RU2039646C1

RU2039646C1 - Method of molding architectural articles

Info

Publication number: RU2039646C1
Authority: RU
Inventors: В.Н. Баранов
Original assignee: Малое предприятие "Политехник"
Priority date: 1992-07-28
Filing date: 1992-07-28
Publication date: 1995-07-20

Abstract

FIELD: manufacture of building material. SUBSTANCE: thickening of mixture is carried out at the value of vibration overload approximating the maximum one. EFFECT: facilitated manufacture. 5 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технике производства строительных изделий, например, из мелкозернистых жестких бетонов, а также установки для его осуществления. The invention relates to techniques for the production of building products, for example, of fine-grained hard concrete, as well as installations for its implementation.

Известны способы формования строительных изделий из мелкозернистых жестких бетонных смесей, заключающиеся в том, что в форму установленную на виброплощадке укладывают мелкозернистую бетонную смесь, сверху опускают пригруз и производят уплотнение. Known methods for forming building products from fine-grained hard concrete mixtures, which consist in the fact that a fine-grained concrete mixture is placed in a mold installed on a vibrating platform, the load is lowered from above and compaction is performed.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, в котором бетонная смесь загруженная в форму установки подвергается одновременному воздействию вибрационных сил от виброплощадки и пригруза с силой создаваемой винтовым механизмом и зависящей от жесткости бетонной смеси. Виброобжатие бетона осуществляется частотой 41-43 Гц и амплитудой колебаний пригруза в диапазоне 1,6-1,75 мм, отличной от частоты вынужденных колебаний виброплощадки равной 48-50 Гц и амплитудой ее колебаний 1,5-1,2 мм за счет напряженного состояния пружины постоянной жесткости. Closest to the proposed is a method in which the concrete mixture loaded into the installation form is subjected to simultaneous exposure to vibrational forces from the vibrating plate and the load with the force generated by the screw mechanism and depending on the rigidity of the concrete mixture. Vibrocompression of concrete is carried out with a frequency of 41-43 Hz and an amplitude of vibrations of the load in the range of 1.6-1.75 mm, different from the frequency of forced vibrations of the vibrating platform equal to 48-50 Hz and the amplitude of its vibrations of 1.5-1.2 mm due to the stress state springs of constant stiffness.

Недостаток известного способа зависимость указанных параметров (частот и амплитуд) колебательного формования, определяющих эффективность способа формования от количественных показателей массива конструктивных параметров колебательной системы: массы колеблющихся элементов, амплитуды и частоты вынуждающей силы, собственной частоты незатухающих колебаний, коэффициента жесткости пружины, коэффициента затухания системы, определяемого в основном качественным составом формуемых смесей. The disadvantage of this method is the dependence of the indicated parameters (frequencies and amplitudes) of vibrational molding, which determine the effectiveness of the molding method from the quantitative indicators of the array of structural parameters of the vibrational system: mass of oscillating elements, amplitude and frequency of the driving force, natural frequency of undamped vibrations, spring stiffness coefficient, system attenuation coefficient, determined mainly by the qualitative composition of the moldable mixtures.

Известны установки для формования строительных изделий, содержащие смонтированные на общей станине пуансон и матрицу с возбудителем колебаний, вибростол и механизмы для вертикальных и горизонтальных перемещений (а.с. СССР N 1004097, кл. В 28 В, 1/08, 1980). Known installations for molding building products containing mounted on a common frame punch and a matrix with an exciter, vibrating tables and mechanisms for vertical and horizontal movements (A.S. USSR N 1004097, class B 28 V, 1/08, 1980).

Близким к технической сущности и достигаемому результату является установка для формования строительных изделий из бетонных изделий, содержащая упругую колебательную систему, в которой для интенсификации процесса уплотнения бетонной смеси и уменьшения энергоемкости упругие амортизаторы, а также возбудитель колебаний смещены в горизонтальной плоскости от оси пуансона на расстоянии 0,5-0,8, 1,5-1,8 и 0,8-1,6 расстояния между боковыми стенками вкладыша (а.с. СССР N 1269997 А1, кл. В 28 В 3/04, 1/08, 1982). Close to the technical nature and the achieved result is an installation for molding building products from concrete products, containing an elastic oscillating system, in which, to intensify the process of compaction of the concrete mixture and reduce energy intensity, the elastic shock absorbers, as well as the vibration exciter, are displaced in a horizontal plane from the axis of the punch at a distance of 0 , 5-0.8, 1.5-1.8 and 0.8-1.6 the distance between the side walls of the liner (AS USSR N 1269997 A1, CL 28 V 3/04, 1/08, 1982).

