Міністерство освіти і науки України

Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури

ДОНЕЦЬ ОЛЕКСАНДР ВАДИМОВИЧ

УДК 691 (043.3)

РЕОЛОГІЧНІ І ТЕХНОЛОГІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ

БУДІВЕЛЬНИХ СУМІШЕЙ І ЇХ КОНТРОЛЬ

ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНИМ МЕТОДОМ

05.23.05 – будівельні матеріали та вироби

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Харків - 2005

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Харківському державному технічному університеті будівництва та архітектури Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник кандидат технічних наук, доцент

Плугін Андрій Аркадійович,

Українська державна академія

залізничного транспорту

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Вандоловський Олександр Георгієвич,

Харківський державний технічний університет

будівництва та архітектури

кандидат технічних наук, доцент

Рідкозубов Олександр Олексійович,

Харківський національний автомобільно-дорожній

університет

Провідна установа Київський національний університет будівництва та архітектури, каф. будівельних матеріалів та виробів.

Захист відбудеться 31 березня 2005 р. о 13.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.64.056.04 при Харківському державному технічному університеті будівництва та архітектури за адресою: вул. Сумська 40, Харків 61002

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківського державного технічного університеті будівництва та архітектури за адресою: вул. Сумська 40, Харків 61002

Автореферат розісланий 27 лютого 2005 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

канд. техн. наук, доцент Крот О.Ю.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Важливим аспектом забезпечення надійності і довговічності будівельних конструкцій і споруд є забезпечення потрібних реологічних і технологічних характеристик будівельних сумішей на основі мінеральних в’яжучих бетонних, розчинних, у тому числі тампонажних розчинів, і т.п. Технологічні характеристики зазначених сумішей рухливість, жорсткість, розтічність і т.п., залежать від їх фундаментальних реологічних властивостей як дисперсних систем в'язкості, пластичності і визначаються водоутриманням, наявністю і вмістом пластифікуючих добавок і т.д.

Реологічними і технологічними характеристиками будівельних сумішей керують шляхом зміни водоутримання і (або) уведення зазначених добавок з урахуванням забезпечення інших властивостей матеріалу. При цьому керування цими характеристиками являє собою складний процес, що включає одержання даних, їх аналіз, прийняття і реалізацію рішень і в сучасних умовах виробництва повинен здійснюватись за допомогою автоматичних систем управління технологічними процесами АСУ ТП. Здійснення АСУ ТП є можливим лише у разі отримання електричних сигналів, які дозволяють не лише контролювати процеси виробництва, а й керувати ними в автоматичному режимі. Для того, щоб здійснити АСУ ТП приготування будівельних сумішей, варто застосувати ефективні і надійні методи контролю їх технологічних характеристик і відповідні прилади і способи визначення цих характеристик. При цьому необхідно, щоб зазначені способи і прилади дозволяли автоматично одержувати сигнал керування для АСУ ТП.

Контроль технологічних характеристик за допомогою існуючих приладів, які є механічними засобами, наприклад стандартного конуса для визначення рухливості бетонної суміші, конуса СтройЦНИЛ, віскозиметрів різних конструкцій і т.п., як правило, трудомісткий, тому що передбачає значну кількість ручних операцій, і не здатний забезпечити зворотний зв’язок з виконавчими пристроями. При цьому автоматичне одержання електричного сигналу, що залежить від рухливості суміші, у розповсюджених приладах не є передбаченим і важко здійсненне.

Виходячи з викладеного, удосконалення методів контролю реологічних і технологічних характеристик будівельних сумішей і розробка нових способів і приладів для їх реалізації, що мають широкий діапазон вимірювань і дозволяють одержувати електричний сигнал для АСУ ТП, являють собою актуальну задачу.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами: дослідження виконані у складі держбюджетної НДР ХДТУБА №0057 “Розробка теоретичних основ створення ефективних органічних і неорганічних матеріалів, нових технологій і обладнання для захисту і ремонту систем водовідведення” (№ ДР 0101U001207) і держбюджетної НДР кафедри автоматизації виробничих процесів ХДТУБА “Проблеми автоматизації керування в будівництві”, затвердженої НТР ХДТУБА 25.12.2001 (протокол №5).

