Способ автоматической коррекции состава бетонной смеси

Авторы патента:

G01N33/38 - бетона; извести; цемента; гипса; кирпичей; керамики; стекла; строительных растворов

Владельцы патента RU 2410689:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный строительный университет (ГОУ ВПО МГСУ) (RU)

Изобретение относится к автоматизации производства строительных материалов и может быть использовано в строительной промышленности. Способ автоматической коррекции состава бетонной смеси включает определение дозы воды и цемента в зависимости от свойств и качества несортированных заполнителей, от содержания песка, щебня, воды и цемента в смеси, заданной осадки конуса, заданной удельной поверхности песка, тонкости помола цемента, заданной прочности бетона. Коррекция состава осуществляется с учетом данных прогноза качества несортированных заполнителей, полученных по результатам георадарного обследования месторождения заполнителей, с возможностью использования обратной связи для выбора нужной карты месторождения, на основе которого определяется необходимая доза корректирующей фракции песка и в случае превышения допустимого значения принимается решение об использовании несортированного заполнителя с другой точки месторождения или приготовлении бетона другой марки. Технический результат состоит в повышении качества бетонной смеси и точности коррекции ее состава при использовании несортированного заполнителя, снижении материалоемкости и повышении производительности. 1 ил.

Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий, преимущественно бетонов и железобетонов, и может быть использовано при автоматизации бетоносмесительных установок и цехов, в частности при циклическом приготовлении бетонов, например на бетонных заводах крупных строительных объектов при получении товарного бетона средних марок. Позволяет обеспечить высокую точность автоматической коррекции состава бетонной смеси при использовании несортированных заполнителей.

При построении автоматических систем коррекции состава бетонной смеси использовался классический способ коррекции с применением корректирующих доз воды и цемента (а.с. СССР №1249459, G01N 33/38, 28.04.1984), его недостатком является то, что в случае использования несортированного заполнителя повышение точности коррекции состава бетонной смеси без использования коррекции с помощью введения дополнительной дозы песка ограничивает диапазон коррекции и, соответственно, соблюдение заданного марочного состава бетонной смеси при сильных колебаниях фракционного состава несортированного заполнителя.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ автоматической коррекции состава бетонной смеси, взятый за прототип (а.с. СССР №1574579, С04В 40/00, G01N 33/38, 15.01.1988), который несмотря на более широкий диапазон коррекции по сравнению с аналогом (а.с. СССР №1249459, G01N 33/38, 28.04.1984), полученный за счет учета коэффициента пористости бетонной смеси и применения корректирующей фракции песка, не дает возможности работы с учетом различного гранулометрического состава несортированного заполнителя, получаемого с различных зон используемого месторождения заполнителей.

Цель изобретения - повышение качества бетонной смеси и точности коррекции ее состава при использовании несортированного заполнителя.

Для достижения поставленной цели на основе спрогнозированного состава несортированного заполнителя, полученного по результатам георадарного обследования (картирования) месторождения заполнителей, определяется необходимая доза корректирующей фракции песка и в случае превышения допустимого значения принимается решение об использовании несортированного заполнителя с другой точки месторождения или приготовлении бетона другой марки, далее определяют дозы воды и цемента в зависимости от гранулометрического состава смеси, водосодержания заполнителей, заданной осадки конуса, данных об удельной поверхности песка и тонкости помола цемента и заданной прочности бетона, корректируют дозу воды и цемента с учетом фактической осадки конуса, корректируют дозы несортированного заполнителя и корректирующей фракции песка в зависимости от их влажности и корректируют дозу песка в зависимости от скорректированных доз воды и цемента.

Коррекция состава смеси производится следующим образом.

Происходит расчет дозы корректирующей фракции песка для предварительного контура коррекции бетонной смеси:

где D_П.КОР - доза корректирующей фракции песка для предварительного контура коррекции бетонной смеси;

D_ЗАП - расчетное значение дозы несортированного заполнителя;

W_П - влажность песка;

W_ЗАП - влажность несортированного заполнителя.

В случае, если D_П.КОР>D_П.ДОП, производится пересчет значения дозы несортированного заполнителя:

где D_i - доза несортированного заполнителя i-й фракции;

N - число фракций несортированного заполнителя, которые поступают с месторождения.

- объем зерен i-й фракции для предварительного контура коррекции бетонной смеси, который может быть рассчитан из формулы (с), при условии ξ_C≤ξ_ДОП.

Рассчитывается коэффициент пористости смеси для предварительного контура коррекции бетонной смеси ξ_С по формуле:

где ξ_i - коэффициент пористости i-й фракции для предварительного контура коррекции бетонной смеси;

d_i - средний диаметр зерна i-й фракции.

Производится коррекция несортированного заполнителя по формуле:

где D_C.ЗАП - скорректированное значение дозы несортированного заполнителя.

