілген.
2.4 Ең кіші квадраттар әдісі
Ең кіші квадраттар әдісі модельдеудің кері есептерін шешу кезінде
маңызды роль атқарады.
Кері есептер деп - зерттеушіге жүйеге әсер ететін факторлар
кеңістігінде (кіріс параметрлерінің мәні) отклик бөлінуі берілген (шығыс
параметрлерінің мәні) есептер түсіндіріледі, әдетте олар экспериментальді
берілгендер түрінде беріледі және функцияның жалпы түрі белгілі есептер
түсіндіріледі:
, (20)
мұндағы - жүйенің шығыс параметрлері.
Ең кіші квадраттар әдісі мәселенің келесі қойылуына жауап береді.
Математикалық жазбалау теңдеулерінің түрі беріледі. Ол объект
құрылымынан шығуы мүмкін немесе эмпирикалық келтіру кезіндегі m дәрежелі
көпмүшелікке (мысалы) сәйкес келуі мүмкін. Тәжірибелік берілгендерді өңдеу
анықталған теңдеулер түрі үшін өткізіледі. Бұл теңдеулердің қоэффициенттері
- модель параметрлері ғана белгісіз, оларды анықтау керек. Жалпы теңдеуді
мына түрде жазуға болады:
, (21)
мұндағы - бақыланатын факторлар векторы;
- параметрлер (коэфициенттер) векторы.
Мәселе тәжірибелік берілгендер бойынша, параметрлердің мәндерін ең
жақсы табуда.
Бұл кезде келесіні ескеру керек. Әрбір тәжірибеде кездейсоқ қате
болатындықьан, параметрлердің алынған мәндері шынайы мәндердің бағалары
болап табылады. Бәрілген тәжірибені сұрыптау ретінде қарастыруға болады,
бұл кезде берілген объектіде мүмкін болатын тәжірибелер саны шектелмеген.
Сондықтан, берілген есепке математикалық статистика аппаратын қолданған
дұрыс.
Қойылған есепті шешу үшін, кіші квадраттар әдісін қолданамыз. Бұл
кезде келесіні қабылдайды, тәжірибеде факторлар мәні іс-жүзілік дәл
ескермеуге болатын кіші қателікпен берілген. Бірақ, отклик мәндері
кездейсоқ қателермен қабылданды. ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
1 КӨПҚҰРАУЫШТЫ ҚОСПА ДАЙЫНДАУ ПРОЦЕСІНІҢ ТЕХНОЛОГИЯСЫ 11
1.1 Көпқұрауышты қоспа 11
1.3 Бетон қоспасының қасиеттері 13
1.4 Бетон қоспасының ыңғайлы төселуі 16
1.5 Бетон маркалары мен кластары 16
1.6 Бетон қоспасын дайындау процесінің технологиясы 19
1.7 Материалдарды жіберу, мөлшерлеу және қоспаларды дайындау 23
2 АРАЛАСТЫРУ ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ ПРОЦЕСІН РЕТТЕУ 26
2.1 Үгілмелі материалдардың қоспа құру процесінің математикалық жазбалануы
26
2.2 Дискретті ағымдағы бөлшектердің өзара әрекеттесуі 29
2.3 Араластыру процесін модельдеу 33
2.4 Ең кіші квадраттар әдісі 34
3 БЕТОНДЫ ҚОСПАНЫҢ САПАСЫН АДАПТИВТІ БАСҚАРУ 46
ЖҮЙЕСІ 46
3.1 Технологиялық процесті оптимизациялау үшін адаптивті моделдер 46
3.2 Жалпы параметр әдісінің адаптивті алгоритмдерін таңдауын негіздеу 50
3.3 Технологиялық процестерді адаптивті басқару жүйесі 56
3.4 Икемделетін моделі бар объектіні адаптивті басқару 57
4 ЭКОНОМИКАЛЫҚ БӨЛІМ 63
4.1 Бағдарламаны құру және енгізуге кететін шығынды есептеу 63
5 ЕҢБЕКТІ ҚОРҒАУ 66
5.1 Технологиялық процестің қауіпті және зиянды өндірістік факторлар
анализі 66
5.2 Ұйымдастырушылық шаралар 67
5.2.1 Жұмыс атқарушы мамандарды қауіпсіздікпен қамтамасыз ету жұмыстары
68
5.2.2 Қызмет етуші және жөндеу жұмыскелердің қауіпсіздігін қамтамасыз
ететін техникалық жұмыстар 68
5.3 Техникалық шаралары 68
5.3.1 Бөлек және бір-бірімен қиыстырыла қолданылатын электр тогының
түсуіне қарсы қорғаныс құралдары мен негізгі техникалық тәсілдері 69
5.3.2 Радиоактивті заттар және басқа да ионданған сәулеленуге
қарсы техникалық шаралар 69
5.3.3 Оператор үшін жарықтану ерекшелігін таңдау 69
5.3.4 Микроклиматты сақтау 70
5.3.5 Шу әсерлері 71
5.3.6 Дыбыс қысымының деңгейін және дыбыс жұтатын келбеттеулермен шуды
басуды есептеу 72
5.4 Өрт қауіпсіздігі 74
ҚОРЫТЫНДЫ 76
1 КӨПҚҰРАУЫШТЫ ҚОСПА ДАЙЫНДАУ ПРОЦЕСІНІҢ ТЕХНОЛОГИЯСЫ
1.1 Көпқұрауышты қоспа
Көпқұрауышты қоспаларды дайындау процесстерінің өзіндік ерекшеліктері,
бір-бірінен шығыс құрауыштардың түрлері мен сипаттамаларымен,
араластырылатын зат сапасына деген талаптармен өзгешеленеді және оларды
орындау үшін әртүрлі жабдықтар қажет. Көптеген айырмашылықтарға қарамастан,
бұл процестер үшін ортақ белгілер де тән.
Бастапқы құрауыштар мен олардан дайындалатын қоспалар қасиеттері сапа
көрсеткіштерінің кейбір қосындысымен жазбалануы мүмкін. Басты жағдайда, бұл
химиялық құрамның сипаттамалары (бөлек элементтердің және олардың
қосылуларының концентрациясы, немесе концентрация қатынасы), бірақ оларға
физикалық сипаттамалар да (мысалы, ылғалдылық, тығыздық, тұтқырлық және т.
б.), сонымен қатар материалдардың технологиялық қасиеттерін анықтайтын
параметрлер де (жылуөткізгіштік, газөтімділігі, беріктігі және т. б.) жатуы
мүмкін.
Барлық жағдайда, көпқұрауышты қоспаларды дайындау процесінің мақсаты,
сапа көрсеткіштерін оларға қойылатын талаптарға сәйкес келтіру болып
табылады. Бұл талаптар өндірістің келесі этаптарында алынатын өнім
сипаттамаларының тапсырмаларына тәуелді қалыптасады. Ізделінген
сәйкестікке, қоспа рецептісі деп аталатын қоспа құрауыштарының анықталған
сандық қатынасы арқылы жетеді.
Көпқұрауышты қоспа дайындаудың басты кезеңдерінің бірі қоспаны
араластыру болып табылады. Араластыру процесі кезінде, мысалы бетон
қоспасын, материалдар бүткіл цемент пен толтырғыштар дәндерінің
көлемдерінде біркелкі таратылып, суланады да, кез-келген жерінде қасиеттері
бірдей болатын біркелкі масса алынады. Дайындалатын қоспа түрі мен құрамы,
араластыру талаптарына елеулі әсер етеді. Қозғалмалы қоспаларды қатаң
қоспаларға қарағанда араластыру жеңілірек; ірідәнділерді ұсақдәнділерге
қарағанда - жақсырақ.