Мета і завдання дослідження удосконалення керування реологічними і технологічними характеристиками будівельних сумішей шляхом розробки електромеханічного методу контролю, що розширює діапазон їхнього виміру і дозволяє перетворювати реологічні характеристики в електричні сигнали керування.

Задачі досліджень:

- аналіз існуючих методів контролю реологічних і технологічних характеристик будівельних сумішей з визначенням шляхів одержання керуючого електричного сигналу для автоматизованої системи управління технологічним процесом;

- теоретичне обґрунтування перетворення реологічних характеристик будівельних сумішей в електричний сигнал;

- розробка електромеханічного датчика, приладу і способу визначення реологічних і технологічних характеристик будівельних сумішей, що дозволяють одержувати керуючий електричний сигнал для АСУ ТП;

- експериментальні дослідження реологічних і технологічних характеристик будівельних сумішей електромеханічним та іншими методами з таруванням показників розробленого приладу у розповсюджені одиниці технологічних характеристик, аналізом точності вимірів і порівнянності вимірюваних характеристик;

- дослідно-промислове впровадження електромеханічного методу контролю реологічних і технологічних характеристик будівельних сумішей.

Об'єкт дослідження: процес перетворення реологічних характеристик будівельних сумішей в електричний сигнал, взаємозв’язок реологічних характеристик будівельних сумішей з технологічними показниками, визначеними різними способами.

Предмет дослідження: будівельні суміші - розчинні, ін'єкційні, пінобетонні; електромеханічний датчик для контролю і керування реологічними і технологічними характеристиками будівельних сумішей.

Методи досліджень. Теоретичні дослідження виконані на основі фундаментальних закономірностей фізико-хімічної механіки дисперсних систем і реології. Експериментальні дослідження проведені за допомогою реологічних методів і приладів, у тому числі розроблених оригінальних методу і приладу. Планування експерименту й обробка експериментальних даних виконані математичними методами з використанням ПЕОМ.

Наукова новизна одержаних результатів:

- на основі закономірностей фізико-хімічної механіки дисперсних систем і реології вперше науково обґрунтований електромеханічний метод контролю, в якому сила струму в якірній обмотці двигуна постійного струму, що безпосередньо приводить сферичний датчик у рівномірний рух в будівельній суміші, залежить від її реологічних характеристик;

- розроблена фізико-математична модель залежності реологічних характеристик будівельних сумішей від сили струму, необхідної для переміщення електромеханічного датчика, в якій в’язкість прямо пропорційно залежить від сили струму і зворотно пропорційно від діаметра датчика у другій степені, що обумовлено зростанням сили струму із зростанням опору суміші руху датчика;

- визначені емпіричні залежності сили струму, необхідної для переміщення електромеханічного датчика, від технологічних характеристик (умовною в’язкості за віскозиметрами Суттарда, ВЗ-1, АзНИИ) і показників водоутримання (В/Ц) цементного розчину (в т.ч. з пластифікуючими добавками), пінобетонної суміші, які обумовлені зростанням сили струму із збільшенням концентрації твердої фази і, відповідно, граничної напруги зсуву і в’язкості суміші;

- визначені експериментально-розрахункові залежності між значеннями умовної в'язкості, одержаними електромеханічним методом (силою струму), і розповсюдженими одиницями вимірювань технологічних характеристик умовною в’язкістю за віскозиметрами Суттарда, ВЗ-1, АзНИИ.

Практичне значення отриманих результатів полягає в розробці нових способу і конструкції приладу ЕК-1 (ЭШ-1) “електропривод - куля” (отримано деклараційний патент на винахід), а також можливості підвищення точності забезпечення реологічних і технологічних характеристик будівельних сумішей шляхом застосування приладу ЕК-1 для їх оперативного контролю над ними і створення на його основі автоматизованої системи регулювання (АСР) водоутримання будівельних сумішей і АСУ ТП їх приготування.

Дослідно-промисловий зразок приладу виготовлений ЗАТ “Техмашінвест” (м. Москва) і презентований потенційним споживачам на будівельних виставках. Планується його постановка на серійне виробництво.

В ДКП Харківкомуночиствод при ремонті каналізаційних колекторів методом вставки нової труби в зношену для нагнітання в міжтрубний зазор застосовано ін'єкційний розчин, склад якого підібрано за допомогою приладу ЕК-1. У ДКП ХКОВ ухвалено і прийнято як перспективний інвестиційний проект впровадження АСР, заснований в якості датчику на приладі ЕК-1. Розрахунок економічної ефективності реалізації проекту показав, що при капітальних вкладеннях у розмірі 99,30 тис. грн. строк окупності витрат складе близько 2 років, а індекс прибутковості через 5 років досягне 4.

