Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Технология, машины и оборудование лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева

Диссертационная работа:

Ежова Светлана Владимировна. Разработка технологии изготовления железобетонных плит методом непрерывного вакуумного прессования для лесовозных автомобильных дорог : Дис. ... канд. техн. наук : 05.21.01 Йошкар-Ола, 2006 176 с. РГБ ОД, 61:06-5/1378

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 5

1. Состояние вопроса и задачи исследования 12

1.1. Обоснование необходимости строительства лесовозных
автомобильных дорог 12

  1. Зависимость прочности материала от способа уплотнения 14

  2. Задачи исследования 18

2. Теоретические основы технологии непрерывного вакуумного
прессования железобетонных плит для дорожных одежд лесовоз
ных автомобильных дорог
'. 19

  1. Процессы, происходящие при сжатии материалов 19

  2. Химические процессы, протекающие в бетонной смеси при непрерывном вакуумном прессовании 20

  3. Формирование структуры бетона в условиях непрерывного вакуумного прессования 27

  4. Процесс цементации бетонной смеси, протекающий в условиях непрерывного вакуумного прессования 29

  5. Выводы 37

3. Экспериментальные исследования технологии изготовления
прессованных железобетонных плит для лесовозных

автомобильных дорог 38

  1. Планирование, статистическая обработка и методика оценки результатов экспериментальных исследований 38

  2. Технология производства железобетонных плит для

лесовозных автомобильных дорог 40

  1. Методика испытания бетона на морозостойкость и деформативные свойства 45

  2. Разработка технологической линии для приготовления и

хранения бетонной смеси 46

  1. Разработка технологической линии прессования дорожных железобетонных плит 48

  2. Тарировка лабораторных установок 52

3.6.1. Тарировка винтового пресса 52

  1. Прессование бетонной смеси 54

  2. Испытание бетона на морозостойкость и деформативные

свойства 56

3.9. Испытание бетона на усталостное повреждение 61

ЗЛО. Результаты экспериментальных исследований контрольных

образцов из прессованного бетона с непрерывным

вакуумированием и виброуплотнением 62

  1. Работа системы оператор - бетонная смесь при прессовании .... 65

  2. Исследование изменения плотности бетонной смеси в процессе прессования одноосным сжатием 68

  3. Экспериментальные исследования прочности бетона прессованного "кольцевым" сжатием 71

  4. Экспериментальные исследования бетона на усталостное повреждение 73

  5. Выводы 77

4. Расчет конструктивных параметров железобетонных плит и

их технико-экономические показатели 78

4.1. Обоснование расчетной нагрузки дорожной одежды лесовозной

автомобильной дороги 78

  1. Расчет необходимой толщины железобетонных плит из прессованного бетона непрерывного вакуумирования для сборного покрытия 79

  2. Технико-экономическое обоснование применения непрерывного вакуумного прессования 82

  1. Определение экономической эффективности капитальных вложений 95

  2. Определение сравнительной экономической эффективности капитальных вложений 96

  1. Оценка эффективности инвестиций 99

  2. Выводы 103

Основные выводы и рекомендации 104

Список использованных источников 106

Приложение 1. Результаты экспериментальных исследований 119

Приложение 2. Локальные ресурсные сметы на строительство

участка лесовозной автомобильной дороги 150

Приложение 3. Тарировка прессов и вакуумных систем 157

Приложение 4. Авторские свидетельства и патент 165

Приложение 5. Акты внедрения результатов работы 174

Введение к работе:

Актуальность темы. Лесные богатства России и обширность ее территории ставят перед дорожниками задачу повышения срока службы лесовозных автомобильных дорог.

Относительно низкий срок службы дорог и их высокие эксплуатационные расходы в условиях России способствуют тому, что большая часть средств тратится не на строительство новых дорог, а на поддержание построенных дорог в работоспособном состоянии. Поэтому финансовые и материальные ресурсы необходимо эффективно вкладывать в работы, связанные со строительством долговечных дорог.