Қоспа түрі мен сипаттамасына тәуелді, араластырудың әртүрлі тәсілдерін
қолданылады. Ірідәнді қозғалмалы қоспаларды тығыз тау жыныстарынан
дайындалған толтырғыштармен қолданған кезде, қоспалауыш барабанының айналуы
кезінде материалдарды бірнеше мәрте көтеріп содан кейін белгілі биіктіктен
қайта лақтыру нәтижесінде араластыру орындалатын өздігінен құлау
қоспалағыштарын пайдаланады. Ұсақ саңылаулы толтырғыштардан дайындалған
ұсақдәнді қатаң және жеңілбетонды қоспалар үшін, айналмалы қалақшалар мен
басқа да сол тәріздес құрылғылар көмегімен бұл қоспаларға қажетті біраз
қарқынды араластыруды материалдардың өзара араласуы арқылы жүзеге асыратын
күштеп әрекет етуші қоспалағыштар қолданылады.
Араластыру сапасына оның ұзақтылығы үлкен әсер етеді. Айналмалы
әрекетті қоспалауыштарда араластыру ұзақтылығы бүткіл материалдар тиелген
мезеттен бастап түсіру басталғанға дейінгі аралықпен анықталады. Араластыру
уақытының қоспа сапасына және оның біртектілігіне әсері төменде көрсетілген
(1-сурет). Араластыру ұзақтылығы жеткіліксіз кезінде қоспаның біртектілігі
нашарлап, беріктігі төмендейді. Араластыру ұзақтылығын біртекті қоспа
алынуына сәйкес келетін оптималды ұзақтылықтан асыру, берілген қоспа
қасиеттеріне аз әсер етеді.
1-сурет Араластыру уақытының қоспаның салыстырмалы беріктігіне 1 және
біртектігіне (вариациялар коэффициенті 2) әсері
Оптимады араластыру ұзақтылығы, көпқұрауышты қоспаның құрамынан,
сипаттамасынан және қолданылатын қоспалауыштың түрінен тәуелді.
Араластыру процесі кезінде, бетон қоспасы толтырғышының түйір
көлемдері үлкен роль ойнайды.
Осы бөлімде, көпқұрауышты қоспа алу, бетон мысалында келтірілген.
1.2 Бетон жайлы жалпы түсініктер
Бетон деп, белгілі пропорцияда алыған, минералды немесе органикалық
тұтқыр заттың сумен, ұсақ немесе ірі толықтырғыштардың жақсы араластырылып,
тығыздалған қоспа қатаюының нәтижесінде алынатын, жасанды тасты материалды
айтамыз.
Құрылыста цементтен немесе басқа органикалық емес тұтқыр заттардан
дайындалған бетондарды кеңінен қолданады. Бұл бетондарды әдетте сумен
қатырады. Цемент пен су бетонның белсенді құрастырушылары болып табылады;
олардың арасындағы реакция нәтижесінде, толықтырғыштар түйірлерін біртекті
монолитке біріктіретін цементті тас пайда болады.
Цемент пен толықтырғыш арасында әдетте ешқандай химиялық әрекет
жүрмейді (автоклавты өңдеумен алынатын силикатты бетонды қоспағанда),
сондықтан толықтырғыштарды жиі инертті материалдар деп атайды. Алайда олар,
бетонның ұсақ саңылаулығын, қату мерзімін, жүктеме мен сыртқы ортаға әсерін
өзгерте отырып, оның құрылымына және қасиеттеріне елеулі әсер етеді.
Толықтырғыштар бетонның қатаюы кезіндегі деформацияны біраз азайтып, үлкен
көлемді өнім мен құрылысты жасауға мүмкіндік береді. Толықтырғыштар ретінде
көбіне жергілікті таулы жыныстар мен өндіріс қалдықтарын пайдаланады
(шлактар және т.б.). Мұндай арзан толықтырғыштарды қолдану, бетон көлемінің
85-95%-ын толықтырғыштар мен су, ал 10-15%-ын цемент құрайтындықтан,
бетонның құнын төмендетеді.
Бетон қоспасының құрамы, белгілі мерзімге қарай бетонға қажетті
қасиеттерді (беріктік, аязға төзімділік, суөткізбеушілік және т. б.)
қамтамасыз етуі қажет.
Бетон нәзік материал болып табылады: оның сығылу кезіндегі беріктігі,
созылу кезіндегі беріктіктен бірнеше есе артық. Созғыш күштерді қабылдау
үшін, бетонды болат стержендермен торланады, нәтижесінде темірбетон
алынады. Темірбетонда арматураны, созғыш күштерді қабылдайтындай етіп, ал
сығу күштері бетонға берілетіндей етіп орналастырады. Арматура мен бетонның
біріккен жұмысы, олардың өзара жақсы тұтасуын және шамамен бірдей
температуралық коэффициенттерін қамтамасыз етеді. Бетон арматураны
коррозиядан сақтайды.
Бетонның басты құрастырушы болып табылатын және көп жағдайда қасиетін
анықтайтын - тұтқыр заттың түрі бойынша: цементті, силикатты, гипсті,
шлаксілтілі, полимербетондар, полимерцементті және арнайы бетондар түрлерін
бөледі.
Қолдану аумағына байланысты: темірбетон құрылыстарына (фундаменттер,
бағаналар, білектер, тосқауылдар, көпірлік және басқа да түрлі құрылыстар)
арналған қарапайым бетон; плотиналарға, шлюздарға, арналар бетін өңдеуге,
суқұбырлы-конализациялы құрылыстарға және т.б. арналған гидротехникалық
бетон; қоршау құрылыстарына арналған бетон (жеңіл); едендерге,
тротуарларға, жолдар мен аэродромдарға төсеуге арналған бетон; мысалы
ыстыққа, қышқылға, радиацияға төзімді арнайы бетондар және т.б. болып
бөлінеді.
1.3 Бетон қоспасының қасиеттері
Бетон қоспасы деп, ұстала бастау мен қату процестерінің басына дейінгі
бетон құрауыштарының ұтымды құрастырылған және мұқият араластырылған
қоспасын айтамыз. Бетон қоспасының құрамын, қоспаның өзіне және бетонға
қойылған талаптарға сай анықталады.
Бетон қоспасындағы негізгі құрылымқұраушы құрастырушысы цементтік
қамыр болып табылады.
Бетон түрінен тәуелсіз, бетон қоспасы екі басты талаптарды
қанағаттандыруы қажет: қолданылатын тығыздау тәсіліне сәйкес жақсы
ыңғайлытөселуге ие болуы қажет және дайындау кезінде жеткен біртектілікті
тасымалдау мен төсеу кезінде сақтауы қажет.
Өспелі күштің әсер етуі кезінде бетон қоспасы алдымен қатты
деформацияларды өткізеді, құрылымдық беріктіктен асқан кезде ол тұтқыр
сұйықтық сияқты ағады. Сол себептен бетон қоспасын қатты дененің және нағыз
сұйықтықтың қасиеттеріне ие болатын қатты-созымды-тұтқыр дене деп те
атайды.
Темірбетон бұйымдарын жасау мен монолитті құрылыстарды бетондау
кезінде бетон қоспасының ең маңызды қасиеті ыңғайлытөселу, яғни өзінің
біртектілігін сақтай отырып берілген тығыздау тәсілі кезінде пішінді
толтыру қабілеттілігі болып табылады.
Ыңғайлытөселуді бағалау үшін үш көрсеткіш пайдаланылады:
1) қоспаның құрылымдық беріктігінің сипаттамасы болып табылатын бетон
қоспасының қозғалғыштығы;
2) бетон қоспасының динамикалық тұтқырлығының көрсеткіші болып
табылатын қатаңдығы;
3) бетон қоспасының оның тұрғаннан кейінгі субөлумен сипатталатын
байланыстылық.
1 - қатаң қоспа; 2 - қозғалмалы қоспа; 3 - конустың отырып
қалуы;
б) бетон қоспасын қатаңдыққа тексеру құралы; 4 - зерттеулер сұлбасы.
2-сурет Бетон қоспасын ыңғайлытөселуге тексеру
Бетон қоспасының қозғалғыштығы, сынауға қажетті бетон қоспасынан
пішінделген өлшенетін конустың (см) отырып қалуымен сипатталады. Бетон
қоспасының қозғалғыштығын, қоспаның бір сынамасынан орындалған екі
анықталғандықтың орта мәні ретінде есептеледі. Егер конустың отырып қалуы
нольге тең болса, онда бетон қоспасының ыңғайлытөселуі қатаңдықпен
сипатталады.
