RU2008151523A

RU2008151523A - Способ и установка приготовления и инерционной укладки с уплотнением бетонной смеси

Info

Publication number: RU2008151523A
Application number: RU2008151523/03A
Authority: RU
Inventors: Гамлет Гургенович Аракелян (RU); Гамлет Гургенович Аракелян; Артур Гамлетович Аракелян (RU); Артур Гамлетович АРАКЕЛЯН; Грант Гамлетович Аракелян (RU); Грант Гамлетович Аракелян
Original assignee: Закрытое акционерное общество Производственно-строительная фирма "Грантстрой" (RU); Закрытое акционерное общество Производственно-строительная фирма "Грантстрой"
Priority date: 2008-12-25
Filing date: 2008-12-25
Publication date: 2009-05-20
Also published as: RU2391471C2; US8696190B2; US20100165783A1; DE112009003642T5; WO2010074600A1

Abstract

1. Способ приготовления и инерционной укладки с уплотнением бетонной смеси при безвибрационном бетонировании, включающий бетонирование под сверхвысоким давлением с использованием скоростной силовой инерционной характеристики компонентов, осуществляемое операциями циклического принудительного приготовления смеси в смесительной камере, транспортирования смеси по материалопроводу, выгрузки потоком для укладки с уплотнением распылителением потока факелом инерционного перемещения бетонной смеси в пространстве, с учетом положения и формы факела, отличающийся тем, что операции бетонирования под сверхвысоким давлением с использованием скоростной силовой инерционной характеристики компонентов соединены в непрерывный последовательный процесс операций приготовления смеси, ее разгрузки, транспортирования, реконструкции потока, выгрузки потока смеси для укладки ее с уплотнением, циклическое принудительное приготовление смеси в смесительной камере осуществляют перемешиванием с комбинированным перемещением компонентов в смесительной камере с возможностью подготовки к равномерной разгрузке, разгрузку смеси из камеры выполняют эжектированием, совмещенным с изменением режима комбинированного перемешивания, транспортирование смеси по материалопроводу осуществляют в виде воздушной пульпы со средней плотностью 5-50 кг/м3 в турбулентном режиме движения, перед выгрузкой потока смеси для укладки ее и уплотнения выполняют реконструкцию транспортируемого потока смеси формированием сложной формы потока ограничением по поверхности плоскостью второго порядка со скоростью выгрузки 200-500 м/с, осуществляют в

Claims

1. Способ приготовления и инерционной укладки с уплотнением бетонной смеси при безвибрационном бетонировании, включающий бетонирование под сверхвысоким давлением с использованием скоростной силовой инерционной характеристики компонентов, осуществляемое операциями циклического принудительного приготовления смеси в смесительной камере, транспортирования смеси по материалопроводу, выгрузки потоком для укладки с уплотнением распылителением потока факелом инерционного перемещения бетонной смеси в пространстве, с учетом положения и формы факела, отличающийся тем, что операции бетонирования под сверхвысоким давлением с использованием скоростной силовой инерционной характеристики компонентов соединены в непрерывный последовательный процесс операций приготовления смеси, ее разгрузки, транспортирования, реконструкции потока, выгрузки потока смеси для укладки ее с уплотнением, циклическое принудительное приготовление смеси в смесительной камере осуществляют перемешиванием с комбинированным перемещением компонентов в смесительной камере с возможностью подготовки к равномерной разгрузке, разгрузку смеси из камеры выполняют эжектированием, совмещенным с изменением режима комбинированного перемешивания, транспортирование смеси по материалопроводу осуществляют в виде воздушной пульпы со средней плотностью 5-50 кг/м³ в турбулентном режиме движения, перед выгрузкой потока смеси для укладки ее и уплотнения выполняют реконструкцию транспортируемого потока смеси формированием сложной формы потока ограничением по поверхности плоскостью второго порядка со скоростью выгрузки 200-500 м/с, осуществляют выгрузку с использованием скоростной силовой инерционной характеристики компонентов реконструированного потока для укладки с уплотнением распылением потока факелом инерционного перемещения бетонной смеси в пространстве с учетом положения и формы факела, с возможностью регулирования и оптимизации коэффициента уплотнения бетонной смеси по комплексным показателям параметров смеси, и/или функциональных режимов факела и/или характеристики среды пространства по зависимости:

K_U=F(Ic,If,Ip),

где K_U - коэффициента уплотнения смеси на поверхности укладки;

F - функционал зависимости коэффициента уплотнения от комплексных показателей;

Ic - интегральный комплекс показателей параметров смеси;

If - интегральный комплекс показателей функциональных режимов факела;

Ip - интегральный комплексные характеристики среды пространства;