Опыт показывает, что наиболее надежными являются автодороги из железобетонных плит [75, 86, 87]. На дорогах П-в, Ш-в и IV-в категорий лесозаготовительных предприятий и на лесовозных автомобильных ветках допускается устройство колейной проезжей части из сборных железобетонных плит [110, 111]. Однако стоимость изготовления и транспортирования плит часто перекрывает выигрыш за счет уменьшения трудоемкости при монтаже покрытия. Кроме того, плиты имеют недостаточную изгибную прочность. При неравномерной просадке и перекосе плит появляются поперечные трещины, выбоины по середине и краям плит [16, 17, 38, 69, 72, 98, 102, 135, 136].

Задача повышения работоспособности плит становится особенно актуальной в современных экономических отношениях. Эта задача не является простой и зависит от многих факторов, в том числе от способа уплотнения бетонной смеси.

Большинство ныне применяемых методов исследований и технологий изготовления дорожных плит со времени их появления не претерпели существенных изменений и перестали отвечать требованиям рыночной экономики. В обеспечении работоспособности важное место играют также методы их испытаний. В стране накоплен большой опыт исследований прочности и

морозостойкости плит нагружением статическими нагрузками. Однако такой метод исследований дает приближенное решение задач, так как автодороги от колес транспорта воспринимают как статические, так и динамические знакопеременные нагрузки значительной частоты. Импульсные нагрузки способствуют образованию микро- и макротрещин и являются основными причинами снижения прочности и морозостойкости железобетонных плит [47, 108, 120, 123].

На базе статических нагрузок разработаны нормы и правила проектирования бетонных дорожных одежд по разным технологиям: с изготовлением рельс - форм, машин со скользящей опалубкой и по технологии укатываемого бетона [25, 58, 74, 118, 120, 124]. Используется комплексные химические добавки отечественного производства, позволяющие производить бетон модифицированной структуры, включающие систему воздушных условно-замкнутых пор размером 50-Т-250 мкм и объемом Зч-7% [53, 78, 79, 99, 115]. Предложены различные виды бетонов модифицированной структуры для дорожного строительства, например, выпускающие бетоны повышенной удо-боукладываемости, малощебеночные, мелкозернистые (песчаные) и другие бетоны [19, 42, 50,52,65, 69, 80,83,101,102, 104, 105, 108,113,130].

Однако изготовление дорожных плит по технологии модифицированной структуры требует дополнительных средств на оборудование для точной дозировки химических добавок и как следствие этого, повышение стоимости плит [13, 97].

Как показали экспериментальные исследования автора [42, 45, 46, 47, 49, 50], вакуумное прессование дает возможность получать бетон повышенной прочности и морозостойкости без химических добавок и даже из низко активных цементов, взятых после длительного хранения его в бумажных мешках. В то же время установлено, что коренным образом улучшать качество дорог и устранить все недостатки, присущие дорогам с плитами только путем повышения качества цемента и бетонной смеси, не удается [81, 82, 86]. Необходимо отметить, что автомобильные лесовозные дороги, построенные

7 даже из высококачественного цемента, подвергаются быстрому разрушению

от действующей на них знакопеременной нагрузки. В связи с этим в целом становится экономически невыгодным строить автомобильные лесовозные дороги из высококачественных дорогих бетонов [125, 126, 127].

Для устранения традиционных недостатков, присущих автомобильным лесовозным дорогам с колейными железобетонными плитами необходимо перейти к строительству по принципиально новым и более совершенным технологиям [1, 83, 88, 103, 121, 122, 131]. Одним из таких способов, дающих возможность повысить работоспособность дорог, является применение дорожных плит из прессованного мелкозернистого бетона. При этом особый интерес представляет вакуумное прессование плит. Под вакуумным прессованием понимается такой процесс, который во время действия давления из прессуемой массы производится откачка выделяющихся при этом газов и паров, благодаря чему улучшаются формовочные свойства массы. Процесс вакуумного прессования бетонной смеси сопровождается склеиванием частиц материала. При нагревании материала благодаря вакуумному прессованию преодолеваются поверхностные силы и удаляются выделяемые при этом газы, в результате чего образуется бетон высокой плотности. Известно, что вакуумным прессованием можно прессовать различные детали из порошка или склеивать материалы плоской формы, прокладывая между ними термопластичную фольгу в качестве связывающего средства. Таким путем можно соединять самые разные материалы, включая металл и стекло. Прессование из сырой смеси производится с предварительной дегазацией сырого материала. Большое применение этот процесс находит при производстве изделий керамической промышленности: кирпича, черепицы, пустотелых камней и других изделий, причем здесь также имеет большое значение предварительная дегазация. Прочность кирпичей из дегазированного материала примерно на 50% выше, чем из такого же сырого материала, но предварительно не обработанного [108, 116]. В данной работе обосновываются и исследуются пути целесообразного применения метода вакуумного прессования железобетонных