Затем корректируется расход воды по формуле:

где - расчетная доза воды;

ОК_ЗАД - заданная осадка конуса;

- удельная поверхность песка;

ТП - тонкость помола цемента;

b₁÷b₄ - эмпирические коэффициенты, найденные из уравнений регрессии, используемых при анализе данной технологии.

Корректируется расход цементов по формуле:

где - расчетная доза цемента;

- заданная прочность бетона;

b₅÷b₈ - эмпирические коэффициенты, найденные из уравнений регрессии, используемых при анализе данной технологии.

После этого осуществляется дозирование компонентов, дальнейшее их перемешивание в бетоносмесителе и согласно предлагаемому способу автоматической коррекции осуществляется измерение фактической осадки конуса ОК. После этого определяется новое расчетное значение дозы воды путем замены в формуле (2) значения ОК_3АД на полученное ОК, т.е.

С учетом водосодержания заполнителей получают необходимое значение дозы воды:

После чего определяется доза цемента :

где К - заданное для данной марки бетона водно-цементное отношение.

Скорректированное значение дозы песка определяется в виде:

где ΔП_П - изменение пустотности песка относительно величины П_П=0,37;

ΔV_B - изменение объема дозируемой воды относительно рецептуры

где

γ_В - объемная плотность воды;

ΔV_Ц - изменение объема дозируемого цемента относительно рецептуры

где

γ_Ц - объемная плотность цемента;

V_ВФ - фактический объем дозируемой воды;

V_ЦФ - фактический объем дозируемого цемента;

α - поправочный коэффициент (при при α=0,94);

V_П - объем дозируемого песка.

Таким образом, способ стабилизации гранулометрического состава позволяет использовать для приготовления бетонной смеси несортированный заполнитель при введении одной корректирующей фракции - песка, а определение в процессе автоматической коррекции состава бетонной смеси значения D_ПФ является так называемым вторым контуром коррекции, что позволяет более точно получать в результате приготовления смеси заданную рецептуру (марку) и тем самым повышать как качество самой смеси, так и изделий из нее (бетон, железобетон и т.д.)

На чертеже представлена блок-схема устройства для реализации способа автоматической коррекции состава бетонной смеси, состоящая из двух частей.

Первая часть (буквенная) представляет собой предварительный контур коррекции.

В блок А, называемый блоком обработки данных, поступают данные с месторождения о свойствах добываемого заполнителя, полученные в результате проведения георадарного обследования. После обработки эти данные поступают в блок В (блок задания гранулометрии). Блок F управляет загрузкой бункеров для заполнителей и конструктивно связан с блоком А. Блок Е управляет подачей заполнителя и конструктивно связан с блоком задания гранулометрии В.

После выбора требуемой гранулометрии данные поступают на вход вычислительного блока С, где производится расчет по формуле (а) и определяется величина D_П.КОР.

Далее, если D_П.КОР≤D_П.ДОП, данные попадают в блок G (логический блок И/ИЛИ) и далее система переходит во вторую (цифровую) часть блок-схемы. Блок Н (блок принятия решений) управляется оператором и данные, поступающие с него, имеют приоритет при прохождении через логический блок G. Если принимается решение об изменении марки приготовляемого бетона или об использовании несортированного заполнителя с другой точки месторождения, то соответствующие значения D_ЦФ, D_ВФ, D_ПФ и др. при последующем расчете используются со штрихом (,, и др.).

Если D_П.КОР>D_П.ДОП, система не может обеспечить производство заданной марки бетона и по обратной связи данные попадают в вычислительный блок D, где происходит расчет по формулам (b)-(с) и определяется скорректированное значение , которое будет использовано в формуле (а) вместо D_ЗАП в следующем цикле пересчета D_П.КОР.

Если управляющий сигнал в блоке Н отсутствует - система принимает данные напрямую с выхода арифметического блока С и переходит во вторую часть блок-схемы.

Вторая часть (цифровая) представляет собой первый и второй контуры коррекции.

В регуляторе 1 осуществляется стабилизация гранулометрического состава заполнителей согласно уравнению по формуле (1). В вычислительном блоке 2 согласно формуле (2) определяется . В вычислительном блоке 3 определяется значение согласно формуле (3). В вычислительном блоке 4 определяются эмпирические коэффициенты b₁÷b₈. В вычислительном блоке 5 происходит фильтрация и прогнозирование значений W_ЗАП, V_i, W_П, , ТП, ОК, П_ПФ (фактическая пустотность песка).

В задающем блоке 6 осуществляется пересчет значений D_ЦФ, D_ВФ, D_ПФ. В вычислительном блоке 7 определяются значения соответственно по формулам (4)-(6). Управляющий блок 8 осуществляет управление дозированием компонентов.