Бетон қоспасының қатаңдығы, қатаңдыққа тексеру құралында бетон
қоспасыны алдын-ала пішінделген конусты тегістеу мен тығыздау үшін қажетті
тербеліс уақытымен (тәулік) сипатталады.
1-кесте – Бетон қоспасының түрлері
Ыңғайлытөселу Ыңғайлытөселу нормасы
бойынша
маркасы
қатаңдық, сек Қозғалмалылық, см
Конустың отыруы Конус балқуы
Өте қатаң қоспалар
СЖ3 100-ден жоғары - -
СЖ2 51-100 - -
СЖ1 50 және төмен - -
Қатаң қоспалар
Ж4 31-60 - -
Ж3 21-30 - -
Ж2 11-20 - -
Ж1 5-10 - -
Қозғалмалы қоспалар
П1 4 және төмен 1-4 -
П2 - 5-9 -
П3 - 10-15 -
П4 - 16-20 26-30
П5 - 21 және жоғары 31 және жоғары
Бетон қоспасының байланыстылығы, құрылыстың және бетон қасиеттерінің
біртектілігін ескертеді. Тасымалдау, пішінге салу және тығыздау кезінде
бетон қоспасының біртектілігін сақтау өте маңызды. Қозғалмалы бетон
қоспаларының тығыздалуы кезінде, судың бір бөлігі жоғары қарай сығылып,
дәндер құрастырушыларының ығысуы жүреді. Пластифицирлеуші қосындылар
қолдану кезінде біріктіруші су көлемін азайту және толтырғыштардың дәндік
құрамын дұрыс таңдау жолы арқылы бетон қоспасының судыұстапқалу мүмкіндігін
жоғарлату, қозғалмалы бетон қоспаларының қатпарлануымен күресудегі басты
шаралар болып табылады.
1.4 Бетон қоспасының ыңғайлы төселуі
Біріктіру суының көлемі, бетон қоспасының ыңғайлытөселуін анықтайтын
негізгі факторы болып табылады. Біріктіру суы, цементті қамыр мен толтырғыш
арасында таралады:
, (1)
мұндағы С - біріктіру суы, кгм3;
СЦ - цемент қамырындағы су, кгм3;
СТОЛ - толтырғыш суы, кгм3.
Цементтік қамырдағы су көлемін, оның реологиялық қасиеттері анықтайды:
ығысудың шекті күштенуі және тұтқырлық, яғни бетон қоспасының техникалық
қасиеттері - қозғалғыштығы мен қатаңдығы.
Толтырғыштың суды қажет етуі, басты технологиялық сипаттамасы болып
табылады. Ол толтырғыш дәндерінің беттік қосындысының өсуімен артады,
сондықтан ұсақ құмдарда жоғары болады.
Бетонның қажетті беріктігін қамтамасыз ету үшін сулыцементтік қатынас
мөлшері тұрақты болып сақталуы қажет, сондықтан да, су қажеттілігінің өсуі
цементтің көп шығындалуына әкеледі. Ұнтақ құм болғанда ол 15-25%-ға жетеді,
сондықтан ұнтақ құмдарды табиғи ірі немесе уатылған құммен байытылғаннан
кейін және су қажеттілігін төмендететін пластифицирлеуші қосындылармен
бірге қолдану қажет.
1.5 Бетон маркалары мен кластары
Бетонды және темірбетонды құрылысты жобалау кезінде бетонның қажетті
сипаттамаларын орнатады: беріктік класы (маркасы), аязғатөзімділік пен
суөткізбеу маркасы.
Бетонның сығу бойынша беріктік ретіндегі жобалық маркасына, үлгі-
кубтық эталондарды осьтік сығуға (кгсм2) тәулігіне кедергілерін
қабылдайды.
Бетонның осьтік созу бойынша беріктік ретіндегі жобалық маркасына,
бақылау үлгілерінің осьтік созуға (кгсм2) тәулігіне кедергілерін
қабылдайды. Ол марка, мәні бойынша ең үлкен болған жағдайда ғана
орнатылады.
Бетонның аязғатөзімділік бойынша беріктік ретіндегі жобалық маркасы,
үлгілердің стандартты байқау жағдайында кезек-кезек тоңазытылып және қайта
ерітуге төзу айналымдарының санымен сипатталады. Бетон үшін кері
температуралар әсеріне бірнеше дүркін төзу кезінде орнатылады.
Бетонның суөткізбеушілік бойынша беріктік ретіндегі жобалық маркасы,
бетон үлгілерінің стандартты байқау жағдайында суды өткізбейтін біржақты
гидростатикалық қысыммен (кгссм2) сипатталады. Бетон үшін, тығыздық пен
суөткізбеушілік бойынша талаптар орындалғанда орнатылады.
Бетонның сығу бойынша беріктік ретіндегі жобалық маркасы, стандартты
бетон үлгілерін байқау жағдайымен бақылайды:
а) монолитті құрылыстар үшін 28 тәулік мерзімінде;
б) құрастырылған құрылыс үшін - бұйымның берілген түрі үшін
стандартпен немесе техникалық шарттармен орнатылған мерзім ішінде.
Бетонның монолитті құрылыстардағы жобалық маркасын, цементті
эканомдауға мүмкіндік беретін, тиеу мерзіміне тәуелді 90 немесе 180 тәулік
ішінде арнайы дәлелдер болғанда орнатуға рұқсат беріледі.
Бетон беріктігін, сериямен дайындалатын үлгілерді сынау жолымен
анықтайды: серия, көбіне, үш үлгіден тұрады.
Созу кезіндегі беріктік шегі, сығу кезіндегі беріктік бойынша бетон
маркасының өскен сайын жоғарылайды, алайда созуға кедергінің ұлғаюы
беріктігі жоғары бетондардың аумағында төмендейді. Сондықтан созу кезіндегі
бетон беріктігі сығу кезіндегі беріктік шегінің 110-117 бөлігін, ал иілу
кезіндегі беріктік шегі - 16-110 бөлігін құрайды.
Бетон біртекті болуы қажет - бұл техникалық және экономикалық ең
маңызды талап. Бетонның берілген маркасының біртектілігін бағалау үшін,
белгілі уақыт мерзіміндегі бетон үлгілерінің бақылаулық сынауларының
нәтижелерін пайдаланады. Яғни, стандартты үлгілердің бір уақытта және
бірдей жағдайларда қатуы тиіс. Беріктікке цемент пен толтырғыштар ретіндегі
тербелулер, құрастырушылардың мөлшерлеу дәлдігі, бетон қоспасының дайындалу
мұқияттылығы және т. б. факторлар әсер етеді.
Беріктікті нормылау үшін, оның мүмкін болатын тербелістерін ескеретін,
қажетті беріктігі бар бетонның алынуына кепілдік беретін стандартты
сипаттаманы қолдану керек. Мұндай сипаттама ретінде бетон класы болып
табылады.
Бетон класы - қамтамасыз етуді 0,95-ке кепілдік беретін қандайда бір
оның қасиетінің сандық сипаттамасы. Бұл деген, класпен орнатылған қасиет
100 жағдайдың ең кем дегенде 95-де қамтамасыз етіледі деген сөз, тек
жағдайдың 5-де ғана оның орындалмауын күтуге болады. Бетондар класы
төмендегі кестеде келтірілген (2-кесте).
2-кесте – Вариацияның нормативті коэффициенті V=13,5% болған кездегі бетон
класы мен маркасы арасындағы беріктік бойынша қатынас
Бетон класы Берілген кластың Бетонның ең жақын
орташа беріктігі, маркасы
кгссм2
В3,5 46 М50
В5 65 М75
В7,5 98 М100
В10 131 М150
В12,5 164 М150
В15 196 М200
2-кестенің жалғасы
Бетон класы Берілген кластың Бетонның ең жақын
орташа беріктігі, кгссм2 маркасы
В20 262 М250
В25 327 М350
В30 393 М400
В35 458 М450
В40 524 М550
В45 589 М600
В50 655 М600
В55 720 М700
В60 786 М800
Бетон беріктігі, жылы және ылғалды жағдайларда жақсы өтетін
цемент пен су арасындағы физико-химиялық процестердің нәтижесінде ұлғаяды.
