СПОСОБ И УСТАНОВКА ПРИГОТОВЛЕНИЯ И ИНЕРЦИОННОЙ УКЛАДКИ С УПЛОТНЕНИЕМ БЕТОННОЙ СМЕСИ

3
1. Способ приготовления и инерционной укладки с уплотнением бетонной смеси при безвибрационном бетонировании, включающий бетонирование под сверхвысоким давлением с использованием скоростной силовой инерционной характеристики компонентов, осуществляемое операциями циклического принудительного приготовления смеси в смесительной камере, транспортирования смеси по материалопроводу, выгрузки потоком для укладки с уплотнением распылителением потока факелом инерционного перемещения бетонной смеси в пространстве, с учетом положения и формы факела, отличающийся тем, что операции бетонирования под сверхвысоким давлением с использованием скоростной силовой инерционной характеристики компонентов соединены в непрерывный последовательный процесс операций приготовления смеси, ее разгрузки, транспортирования, реконструкции потока, выгрузки потока смеси для укладки ее с уплотнением, циклическое принудительное приготовление смеси в смесительной камере осуществляют перемешиванием с комбинированным перемещением компонентов в смесительной камере с возможностью подготовки к равномерной разгрузке, разгрузку смеси из камеры выполняют эжектированием, совмещенным с изменением режима комбинированного перемешивания, транспортирование смеси по материалопроводу осуществляют в виде воздушной пульпы со средней плотностью 5-50 кг/м в турбулентном режиме движения, перед выгрузкой потока смеси для укладки ее и уплотнения выполняют реконструкцию транспортируемого потока смеси формированием сложной формы потока ограничением по поверхности плоскостью второго порядка со скоростью выгрузки 200-500 м/с, осуществляют выгрузку с использованием скоростной силовой инерционной характеристики компонентов реконструированного потока для укладки с уплотнением распылением потока факелом инерционного перемещения бетонной смеси в пространстве с учетом положения и формы факела, с возможностью регулирования и оптимизации коэффициента уплотнения бетонной смеси по комплексным показателям параметров смеси, и/или функциональных режимов факела и/или характеристики среды пространства по зависимости:
U
K=F(Ic,If,Ip),
U
где K - коэффициента уплотнения смеси на поверхности укладки;
F - функционал зависимости коэффициента уплотнения от комплексных показателей;
Ic - интегральный комплекс показателей параметров смеси;
If - интегральный комплекс показателей функциональных режимов факела;
Ip - интегральный комплексные характеристики среды пространства;
2. Способ приготовления и инерционной укладки с уплотнением бетонной смеси при безвибрационном бетонировании по п.1, отличающийся тем, что бетонирование под сверхвысоким давлением выполняют от единого напорного энергоисточника, регулирование и оптимизацию коэффициента уплотнения бетонной смеси при бетонировании осуществляют с использованием скоростной силовой инерционной характеристики компонентов смеси с учетом положения и формы факела по комплексным показателям параметров смеси, и/или функциональных режимов факела и/или характеристики среды пространства по зависимости:
, где
Z
P
ρ, µ, B, K, R - интегральный комплекс Ic показателей параметров смеси;
f
f
V, S, φ - интегральный комплекс I функциональных режимов факела;
n
P
h, K, υ - интегральный комплекс Ip характеристик среды пространства;
ρ - плотность пульпы 5-50 кг/м;
µ - коэффициентов вариации однородности пульпы в устье факела;
В - водонасыщенность смеси;
z
K - коэффициент объемной загрузки транспортной системы;
P
R - предела прочности при раскалывании заполнителя.
