Список литературы
1. Илюхин А.В., Марсов В.И., Васильев Ю.Э. Автоматизированные технологии в приготовлении бетонной смеси. М.: МАДИ. 2012. 120 с.
2. Васильев Ю.Э. Шляфер В.Л., Бокарев Е.И. Принципы связного многокомпонентного дозирования // Сборник научных трудов кафедры АСУ М.: Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет. 2011.
3. Барский Р.Г., Иванов Ю.В. Вероятностные методы проектирования систем управления и контроля на предприятиях стройиндустрии. М., МАДИ, 1980. 121 с.
4. Остроух А.В., Айсарина А.А. Разработка автоматизированной системы управления бетоносмесительной установкой с двухвальным смесителем // Автоматизация и управление в технических системах. 2015. № 1. C. 51-59. DOI: 10.12731/2306-1561-2015-1-7.
5. O^roukh A.V., Wai Ph.A., Kolbasin A.M., Seleznev V.P. Simulation Modeling of Non-Homogeneous Mixture in the Horizontal Drum Mixer // International Journal of Advanced Studies (iJAS). 2015. Vol. 5. No 4. Р. 3-7. DOI: 10.12731/2227-930X-2015-1-1.
DOI: 10.12731/WSD-2015-6-12 УДК 681.52
автоматическая система измерений консистенции бетонной смеси при перемешивании
Илюхин А.В., Марсов В.И., Колбасин А.М., Ивачев А.В.
ФГБОУ ВПО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)», Российская Федерация, г. Москва, http://www.madi.ru, alex123456789.a@yandex.ru
В статье приводится описание промышленного прибора для непосредственного определения консистенции бетонной смеси и, следовательно, ее готовности, на основе измерения уровня вибрации корпуса смесителя циклического действия на промышленных бетоносмеси-тельных установках, позволяющего выдерживать оптимальную продолжительность смешивания ее компонентов.
Ключевые слова: бетонные смеси, бетоносмеситель, процесса регулирования, устройства автоматического контроля.
automatic measurement consistency concrete mixture while stirring
IlukhinA.V., Marsov V.I., KolbasinA.M., IvachevA.V.
State Technical University - MADI, Russian Federation, Moscow, http://www.madi.ru, alex123456789.a@yandex.ru
The article provides a description of the industrial unit for the direct determination of the consistency of the concrete mix and hence its readiness, on the basis of measuring the level of vibration mixer housing cyclic operation in industrial concrete mixing plant to withstand the optimal duration of mixing components.
Keywords: concrete mixture, concrete mixer, process control, automatic control devices.
Введение
Практическая реализация высокоэффективной циклической технологии получения бетонных смесей возможна лишь при создании и внедрении в производство автоматизированных систем приготовления смесей, т.е. единой неразрывной системы, в которой технологическое оборудование и системы управления смешиванием и дозированием должны быть направлены на достижение одной и той же конечной цели - приготовле-
ния смесей с требуемыми количественными и качественными характеристиками. Однако, к настоящему времени решены лишь локальные задачи автоматизации отдельных переделов производства строительных смесей и в первую очередь режимов дозирования компонентов [1-5]. При этом не учитывается влияние ошибок дозирования и характер их изменения в потоке транспортируемого материала на качество смешивания, которое оценивается весьма приближенно с использованием косвенных параметров в виде мощности приводного двигателя бетоносмесителя. Все это не позволяет использовать в полной мере потенциальные возможности циклической технологии производства бетонных смесей и делает актуальным решение задачи повышения эффективности влияния взаимосвязанных операций смешивания-дозирования на качество смесей.
Методы решения поставленной задачи
Для регулирования параметров качества бетонной смеси необходимо прикладывать корректирующие воздействия при получении рабочей консистенции свежеприготовленной смеси еще в процессе смешивания, возможно с учетом зависимости от последующих процессов (транспортировка, загрузка в формы, уплотнение и т.д.). Автоматическое регулирование технологически необходимой консистенции бетонной смеси должно быть взаимообусловлено ограничениями на разброс водоцементного отношения, определяющего прочность, сокращением передозировки цемента и однородностью смеси, оцениваемой коэффициентом вариации отклонения содержания различных компонентов смеси от среднего значения. Система автоматического регулирования параметров бетонной смеси должна реализовать функции: коррекции заданных количеств воды с учетом влажности заполнителей; выдерживания и не превышения требуемого водоцементного отношения; определения и регулирования консистенции смеси; минимизации коэффициента вариации отклонения масс отдельных компонентов от средних значений [6, 7, 8].