2. Способ приготовления и инерционной укладки с уплотнением бетонной смеси при безвибрационном бетонировании по п.1, отличающийся тем, что бетонирование под сверхвысоким давлением выполняют от единого напорного энергоисточника, регулирование и оптимизацию коэффициента уплотнения бетонной смеси при бетонировании осуществляют с использованием скоростной силовой инерционной характеристики компонентов смеси с учетом положения и формы факела по комплексным показателям параметров смеси, и/или функциональных режимов факела и/или характеристики среды пространства по зависимости:

, где

ρ, µ, B, K_Z, R_P - интегральный комплекс Ic показателей параметров смеси;

V, S, φ_f - интегральный комплекс I_f функциональных режимов факела;

h, K_n, υ_P - интегральный комплекс Ip характеристик среды пространства;

ρ - плотность пульпы 5-50 кг/м;

µ - коэффициентов вариации однородности пульпы в устье факела;

В - водонасыщенность смеси;

K_z - коэффициент объемной загрузки транспортной системы;

R_P - предела прочности при раскалывании заполнителя.

V - скорость пульпы на выходе в устье факела 200-500 м/с;

S - площадь факела на укладываемой поверхности;

φ_f - угол конусности факела;

h - расстояние от устья факела до поверхности укладки смеси;

K_n - коэффициент направления инерционного перемещения факела относительно горизонта;

υ_P - динамический коэффициент рабочей среды пространства;

3. Способ приготовления и инерционной укладки с уплотнением бетонной смеси при безвибрационном бетонировании по п.1, отличающийся тем, что транспортирование смеси по материалопроводу осуществляют пневмотранспортом в виде воздушной пульпы в турбулентном режиме движения ее из условия числа Рейнольдса Re≥1200, перед выгрузкой потока смеси для укладки ее и уплотнения выполняют реконструкцию транспортируемого потока смеси формированием сложной формы потока, ограничением по поверхности плоскостью второго порядка, образованного гиперболоидной полуплоскостью, выгрузку реконструированного потока для укладки с уплотнением распылением потока факелом инерционного перемещения бетонной смеси в пространстве осуществляют с ориентированием оси факела перпендикулярно поверхности бетонирования, с использованием скоростной силовой инерционной характеристики компонентов смеси с учетом положения и формы факела, с регулированием оптимального коэффициента уплотнения К_U бетонной смеси в пределах:

,

по произведению комплексов показателей параметров смеси, функциональных режимов факела и характеристик среды пространства по эмпирической зависимости:

где К_U - коэффициента уплотнения смеси на поверхности укладки;

Ic - интегральные показателей параметров смеси;

If - функциональные режимы факела;

Ip - характеристики среды пространства;

;

при следующих соотношениях интегральных показателей параметров смеси, функциональных режимов факела и характеристик среды пространства:

плотность пульпы (ρ) 5-50 кг/м³;

скорость пульпы в устье факела (V) 200-500 м/с;

коэффициент объемной загрузки транспортной системы K_z=ρ/(V·ρ_b);

плотность обычного тяжелого бетона (ρ_b) 2000-2500 кг/м³;

расстояние от устья факела до поверхности укладки смеси (h) 0,1-1,5 м;

площадь факела на укладываемой поверхности S=h·tg(φ_f/2), м²;

угол конусности факела (φ_f) 6-15°;

водонасыщенность смеси (В) 50-250 л/м³;

динамический коэффициент рабочей среды пространства (υ_P) 0,02-0,1 кгс·с;

коэффициентов вариации однородности пульпы в устье факела (µ) 0,02-0,12;

предел прочности при раскалывании заполнителя (R_P) 1-100 кгс/м²;

угол направления инерционного перемещения факела относительно горизонта (γ) (-90)÷(+90)°;

- коэффициент направления инерционного перемещения смеси в пространстве;

g - нормальное ускорение.

4. Способ приготовления и инерционной укладки с уплотнением бетонной смеси при безвибрационном бетонировании по п.1, отличающийся тем, что операция принудительного приготовления включает циклическую загрузку в камеру и перемешивание с комбинированным перемещением компонентов в смесительной камере, включающее гравитационное и принудительное перемещения компонентов, совмещенные с горизонтальным принудительным смещение смеси, разгрузку смеси из камеры осуществляют эжектированием, созданием давления подпора D_п в камере величиной:

,

где D_Э - давления эжектирования;

с одновременным изменением направления горизонтального принудительного смещения смеси при перемешивании на противоположное, транспортирование смеси по материалопроводу осуществляют пневмотранспортом в виде воздушной пульпы в турбулентном режиме движения смеси по трубопроводу.

5. Способ приготовления и инерционной укладки с уплотнением бетонной смеси при безвибрационном бетонировании по п.1, отличающийся тем, что перед выгрузкой смеси из транспортной системы для укладки ее и уплотнения выполняют реконструкцию транспортируемого потока смеси формированием сложной формы потока, ограничением по поверхности плоскостью второго порядка, образованного гиперболоидной полуплоскостью с диффузорным расширением потока.