8 плит для использования в дорожных одеждах лесовозных дорог. Работа направлена на получение бетона высокой марки с портландцементом марки М400. В связи с этим вибрированный бетон брался класса В15 и сравнивался по прочности, плотности и морозостойкости с прессованным бетоном с таким же расходом цемента.

Цель работы. Разработка технологии и оборудования изготовления железобетонных плит методом непрерывного вакуумного прессования для лесовозных автомобильных дорог.

Объект исследований. Дорожная железобетонная плита лесовозной автомобильной дороги и оборудование для изготовления прессованных плит.

Предмет исследования. Процесс изготовления бетона методом непрерывного вакуумного прессования.

Методы исследования. Используются методы математической статистики и теория планирования эксперимента, методы теоретического и лабораторного исследований процессов уплотнения бетонной смеси. Разработаны методы вакуумной защиты компонентов и бетонной смеси от воздействия на них атмосферного воздуха на протяжении всей технологической линии: подачи материалов, транспортирования, дозирования, приготовления бетонной смеси и формования изделий. Предложены методы циклового силового воздействия на бетонную смесь, как на термодинамическую систему и испытания бетона знакопеременной нагрузкой. Использованы прикладные программные пакеты Microsoft Word, MS Paint, Corel DRAW, БАГИРА.

Научная новизна:

  1. разработка и апробация в лабораторных условиях оборудования и технологии для прессования бетонной смеси методом непрерывного вакуу-мирования, которые запатентованы автором;

  2. разработка и апробация в лабораторных условиях установки для испытания бетона на знакопеременную нагрузку, отличающуюся от известных решений и применяемых для испытания металла на ударную прочность. При этом установка снабжена устройством автоматического подъема груза и

9 счетчиком числа ударов.

Практическая ценность. Строительство дорожной одежды лесовозной автомобильной дороги с использованием железобетонных плит, изготовленных методом непрерывного вакуумного прессования, позволяет значительно повысить их работоспособность в зависимости от давления в технологической линии Pj и количества циклов прессования: по статической нагрузке

при пяти цикловом вакуумном прессовании { = 0,13PflftU/) - в 4 раза при

одноосным прессовании и в 5,4 раза при "кольцевом" прессовании; увеличение сопротивлению усталостному разрушению (Р] = 0,13Рдт,и) - в 3,6 раза при одноосным прессовании и 4,7 раза при "кольцевом" прессовании; снижение материальных затрат на 50 % при строительстве 1км лесовозной автомобильной дороги. Разработанные и апробированные в лабораторных условиях технология и оборудование для непрерывного вакуумного прессования бетонной смеси могут быть использованы при изготовлении бетонных плит для покрытий лесовозных автомобильных дорог. Для получения наиболее полной информации о работоспособности лесовозных автомобильных дорог целесообразно провести испытания образцов из бетона на статическую и знакопеременную нагрузки, и на морозостойкость.