Бетон кеуіп кеткенде немесе аяздан қатып қалған кезде, цемент пен су
арасындағы әрекет тоқтайды. Бетонның ерте кебуі немесе аяздан қатуы, оның
құрамы мен қасиетін біржолата бұзады.
Бетон беріктігінің ұлғаюы, бетон беріктігі уақыт бойынша шамамен
логарифмдік заңдылықпен өседі деп алуға болады:
, (2)
мұндағы - тәулік көлеміндегі бетон беріктігі (ең кемі үш
тәулік);
- бетон маркасы;
- бетон қатуының күндік есебі.
Бетон беріктігін аралық мерзімдер үшін, 3, 7, 28, 90 - тәуліктік
үлгілерді сынау нәтижелері бойынша құрастырылатын беріктік өсуінің
тәжірибелі қисық сызығы бойынша дәлірек анықталады. Бетонның бастапқы
беріктігі, қатуына жақсы жағдайлар жағдайлар кезінде, төмен болады, тек 7-
14 тәуліктен кейін ғана маркалық беріктіктің 60-80%-на ие болады.
1.6 Бетон қоспасын дайындау процесінің технологиясы
Бетон қоспасы, цемент пен толықтырғыш қоспасын сумен біріктіру кезінде
алынатын, күрделі көпқұрауышты қоспа болып табылады. Сонымен қатар оның
құрамына арнайы қосымшалар мен дайындау процесі кезінде енген ауа да кіруі
мүмкін.
Бетон қоспасын дайындау, шартты түрде келесі технологиялық шектеулерге
бөлуге болатын, тізбектелген көпсатылы технологиялық процесс ретінде
көрінеді: цемент пен толтырғыштарды (құм, щебень, химиялық қосымшалар, су)
қабылдау, оларды қоймада сақтау және бетонқоспалауыш цехының бункер үсті
бөлімдеріне тасымалдау, мөлшерлеу, бетон қоспасын араластыру, дайын бетон
қоспасын тарату.
Бетон қоспалау екі принциппен ерекшеленеді: үздіксіз және айналмалы.
Үздіксіз принцип бойынша жабдықтар үздіксіз толтырылады және үздіксіз
жүктеулі болады. Мұнда бетон қоспасы үздіксіз түрде алынады.
Айналмалы принцип ерекшелігі, жабдықтардың жұмыс істеуі мен толтырылуы
бір иленуден екінші иленуге дейін айналмалы түрде жүреді. Сондықтан
айналмалы принципті қолданған кезде бір иленуден екінші иленуге дейін
қажетіне қарай жедел түрде дайындалатын бетонның маркасын өзгертуге болады.
Қазіргі кезде бетонқоспалауыш цехтарының көбісі осы айналмалы принцип
бойынша жұмыс істейді.
Бетон қоспасын дайындаудың айналмалы принципін қарастырайық.
Қазіргі бетонқоспалауыш цехының негізгі технологиялық жабдықтарының
типтік орналасу кестесі көрсетейік (3-сурет). Суретте көрініп тұрғандай,
технологиялық жабдықтар цех кеңістігінде тігінен, бірінің үстіне бірі
орналасқан, яғни мұнда құрастырудың тік кестесі қолданылады. Технологиялық
жабдықтардың өндірістік қызметі бойынша орналастыруды шартты түрде үш
кезеңге бөлуге болады (3-ші сурет).
Бірінші кезеңде мөлшерлегіш үсті бункерлері орналасады, оған сәйкес
транспорттық тізбегі : цементқұбыры, конвейер, құбырлары бойынша цемент,
құм, щебень, су және химиялық қосымшалар келіп түседі.
Екінші кезеңде, яғни мөлшерлеу бөлімінде, мөлшерлегіштер орналасады.
Мөлшерлегіштерде мөлшерлегіш үсті бункерлерінен өзі ағып келетін бетон
қоспасы құрауыштарын мөлшерлеу іске асырылады. Мөлшерлеу маңызды
технологиялық кезең болып табылады. Негізінен, бетон зауыттарында салмақтық
мөлшерлегіштер қолданылады, яғни мөлшерлеу салмақ бойынша жүреді: цементті,
суды және қосымшаларды - (1%-ға дейінгі дәлдікпен, толтырғыштарды- (2%
дәлдікпен. Мөлшерлеу дәлдігі, бетон құрамын есептеудің қажетті дәлдігін
анықтайды: цементтің шығынын 5 кг-ға дейінгі дәлдікпен, суды - 2 л-ге
дейінгі дәлдікпен, құм мен щебень үшін - 10 кг-ға дейінгі дәлдікпен
көрсетеді. Қолданылып жүрген мөлшерлегіштер бетон құрамының жоғары дәлдігін
қамтамасыз ете алмағандықтан, бетон құрамындағы жоғары дәлділік қажет
етілмейді.
Цементтің, толтырғыштардың, судың және қосымшалардың мөлшерленуі
арнайы мөлшерлегіштерде орындалады. Материалдардың мөлшерлену дәлдігі,
берілген техникалық процесс үшін ең кіші рұқсат етілетін қателікке ие болуы
керек. Жеңіл бетондарды дайындау кезідегі материалдардың мөлшерленуі, көлем-
салмақтық мөлшерлегіштерде ірі саңылаулы толтырғыштардың себушілік
тығыздығын бақылау негізінде қоспа құрамын коррекциялауы бар көлем-
салмақтық тәсілмен жүзеге асуы қажет.
Алдын-ала
орташаландыру
Мөлшерлеу
Араластыру және
қайта өңдеу
Түпкілікті
орташаландыру
Дайын өнім
3-сурет Қоспа дайындау процесінің ірілендірілген технологиялық
процесінің кестесі
Үшінші кезеңде бетонқоспалауыштар орналасқан, онда құрауыштарды
араластыру мен негізгі бетон қоспасын дайындау жасалады. Құрауыштарды
араластыру процесі кезінде цементтің және толтырғыштардың түйірлері бүткіл
көлемде біркелкі таратылып, сумен суланады да, көлемінің кез-келген жерінде
қасиеті бірдей болып табылатын біркелкі көлем пайда болады. Бұдан кейін
технология боынша дайын бетон қоспасы бетонқоспалауыштан бетон шығару
бункері арқылы бетон тиегіш арбаларына құйылып, тұтынушыға жіберіледі.
Технологиялық жабдықтардың осындай тігінен орналасуының тиімді жағы
мөлшерлегіш үсті бункерлерінен бастап бетон тиеу арбаларына толтыруға дейін
барлық материал өзінің салмағының ауырлығына байланысты өзі жүріп отырады.
Бетонқоспалауыш цехы күрделі объектілер қатарына жатады, олардың
ерекшеліктері: технологиялық процесстің үздіксіздігі немесе қайталанатын
айналмалдығы, бетонқоспалауыштарындағы тармақталулар және кейінгі бетон
шығару бөлімінде бірігу, аралық сиымдылықтардың болуы, бөлек әрі
салыстырмалы түрде жедел өтетін технологиялық процестер (бункерлерден ұсақ
материалдардың мөлшерлегіштерге құйылуы), физико-техникалық параметрлері
(температурасы, ылғалдылығы, тұтқырлығы), технологиялық режимдердің өзгеру
сипатына әсер ететін кешігулер.
Сонымен қатар бетон қоспасының сапасы үшін мөлшерлеу мен араластыру
процесстерінің өзара әсерлері маңызды болып табылады. Мұнда мөлшерлеудің
дәлдігі неғұрлым жоғары болса, кейінгі араластыру процесіне соғұрлым төмен
талаптар қойылатынын ескеру қажет. Өзге жағдайда бетон сапасын құрауыштарды
қосымша түзеу арқылы жақсарту қажеттілігі туады, ал бұл өз кезегінде
бетонқоспалауышта араластыру ұзақтығын ұлғайтады.