Недостаток известных установок неэффективность процесса настройки структуры их упругой колебательной системы на заданное, оптимальное значение виброперегрузки j, которая определяется, имеющих место в известных установках, постоянным значением эквивалентного коэффициента жесткости С упругих элементов установок и при неупругом вибростоле не зависит от параметров смещения элементов колебательной системы в указанных пределах. The disadvantage of the known installations is the inefficiency of the process of adjusting the structure of their elastic oscillatory system to a predetermined optimal vibration overload j, which is determined, as is the case in known installations, by the constant value of the equivalent stiffness coefficient C of the elastic elements of the installations and with an inelastic vibrating table does not depend on the displacement parameters of the elements of the specified limits.

Цель изобретения разработка способа формования строительных изделий и установки для его осуществления, исключающих зависимость процесса формования от количественных показателей массива конструктивных параметров колебательной системы и качественных показателей составов формуемых смесей, минимизация потребляемой мощности и времени процесса формования, максимизация прочности бетона при постоянной силе давления пригруза, повышение КПД установки. The purpose of the invention is the development of a method for molding building products and installations for its implementation, eliminating the dependence of the molding process on quantitative indicators of the array of structural parameters of the oscillating system and qualitative indicators of the compositions of the molded mixtures, minimizing the power consumption and time of the molding process, maximizing the strength of concrete with a constant load pressure force, increasing The efficiency of the installation.

Поставленная цель достигается тем, что уплотнение производят при оптимальном значении виброперегрузки, близкому к его максимальному значению в зарезонансной области амплитудно-частотной характеристики упругой колебательной системы установки. This goal is achieved in that the compaction is carried out at the optimum value of vibration overload, close to its maximum value in the resonance region of the amplitude-frequency characteristic of the elastic vibrational system of the installation.

На фиг. 1-4 приведена конструктивная схема установки, поясняющая технологию предлагаемого способа формования; на фиг. 5 экспериментальные зависимости времени t формования изделий из бетонной смеси с различным содержанием цемента, от амплитудно-частотной характеристики установки и развиваемой ей виброперегрузки j. In FIG. 1-4 shows a structural diagram of the installation, explaining the technology of the proposed method of molding; in FIG. 5 experimental dependences of the time t of molding products from concrete mix with different cement contents, on the amplitude-frequency characteristics of the installation and the vibration overload developed by it j.

В таблицу сведены результаты экспериментальных исследований, по которым построены графики фиг. 5, а также приведены данные, характеризующие динамику процесса формования. The table summarizes the results of experimental studies on which the graphs of FIG. 5, as well as data characterizing the dynamics of the molding process.

Установка содержит (фиг. 1) упругую балку 1, закрепленную концами в корпусе станины 2, колебаний 22 возбудитель, с возможностью его закрепления в произвольном положении по длине балки. Вдоль балки смонтированы подвижные опоры 6 с амортизаторами 8 и винтовыми зажимами 7. Опоры связаны с маточными гайками 9 и 20, которые приводятся в движение ходовым винтом 21, смонтированным в подшипниках 5 и 19. Винт 21 с обеих сторон по его длине имеет обратную резьбу и приводится во вращательное движение маховиком 3 с рукояткой 4. Установка снабжена бункером 15 и мерной емкостью 16, имеющей возможность перемещаться в горизонтальной плоскости штоком 17 поршня гидроцилиндра 18. Матрица 10 смонтирована в корпусе станины. Подвижное дно ее 14 приводится в колебательное движение толкателем 23 и поступательное движение толкателем 24, закрепленным на конце штока 25 гидроцилиндра 26. Пуансон 13 приводится в движение штоком 12 гидроцилиндра 11. The installation contains (Fig. 1) an elastic beam 1, fixed by the ends in the body of the bed 2, oscillations 22 of the pathogen, with the possibility of fixing it in an arbitrary position along the length of the beam. Movable bearings 6 are mounted along the beam with shock absorbers 8 and screw clamps 7. The supports are connected to the uterine nuts 9 and 20, which are driven by a lead screw 21 mounted in bearings 5 and 19. The screw 21 has a reverse thread along both sides along its length and it is rotationally driven by a flywheel 3 with a handle 4. The installation is equipped with a hopper 15 and a measuring tank 16, which can be moved in the horizontal plane by the piston rod 17 of the hydraulic cylinder 18. The matrix 10 is mounted in the frame body. Its movable bottom 14 is driven into oscillatory motion by the pusher 23 and the translational motion by the pusher 24, mounted on the end of the rod 25 of the hydraulic cylinder 26. The punch 13 is driven by the rod 12 of the hydraulic cylinder 11.