V - скорость пульпы на выходе в устье факела 200-500 м/с;
S - площадь факела на укладываемой поверхности;
f
φ - угол конусности факела;
h - расстояние от устья факела до поверхности укладки смеси;
n
K - коэффициент направления инерционного перемещения факела относительно горизонта;
P
υ - динамический коэффициент рабочей среды пространства;
U
3. Способ приготовления и инерционной укладки с уплотнением бетонной смеси при безвибрационном бетонировании по п.1, отличающийся тем, что транспортирование смеси по материалопроводу осуществляют пневмотранспортом в виде воздушной пульпы в турбулентном режиме движения ее из условия числа Рейнольдса Re≥1200, перед выгрузкой потока смеси для укладки ее и уплотнения выполняют реконструкцию транспортируемого потока смеси формированием сложной формы потока, ограничением по поверхности плоскостью второго порядка, образованного гиперболоидной полуплоскостью, выгрузку реконструированного потока для укладки с уплотнением распылением потока факелом инерционного перемещения бетонной смеси в пространстве осуществляют с ориентированием оси факела перпендикулярно поверхности бетонирования, с использованием скоростной силовой инерционной характеристики компонентов смеси с учетом положения и формы факела, с регулированием оптимального коэффициента уплотнения К бетонной смеси в пределах:
,
по произведению комплексов показателей параметров смеси, функциональных режимов факела и характеристик среды пространства по эмпирической зависимости:
U
где К - коэффициента уплотнения смеси на поверхности укладки;
Ic - интегральные показателей параметров смеси;
If - функциональные режимы факела;
Ip - характеристики среды пространства;
;
;
;
;
при следующих соотношениях интегральных показателей параметров смеси, функциональных режимов факела и характеристик среды пространства:
3
плотность пульпы (ρ) 5-50 кг/м;
скорость пульпы в устье факела (V) 200-500 м/с;
z
b
коэффициент объемной загрузки транспортной системы K=ρ/(V·ρ);
b
3
плотность обычного тяжелого бетона (ρ) 2000-2500 кг/м;
расстояние от устья факела до поверхности укладки смеси (h) 0,1-1,5 м;
f
2
площадь факела на укладываемой поверхности S=h·tg(φ/2), м;
f
угол конусности факела (φ) 6-15°;
3
водонасыщенность смеси (В) 50-250 л/м;
P
динамический коэффициент рабочей среды пространства (υ) 0,02-0,1 кгс·с;
коэффициентов вариации однородности пульпы в устье факела (µ) 0,02-0,12;
P
2
предел прочности при раскалывании заполнителя (R) 1-100 кгс/м;
угол направления инерционного перемещения факела относительно горизонта (γ) (-90)÷(+90)°;
- коэффициент направления инерционного перемещения смеси в пространстве;
g - нормальное ускорение.
п
4. Способ приготовления и инерционной укладки с уплотнением бетонной смеси при безвибрационном бетонировании по п.1, отличающийся тем, что операция принудительного приготовления включает циклическую загрузку в камеру и перемешивание с комбинированным перемещением компонентов в смесительной камере, включающее гравитационное и принудительное перемещения компонентов, совмещенные с горизонтальным принудительным смещение смеси, разгрузку смеси из камеры осуществляют эжектированием, созданием давления подпора D в камере величиной:
,
Э
где D - давления эжектирования;
с одновременным изменением направления горизонтального принудительного смещения смеси при перемешивании на противоположное, транспортирование смеси по материалопроводу осуществляют пневмотранспортом в виде воздушной пульпы в турбулентном режиме движения смеси по трубопроводу.
5. Способ приготовления и инерционной укладки с уплотнением бетонной смеси при безвибрационном бетонировании по п.1, отличающийся тем, что перед выгрузкой смеси из транспортной системы для укладки ее и уплотнения выполняют реконструкцию транспортируемого потока смеси формированием сложной формы потока, ограничением по поверхности плоскостью второго порядка, образованного гиперболоидной полуплоскостью с диффузорным расширением потока.