Демек, бетон қоспасының сапасы жасалатын темірбетон бұйымдарының
сапалық сипаттамаларына және бүкіл өндірістік кешеннің технико-экономикалық
көрсеткіштеріне әсер ететін және оларды анықтайтын ең басты факторы болып
табылады. Бұл бетондық қоспалардың сапасын қамтамасыз ету тапсырмасын
шешудің маңыздылығын көрсетеді. Тапсырманы шешу бетондық қоспаның
технологиялық, яғни техникалық тұтқырлығы немесе сулыцементтік қатынасқа
тәуелді қатаңдығы мен қозғалғыштығы, сонымен қатар бетон қоспасының құрамы
сияқты қасиеттерін зерттеумен және оптималдаумен байланысты.
Бетон қоспасының ең маңызды қасиеттері - қатаңдығы мен қозғалғыштығы
немесе техникалық тұтқырлығы болып табылады. Бұл қасиет бетон қоспасы
құрамындағы құрауыштардың қатынасымен байланысты. Өндірістік жағдайда
бетондық немесе темірбетондық бұйымды жасаудың аталған технологиясына ең
жақсы нәтиже беретін бетон қоспасы құрамын анықтау тапсырмасын шешумен
байланысты. Мұндай тапсырманы шешу үшін бетон қоспасының құрамы мен оның
техникалық тұтқырлығы арасындағы өзара байланысын білу қажет. Құраушыларына
қарай бетон қоспасы әртүрлі техникалық тұтқырлыққа ие болуы мүмкін, яғни
кішкене ғана ылғалды қатаң қалпынан бастап тез ағатын сұйық түрге дейін.
Бетонның беріктілігі бетон қоспасының сулыцементтік қатынасына тәуелді
болып табылады. Көптеген зерттеулерде кебу бетон қоспасына су қосылған
кезде цементтік бөлшектердің гидротация реакциясы түсетіні, яғни цементтің
толықтырушыларды жабыстыратын желімге айналатыны байқалған.
Зерттеулер бойынша цементтің толық гидротациясына бетон қоспасы
құрамындағы цемент салмағының 15-25% құрайтын су қажет, бірақ іс жүзінде су
одан көп мөлшерде қосылады. Мұнда судың тек бір бөлігі ғана бетон қоспасына
белгілі бір икемділік беру үшін, сулыцементтік қатынасы сц=0,4:0,7 мәнін
қамтамасыз ету үшін қолданылады. Ал қалған судың көп мөлшері негізінен құм
мен щебень бетін сулауға кетеді, яғни цемент гидротациясына қатыспайды
бірақ бетон құрамында қалады. Ол судың артығы болып табылады және де
кептіру процесінде ауа булары болып буланады, ал бұл бетон сапасын
төмендетеді.
Осыдан шығатыны бетонның беріктілігінің төмендеуі сулыцементтік
қатынасына байланысты, яғни осы қатынас көбейген сайын бетон беріктілігі
төмендейді. Жалпы жағдайда бетон беріктілігінің сулыцементтік қатынасына
тәуелділігін келесі өрнекпен беруге болады:
, (3)
мұндағы Rб - 28 тәуліктік дұрыс қатаюдан кейінгі бетон беріктілігі;
СЦ - сулыцементтік қатынас.
Бетонның беріктілігін анықтау үшін бірнеше эмпирикалық теңдеулер
қатары ұсынылады. Осылайша бетон беріктілігі келесі өрнек көмегімен
анықталады:
, (4)
мұндағы А - үлкен толықтырушылардың түрін ескеретін коэффициент;
Rц - цемент белсенділігі.
Бетонды есептеуге келесі түрдегі Боломей - Скрамтаев эмпирикалық
теңдеуі ұсынылған
, (5)
мұндағы ЦС - цементтіксулы қатынас;
А, К - бетон беріктілігіне әсер ететін толықтырушылар мен басқа
да факторларды ескеретін кейбір эмпирикалық коэффициенттер.
Бетон қоспасының технологиялық қасиеттерін зерттей отырып, бетон
қоспасының сапасына шикізаттардың сипаттамалары да айтарлықтай әсер
ететінін тұжырымдаймыз, яғни толықтырулардың гранулометрикалық құрамы,
олардың ылғалдылығы; цементтің белсенділігі және т.б. Сонымен қатар бұл
сипаттамалардың уақыт бойынша өзгеретінін, яғни есептелген мәндерінен
айтарлықтай өзгешелену мүмкіндігін ескеру қажет.
Жоғары сапалы темірбетон бұйымдарын алуда толықтырушылар (құм, щебень,
кермазит) жиілігі де маңызды болады.
Бетон қоспасының сапасына құрауыштарды мөлшерлеудегі технологиялық
бұзушылықтар кері әсерін тигізеді. Бетон қоспасының құрауыштар құрамын
тексеруді бақылау кезінде қазіргі басқару режимдерінде цементті мөлшерлеу
қателігі орташа номиналды мәнінің 10% құрайтыны белгілі болды.
Осы факторлардың бәрі бетон қоспасының сапасын төмендетуге әкеп
соғады, сонымен қатар қалыптау мен термоөңдеу процестерін нашарлатады, ал
ол өз кезегінде бетон қоспасының сапасына тәуелді болатын темірбетон
бұйымдарының сапасын төмендетеді.
Бетон қоспасының дайындалуы, зауыттардағы бетонқоспалау цехтарында
іске асады. Қазіргі жұмыс істейтін бетонқоспалау тораптарында құрылғылардың
құрамы және жинақталуы үлкен өзгешеліктермен ерекшеленіп, бетон
қоспаларының технологиясы мен құрамдық талаптарынан тәуелді.
Бетонқоспалауыш тораптарының талдауы, олардың шығын бункерлерінің санымен,
мөлшерлегіштердің құрылымымен және санымен, қоспалауыштар түрлерімен және
санымен, тарату бункерлерінің құрылысымен, қоректендіруші механизмдердің,
бекіткіштердің, қоздырғыштардың құрылыстық түрлерімен, сонымен қатар
құрылғылардың орналасуымен және материалдардың мөлшерлеу техникасымен
өзгешеленетіні көрсетіледі.
Технологиялық бағытта қызмет ететін бетонқоспалауыш қондырғылардың
өнімділігі, бетон қоспаларының ең кем дегенде 20% резервісі бар максималды
тәуліктік тұтынуды қамтамасыз етуі қажет. Бетонды дайындаудың технологиялық
процесінің негізгі кезеңдерін қарастырайық.
1.7 Материалдарды жіберу, мөлшерлеу және қоспаларды дайындау
Бетон қоспасын дайындау қоспалауыштарда іске асады. Сонымен бірге
күштеп әрекет етуші қоспалауыштарды бетонды, жеңілбетонды және кез-келген
қозғалғышты мен кез-келген қатаңдықты ұсақ дәнді қоспалар үшін, ал
гравитациялық қоспалауыштарда - қозғалғыштығы 5 см және одан жоғары болатын
ауыр бетондар қоспалары үшін қолданылады.
Жұмыс істеп тұрған қоспалауышқа материалдарды тиеу - негізінен келесі
тізбектілікпен орындалады: басында ірі толтырғыштар төгіледі, содан кейін
құм, цемент, ұсақ иленген қосындылар және су. Химиялық қосындылардың
ерітіндісін, біріктіруші сумен бірге немесе барлық материалдарды
араластырып болғаннан кейін ғана қосу керек. Қыс кезінде (цехтарда қалыптау
кезінде - 5 0С және полигондарда - 30 0С) қоспаның қажетті минималды
температурасын қамтамасыз ету үшін, суды 70 0С-ден аспайтын температураға
дейін жылыту рұқсат етіледі.
Айналмалы қоспалауыштардағы бетон қоспасын араластыру ұзақтылығын,
тәжірибелі жолмен зауыттың лабораториясы төменде көрсетілген мәндерден
аспайтындай етіп орнатуы қажет (3-ші және 4-шы кестелер).