Научные положения и результаты, выносимые на защиту:

  1. методика и установка непрерывного вакуумирования и прессования железобетонных плит из мелкозернистого бетона для лесовозных автомобильных дорог прессами одноосного и "кольцевого" сжатий;

  2. результаты экспериментальных исследований моделей железобетонных плит из мелкозернистого бетона, полученного методом непрерывного вакуумирования и прессования при помощи прессов одноосного и "кольцевого" сжатий;

  3. технология изготовления железобетонных плит из мелкозернистого бетона с применением непрерывного вакуумирования и прессования одноосным и "кольцевым" сжатием;

  4. оборудование для выгрузки, транспортировки сухих компонентов бе-

10 тонной смеси, приготовления бетонной смеси, транспортирования бетонной

смеси к бетоноукладчику, укладки бетонной смеси, выдачи бетонной смеси порциями и вакуумного прессования бетонной смеси.

Апробация работы. Результаты работы обсуждались на научно-технической конференции "Новые идеи развития бетона и железобетонных конструкций" в НИИжелезобетона (2002) и на научной конференции по итогам научно-исследовательских работ Марийского государственного технического университета (2005).

По результатам работы получено шесть авторских свидетельств СССР и патент РФ в соавторстве: № 1502359, № 1638021, № 1654163, № 1766682, № 1776561, №1452763, патент 1736781.

Работа в соавторстве по патенту № 1736781, представленная на выставку студенческих работ на ВДНХ СССР в 1989 году, удостоена серебряной медали.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано автором в 21 работе объемом 6,19 п.л., 20 работ в соавторстве (5,69 п.л.), авторский вклад 50%, в том числе: 9 статей в научных журналах, рекомендованных ВАК (1,81 п.л.), 6 авторских свидетельств СССР (1,75 п.л.), 1 патент РФ (0,5 п.л.); 2 статьи в научных журналах (0,94 п.л.); 3 статьи по материалам всероссийских НТК (1,18 п.л.).

Личный вклад автора. Диссертация является результатом многолетних исследований, выполненных лично автором или в соавторстве работы по изучению состояния вопроса, разработке технологии непрерывного вакуумного прессования и чертежей моделей устройств и участие в экспериментальных исследованиях, обработке материалов, анализу и обобщению результатов исследований. Выражаю благодарность за помощь и поддержку в проведении данных исследований Лифантьеву В.И., кандидату технических наук, доценту кафедры "Промышленное и гражданское строительство" Ухтинского государственного технического университета, действительному

члену Международной Академии авторов научных открытий и изобретений (МААНОИ).

Реализация работы. Результаты исследований внедрены в программный комплекс по расчету и проектированию дорог "Рабур" ООО "Топома-тик" (г. Санкт-Петербург, Московский пр., 143, офис № 525), а также в учебный процесс МарГТУ для студентов специальности 270502 (291000) "Автомобильные дороги и аэродромы".

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, основных выводов и рекомендаций, списка использованных источников из 136 наименований, в том числе 5 иностранных и 5 приложений. Основное содержание работы изложено на 176 с. и включает 39 рисунков и 23 таблицы. Приложения включают 48 с. текста, 12 таблиц, 10 рисунков.

В 1995 г. соискателем была изменена фамилия в связи с вступлением в брак (с Лифантьевой на Ежову).

Подобные работы
Баронова Любовь Геннадиевна
Разработка технологии строительства одежд лесовозных дорог с использованием черного объемно-силикатизированного щебня
Демина Марина Юрьевна
Технология изготовления огнезащищенных древесностружечных плит
Прокопьев Сергей Анатольевич
Разработка технологии ультраоксипиролиза древесной биомассы для получения бионефти и древесного угля
Анисимов Владимир Александрович
Разработка технологии высокотемпературной сушки прессованной древесины в процессе ее получения
Шарапов Евгений Сергеевич
Разработка технологии получения строганого шпона из древесины березы с ядровой гнилью
Русинова Наталия Владимировна
Разработка технологии рубок ухода (прореживания) с учетом размещения биогрупп деревьев
Локтионова Ирина Валентиновна
Разработка технологии получения ментадиенов и n-цимола из скипидара
Протасов Александр Васильевич
Исследование свойств и разработка технологии производства газетной бумаги пониженной массоемкости
Антонов Виктор Николаевич
Разработка технологии комплексной переработки биомассы лимонов с получением биологически ценных продуктов
Сысоева Наталья Владимировна
Разработка технологии производства крафт-лайнера повышенной жесткости

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net