Способ осуществляется следующим образом. Упругая балка 1 (фиг. 1) находится в покое, подвижное дно 14 располагается на верхнем уровне матрицы, выдвинутым толкателем 24. The method is as follows. The elastic beam 1 (Fig. 1) is at rest, the movable bottom 14 is located at the upper level of the matrix, extended by the pusher 24.

Шток 17 поршня (фиг. 2) гидроцилиндра 18 перемещает мерную емкость 16 на матрицу 10 в зону формования. В момент прихода мерной емкости в зону формования подается команда на опускание штока 25 с толкателем 24 на его конце вместе с подвижным дном 14 и включение вибровозбудителя 22. В результате происходит заполнение матрицы 10 смесью и предварительное ее уплотнение. The piston rod 17 (Fig. 2) of the hydraulic cylinder 18 moves the measuring tank 16 to the matrix 10 in the molding zone. At the moment the measured capacity arrives in the molding zone, a command is sent to lower the rod 25 with the pusher 24 at its end together with the movable bottom 14 and the vibration exciter 22 is turned on. As a result, the matrix 10 is filled and pre-compacted.

Шток 17 (фиг. 3) поршня гидроцилиндра 18 возвращается в исходное положение, устанавливая мерную емкость 16 под загрузку очередной порцией смеси. С возвратом штока 17 в исходное положение подается команда на описание штока 12 с вибропуансоном 13 гидроцилиндра 11 и повторное включение вибровозбудителя 22. Начинаются процесс виброуплотнения и настройка колебательной системы с уплотняемым изделием на оптимальное значение виброперегрузки. Ходовой винт с обратной резьбой по его сторонам приводимый во вращательное движение маховиком 3 с рукояткой 4 приводит в продольное движение вдоль балки 1 маточные гайки 9 и 20 и связанные с ними опоры 6 с амортизаторами 8. Изменением длины упругой балки при прочих постоянных значениях величин массива параметров упругой колебательной системы варьируется эквивалентный коэффициент жидкости С балки 1 с настройкой оптимального значения виброперегрузки. The rod 17 (Fig. 3) of the piston of the hydraulic cylinder 18 is returned to its original position, setting the measuring tank 16 under loading another portion of the mixture. With the return of the rod 17 to its original position, a command is given to describe the rod 12 with the vibro-punch 13 of the hydraulic cylinder 11 and the repeated activation of the vibration exciter 22. The process of vibration compaction and adjustment of the oscillating system with the sealed product to the optimal value of vibration overload begin. A lead screw with reverse thread on its sides, rotationally driven by a flywheel 3 with a handle 4, longitudinally moves along the beam 1 the uterine nuts 9 and 20 and the associated supports 6 with shock absorbers 8. Changing the length of the elastic beam with other constant values of the parameter array the elastic oscillatory system varies the equivalent coefficient of fluid C of the beam 1 with the setting of the optimal value of vibration overload.