Особистий внесок здобувача. Літературний огляд [1; 2; 3] і аналіз його результатів [3], розробка принципових схем і конструкції приладу ЕК-1 [3], виготовлення робочих креслень і лабораторного зразка приладу ЕК-1 [3], експериментальні дослідження [3; 4] розробка АСР водоутримання будівельних сумішей і АСУ ТП їх приготування [5], виконані здобувачем самостійно. Теоретичне обґрунтування способу визначення технологічних і реологічних властивостей і принципу дії приладу [3], аналіз результатів експериментальних досліджень [3; 4] виконані разом з науковим керівником і співавторами опублікованих робіт. Здобувач висловлює щиру подяку проф. Титову Д.М. за консультації з питань конструювання приладу ЕК-1.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати дисертаційної роботи доповідалися й обговорювалися на 5359 науково-технічних конференціях ХДТУБА (19982004), Міжнародній конференції “Технотронные системы” (Харків, ХДАДТУ, 2000), Міжнародній конференції “Шуховские чтения” (Росія, Бєлгород, БГТУ ім. В.Г. Шухова, 2003).

Публікації. Основні положення і результати дисертаційної роботи висвітлені в 5 статтях у збірниках, що входять у перелік ВАК [1?5]. Результати досліджень додатково відбиті у 3 статтях і доповідях у збірниках наукових праць [6; 7; 8]. За результатами досліджень отриманий патент України на винахід №55610А [9].

Структура роботи. Дисертація складається із вступу, 5 розділів, висновків, списку використаних джерел і додатку. Повний обсяг дисертації складає 165 сторінок, з них 132 сторінки основного тексту. Робота містить 61 рисунок і 13 таблиць. Список джерел складається з 157 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми, наведені дані про зв'язок роботи з держбюджетною тематикою ХДТУБА, сформульовано мету роботи, охарактеризовано об’єкт і предмет дослідження, коротко охарактеризовано основні етапи роботи і одержані результати наукову новизну, практичне значення, особистий внесок, апробацію та публікації.

У першому розділі зроблено аналітичний огляд існуючих уявлень про будівельні суміші як дисперсні системи та їх реологічні властивості, стандартні методи контролю реологічних і технологічних характеристик будівельних сумішей, методів досліджень реологічних властивостей дисперсних систем, методів електричних вимірювань в технології будівельних матеріалів. Всього аналізу піддано 157 літературних джерел. Висунуті далі власні теоретичні уявлення з цих питань сформувались в основному під впливом робіт Й.Н.Ахвердова, В.І. Бабушкіна, Ю.М. Баженова, О.Г. Вандоловського, В.А. Вознесенського, О.А. Волянського, В.М. Вирового, В.І. Гоца, І.Г. Гранковського, Б.В. Гусева, Л.Й. Дворкіна, В.В. Євтушенка, В.К. Жданюка, В.Г. Зазімко, В.О. Золотарьова, Е.Я. Кіпка, П.В. Кривенка, А.П. Максимова, О.П. Мчедлова-Петросяна, Ф.Д. Овчаренка, А.А. Плугіна, А.М. Плугіна, Ш.М. Рахімбаєва, П.О. Ребіндера, М. Рейнера, Р.Ф. Рунової, В.І. Соломатова, Д.М. Тітова, В.Ю. Третинника, О.Є. Шейкіна, В.Л. Чернявського, В.В. Чистякова, Д.А. Фридрихсберга, Р.А. Яковлевої.

Аналіз існуючих уявлень про будівельні суміші показав, що вони є дисперсними системами і характеризуються фундаментальними реологічними властивостями в’язкістю і пластичністю (граничним напруженням зсуву). Встановлено, що течія будівельних сумішей або рух в них твердих тіл в найбільшому ступені відповідає відомій реологічній залежності рівнянню Шведова Бінгама:

= d + d/dt, Па, (1)

де дотична напруга, при якій відбувається течія, Па; d напруга зсуву, при якій починається течія, Па; в’язкість суміші, Пас; d/dt швидкість відносної деформації зсуву, 1/с.

Аналіз стандартних методів контролю реологічних і технологічних характеристик будівельних сумішей показав, що вони визначаються в результаті безпосередньої механічної взаємодії робочої частки приладу із сумішшю, носять умовний характер і мають обмежений діапазон застосування, що ускладнює їх використання для розробки універсального методу контролю і робить непридатними для застосування в АСУ ТП приготування будівельних сумішей. З визначених приладів як прототип для розробки на його основі нових способу і приладу прийнято конус СтройЦНИЛ.

У другому розділі сформульовано наукову гіпотезу, яка полягає в такому: сила струму в якірній обмотці двигуна постійного струму, що безпосередньо приводить сферичний датчик у рівномірний рух в будівельній суміші, залежить від її реологічних характеристик. Для доказу гіпотези сформульовані завдання досліджень, обрані методи досліджень і матеріали.

Застосовані методи досліджень: аналіз існуючих уявлень, теоретичне обґрунтування перетворення реологічних властивостей будівельних сумішей в електричний сигнал з одержанням на основі фундаментальних законів і закономірностей фізики і фізико-хімічної механіки дисперсних систем математичної моделі, конструювання приладу, планування експериментальних досліджень реологічних і технологічних властивостей будівельних сумішей з різними показниками водоутримання і вмістом добавок за допомогою розробленого приладу і розповсюджених приладів, статистична обробка одержаних результатів з отриманням тарувальних залежностей між показниками приладу і розповсюдженими одиницями вимірювання реологічних і технологічних властивостей.

У третьому розділі виконано теоретичне обґрунтування і розробку метода контролю реологічних і технологічних характеристик будівельних сумішей, запропонованих приладу і способу їх визначення.

Розроблений новий прилад, названий ЕК-1 (рис. 1, а), який дозволяє одержувати електричний сигнал, що є пов’язаним з реологічними характеристиками будівельної суміші. Виконано обґрунтування способу контролю за допомогою приладу ЕК-1 з позицій фізико-хімічної механіки дисперсних систем.

Основною частиною приладу ЕК-1 є датчик сферичної форми, який приводиться в рух силою Fеп за допомогою електропривода і поступово рухається в будівельній суміші зверху вниз. При цьому механічна робота електропривода з переміщення датчика на відстань l, м, за час t, с дорівнює Uмех = Fепl, а електрична Uел = U I t, де U – напруга, В, I – сила струму, А на якірній обмотці двигуна постійного струму з незалежним збудженням.

а) | б)

Рис. 1. Прилад і спосіб визначення реологічних і технологічних характеристик будівельних сумішей: а принципова схема приладу: 1 штатив; 2 електро-при-вод; 3 стержень; 4 сферичний датчик; 5 - вимірювальна шка-ла ам-пер-метр; 6 - будівельна суміш; б схема руху вимірювальної насадки в суміші

Згідно закону збереження енергії і з припущенням, що робота, яку електропривод витрачає на рух власних частин і подолання тертя у вузлах, дорівнюється нулю (практично це досягається врахуванням I як різниці значень при випробуванні суміші та холостому ході), Fеп складе

Fеп = U I t / l, Н. (2)

При русі з постійною швидкістю v = const, Fеп знаходиться в рівновазі із силами, що перешкоджають руху силою внутрішнього тертя (в'язкістю) Fтр і архімедовою силою, що виштовхує Fар (рис.1, б):

Fеп = Fтр + Fар, Н. (3)

Силу внутрішнього тертя при русі датчика визначили через рівняння Шведова-Бінгама (1):

Fтр = d2 = d2(d + d/dt) = d2d + d2v/, Н, (4)

де d діаметр сферичного датчика, м; d2 площа поверхні ковзання, за яку умовно прийняли циліндричну поверхню діаметром і висотою d, м2; товщина шару суміші, який датчик втягує в рух і в якому швидкість v змінюється від 0 до максимального значення, (2,5105 м для цементних розчинів за літературними даними).

Fар = d3g/6, Н, (5)

де – густина суміші, кг/м3, (визначається експериментально або розрахунковим шляхом за даними про склад суміші); g – прискорення вільного падіння, 9,81 м/с2.