Устройство работает следующим образом.

Перед первым циклом приготовления бетонной смеси в блоке 6 определяют значения W_ЗАП, V_i, W_П, , ТП. Эти значения (электрические сигналы в аналоговом или цифровом виде в зависимости от технической реализации устройства) поступают на вход блока 5, где фильтруются и прогнозируются на следующий цикл приготовления бетонной смеси.

С первого информационного выхода блока 5 поступают в регулятор 1 следующие электрические сигналы: W_ЗАП, V_i, W_П, в блок 3 - ТП. Со второго информационного выхода блока 5 в блок 4 поступают значения W_ЗАП, V_i, W_П, , ТП, а также после первого цикла приготовления бетонной смеси П_ПФ, ОК_Ф. C первого выхода блока 4 на второй вход блока 3 поступают значения , b₁+b₈, после чего в блоке 3 определяется заданное значение . На второй вход блока 2 с первого выхода блока 4 поступают значения ОК_ЗАД, b₁÷b₄, после чего в блоке 2 определяется значение . На второй вход регулятора 1 с первого выхода блока 4 поступают значения W_ЗАП, V_i, W_П, после чего в блоке 1 вычисляется значение D_С.ЗАП.

Таким образом, в регуляторе 1 и блоках 2 и 3 соответственно определены значения D_С.ЗАП, , , которые являются расчетными значениями доз компонентов для первого цикла приготовления бетонной смеси. После этого блок 8 осуществляет управление дозированием компонентов и по окончании их дозирования, перемешивания, определения фактической осадки конуса ОК_Ф устройство начинает (если имеет место отклонение ОК_Ф от ОК_ЗАД) коррекцию состава бетонной смеси. Предварительно в блоке 6 определяется W_ЗАП, V_i, W_П, , ТП, ОК_Ф, П_ПФ.

Далее значения ОК_Ф и П_ПФ через блок 5 и блок 4 поступают на один из входов блока 7, на другие входы которого поступают с блоков 1-3 расчетные значения D_С.ЗАП, , . После этого в блоке 7 происходит вычисление доз D_ЦФ, D_ВФ, D_ПФ для следующего (второго) цикла приготовления бетонной смеси.

В блоке 8 предусмотрена блокировка, по которой осуществляется прием информации только с выхода блоков 1 и 7, т.е. значений D_ЦФ, D_ВФ, D_ПФ и D_С.ЗАП. Если ОК_Ф=ОК_ЗАД (или/и различие находится в допустимых по технологическим нормам пределах), то блокировка отсутствует, и второй цикл приготовления бетонной смеси осуществляется согласно ранее определенным значениям D_С.ЗАП, , .

Способ автоматической коррекции состава бетонной смеси обеспечивает возможность приготовления бетонной смеси на несортированном заполнителе при наличии одной корректирующей фракции - песка, обеспечивая при этом повышение точности соблюдения заданной рецептуры смеси и снижение коэффициента вариации прочности готовых изделий в среднем на 8-10%, что позволит на 10-12% снизить нормативный расход цемента на приготовление 1 м³ бетонной смеси.

В связи с введением предварительного контура коррекции состава бетонной смеси и использования прогноза гранулометрического состава заполнителя получаем существенное расширение допустимого диапазона значений гранулометрического состава заполнителя в отличие от существующего способа коррекции состава бетонной смеси.

Способ автоматической коррекции состава бетонной смеси, включающий определение дозы воды и цемента в зависимости от свойств и качества несортированных заполнителей, от содержания песка, щебня, воды и цемента в смеси, заданной осадки конуса, заданной удельной поверхности песка, тонкости помола цемента, заданной прочности бетона, отличающийся тем, что коррекция состава осуществляется с учетом данных прогноза качества несортированных заполнителей, полученных по результатам георадарного обследования месторождения заполнителей, с возможностью использования обратной связи для выбора нужной карты месторождения, на основе которого определяется необходимая доза корректирующей фракции песка и, в случае превышения допустимого значения, принимается решение об использовании несортированного заполнителя с другой точки месторождения или приготовлении бетона другой марки.

Изобретение относится к области исследования качества стоительных конструкций, в частности противофильтрационных вертикальных завес, формируемых струйной цементацией.

Способ определения трещиностойкости бетона // 2390018

Изобретение относится к области строительства и предназначено для исследования прочностных свойств материалов, а именно трещиностойкости, и может быть использовано при оценке свойств бетонов, применяемых в конструкциях и изделиях.

Прибор для испытания строительных материалов на прочность // 2381503

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к приборам для испытания строительных материалов на прочность. .

Способ определения морозостойкости камня // 2380681

Изобретение относится к способам оценки длительной прочности неразрушающим методом. .