Положение подвижных опор фиксируется винтовыми зажимами 7, тем самым установка подготовлена к формованию изделий. Далее подается команда на подъем штока 25 с толкателем 24 вместе с подвижным дном 14 на верхний уровень матрицы с отформованным изделием, шток 17 поршня (фиг. 4) гидроцилиндра 18 перемещает мерную емкость 16 на матрицу 10 в зону формования и толкателем 27 выводит отформованное изделие 28 из зоны формования на приемный стол 29. The position of the movable supports is fixed by screw clamps 7, thereby the installation is prepared for molding products. Next, a command is issued to raise the rod 25 with the pusher 24 together with the movable bottom 14 to the upper level of the matrix with the molded product, the piston rod 17 (Fig. 4) of the hydraulic cylinder 18 moves the measuring tank 16 onto the matrix 10 into the molding zone and the pusher 27 displays the molded product 28 from the molding zone to the receiving table 29.

Построенные на фиг. 5 экспериментальные зависимости, данные которых сведены в таблицу, показывают, что при постоянном значении силы давления на бетонную смесь через пуансон посредством поршня гидроцилиндра 11 (фиг. 1), постоянных значениях массива конструктивных параметров колебательной системы, качественного состава формуемой смеси и одинаковых условиях гидротермальной обработки и времени обработки отформованных образцов, частота ω,1/с (f, Гц) и амплитуда А, мм (фиг. 5), вынужденных колебаний подвижного дна 14 (фиг. 1) различно влияют на время t, c, процесса формования (фиг. 5) бетонной смеси. Для определения формуемости бетонной смеси использовали усеченный конус с разъемной нижней частью, который вставляли в форму, закрепляли и заполняли смесью по высоте формы. В качестве критерия формуемости принимали время t= t* (фиг. 5), в течение которого смесь полностью вытекала из конуса через нижнюю съемную часть. При этом четко усматривается минимальное значение времени t*=13-15 с, которое соответствует оптимальному режиму формования: максимальному значению предела прочности бетона при сжатии в возрасте 28 суток, минимальному значению потребляемой вибровозбудителем мощности по сравнению с развиваемой на его валу. Критериальному значению времени t* формования соответствует оптимальное, близкое к максимальному значению виброперегрузки j, развиваемой упругой колебательной системой установки, которое вычисляется по формуле j=(A ω²)/g, где А и ω- значение амплитуды и частоты вынужденных колебаний вибровкладыша 14, ω=2π f, f частота, Гц, g ускорение силы тяжести. Известно [2] что амплитуда А является функцией количественных показателей массива конструктивных параметров колебательной системы, в том числе эквивалентного коэффициента жесткости С упругой балки 1, а также коэффициента затухания системы, определяемого качественным составом формуемой смеси.Constructed in FIG. 5 experimental dependences, the data of which are summarized in the table, show that at a constant value of the pressure force on the concrete mixture through the punch through the piston of the hydraulic cylinder 11 (Fig. 1), constant values of the array of structural parameters of the oscillating system, the qualitative composition of the moldable mixture and the same hydrothermal processing conditions and the processing time of the molded samples, the frequency ω, 1 / s (f, Hz) and the amplitude A, mm (Fig. 5), forced oscillations of the moving bottom 14 (Fig. 1) differently affect the time t, c, the molding process Ia (FIG. 5) of the concrete mix. To determine the formability of the concrete mixture, a truncated cone with a detachable lower part was used, which was inserted into the mold, fixed and filled with the mixture along the height of the mold. The time t = t * (Fig. 5), during which the mixture completely flowed out of the cone through the lower removable part, was taken as a formability criterion. In this case, the minimum value of time t * = 13-15 s is clearly seen, which corresponds to the optimal molding mode: the maximum value of the compressive strength of concrete at the age of 28 days, the minimum value of the power consumed by the vibration exciter compared to that developed on its shaft. The criterion value of the molding time t * corresponds to the optimal, close to the maximum value of the vibration overload j developed by the elastic vibrational system of the installation, which is calculated by the formula j = (A ω ² ) / g, where A and ω are the amplitude and frequency of the forced vibrations of the vibration liner 14, ω = 2π f, f frequency, Hz, g acceleration of gravity. It is known [2] that amplitude A is a function of quantitative indicators of the array of structural parameters of the oscillatory system, including the equivalent stiffness coefficient C of the elastic beam 1, as well as the attenuation coefficient of the system, determined by the qualitative composition of the moldable mixture.