3-кесте – Стационарлы қоспалауыштардағы тығыз толтырғыштардан дайындалған
бетон қоспаларын араластырудағы ұсынылған ұзақтылық
Жіктеу Араластыру ұзақтылығы, сек, ең кем дегенде
бойынша
қоспалауышты
ң
сыйымдылыңы,
л
Ыңғайлытөселу бойынша маркалар үшін Ыңғайлытөселу
гравитациялық қоспалауыштарда бойынша барлық
маркалы қоспа үшін
күштегіш
қоспалауыштарда
Ж1, П1 П2 П3, П4, П5
750, төмен 90 75 60 50
750 - 1500 120 105 90 50
1500 аса 150 135 120 50
4-кесте – Күштеп әрекет етуші қоспалауыштардағы саңылаулы толтырғыштардан
дайындалған бетон қоспасын араластырудағы ұсынылған ұзақтылық
Бетон қоспасы Бетон орта тығыздығы кезіндегі, кгм3, араластыру
дайын қамыр ұзақтылығы, сек
көлемі, л
1600 ден аса 1400 - 1600 1000 - 1400 1000, төмен
750, төмен 105 120 150 180
750 - 1500 120 150 180 210
1500 ден аса 135 180 210 240
Ескерту - араластыру ұзақтылығының мәндері П1 маркалы саңылаулы
толтырғыштардан дайындалған қоспалар үшін келтірілген, ал П2, П3, П4 және
П5 маркалы қоспалар үшін араластыру ұзақтылығын сәйкесінше 15, 30, 45 және
50 секундқа азайтылады. Ж1, Ж2, Ж3 және Ж4 маркалы қоспалар үшін,
араластыру ұзақтылығын сәйкесінше 15, 30, 45 және 60 секундқа жоғарылатады.
Бетон қоспасын қоспалауыштан түсіру орнына дейін тасымалдау, оның
қасиеттерінің сақталуын қамтамасыз ететін және қатпарлануы мен шығындалуын
болғызбайтын өздігінен қозғалатын таратушы бункерлермен, ленталы
конвеерлермен немесе басқа тасымалдау құралдарымен жүзеге асырылады.
Тасымалдаудан кейін бетон қоспасының қозғалғыштығының азаюы 2 см,
қатаңдығының жоғарылауы 20 % және орташа тығыздығы (жеңіл бетондар үшін) 5
% аспауы қажет. Бетон қоспасының біртектілік қасиетін жоғарылату үшін және
тез ұстап қалатын қоспалдарды қолдану мүмкіндігі үшін, дербес қоспалауыш
қондырғыларын және екінші рет араластыру қоспалауыштарын пайдаланады.
Бетон қоспаларын қоспалауыштан түсіргеннен бұйымды қалыптауға дейінгі
уақыт аралығы келесілерден аспауы керек:
а) бетонның ауыр, ұсақдәнді, жеңіл құрылыстық, тығындаушы қоспалар
үшін - 45 минут;
б) ауаендіргіш қосындылары бар жеңілбетонды қоспалар үшін, күштік
қалыпта алдын-ала тығындалған бұймдар жасау үшін, сонымен бірге ыстыққа
төзімді бетондар үшін арналған қоспаларға - 30 минут;
в) тез ұстап қалатын цементті және алдын-ала қыздырылған қоспалар үшін
- 15 минут.
Түсіру орнына әкелінген бетон қоспасы: қозғалғыштық ауытқуы 30% және
қатаңдығы 20 % аспайтын қажетті ыңғайлытөселуге; тығындалған жағдайда
қажетті орташа тығыздықтан 5 % аспайтын (жеңіл бетондар үшін) орташа
тығыздыққа; егер қабылданған технологиямен қоспаның жоғарырақ температурасы
ескерілмесе, 5-30 0С аралығындағы температураға; тапсырылған мәннен
(ауаенгізуші қосындылары бар қоспалар үшін) (10% аспайтын ауытқулары бар
ендірілген ауаның қажетті көлеміне ие болуы қажет.
2 АРАЛАСТЫРУ ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ ПРОЦЕСІН РЕТТЕУ
2.1 Үгілмелі материалдардың қоспа құру процесінің математикалық жазбалануы
Үгілмелі материалдардың араласуы, бастапқы жағдайда бөлек орналасқан
екі немес бірнеше құрауыштардың орын алмасу салдарының нәтижесінде
бірқалыпты қоспа құрайтын күрделі механикалық процесс болып табылады.
Периодты әрекетті қоспалауыштардғы үгілмелі материалдардың қоспа құру
процесін бірнеше қарапайым процестерге бөлуге болады:
1) конвективті араластыру - қоспалауыштың жұмысшы мүшесімен,
көлемдегі өзара байланысқан бөлшектер тобын бір орыннан екінші орынға
ығыстыру;
2) диффузиялық араластыру - әртүрлі құрауыштардың бөлшектерін
олардың бөліну шегінен біртіндеп қайта орналастыру;
3) сегрегация - бірдей салмақты бөлшектердің, гравитациялық және
инерциялық күштердің әсерінен қоспалауыштың сәйкесінше орындарында
жинақталуы.
Үгілмелі материалдарды қоспалауышта араластырған кезде үш процестің
бәрі де бір уақытта өтіп жататыны анықталған. Түрлі периодтарға бұлардың
әрқайсысының ықпал етуі бірдей емес. Үгілмелі материалдардың қоспа құрылу
процесінің жылдамдығы, негізінен, қоспалауыштың конструктивті
ерекшеліктерінен ғана тәуелді, қоспаның физико-механикалық қасиеттерінен
тәуелді екен деп айтуға болады.
Көптеген зерттеушілер үгілмелі материалдарды араластыру процесін
марковтік процесс ретінде қарастырады. Бұл процестің математикалық
моделінің негізінде марковтік кездейсоқ процестер теориясының математикалық
аппараты жатыр.
Марковтік процес немесе алғашқы тарихы жоқ процес терминін
кезіндегі дамуы кезінде өту сипатынан тәуелсіз процесті түсінеді.
Мұндай бірнеше моделдер жасалған. Мысалы, араластыру процесінің
математикалық моделі. Ол қоспа құрылу - пуассондық процеске сәйкес -
популяция элементтерінің бар болуы кезінде уақыт брия үздіксіз және
кеңістікте дискретті марковтік поцесс ретінде қарастырылады.
Төменде тура және кері ағындармен өзара байланысқан қоспалауыштар
каскадының математикалық моделін жасау көрсетілген:
, (6)
мұндағы - дисперсия;
- уақыт;
- қоспаның шекті сапасы;
- сынаманы алу үшін кездейсоқ таңдалған нүктелердің саны;
- параллельді сынаулардың саны;
- корреляция коэфициенті.
Алынған теңдеулер периодты қоспалауыштағы қоспа құрылу процесінің
кинетикасын жазбалайды. Бірақ қоспалауыштың конструктивті және режимді
параметрлерін анықтайтын факторлар бұған кірмейді. Бұл олардың есептелуін
қиындатады.
Математикалық жазбалау негізіне түсініктеме мен кездейсоқ процестер
аппараты жатқызылатын. Механикалық процестерді қарастыру кезінде
(араластыру, бөлу, үгу), бұл процестердің кинетикасын келесі теңдеулермен
жазбалауға болады:
, (7)
мұндағы - жалпыланған координаттар мен жылдамдық-тардың қосындысы;
- детерминделген әсерлердің қосындысы;
- кездейсоқ әсерлер қосындысы.
Келтірілген теңдеумен жазбаланатын процес анықталған шарттар кезінде
марковтік болып табылады және оны көпөлшемді ықтималдылық тығыздығымен
сипаттауға болады
, (8)
және бейнелеу нүктесінің көпөлшемді фазалы кеңістікте кездейсоқ кезуі
ретінде келтіруге болады.
Бөлшек қозғалысының кинетикалық теңдеуін қарапайымдатылған түрде мына
түрде жазуға болады:
, (9)
мұндағы - қабат бөлшектерінің массасы;
- таңдалған бөлшек пен қабат бөлшегінің тығыздықтары;
- қабаттың эффективті тұтқырлық коэффициенті;
- бөлшек жылдамдығы.