Повышение эффективности производства бетонных смесей возможно только за счет объединения системы автоматического регулирования
водоцементного отношения с системой автоматического регулирования консистенции путем параллельной оценки количества воды затворения и количества воды для получения нужной консистенции. При увеличении собственной влажности заполнителей время дозирования воды до оптимального значения уменьшается. Оптимальное количество воды должно соответствовать водоцементному отношению 0,2-0,25. В зависимости от требующейся консистенции дополнительно вводится определенное количество воды, зависящее от времени дозирования.
Еще одним немаловажным параметром готовой смеси служит ее однородность, которая зависит как от конструкции смесителя, так и от относительной скорости его рабочих органов.
Таким образом, структура процесса регулирования качественных параметров бетонной смеси должна включать в себя функциональные блоки сбора данных измерений расхода компонентов, влажности заполнителей, воды и консистенции, обработки данных измерений, управления и регулирования процессом смешивания бетонной смеси в смесителе циклического действия. Повышение качества приготавливаемых смесей возможно за счет уменьшения погрешности дозирования исходных материалов; коррекции состава бетонных смесей, в зависимости от физико-механических свойств и влажности исходных материалов; повышения точности измерения консистенции бетонной смеси; повышения однородности смеси.
Современное технологическое оборудование бетоносмесительных установок и заводов обеспечивает необходимую погрешность дозирования составляющих бетонной смеси [7, 8, 9]. Однако, это не гарантирует стабильного получения требуемой прочности бетона и удобоукладываемости смеси, связанных с однородностью бетона в изделиях и сооружениях.
Существующая неоднородность свойств бетонной смеси во многом обусловлена погрешностью дозирования воды. Учет переменной влажности заполнителей и особенно песка необходим для непрерывной коррекции дозирования воды в смеси. Автоматический контроль влажности заполнителей и водосодержания смеси (особенно в осенний период) и,
как следствие этого, качества бетонной смеси - важнейшая задача технологических процессов приготовления бетонных смесей. Отсутствие коррекции воды по ее содержанию в заполнителях приводит к большим колебаниям прочности и удобоукладываемости бетонной смеси и вынуждает компенсировать влажность заполнителей перерасходом цемента.
Избыточная вода, не учтенная при дозировании компонентов бетонной смеси, разжижает минеральный клей в массе, что снижает прочность бетона.
Для получения однородной смеси необходимо выдерживать оптимальную продолжительность перемешивания составляющих бетонной смеси. Однако, в настоящее время не существует промышленных приборов для непосредственного определения однородности бетонной смеси и, следовательно, ее готовности. Однородность определяется в лабораторных условиях методов проб с различными способами оценки отобранных образцов. В производственных условиях в общей технологической цепи процесс перемешивания не контролируется, а его продолжительность, задаваемая нормативными документами, определяется конструктивными особенностями смесителя и большим числом факторов, которые носят случайный характер: марка и свойства бетонной смеси, очередность загрузки компонентов и содержание в них воды и примесей, техническое состояние смесителя. Поэтому устанавливаемая нормативными документами продолжительность перемешивания не является оптимальной. На практике это приводит к неоднородности смеси и соответственно браку продукции при минимальном времени перемешивания, а при максимальном времени - повышенному износу лопастей и самого бетоносмесителя, снижению его производительности, а также частичной расслаиваемостью бетонной смеси.
Попытки создания устройств контроля однородности бетонной смеси в процессе приготовления не дали положительных результатов из-за их низкой точности и надежности, поскольку они основаны на контактном способе измерений и на косвенной оценке показателей.
Более эффективные устройства автоматического контроля и регулирования однородности бетонных смесей используются за рубежом.
Так микропроцессорное устройство "Корматик" (Германия) осуществляет управление подачей воды в бетоносмеситель для заданной однородности бетонной смеси, что дает экономию цемента около 10 кг на 1 м3 бетонной смеси.
Фирма "Штеттер" (Германия) в микропроцессорных системах МС-14 и МС-22 также использует устройства для автоматического регулирования однородности бетонной смеси в каждом цикле перемешивания в зависимости от фактической влажности заполнителей. Аналогичные устройства входят в комплекты микропроцессорных систем управления приготовлением бетонных смесей фирм "Доннер" (Анстрия), "Эйрих" (Германия) и др.
Создание измерительной системы для определения однородности бетонной смеси в процессе ее приготовления требует проведения значительных теоретических и экспериментальных разработок, выбора метода измерения, поиска информационных признаков, однозначно связанных с процессом образования смеси, разработки регулирующих и измерительных приборов.
результаты решения поставленной задачи
Бетонная смесь представляет собой сложную многокомпонентную систему, содержащую мелкие частицы цем
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.