Варьирование эквивалентным коэффициентом жесткости С, при остальных постоянных величинах массива конструктивных параметров, в том числе качественного состава формуемой смеси, позволяет варьировать частотой К собственных колебаний системы, тем самым устанавливать необходимый коэффициент Z=

расстройки системы, что позволяет при установившемся коэффициенте затухания системы по коэффициентам А и ω, 1/c настроить оптимальное, близкое к минимальному значению коэффициента j виброперегрузки.Varying the equivalent stiffness coefficient C, for other constant values of the array of design parameters, including the qualitative composition of the moldable mixture, allows you to vary the frequency K of the natural oscillations of the system, thereby setting the necessary coefficient Z =

detuning of the system, which allows for a steady-state attenuation coefficient of the system using the coefficients A and ω, 1 / c to adjust the optimal, close to the minimum value of the vibration overload coefficient j.

При количественном изменении величин конструктивных параметров (массы формуемых изделий, коэффициентов К) упругой колебательной системы установки, или качественного состава формуемых смесей, изменяющих коэффициент затухания системы, производится переналадка упругой колебательной системы описанным выше способом. With a quantitative change in the values of the design parameters (mass of the molded products, K coefficients) of the elastic vibrational system of the installation, or the qualitative composition of the molded mixtures that change the attenuation coefficient of the system, the elastic vibrational system is readjusted as described above.

Приведенные на фиг. 5 экспериментальные зависимости времени t формования изделий от амплитудно-частотной характеристики (кривая 1) и виброперегрузки (кривая 2) развиваемой упругой колебательной системой установки соответствуют различному содержанию цемента в образцах (кривые 3, 4, 5) при равном содержании цементного геля (В/ц)=const. Referring to FIG. 5, the experimental dependences of the molding time t of the products on the amplitude-frequency characteristics (curve 1) and vibration overload (curve 2) of the developed elastic vibrational system of the installation correspond to different cement contents in the samples (curves 3, 4, 5) with an equal content of cement gel (W / c ) = const.

Формовали образцы размером 400х400х100 мм из бетонной смеси состава: цемент марки 500 активностью 44 МПа с расходом 400 кг/м³(кривая 3), 500 кг/м³ (кривая 4), 600 кг/м³ (кривая 5); песок кварцевый с модулем крупности 2, 3, соответственно 330 кг/м³ (кривая 3), 230 кг/м³(кривая 4), 130 кг/м³ (кривая 5).Samples of 400x400x100 mm in size were formed from a concrete mixture of the composition: 500 grade cement with an activity of 44 MPa with a flow rate of 400 kg / m ³ (curve 3), 500 kg / m ³ (curve 4), 600 kg / m ³ (curve 5); silica sand with a fineness modulus of 2, 3, respectively 330 kg / m ³ (curve 3), 230 kg / m ³ (curve 4), 130 kg / m ³ (curve 5).

Водосодержание цементного геля (В/ц), соответственно: 0,27 (кривая 3), 0,27 (кривая 4), 0,27 (кривая 5). The water content of the cement gel (W / c), respectively: 0.27 (curve 3), 0.27 (curve 4), 0.27 (curve 5).

Испытания проводились методом разрушения кубиков размером 10х10х10 см, вырезанных из средней части блоков с возрастом 28 сут естественного старения. The tests were carried out by breaking 10 x 10 x 10 cm cubes cut from the middle part of blocks with 28 days of natural aging.

Полученные результаты сведены в таблицу. The results are summarized in table.

Claims

METHOD FOR FORMING BUILDING PRODUCTS, including laying the mixture in a matrix with a moving bottom, compaction of the mixture by vibration with the simultaneous action of a punch, characterized in that, in order to exclude the dependence of the parameters of the oscillatory process from the design parameters of the oscillating system of the installation and the parameters of the molded mixtures, reducing energy consumption and time for molding, increasing the strength of products with a constant pressure force of the punch, compaction of the mixture is carried out at close to maximum the magnitude of vibration overload in the resonance region of the oscillatory system.