Алынған теңдеулердің өзгеше ерекшелігі - оларда араласатын
материалдардың физико-механикалық қасиеттері, сондай-ақ қоспалауыштың
режимдік параметрлері ескерілуі болып табылады. Бірақ бұл теңдеулер
диффузия жылдамдығы кезіндегі процестерді қарастырады.
Сондай-ақ қоспалауышта бір-бірінен ағын құрылымымен өзгешеленетін
математикалық модельдер ұсынылған. Әрбір зона идеалды араластырудың
тізбектей қосылған ұяшықтардың сәйкес санымен ауыстырылады. Берілген процес
бұл кезде жеке құрауыштардың бөлшектерін реалды қоспалауыш идеалды
араластырудың ұяшықтарынан тұратын тізбектер жүйесі арқылы материалдар
ағынындағы олардың қозғалысы кезінде қайта бөлу нәтижесі ретінде
келтіріледі.
Кейбір уақыт моментіндегі қоспаның біркелкілігін емес коэффициентімен
сипаттау ұсынылған. Ол келесі формула арқылы анықталады:
%, (10)
мұндағы - жүйедегі ұяшықтардың жалпы саны;
- уақыт моментіндегі -ші ұяшығының
шығысындағы
ағынның басты құрауыш концентрациясы.
Жеке мәндерді анықтау үшін, екі модель ұсынылған : құрылымдық және
стохастикалық. Бөлшектерді араластырудың жанама бағасы үшін, ондағы
бөлшектердің болу уақытын бөлудің тығыздық (БУБТ) функциясы қабылданған.
Қоспалауыштың кірісіне енгізілген басты құрауыш концентрациясын шығыста
мына қатынаспен анықтау ұсынылған
, (11)
Кез-келген зонамен қосылған қоспалауыштың шығысындағы есептеу
үшін теңдеулерді құрастыруға болатын ережелер бар.
Берілген математикалық модельдердің басқаларға қарағанда артықшылығы -
баяу жүретін немесе жоғары жылдамдықты қоспалауыштарда араластыру процесін
жазбалау үшін қолданыла қолданыла алатындағында. Осыған қоса, математикалық
модельдерде қоспалауыштың конструктивті ерекшеліктері көрсетілген.
Процестің математиклық моделі белгісіз болған жағдайда, үздіксіз
әрекетті қоспалауышты тұрақты параметрлері бар сызықты үзбе ретінде
келтіруге болады. Онда қоспалауыштың шығыс ағынындағы басты құрауыштың
концентрация ауытқуы кіріс ауытқулармен белгілі қатынас көмегімен
байланыстырылады.
, (12)
мұндағы - нульдік бастапқы шарттар кезінде Лаплас бойынша
түрлендірілген басты құрауыш концентрациясының кіріс функциясы;
- нульдік бастапқы шарттар кезінде Лаплас бойынша
түрлендірілген басты құрауыш концентрациясының кіріс функциясы;
- қоспалауыштың беріліс функциясы.
Шығыс ағындағы басты құрауыштың концентрациясы ауытқуы
қоспалауыштың тегістеу мүмкіндігімен шартталатын басты құрауыштың
дисперсилсын анықтайды.
Үздіксіз әреккетті қоспалауыштан алынған қоспа сапасы қоспалауыштың
араластыру және тегістеу мүмкіндігінен тәуелді. Қоспалауыштардың кейбір
типтері үшін басты құрауыштың концентрация дисперсиясы мына формула
арқылы анықталуы мүмкін
, (13)
мұндағы - қоспалауыштың араластыру мүмкіндігімен шартталатын басты
қоспалауыштың концентрация дисперсиясы.
2.2 Дискретті ағымдағы бөлшектердің өзара әрекеттесуі
Қазіргі кезде түрлі процестерді өткізу үшін, шашыратқыш аппараттар кең
қолданады. Дисперсті күйдегі сұйық және қатты қоспаларды араластыру процесі
және оларды жүзеге асыру аппаратурасы өндірістің көптеген салаларына
интенсивті ендіріліп жатыр. Бұл фазааралық аппараттардағы контактың жоғары
жетілген бетімен және араластырудың жоғары сапасы кезіндегі айтарлықтай
үлкен энергия шығынымен түсіндіріледі. Алынатын өнімнің сапасын анықтайтын
сұрақтар - бөлшектердің ағынды өзара әрекеттесуінің негізі болып табылады.
Дискретті ағындары бар ақпараттарды есептеудің маңызды мәселесі
ағындарда бөлшектердің қақтығысу ықтималдықтарын анықтауболып табылады.
Бастапқы фазалардың қақтығысу дәрежесі серіктес дисперсті ағындардағы
процестерді анықтайтын негізгі фактор. Серіктес дисперсті ағындар сұйықтық-
сұйқтық, сұйықтық-үгілген, үгілген-үгілген. Дисперсті ағындарда бөлшектер
әрекеттесуінің “сфералық фронт” математикалық моделі жасалған. Дисперсті
ағындардың серіктес ағынында центрден тепкіш қоспалауыштағы қатты және
сұйық бөлшектердің соқтығысуының мөлшерлік бағасының есебі қарастырлады.
Есептеу сұлбасы келтірілген (4-сурет).
4-сурет Центрден тепкіш қоспалауыштағы қатты және сұйық бөлшектер
соқтығысуының есептегіш сұлбасы
Сұйық және қатты бөлшектерді бөлудің тығыздығын анықтау бойынша
экспериментті жұмыстар негізінде келесі жіберулер қабылданды:
1) қатты дисперленген бөлшектер бөлшектер канондық ағындармен
қозғалады. Сфералық қимаға үгілмелі бөлшектердің құлау бұрышы
нормальді заң бойынша бөлінген;
2) сұйықтық цилиндрлі ағынмен қозғалады. Сұйық факел тамшыларының 1-1
жазықтығына құлау арақышықтығы жартылаунормальді заң бойынша
бөлінген. “үш сигма” ережесін пайдалану арқылы ағындардағы сұйық
және үгілмелі компоненттерінің тығыздықтарын (концентрациясын)
анықтадық:
, (14)
мұндағы - қатты бөлшектер массасы, кг;
- сұйық бөлшектер массасы, кг;
- комплексті бөлшек жылдамдығы (сызықты), мсек;
- сұйық бөлшектердің жылдамдығы (сызықты), мсек;
- сфералық қима радиусы, м;
- қаты және сұйық компоненттердің концентрациясы.
Сұйық тамшылар арасымен қозғалып келе жатқан уақыт ішінде
радиусы комплексті бөлшек олардың жолдарын қатысты өтеді және ол
өтетін көлеміндегі сұйықтықтың барлық массасын қосып алады. Онда бөлшектер
салмағының өсімшесі құрайды:
, (15)
Келесі математикалық түрлендірулер жасау арқылы бұрыш
интервалындағы ұшу нүктесінен R арақашықтағында үгілмелі компонентке уақыт
бірлігінде сұйықтың қосылу салмағын табамыз:
, (16)
мұндағы - сұйықтық тығыздығы, кгм3;
- үгілмелі материалдыңтығыздығы, кгм3 ;
- үгілмелі компонент бөлшектерінің орташа радиусы, м.
ЭЕМ-де есептеулердің нәтижесінде сұйық тамшылар соқтығысуының қатысты
бөлігі табылды:
, (17)
Қатты бөлшектер соқтығысуының қатысты бөлігі осыған ұқсас:
, (18)
Соқтығысудың жалпы қатысты бөлігі:
, (19)
мұндағы - соқтығысқан қатты бөлшектердің массасы, кг;
- соқтығысқан сұйық бөлшектердің массасы, кг;
- соқтығысқан қатты бөлшектер мөлшері;
- соқтығысқан сұйық бөлшектер мөлшері;
- қатты бөлшектер мөлшері;
- сұйық бөлшектер мөлшері.
Берілген есеп қозғалып келе жатқан қатты және сұйық бөлшектердің
диаметрі бірдей және орташасына тең болғандағы жағдайлар үшін есептелген.