6. Способ инерционной укладки с уплотнением бетонной смеси при безвибрационном бетонировании по п.1, отличающийся тем, что циклическое принудительное приготовление включает циклическую загрузку в объеме: V_z=K·V_c,

где V_z - объем загрузки, м³,

V_C - объем смесительной камеры, м³,

К - коэффициент выхода бетонной смеси, равный 0,8≥К≥0,6;

или в объеме: V_z=0,7·V_c, при коэффициенте выхода бетонной смеси 0,8<К<0,6;

7. Способ инерционной укладки с уплотнением бетонной смеси при безвибрационном бетонировании по п.1, отличающийся тем, что перед разгрузкой смеси из камеры осуществляют продувку системы чистым воздухом давлением, равным давлению эжектирования разгрузки:

где D_Э - давления эжектирования,

D_p=f(V) - рабочее давление на выходе транспортной системы,

V - скорость пульпы в устье факела м/с;

D_п=(0,05-0,15)·D_Э - давление подпора в камере,

D_т - давление на входе транспортной системы,

K_tp - коэффициент транспортных потерь,

K_p - коэффициент потерь давления при разгрузке.

8. Способ приготовления и инерционной укладки с уплотнением бетонной смеси при безвибрационном бетонировании по п.1, отличающийся тем, что при выполнении реконструкции транспортируемого потока смеси формированием сложной формы потока осуществляют аэрозольное смачивании ее встречным потоком.

9. Установка приготовления и инерционной укладки с уплотнением бетонной смеси при безвибрационном бетонировании, содержащая смесительную камеру принудительного действия в виде горизонтального цилиндрического резервуара для перемешивания с нагнетательным патрубком, с загрузочным люком и разгрузочным механизмом в нижней части, пневмотранспортную систему в виде трубопровода и устройство выгрузки для укладки и уплотнения смеси, в смесительной камере установлен центральный рабочий вал с приводом, лопасти, установленные под углом между ее плоскостью в вертикальном положении и осью вала на свободных концах держателей, держатели прикреплены к центральному рабочему валу перпендикулярно его горизонтальной оси с возможностью их перемещения вдоль оси, разгрузочный механизм в нижней части смесительной камеры выполнен в виде камеры с эжекторным устройством в виде сопла эжектора и диффузора эжектора, соединенных с трубопроводом пневмотранспорта, на выходе которого размещено устройство выгрузки для укладки и уплотнения смеси, выполненного в виде сопла укладки, отличающаяся тем, что установка выполнена в виде единой герметично-замкнутой системы с напорным энергоисточником, привод центрального рабочего вала выполнен реверсивным с возможностью регулирования скорости, лопасти на держателях выполнены с возможностью изменения угла, установлены под углом, а держатели с расстоянием, совместно обеспечивающие перехлест лопастей в горизонтальном сечении смесительной камеры, геометрия и конфигурация пневмотранспорта выполнен из условия возможности турбулентного перемещения смеси, устройство выгрузки для укладки и уплотнения смеси в виде сопла укладки для формирования режимов факела выполнено специальной сложной конфигурации с поверхностью, выпуклой внутрь сопла второго порядка, и диффузором.

10. Установка приготовления и инерционной укладки с уплотнением бетонной смеси при безвибрационном бетонировании по п.9, отличающаяся тем, что лопасти на держателях установлены под углом, а держатели с расстоянием, совместно обеспечивающие перехлест лопастей в горизонтальном сечении смесительной камеры на величину 1/3-1/4 величины соседних полулопастей, сопло, формирующее факел инерционного перемещения бетонной смеси в пространстве для укладки и ее уплотнения, сложной конфигурации выполнено с направляющей, выпуклой внутрь сопла поверхностью в виде гиперболоидной полуплоскости, с длиной сопла

,

где L_S - длина сопла, м,

с диффузором на выходе длиной:

где L_D - длина диффузорной части сопла, мм,

D_c - диаметр сопла в минимальном сечении, мм;

D_t - диаметр сопла на входе в максимальном сечении, мм;

φ_S=6-15° - конусность диффузорной части сопла.

11. Установка приготовления и инерционной укладки с уплотнением бетонной смеси при безвибрационном бетонировании по п.9, отличающаяся тем, что давление подпора D_п в камере равно

где D_Э - давления эжектирования.

12. Установка приготовления и инерционной укладки с уплотнением бетонной смеси при безвибрационном бетонировании по п.9, отличающаяся тем, что на входе выходного сопла установлено устройство для аэрозольного смачивания смеси в виде распылителей, направленных навстречу технологическому потоку выгружаемой смеси.