z
c
6. Способ инерционной укладки с уплотнением бетонной смеси при безвибрационном бетонировании по п.1, отличающийся тем, что циклическое принудительное приготовление включает циклическую загрузку в объеме: V=K·V,
z
3
где V - объем загрузки, м,
C
3
V - объем смесительной камеры, м,
К - коэффициент выхода бетонной смеси, равный 0,8≥К≥0,6;
z
c
или в объеме: V=0,7·V, при коэффициенте выхода бетонной смеси 0,8<К<0,6;
7. Способ инерционной укладки с уплотнением бетонной смеси при безвибрационном бетонировании по п.1, отличающийся тем, что перед разгрузкой смеси из камеры осуществляют продувку системы чистым воздухом давлением, равным давлению эжектирования разгрузки:
Э
где D - давления эжектирования,
p
D=f(V) - рабочее давление на выходе транспортной системы,
V - скорость пульпы в устье факела м/с;
п
Э
D=(0,05-0,15)·D - давление подпора в камере,
т
D - давление на входе транспортной системы,
tp
K - коэффициент транспортных потерь,
p
K - коэффициент потерь давления при разгрузке.
8. Способ приготовления и инерционной укладки с уплотнением бетонной смеси при безвибрационном бетонировании по п.1, отличающийся тем, что при выполнении реконструкции транспортируемого потока смеси формированием сложной формы потока осуществляют аэрозольное смачивании ее встречным потоком.
9. Установка приготовления и инерционной укладки с уплотнением бетонной смеси при безвибрационном бетонировании, содержащая смесительную камеру принудительного действия в виде горизонтального цилиндрического резервуара для перемешивания с нагнетательным патрубком, с загрузочным люком и разгрузочным механизмом в нижней части, пневмотранспортную систему в виде трубопровода и устройство выгрузки для укладки и уплотнения смеси, в смесительной камере установлен центральный рабочий вал с приводом, лопасти, установленные под углом между ее плоскостью в вертикальном положении и осью вала на свободных концах держателей, держатели прикреплены к центральному рабочему валу перпендикулярно его горизонтальной оси с возможностью их перемещения вдоль оси, разгрузочный механизм в нижней части смесительной камеры выполнен в виде камеры с эжекторным устройством в виде сопла эжектора и диффузора эжектора, соединенных с трубопроводом пневмотранспорта, на выходе которого размещено устройство выгрузки для укладки и уплотнения смеси, выполненного в виде сопла укладки, отличающаяся тем, что установка выполнена в виде единой герметично-замкнутой системы с напорным энергоисточником, привод центрального рабочего вала выполнен реверсивным с возможностью регулирования скорости, лопасти на держателях выполнены с возможностью изменения угла, установлены под углом, а держатели с расстоянием, совместно обеспечивающие перехлест лопастей в горизонтальном сечении смесительной камеры, геометрия и конфигурация пневмотранспорта выполнен из условия возможности турбулентного перемещения смеси, устройство выгрузки для укладки и уплотнения смеси в виде сопла укладки для формирования режимов факела выполнено специальной сложной конфигурации с поверхностью, выпуклой внутрь сопла второго порядка, и диффузором.
10. Установка приготовления и инерционной укладки с уплотнением бетонной смеси при безвибрационном бетонировании по п.9, отличающаяся тем, что лопасти на держателях установлены под углом, а держатели с расстоянием, совместно обеспечивающие перехлест лопастей в горизонтальном сечении смесительной камеры на величину 1/3-1/4 величины соседних полулопастей, сопло, формирующее факел инерционного перемещения бетонной смеси в пространстве для укладки и ее уплотнения, сложной конфигурации выполнено с направляющей, выпуклой внутрь сопла поверхностью в виде гиперболоидной полуплоскости, с длиной сопла
,
S
где L - длина сопла, м,
с диффузором на выходе длиной:
D
где L - длина диффузорной части сопла, мм,
c
D - диаметр сопла в минимальном сечении, мм;
t
D - диаметр сопла на входе в максимальном сечении, мм;
S
φ=6-15° - конусность диффузорной части сопла.
п
11. Установка приготовления и инерционной укладки с уплотнением бетонной смеси при безвибрационном бетонировании по п.9, отличающаяся тем, что давление подпора D в камере равно
Э
где D - давления эжектирования.
12. Установка приготовления и инерционной укладки с уплотнением бетонной смеси при безвибрационном бетонировании по п.9, отличающаяся тем, что на входе выходного сопла установлено устройство для аэрозольного смачивания смеси в виде распылителей, направленных навстречу технологическому потоку выгружаемой смеси.