Способ определения кристаллической фазы в стеклокристаллических материалах // 2379682

Изобретение относится к области производства теплоизоляционных пеностеклокристаллических материалов и других пористых заполнителей для строительных работ и может быть использовано для определения содержания кристаллической фазы в стеклокристаллических материалах.

Образец для сжатия камня при оценке его морозостойкости // 2370767

Изобретение относится к методам механических испытаний и может быть использовано для ускоренной оценки длительной прочности неразрушающим методом, например, с помощью акустической эмиссии - АЭ.

Способ оценки активности цементов в водоцементных системах // 2370766

Изобретение относится к области исследования технологических характеристик вяжущих материалов и может быть использовано при оценке активности вяжущих. .

Способ имитации термомеханического действия рентгеновского излучения ядерного взрыва на образцы конструкционных материалов // 2366947

Изобретение относится к технике создания кратковременных интенсивных импульсов давления и может быть использовано для испытаний образцов конструкционных материалов на прочность к действию ударных ядерного взрыва (ЯВ), в частности рентгеновского излучения (РИ).

Способ определения огнестойкости каменных столбов с сетчатым армированием // 2357246

Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий, в частности оно может быть использовано для классификации каменных столбов и простенков по показателям сопротивления их воздействию пожара.

Способ определения огнестойкости кирпичных столбов здания // 2357245

Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий, в частности оно может быть использовано для классификации кирпичных столбов и простенков по показателям сопротивления их воздействию пожара.

Способ определения морозостойкости крупного заполнителя в бетонах // 2426117

Изобретение относится к области исследования физических свойств строительных материалов и может быть использовано для оценки морозостойкости разных видов крупных заполнителей в бетонах

Способ оценки сцепления заполнителя с растворной частью асфальтобетона // 2435744

Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов и может быть использовано при оценке сцепления заполнителя с растворной частью асфальтобетона

Способ контроля качества асфальтобетонной смеси в процессе ее приготовления в смесителе // 2438126

Изобретение относится к области технологии строительных материалов, в частности к контролю за качеством приготовления асфальтобетонной смеси

Конструктивный элемент со структурой для обнаружения механических повреждений // 2441216

Изобретение относится к конструктивному элементу (11) из электроизолирующего материала, в котором предусмотрена выполненная в виде проводников (14а, 14b, 14с) структура для обнаружения механических повреждений, таких как трещины

Способ анализа структуры и контроля прочности бетона строительных конструкций и устройство для его осуществления // 2441234

Изобретение относится к области строительства, а именно к строительству и эксплуатации зданий и сооружений, в частности к исследованию прочностных свойств материала, а именно к анализу структуры и контролю прочности бетона, и может быть использовано при оценке прочности бетонов, применяемых в конструкциях и изделиях при изготовлении, строительстве, обследовании и испытании, а также при эксплуатационном контроле за состоянием сооружений после длительной их эксплуатации

Способ испытания строительных материалов на биостойкость // 2471188

Изобретение относится к испытанию строительных материалов

Способ экспериментального определения статико-динамических диаграмм бетона и коэффициента динамического упрочнения бетона с учетом трещинообразования // 2482480

Изобретение относится к определению параметров деформирования бетона и направлено на получение диаграмм деформирования бетона при статическом приложении нагрузки и динамическом догружении

Способ определения водонепроницаемости цементных материалов // 2487351

Изобретение относится к контролю качества бетонов, растворов и цементного камня

Способ определения зависимости марки по морозостойкости бетона от водоцементного отношения // 2490631

Изобретение относится к способам исследования свойств строительных материалов и предназначено для выбора максимально допустимого: водоцементного отношения по требуемой марке морозостойкости на стадии проектирования бетона

Установка для определения кинетики карбонизации бетона // 2502711

Изобретение относится к области исследования физико-химических свойств бетона в условиях воздействия на образец углекислого газа заданной концентрации. Установка содержит не менее 2-х герметичных камер с заполненной водой U-образной трубкой для сброса избыточного давления в камере, впускным и выпускным газовыми распределительными коллекторами, фильтрами для очистки забираемой из камер газовоздушной среды и с установленными внутри каждой камеры вентилятором и ванной с насыщенным раствором соли для создания и постоянного поддержания заданной относительной влажности воздуха внутри камеры, подсоединенный к герметичным камерам через впускной газораспределительный коллектор и установленные на трубопроводах электромагнитные клапаны источник углекислого газа, автоматический газоанализатор с побудителем расхода газа, газовый распределительный коммутатор для попеременного забора пробы из камер и передачи ее в газоанализатор через побудитель расхода газа, кроме того, газоанализатор соединен с ЭВМ для автоматизации контроля за концентрацией газа в герметичных камерах и подачей в них газа через электромагнитные клапаны. Достигается повышение информативности и ускорение определения. 1 ил.