Вираз для вязкості суміші, одержаний із (25), такий:

, Пас, (6)

або, після підстановки характеристик приладу і констант

= 280,3I/d2 12d 19,62d, Пас, (7)

де d експериментально визначається за допомогою будь-якого відомого приладу для визначення реологічних властивостей.

У четвертому розділі викладено результати експериментальних досліджень реологічних і технологічних характеристик будівельних сумішей за допомогою приладу ЕК-1 і відомих способів. Досліджені властивості сумішей: пінобетонної на піноутворювачі СДО (смола деревна омилена), цементно-піщаних розчинів, цементних розчинів, в т.ч. з суперпластифікатором С-3, сильнопластифікуючою добавкою НЛК (модифікований лігносульфонат), середньопластифікуючою Релаксол.

На рис. 2, 3 наведено основні отримані залежності: на рис. 2 між силою струму на валу електродвигуна приладу ЕК-1 Іэш і водоцементним відношенням В/Ц пінобетонної суміші при різному вмісті піску П/Ц; на рис. 3 між Iэш, умовною в’язкістю за віскозиметрами Суттарда Dвс, ВЗ-1 tвз і В/Ц цементного (а) і цементно-піщаного (б) розчину; на рис. 4 між одержаною розрахунком за

(7) в’язкістю з розчинної суміші і В/Ц (при різному П/Ц).

а) б)

Рис. 2. Залежність сили струму на валу електродвигуна приладу ЕК-1 Іэш від водоцементного відношення В/Ц пінобетонної суміші з різним вмістом піску П/Ц, при застосуванні вимірювальних датчиков діаметром 80 мм (а) і 60 мм (б)

а) б)

Рис. 3. Залежність умовної в'язкості за віскозиметрами Суттарда Dвс, ВЗ-1 tвз і сили струму за ЕК-1 з датчиком 100 мм I10, 80 мм I8, 60 мм I6, 40 мм I4, мА від водоцементного відношення В/Ц цементного (а) і цементно-піщаного розчину з П:Ц=1 і 1,5 (б) |

Рис. 4. Залежність в’язкості розчинної суміші з від водоцементного відношення В/Ц при змінному вмісті піску

Одержані залежності рис. 2?4, підтвердили вірогідність положень висунутої гіпотези та припущення про більшу інформативність запропонованого способу визначення реологічних і технологічних характеристик будівельних сумішей у порівнянні зі стандартними, довели можливість одержання керуючого електричного сигналу для АСУ ТП.

Наведені залежності доцільно застосовувати шляхом тарування в одиницях вимірювання, зручних при користуванні в умовах виробництва. При цьому доцільним є використання залежностей між показниками приладу ЕК-1 і нормованими для різних сумішей технологічними показниками, що наведено на рис. 5. |

Рис. 5. Залежність сили струму за ЕК-1 датчика:

100 мм I10, 80 мм I8,

60 мм I6, 40 мм I4,

мА, від умов-ної в’язкості цементних розчинів за віскозиметром Суттарда Dвс

За допомогою статистичних методів встановлено точність вимірювань за допомогою приладу ЕК-1, зокрема визначено границі для кожного із датчиків, в яких забезпечується точність вимірювань до 5%.

У п’ятому розділі наведені результати практичного застосування розроблених приладу і способу визначення реологічних і технологічних властивостей будівельних сумішей. На рис. 6 представлений дослідно-промисловий зразок приладу ЭШ-1 (ЕК-1), вироблений ЗАТ “Техмашинвест” (м. Москва). |

Рис. 5. Дослідно-промисловий

зразок приладу ЕК -1:

1 – сферичний датчик;

2 електропривод;

3 - амперметр

За допомогою вказаних приладу і способу для ДКП Харківкомуночиствод розроблено склад розчину для цементації міжтрубного зазору при ремонті каналізаційних колекторів методом вставки нової труби в зношену. При цьому виконані експериментально-теоретичні дослідження проникної здатності розчинів в міжтрубний зазор і тріщини, в результаті яких одержано залежності глибини проникнення розчину l, м в зазор або тріщину від ширини зазору (розкриття тріщини) а, мм, (рис. 6, 7).

Рис.6. Залежність глибини проникнення ін’єкційного розчину у l від ширини міжтрубного зазору a

Рис. 7. Залежність глибини проникнення ін’єкційного розчину у l від ширини розкриття тріщин a

Аналіз рис.6, 7 показує, що для цементації міжтрубного зазору при пристрої нових трубопроводів усередині ушкоджених колекторів водовідведення варто застосовувати ін’єкційний розчин з добавкою-суперпластифікатором СПЦВС з водоцементним відношенням В/Ц = 0,35?0,45.

Розроблено АСР водоутримання при проведенні ремонтних робіт (рис. 8). |

Рис. 8. Функціональна схема АСР водоутримання ін’єкційного розчину:

ЗЭ - елемент, що задає; ЭС - елемент підсумовування; ТДВ - точний дозатор води; ЕК-1 - вимірювальний прилад; ОС - зворотний зв'язок; АЦП - аналого-цифровий перетворювач

Об’єктом регулювання є розчинозмішувач. Регулювання відбувається за відхиленням регульованої величини – сили струму в ЕК-1 від заданого параметру. Зв’язок між вхідною і вихідною величиною є дискретним.

При приготуванні розчину система спочатку дозує сухі компоненти і частину води, потім тимчасово зупиняє розчинозмішувач і вимірює показник зручноукладочності і водоутримання силу струму та за її значенням виконує точне дозування залишку води.

ОСНОВНІ ВИСНОВКИ

1. Установлено, що більшість стандартних методів дозволяють контролювати технологічні і реологічні характеристики будівельних сумішей у вузькому діапазоні реологічних властивостей: напруги зсуву 2,3?825 Па - прилад Віка, 35?1180 і 0?0,2 Па - віскозиметри Суттарда і ротаційні, 0,14?0,96 і 1?1000 кПа - конуси АзНИИ і СтройЦНИЛ, в'язкості 0,2?9, 0,001ч10 ? 0,0001ч0,006 -?іскозиметри кулькові, ВЗ-1 (і ВЗ-4) і ротаційні, відповідно. Найбільш широкий діапазон вимірювань, який можливо розширити за рахунок використання змінних датчиків, має конус СтройЦНИЛ.

2. Запропоновано електромеханічний метод, у якому сила струму в якірній обмотці двигуна постійного струму, що безпосередньо приводить сферичний датчик у рівномірний рух в будівельній суміші, залежить від її реологічних характеристик. Отримано фізико-математичну модель залежності сили струму від напруги зсуву і в'язкості. Розроблено конструкцію приладу ЕК-1, отримано патент на винахід.

3. Встановлено, що при будь-якому постійному вмісті в будівельних сумішах заповнювача і добавок сила струму, що забезпечує рівномірний рух датчика в ній, залежить від показників водоутримання – витрати води, В/Ц і т.п. Величина сили струму може бути використана як умовна в'язкість суміші, а залежність може бути застосована для автоматичного забезпечення її водоутримання і заданих технологічних характеристик.

4. Розрахунок за результатами випробувань електромеханічним методом в’язкості цементно-піщаних розчинів складу 1:1?1:1,5 показав, що при В/Ц 0,7?1,2 вона знаходиться в межах 0,23?0,07 Пас, що узгоджується з літературними даними і підтверджує коректність отриманої моделі.

5. Установлено, що електромеханічний метод є застосовним для цементних розчинів з В/Ц 0,32?2,5 і більше, що значно перевищує можливості застосування віскозиметра Суттарда (В/Ц 0,32?1), ВЗ-1 (В/Ц 0,4?1). Точність вимірювань 5 % забезпечується при застосуванні датчика діаметром 40 мм - для сумішей з умовною в’язкістю 17?32 см за Суттардом і понад 65 с - за ВЗ-1, датчика 60мм - 17?27с - за Суттардом і понад 100 с - за ВЗ-1 і т.д. Установлено кореляційні залежності між умовною в'язкістю сумішей за ЕК-1 (показаннями приладу) і умовною в'язкістю за віскозиметрами Суттарда, АзНИИ, ВЗ-1, ВЗ-4.

6. Розроблено функціональну схему автоматичного регулювання АСР водоутримання й АСУ ТП будівельних сумішей на основі електромеханічного метода, в яких сила струму якірної обмотки двигуна використовується як основний параметр, по якому регулюється водоутримання.

7. Електромеханічним методом визначені необхідні в'язкість і водо-утримання ін'єкційного розчину для цементації міжтрубного зазору при ремонті каналізаційних колекторів методом уставок. Розроблено склад су-перпластифікованої цементно-водної суспензії СПЦВС з оптимальним показником водоутримання, що забезпечує її проникнення в міжтрубний зазор на відстань 100м, цементацію тріщин із шириною розкриття від 0,05 мм на всю товщину існуючих труб і необхідні водонепроникність і корозійну стійкість цементного каменю.

8. Установлено, що водоцементному відношенню 0,35?0,45 відповідає значення умовної в'язкості СПЦВС, обумовлені за допомогою приладів: ВЗ-1 - 17?27с; Суттарда - 27?34см; АзНИИ - 24?30см, ЕК-1 при використанні датчика №10 - 156?142 мА, датчика №8 - 32?29 мА, причому застосування датчика №10 забезпечує більшу точність вимірів.

9. Дослідно-промисловий зразок приладу ЕК-1 виготовлений ЗАТ “Техмашинвест” (м. Москва) і презентований потенційним споживачам на будівельних виставках. Планується його постановка на серійне виробництво. Розроблено інвестиційний проект впровадження АСР водоутримання ін'єкційного розчину на основі електромеханічного методу для ремонту каналізаційних колекторів методом уставок. Економічна ефективність реалізації проекту характеризується строком окупності витрат менше 2 років, індексом прибутковості через 5 років - не менше 4 при капітальних вкладеннях 99,3 тис. грн.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Перелік основних праць у фахових виданнях

1. Донец А.В., Плугин А.А., Титов Д.М. Анализ применимости методов производственного контроля технологичности строительных смесей для АСУ ТП // Науковий вісник будівництва.- Харків: ХДТУБА; ХОТВ АБУ, 2001.- Вип.14.- С.265-272.

2. Донец А.В., Плугин А.А., Титов Д.М. Применимость методов контроля качества строительных смесей для систем управления их приготовлением // Науковий вісник будівництва.- Харків: ХДТУБА; ХОТВ АБУ, 2002.- Вип.16.- С.100-105.

3. Новий спосіб контролю якості будівельних сумішей для систем керування їх приготуванням / О.В. Донець, А.А. Плугін, Д.М. Тітов, В.І. Бабушкін // Науковий вісник будівництва.- Харків: ХДТУБА; ХОТВ АБУ, 2002.- Вип.17.- С.150-155.

4. Цементация межтрубного зазора при ремонте коллекторов водоотведения методом вствок / А.Н. Плугин, И.В. Коринько, А.А. Плугин, В.Н. Кирюшин, А.В. Донец // Науковий вісник будівництва.- Харків: ХДТУБА; ХОТВ АБУ, 2002.- Вип.19.- С.162-166.

5. Автоматизированное регулирование состава раствора для цементации межтрубного зазора при ремонте коллекторов водоотведения методом вставок / А.В. Донец, А.А. Плугин, И.В. Коринько, Д.Ф. Гончаренко.- Харків: ХДТУБА; ХОТВ АБУ, 2002.- Вип.20.- С.125-129.

Перелік праць, що додатково відображують результати досліджень

6. Донец А.В. Апробація экспертной сиситемы определения рлдвижности легкобетонных смесей //Тр. Междунар. Научно-техн. конфер. “Технотронные системы”. – Харьков:ХГАДТУ, 2000.

7. Контроль технологичности строительных смесей с помощью прибора ЭШ-1 / А.В. Донец, В.И. Бабушкин, А.А. Плугин, Ш.М. Рахимбаев, И.А. Олефир // Вестник БГТУ им. В.Г.Шухова: Научно-теоретический журн.- 2003.- №5.- Ч.I.- С.40-45.

8. Некоторые особенности оптических измерительных систем с точечными источниками света / Мкртычан А.О., Титов Д.М., Донец А.В.// Науковий вісник будівництва.- Харків: ХДТУБА; ХОТВ АБУ, 2001.- Вип. 13.- С. 155-158.

9. Прилад для контролю технологічності будівельних сумішей і спосіб контролю технологічності будівельних сумішей: Деклараційний патент на винахід №55610А. Україна. МКВ 7 G01N33/38 // О.В. Донець, А.А. Плугін, В.І. Бабушкін, Д.М. Тітов, В.О. Реньов.- Заявл.13.12.2001.- Опубл.- 15.04.2003.- Бюл.№4.

АНОТАЦІЯ

Донець О.В. Реологічні і технологічні характеристики будівельних сумішей і їх контроль електромеханічним методом”. - Рукопис.

Рукопис подано на здобуття наукового ступеня кандидаті технічних наук за спеціальністю 05.23.05 – будівельні матеріали та вироби. - Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури Міністерства освіти і науки України.

Дисертаційна робота присвячена удосконаленню методів керування реологічними і технологічними властивостями будівельних сумішей пінобетонних, розчинних, тампонажних, шляхом розробки способу визначення цих властивостей і приладу, які розширюють діапазон вимірювань у порівнянні з розповсюдженими і дозволяють перетворювати реологічні характеристики в електричні сигнали управління процесами приготування сумішей.

В результаті досліджень обґрунтовано спосіб визначення і принцип дії приладу, в яких сила струму в якірній обмотці двигуна постійного струму, що безпосередньо приводить сферичний датчик у рівномірний рух в будівельній суміші, залежить від її реологічних характеристик; одержана фізико-математична модель такої залежності; одержані кореляційні залежності між показаннями приладу і одиницями вимірювань розповсюджених показників технологічних властивостей і водоутримання будівельних сумішей. За допомогою способу і приладу обґрунтовано і підібрано склад суперпластифікованої цементно-водної суспензії для цементації міжтрубного зазору при ремонті каналізаційних колекторів методом вставки нових труб в зношені. На основі приладу розроблено автоматичну систему регулювання водоутримання цементаційного розчину.

Ключові слова: будівельна суміш, реологічні властивості, технологічні характеристики, контроль, керування властивостями.

АННОТАЦИЯ

Донец А.В. Реологические и технологические характеристики строительных смесей и их контроль электромеханическим методом.- Рукопись.

Рукопись представлена на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.05 - строительные материалы и изделия.- Харьковский государственный технический университет строительства и архитектуры Министерства образования и науки Украины.

Диссертационная работа посвящена совершенствованию методов управления реологическими и технологическими свойствами строительных смесей пенобетонных, растворных, тампонажных, путем разработки способа определения этих свойств и прибора, которые расширяют диапазон измерений по сравнению с распространенными и позволяют преобразовать реологические характеристики в электрические сигналы управления процессами приготовления смесей.

В результате исследований обоснован способ определения и принцип действия прибора, в которых сила тока в якорной обмотке двигателя постоянного тока, непосредственно приводящего сферический датчик в равномерное движение в строительной смеси, зависит от ее реологических характеристик. Получена физико-математическая модель такой зависимости; получены корреляционные зависимости между показаниями прибора и единицами измерений распространенных показателей технологических свойств и водосодержания строительных смесей. С помощью способа и прибора обоснован и подобран состав суперпластифицированной цементно-водной суспензии для цементации межтрубного зазора при ремонте канализационных коллекторов методом вставки новых труб в изношенные. На основе прибора разработана автоматическая система регулирования водосодержания цементационного раствора.

Ключевые слова: строительная смесь, реологические свойства, технологические характеристики, контроль, управление свойствами.

SUMMARY

Donetz A.V. The Rheological and technological properties of a building mixes and their monitoring by electro-mechanics method. - Manuscript.

The manuscript is submitted on competition of a scientific degree of Cand.Tech.Sci. on a speciality 05.23.05 - building materials and products.- The Kharkov State Technical University of Construction and Architecture of the Ministry of Education and a Science of Ukraine.

The dissertational work is devoted to perfection of methods of management of a rheological and technological properties of building mixes foam concrete, mortar, grouting, by development of a way of definition of these properties and the device which expand a range of measurements in comparison with widespread and allow to transform a rheological characteristics to electric signals of management of processes of preparation of mixes.

The current force of the anchor winding of the constant current engine, where directly bringing to uniform movement the spherical gauge through a building mix, depends of the rheological characteristics of the mix.

The physical and mathematical model of such dependence is received; correlation dependences between instrument readings and units of measure of the widespread parameters of technological properties and water-contents of building mixes are received. With the help of a way and the device the structure superplasticizer cement-water suspension for cementation of an intertrumpet backlash is proved and picked up at repair of sewer collectors by a method of an insert of new pipes in worn out. On the basis of the device the automatic system of regulation of the water-contents cementation mortar is developed.

Key words: a building mix, rheological properties, technical characteristics, the control, a management of properties.