Математикалық модельдіңбарабарлығын растайтын математикалық моделдің
экспериментельді тексерісі жүргізілді. Алынған есептік тәуелділіктер өзара
әрекеттесуші ағындар концентрациясының кез-келгені үшін әділетті.
Жоғарыда қарастырылған “сфералық фронттың” моделін толықтыратын
бөлшектер әрекеттесу есебінің пленкалы моделі де бар.
Алдын-ала араластыру зонасында бөлшектер әрекеттесуінің мөлшерлік
бағасының кез-келген математикалық моделін таңдау - дисперсті ағындардың
өзара орналасуымен, олардың формасымен және бөлшектер көлемімен анықталады.
Егер “пленкалы модель” тек серіктес ағындарда ғана қолданылса, күрделірек
болып табылатын “сфералық фронт” моделін факелдардың кез-келген бұрышымен
тоғысатын әрекеттесу есептерінде қолдануға болады.
Үгілмелі материалдарды араластыру процесінің және оның аппаратты
жасалуы срақтарына арналған қазіргі бар зерттеулердің күйінің талдауы
келесі қорытындыларды істеуге мүмкіндік береді:
1) көп жағдайларда материалдың қоспаларын дайындау үшін, периодты
әрекетті қоспалауыштар қолданылады. Үздіксіз әрекетті
қоспалауыштардың артықшылығына қарамастан, оларды өндіріске енгізу
бірлік қуаттың аздығынан, төмен эффектіліктен және үздіксіз
араластыру процесінің ерекшеліктерін жеткілікті зерттелмеуіне
байланысты тежеліп отыр;
2) үздіксіз әрекетті қоспалауыштардың көбісі байланыссыз материалдар
қоспасын дайындау үшін қолданылады. Байланысты материалдарды
араластыру үшін, бірқатар кемшіліктері бар механикалық
қоспалауыштар (түренді, қалақшалы, червякті-қалақшалы және т.б.).
Олардын оланған қоспалардың сапасы қойылған талаптарды әрдайым
қанағаттандырмайды;
3) байланысты материалдарды араластыру сұйытылған ағындарда газды
қолдану арқылы орындаған дұрыс. Талдау көрсетіп тұрғандай, қазіргі
кезде жоғарыэффективті пневматикалық қоспалауыштар жоқ. Оларда
қоспа пайда болу процесі зерттелмеген деуге болады, қоспалауыштың
энергетикалық шығындарының зерттеулері жоқ.
Пневмоқоспалауыштардағы араластыру процесінің жеткізілсіз
зерттелуі оның эффектлігін жоғарылату үшін қоспалауышты таңдауды
қиындатады.
2.3 Араластыру процесін модельдеу
Технологиялық процестерді басқаруды автоматтандыру бірінші кезекте
технологиялық процестердің моделдерін алу есебін шығаруды талап етеді.
Адам бір құбылысқа немесе процеске әсер етуді ұйымдастырғысы немесе
түсінгісі келсе, процес құбылысының қасиеттерін мөлшерлік, формальді
жазбалау туралы сұрақ әрдайым пайда болады. Мұндай жазбалаудың ролін модел
(қаталырақ жағдайда - заң) атқарады. Кез-келген процес үшін, соның ішінде
технологиялық та, әрбіреуі оның жеке жақтарын көрсететін көптеген
моделдерді алуға болады. Әрбір модел анықталған нақты мәселені шешу үшін
құралады және көп жағдайда басқа мәселелерді шешу үшін қолданыла алмайды.
Қазіргі жағдайда технологиялық процестерді математикалық жазбалау
бойынша жұмыстарды жүргізуге анық екі тенденция бар. Біріншісі -
технологиялық процесте болып жатқан құрылыстардың физико-химиялық
суреттелуін (бейнесін) көрсететін гнесеологиялық моделдерді алу мақсатын
көздейді. Екіншісі - технологиялық процестің басқару жүйесін құру
мәселесімен шарттайтын таланттарға бағытталған математикалық жазбалауды
құруды жорамалдайды.
Технологиялық процестердің математикалық өрнектелуін алу
принциптерінің және тәсілдерінің барлығын екі топқа бөлуге болады.
Біріншісі берілген технологиялық процеске сәйкес физикалық, химиялық,
биологиялық, экономикалық және басқа заңдылықтардың теориялық талдануына
негізделген әсідтерді біріктіреді. Олар алдыңғы жүзеге асыру тәжірибесінің
жалпыламасын, логикалық талдау принциптерін, физикалық экспериментті,
математикалық физика және химия теңдеулерін пайдаланады. бұл жағдайда
алынған моделдер зерттеліп отырған технологиялық процеске сәйкес физико-
химиялық, биологиялық, экономикалық құбылыстар бейнесі барабар болады,
бірақ олар басқару процесіне аз бейімделген болады.
Идентификация әдістері деген атақ алған екінші топ технологиялық
процестердің координаттарын экспериментальді өлшеуді өңдеудің арнайы
әрекетеріне сүйенеді. Бұл әдістер іс-әрекет бойынша объектіге ұқсас
модельдерге, яғни “кіріс-шығыс” типті модельдерге келтіріліп, басқару
процесінің талаптарын максималды ескереді.
Объект моделі (математикалық модель немесе басқару объектісінің
математикалық жазбалануы) деп - объектіге әсер етуді объекттің реакциясына
түрлендіру ережесі түсіндіріледі(5-ші сурет). Жай жағдайда объект моделі
реакция мен әсер ету скаляр айнымалыларының арасындағы функционалды
тәуелділік түрінде келтірілуі мүмкін [2]:
5-сурет.
Төменде жобаланып жатқан бетон қоспасының құраушы компоненттерінің
белгілі пропорциясы кезінде ыңғайлы орнықтыру мәнін есептейтін
математикалық модельді алу мысалы келтірілген.
2.4 Ең кіші квадраттар әдісі
Ең кіші квадраттар әдісі модельдеудің кері есептерін шешу кезінде
маңызды роль атқарады.
Кері есептер деп - зерттеушіге жүйеге әсер ететін факторлар
кеңістігінде (кіріс параметрлерінің мәні) отклик бөлінуі берілген (шығыс
параметрлерінің мәні) есептер түсіндіріледі, әдетте олар экспериментальді
берілгендер түрінде беріледі және функцияның жалпы түрі белгілі есептер
түсіндіріледі:
, (20)
мұндағы - жүйенің шығыс параметрлері.
Ең кіші квадраттар әдісі мәселенің келесі қойылуына жауап береді.
Математикалық жазбалау теңдеулерінің түрі беріледі. Ол объект
құрылымынан шығуы мүмкін немесе эмпирикалық келтіру кезіндегі m дәрежелі
көпмүшелікке (мысалы) сәйкес келуі мүмкін. Тәжірибелік берілгендерді өңдеу
анықталған теңдеулер түрі үшін өткізіледі. Бұл теңдеулердің қоэффициенттері
- модель параметрлері ғана белгісіз, оларды анықтау керек. Жалпы теңдеуді
мына түрде жазуға болады:
, (21)
мұндағы - бақыланатын факторлар векторы;
- параметрлер (коэфициенттер) векторы.
Мәселе тәжірибелік берілгендер бойынша, параметрлердің мәндерін ең
жақсы табуда.
Бұл кезде келесіні ескеру керек. Әрбір тәжірибеде кездейсоқ қате
болатындықьан, параметрлердің алынған мәндері шынайы мәндердің бағалары
болап табылады. Бәрілген тәжірибені сұрыптау ретінде қарастыруға болады,
бұл кезде берілген объектіде мүмкін болатын тәжірибелер саны шектелмеген.
Сондықтан, берілген есепке математикалық статистика аппаратын қолданған
дұрыс.
Қойылған есепті шешу үшін, кіші квадраттар әдісін қолданамыз. Бұл
кезде келесіні қабылдайды, тәжірибеде факторлар мәні іс-жүзілік дәл
ескермеуге болатын кіші қателікпен берілген. Бірақ, отклик мәндері
кездейсоқ қателермен қабылданды. ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz