close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Теоретические основы и методология индустриальной механической обработки бетонных и железобетонных конструкций

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
Жадановский Борис Васильевич
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И МЕТОДОЛОГИЯ
ИНДУСТРИАЛЬНОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ БЕТОННЫХ И
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
05.23.08 – Технология и организация строительства
Автореферат
диссертации на соискание учёной степени
доктора технических наук
Москва 2018
2
Работа выполнена в ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский
Московский государственный строительный университет»
Научный консультант:
Доктор технических наук, профессор
Олейник Павел Павлович
Официальные оппоненты:
Красновский Борис Михайлович
доктор технических наук, профессор
Центр «Строительного производства и комплексной
безопасности объектов строительства» Института
дополнительного профессионального образования
ГАСИС НИУ ВШЭ, заместитель директора
Шрейбер Андрей Константинович
доктор технических наук, профессор
Российская инженерная академия, секция экономика,
производство и управление в инженерной деятельности
РИА, академик-секретарь секции
Прыкин Борис Владимирович
доктор технических наук, профессор
Межрегиональный
общественный
«Интеллектуал», президент
Ведущая организация:
фонд
Федеральное
государственное
бюджетное
образовательное
учреждение
высшего
образования "Воронежский государственный
технический университет» (ВГТУ), г. Воронеж.
Защита состоится «17» декабря 2018 г. в 14:00 на заседании диссертационного
совета Д 212.138.04, созданного на базе ФГБОУ ВО «Национальный
исследовательский Московский государственный строительный университет», по
адресу 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д.26, Зал ученого совета.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВО «Национальный
исследовательский Московский государственный строительный университет» и на
сайте www.mgsu.ru.
Автореферат разослан
Ученый секретарь
Диссертационного совета
«___» __________ 2018 г.
Каган Павел
Борисович
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы исследования:
Рост масштабов реконструкции и строительства промышленных и
жилищно-гражданских зданий и сооружений требует широкого применения
конструкций из сборного и монолитного бетона и железобетона - основного
строительного материала, как в Российской Федерации, так и в странах СНГ,
США, ФРГ, Франции и др.
Доля применения бетона в строительных конструкциях колеблется в
пределах 60-75% от общей массы строительных материалов.
Одной из наиболее трудоемких и энергоемких работ при строительстве
из бетона и железобетона являются процессы механической обработки
бетонных и железобетонных конструкций (шлифование, фрезерование,
сверление, резание). Такие процессы выполняются при устройстве бетонных,
полимербетонных и мозаичных полов, установке анкерных креплений,
монтаже сантехнических систем, устройстве слаботочных, вентиляционных
и электрических систем в зданиях и сооружениях, устройстве дорожных и
аэродромных покрытий, разборке конструкций при реконструкции зданий и
сооружений, производстве сборных бетонных и железобетонных изделий и
др. Их усредненные объемы, например, на I млн. руб. СМР составляют
соответственно по резанию - 473 п.м., по верлению -408 п.м., по устройству
борозд - 1372 п.м., по шлифованию - 686 кв.м.
Разрезка и расчленение конструкций в больших объемах, в настоящее
время, в РФ выполняется: термическим способом (кислородное копье,
электрическая дуга); гидровзрывом с использованием взрывчатых веществ и
электрического разряда; взрывом с использованием взрывчатых веществ;
механическим способом с использованием навесного оборудования на
экскаваторы
и
краны,
отбойных
молотков,
гидроклиньев,
энергии
расширения специальных составов и льда при замерзании воды в скважинах
и разрезкой абразивным и алмазным инструментом.
4
В то же время отечественная промышленность не производит машины,
в нужных объемах, с режущим инструментом, в виде отрезных кругов,
позволяющие разбирать бетонные и железобетонные конструкции при
реконструкции зданий и сооружений с сохранением их качества, и несущей
способности для дальнейшего использования в строительном производстве.
Основным инструментом для нарезки деформационных швов в РФ при
возведении бетонных покрытий дорог и аэродромов стал алмазный
инструмент, используемый на нарезчиках швов ДС-133, ДС-П2, ДС-П5.
Однако энергоемкость нарезки швов и расход инструмента остаются
значительными, причем поверхностно-активные вещества в жидкости,
охлаждающей инструмент, практически не используются. Ежегодно в РФ
возводится только около 2000 км дорог и взлётно-посадочных полос
аэродромов (приведенная ширина 7,5 м) с бетонным покрытием. Один
километр бетонного покрытия шириной 7,5 м требует нарезки 2000-2100 п.м.
деформационных швов глубиной 80 мм и более. Большой объем работ по
устройству деформационных швов необходимо выполнять при возведении
монолитных бетонных и мозаичных покрытий полов и площадок.
Существенные
трудозатраты
и
энергозатраты
в
современном
строительном производстве связаны с устройством отверстий и проёмов,
различных борозд для скрытых разводок труб, кабелей и проводов при
монтаже внутренних санитарно-технических, электрических и слаботочных
систем. Эти работы в 90% случаев выполняются ручными инструментами,
отбойными молотками и лишь 10% этих работ выполняются бороздоделами,
которые,
в
инструментом.
основном,
оснащены
Возможности
традиционным
отечественных
серийно
карборундовым
выпускаемых
бороздоделов весьма ограничены: с их помощью возможно устраивать лишь
борозды шириной 7-10 мм и глубиной 20 мм, в то время, как есть
необходимость устройства борозд глубиной до 150 мм и шириной до 200 мм.
5
В современном отечественном строительстве применяют несколько
технологических приемов для устройства отверстий, а именно: установка
пробок при возведении конструкций и изготовлении сборных изделий из
бетона и железобетона; пробивка отверстий отбойными молотками и
перфораторами; сверление отверстий алмазными кольцевыми сверлами;
прожигание отверстий газовой струей или электрической дугой. В 50%
случаев отверстия устраиваются с помощью отбойных молотков и
перфораторов, около 35% отверстий устраивается во время формования
изделий или с помощью закладных пробок при возведении монолитных
конструкций. Лишь около 10% отверстий выполняется с применением
алмазного инструмента и около 5% прожиганием газовой струей или
электрической дугой. При существующих технологических решениях на
производство механической обработки бетона и железобетона в настоящее
время в РФ расходуется 17,2 млн.кВт энергозатрат и 12,5 млн. чел.-дн.
трудозатрат. Ежегодные материальные затраты в РФ на механическую
обработку оцениваются в 144,5 млн. рублей.
Ежегодно в РФ около 60 млн.кв.м. мозаичных и бетонных покрытий
полов шлифуют с применением традиционного инструмента, который имеет
производительность 2 м2/ч и стойкость 0,56 часа, т.е., что как и в
предыдущих
случаях,
обуславливает
низкие
технико-экономические
показатели самого процесса.
Предварительная обработка бетонных покрытий (выравнивание) перед
шлифованием с помощью фрезерных машин до настоящего времени не
применялась.
Для повышения общего технического уровня работ по механической
обработке бетона и железобетона необходимо:
увеличить объемы работ с применением машин, оснащённых алмазным
инструментом;
6
применить
железобетона
в
технологии
растворы
механической
обработки
поверхностно-активных
веществ
бетона
в
и
качестве
охлаждающих алмазный инструмент жидкостей;
исключить устройство выравнивающих стяжек при строительстве
полов с покрытиями из плиточных и рулонных материалов;
перейти на 2-стадийную обработку бетонных и мозаичных полов с
применением машин
шлифования
с алмазным инструментом вместо
абразивным
инструментом
технологии
малопроизводительными
шлифовальными машинами.
Степень разработанности темы. В ходе работы над темой автором
изучены
результаты
теоретических
и
прикладных
исследований
отечественных и зарубежных ученых. Этому посвящены труды Б.Г.
Скрмтаева,
П.Ф.
Шубенкина,
Ю.М.
Баженова,
М.Ю.
Лещинского,
Н.Н.Данилова, В.Д. Топчия, И.Г. Совалова, В.И. Овсянкина, Б.А.Крылова,
Б.М. Красновского, О.О. Литвинова, А.К. Шрейбера, Б.В. Прыкина, Б.В.
Дерягина, А.И. Барона, А.М. Викторова, Б.В. Залесского, А.Н. Заварицкого,
Л.А. Шрейнера, А.И. Спивака, Н.И. Любимова, М.И. Протодьяконова, А.М.
Орлова, Ю.М. Сычева, Н.Е. Носенко, М.Н. Гальперина, 3.А. Александрова,
А.Ф. Кичигина, Ю.И. Климова, К.И. Русакова, К.С. Варданян, Г.Г. Карюк
А.Ф. Верещагина, В.Н. Бакуль, О.И. Лейпунского, Е.К. Субботина, Т.Н.
Лоладзе, Е.Н. Маслова и др.
Цель исследования: выявление и обоснование положений по
эффективной технологии резания, шлифования, фрезерования и сверления
бетона и железобетона с оптимизацией параметров их механической
обработки
в
условиях
строительного
производства,
с
созданием
прогрессивных организационных форм выполнения работ, обеспечивающих
их высокое качество и снижение трудовых, энергетических и материальных
затрат.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
7
- установление зависимости влияния составляющих бетона на расход
алмазного инструмента;
- определение рационального технологического режима работы
алмазного инструмента различного действия;
- установление степени влияния механической обработки на стойкость
поверхности бетонных и железобетонных конструкций к воздействиям
окружающей среды;
- исследование и установка влияния поверхностно-активных веществ
на энергоемкость процессов механической обработки бетона и железобетона;
- разработка индустриальной технологии механической обработки
бетона и железобетона;
- определение эффективных нормокомплектов инструмента для
механической обработки бетона и железобетона резанием, шлифованием,
фрезерованием и сверлением;
- разработка рекомендаций по организации специализированных
хозрасчетных подразделений.
Научная гипотеза состоит в предположении наличия зависимостей
прочности
и
абразивности
бетона
от
количества
и
прочностных
характеристик, входящих в его состав компонентов (мелкого и крупного
заполнителей, цементного камня), с учетом физико-механических свойств,
которых
должны
назначаться
технологические
режимы
резания,
фрезерования, сверления и шлифования.
Объектом исследования являются бетонные и железобетонные
конструкции зданий и сооружений.
Предметом
механической
исследования
обработки
является
бетонных
и
технология
и
железобетонных
организация
конструкций
алмазным инструментом.
Методология и методы исследования: Основой методологии и
методов исследований служили труды отечественных и зарубежных ученых
8
в области технологии и организации строительно-монтажных работ и их
механизации.
Экспериментальные исследования были выполнены с использованием
средств испытаний и измерений на специальных стендах.
Результаты исследований и их достоверность были подтверждены в
процессе
производственных
испытаний
оборудования
с
алмазным
инструментом, разработанных с учетом заявок на изобретения и открытия.
Научная новизна исследований и полученных результатов состоит в
разработке теоретических основ методологии и практических рекомендаций
по
индустриальной
технологии
механической
обработки
бетона
и
железобетона алмазным инструментом, включающих теоретическое и
расчетно - экспериментальное обоснование:
- оптимальных технологических параметров механической обработки
бетона и железобетона, обеспечивающих повышение производительности
труда при механической обработке и снижение расхода инструмента;
- снижение энергоемкости процессов механической обработки бетона;
- эффективности использования поверхностно-активных веществ ПАВ
в жидкостях для охлаждения инструментов;
- эффекта повышения атмосферостойкости бетона и железобетона
после механической обработки поверхности конструкций.
Комплексный характер поставленных задач предопределил системный
подход к их последовательному решению.
Степень достоверности результатов исследования. Достоверность
полученных результатов обеспечивается: применением известных принципов
и методов организации и технологии строительного производства; хорошей
сходимостью результатов численных расчетов с экспериментальными
данными; использованием современных методов, приемов системного
анализа, математической статистики и др.
9
Теоретическая
значимость
результатов
работы
состоит
в
следующем:
- предложена методика определения рациональных режимов резания,
фрезерования, шлифования и сверления бетона и железобетона;
- обоснована корректность использования показателей абразивности и
прочности исходных материалов в составе бетона для расчёта абразивного
износа алмазного инструмента;
- установлена возможность использования поверхностно-активных веществ в
охлаждающих инструмент жидкостях для снижения энергоёмкости и
повышения интенсивности процессов механической обработки;
- установлены зависимости энергоёмкости процессов резания, фрезерования,
шлифования и сверления от прочности бетона, концентрации раствора ПАВ.
Практическая
значимость
работы.
Практическое
значение
выполненной работы подтверждено широким внедрением в практику
строительства рекомендованных автором технологических режимов резания,
шлифования, фрезерования и сверления бетона и железобетона алмазным
инструментом.
Объем внедрения составил:
- резанием - 80 тыс. м;
- шлифованием - 500 тыс. м2;
- фрезерованием - 256 тыс. м2;
- сверлением - 53 тыс. м.
Получены
экспериментальные
данные
о
зависимости
расхода
алмазного инструмента и режимов механической обработки от количества и
абразивных свойств исходных материалов бетона.
Установлено, что организация специальных подразделений обеспечит
не только рост производительности труда, но и существенное повышение
эффективности использования машин и алмазного инструмента.
Кроме этого:
10
-
разработаны
научно-обоснованные
конструкции
машин
и
оборудования с алмазным инструментом, новизна которых подтверждена
полученными заявками и патентами на изобретения;
- изготовлены опытные образцы машин и оборудования;
- проведены заводские испытания новой техники;
- проведены производственные испытания машин и оборудования;
- организовано мелкосерийное и серийное производство машин и
оборудования;
- рекомендована для широкого использования разработанная система
организации участков механической обработки бетона и железобетона в
составе строительной организации;
- разработана и рекомендована для широкого использования система
организации
выбора
и
заказа
алмазного
инструмента
с
учётом
внутриплощадочных факторов влияния.
Рекомендованные параметры механической обработки бетона и
железобетона использованы при создании нарезчика швов НШ-1625,
фрезеровщика бетона ФБ-400, ФБ-100, шлифовальных машин МШ-300, МШ100, СО-189, СО-199, сверлильных машин ИЭ-1801А, ИЭ-1806, ИЭ-1809,
НШ- 1628 и др.
Инженерным воплощением результатов исследований автора явились
конструкции машин НШ-1628, УРБ-300, УРБ-175, СМ-356, УРЖ-2М,
гидроклиновой установки со сверлильными устройствами.
На защиту выносится совокупность предложений, составляющих
основу индустриальной технологии механической обработки бетона и
железобетона в процессе строительства:
-
рекомендации
по
оптимальным
технологическим
параметрам
механической обработки бетона и железобетона резанием, шлифованием,
фрезерованием и сверлением, обеспечивающим рост производительности
труда, сокращение энергетических затрат и износа инструмента;
11
- рекомендации по повышению стойкости бетонных и железобетонных
конструкций зданий и сооружений;
- методика выбора наиболее эффективных режимов процессов
механической обработки бетона и железобетона;
-
рекомендации
по
расчету
и
конструированию
машин
для
механической обработки.
Реализация результатов исследований:
Основные
положения
исследования
и
полученные
результаты
включены в следующие нормативно-технические документы:
- СТО 050 НОСТРОЙ 2.33.86 - 2014 «Организация строительного
производства. Промышленное строительство. Реконструкция зданий и
сооружений»;
- СТО НОСТРОЙ 2.5.75 - 2011 «Основания и фундаменты. Устройство
фундаментов из несущих набивных свай в раскатанных скважинах» - СТО
НОСТРОЙ 40 устройство подземных конструкций «Стена в грунте»;
- Руководства, пособия, инструкции, технические условия (10
документов);
- СП 70.13330 2012 СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие
конструкции». Актуализированная редакция.
-
Жадановский
Б.В.
и
др.
Технические
требования
ОП-109
"Облицовочная плитка на мраморной крошке и полимерном связующем" Минэнерго РФ.
- Жадановский Б.В. и др. Технические условия "Мраморовидная
бетонная плитка МБП-1,ББП-1". - Минэнерго РФ Главное производственнотехническое управление.
- Жадановский Б.В. и др. Технические условия "Декоративная
облицовочная
плитка
из
Министерство энергетики РФ.
искусственного
мрамора
ДОПИМ-1".
-
12
- Жадановский Б.В. и др. Мраморовидные облицовочные плиты на
цементной основе, полученные разрезкой блоков-заготовок из декоративного
бетона - Госстрой РФ.
Апробация
положений,
выводов
и
результатов
научных
исследований.
Основные положения, выводы и результаты научных исследований
были неоднократно доложены автором на заседаниях секций научнотехнического
совета
международных
и
Госстроя
РФ
отечественных
и
Минстроя
совещаниях,
РФ,
а
также
семинарах,
на
научных
конференциях (более 20-ти).
Личный вклад автора.
Проведение
экспериментальных
исследований
по
резанию,
фрезерованию, сверлению и шлифованию бетона и железобетона различной
прочности и абразивности;
Обоснование корректности использования данных для назначения
рациональных режимов механической обработки испытаний на образцах
бетона и железобетона в виде кубиков, кернов и изделий заводского
производства;
Определение (на основе анализа и обобщений данных ранее
выполненных исследований) рациональности использования для охлаждения
алмазного инструмента жидкостей поверхностно - активных веществ;
Разработка системы оценки критериев влияния на режимы алмазной
обработки составляющих бетона (мелкого и крупного заполнителя);
Разработка
основных
положений
технических
требований
на
проектирование, изготовление и испытание машин и оборудования с
алмазным инструментом на основе авторских свидетельств об изобретениях
и патентах;
Разработка положений по организации строительно - монтажных работ
с использованием машин и оборудования с алмазным инструментом.
13
Публикации.
Результаты работы достаточно полно изложены в 89 работах, из
которых 72 работы опубликованы в журналах, включенных перечень в
рецензируемых научных изданий ВАК, и 7 издания, индексируемых
международными базами Scopus и Web of Science .
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав,
заключения, списка использованной литературы и приложений. Работа
содержит 368 стр., 24 табл., 71 рис. и 7 "Приложений", включающих
экспериментальные данные и документы, подтверждающие использование
результатов исследований.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
В первой главе: приведён анализ развития технологии механической
обработки бетонных и железобетонных конструкций резанием, сверлением,
фрезерованием и шлифованием различными видами алмазного инструмента.
Приведены различные технологические и технико-экономические показатели
различных способов устройства технологических отверстий, разборки
бетонных
и
железобетонных
конструкций,
на
основании
технико-
экономических расчетов сделана оценка перспективных направлений в
области производства работ по устройству технологических отверстий,
борозд, резанию бетонных и железобетонных конструкций, шлифовании и
фрезеровании бетона. При этом сделан вывод о целесообразности
применения на этих работах высокопроизводительного инструмента на базе
природных и синтетических алмазов.
На основе изучения проектно-сметной документации более чем 230
объектов
строительства
определены
на
1
млн.
28
отраслей
руб.
народного
хозяйства
строительно-монтажных
работ
автором
(СМР)
средневзвешенные объемы работ по резанию, сверлению, устройству борозд
14
и шлифованию бетонных и железобетонных конструкций при возведении
зданий и сооружений.
На основе предварительных технико-экономических расчетов и
прогнозных данных по объемам работ на перспективный период автором
сформулированы основные требования по повышению технического уровня
механической обработки бетона и железобетона.
В первой главе дана оценка перспективам развития алмазной
обработки бетона и железобетона в строительстве, как наиболее отвечающей
современному техническому уровню и требованиям повышения качества и
снижения стоимости строительства.
Проведенный анализ существующих технологий выполнения работ по
механической обработке их структур и объемов позволил установить:
1. Объем работ по механической обработке бетона занимает 6-8% от
объема работ по возведению конструкций.
2. Усредненные объемы работ по механической обработке бетона и
железобетона на 1 млн.руб. строительно-монтажных работ составляют:
- резание - 473 м;
- прорезка борозд - 1372 м;
- сверление - 408 м;
- шлифование - 686 м2.
3. Согласно прогнозным данным и объемам строительно-монтажных
работ к 2020 году объемы работ по механической обработке бетонных и
железобетонных конструкций должны составить:
- резание, млн. м - 47,2;
- прорезка борозд, млн. м - 136,9;
- сверление, млн. м - 40,7;
- шлифование, млн. м2 - 68,5.
С целью определения и оценки достигнутого технического уровня в
мире рассмотрены особенности существующих технологий, а также
15
технические и конструктивные особенности машин и оборудования,
используемых для резания, сверления, фрезерования и шлифования бетона, и
железобетона алмазным инструментом основных зарубежных фирм.
Установлено, что в развитых капиталистических странах более 50
специализированных фирм целенаправленно занимаются конструированием
и производством машин с алмазным инструментом для резания, сверления,
фрезерования и шлифования бетона и природного камня. В их числе такие
всемирноизвестные фирмы, как "Кристенсен", "Вальтер Краумендал", "АГ
Бетонбренн-техник", "Карл Майер", "Шиндлер" (ФРГ), "Нортон", "Книппер"
(Англия), "Диамант Борт" (Бельгия), "Димас", "Пикси" (Швеция), "Энрико
Ланженотти", "Карло Касани", "Бретон", "Марио Превиди" (Италия) и
другие. В СССР конструированием машин с алмазным инструментом
занимались лишь несколько организаций - институты ВНИИСМИ и
Гипростроймаш Минтяжмаша СССР, институт сверхтвердых материалов
Академии
наук
УССР,
ЦНИИОМТП
Госстроя
СССР,
трест
"Энергостроймеханизация" и ПКБ "Энергомаш" Минэнерго СССР.
В настоящее время отечественная строительная промышленность
около
70% потребности
в
машинах
и
оборудовании
с алмазным
инструментом для резания, фрезерования, сверления, и шлифования бетона и
железобетона удовлетворяет за счет иностранного (дорогостоящего),
требующего постоянного снабжения запасными частями и инструментом.
Вторая
глава
посвящена
теоретическим
основам
процесса
микрорезания алмазным инструментом композитных материалов, одним из
которых является бетон. В главе рассмотрены вопросы теории и технологии
резания, сверления, фрезерования и шлифования бетона и железобетона,
выявлены теоретические зависимости параметров процессов механической
обработки от физико-механических свойств обрабатываемого материала,
характер износа алмазных зерен в режущем инструменте.
16
Установлено, что при одной и той же толщине среза коэффициент
разрушения бетона, в зависимости от его механических свойств и вида
мелкого и крупного заполнителя (в основном его твердости и абразивности),
изменяется в широких пределах.
Факторами, определяющими качество и эффективность работы
алмазного инструмента, являются параметры процесса обработки бетона и
железобетона, физико-механические характеристики алмазоносного слоя и
его состав. По результатам обработки - интенсивности разрушения бетона,
чистоте и точности поверхности, износу инструмента, можно судить о
правильности выбранных условий алмазной обработки, эффективности
использования
алмазного
инструмента
и,
в
конечном
итоге,
об
экономических показателях принятого процесса обработки.
Установлено, что, изменяя концентрацию и зернистость алмаза в
инструменте, можно менять число работающих зерен и, следовательно,
расстояния между ними, а также величины выступающих из связки частей
зерен. Это оказывает непосредственное влияние на усилия, интенсивность
разрушения обрабатываемого бетона, количество действующих зерен, на
глубину их внедрения в материал, врезание, температуру в зоне обработки,
износ инструмента, шероховатость поверхностной обработки и ряд других
параметров.
На
основе
композита,
разработанной
которым
является
математической
любой
вид
модели
бетона,
зернистого
осуществлено
прогнозирование вероятностными методами теоретических зависимостей
силы резания от характеристик инструмента, режимов резания и физикомеханических свойств обрабатываемого материала.
Результаты теоретических исследований позволили сделать следующие
предположения и выводы:
-
технологический
процесс
разрушения
бетона
инструментами представляет собой множественное микрорезание;
алмазными
17
- алмаз, как абразивный материал, в наибольшей степени отвечает
условиям эффективного микрорезания при сверлении, резании, фрезеровании
и шлифовании бетона и железобетона. Алмазный инструмент - наиболее
производительный и стойкий инструмент для механической обработки
бетона и железобетона;
- при резании композитного материала, типа бетона, энергоемкость и
усилие резания складываются из энергоемкости и усилий резания отдельных
компонентов (составляющих бетона) с весами, пропорциональными их
площади в забое;
-
алмазное
абразивному,
зерно
в
инструменте
диффузионному,
подвержено
химическому,
адгезионному,
окислительному
и
комплексному износу - эффективное использование алмазных зерен в
инструменте зависит от правильности выбора режимов микрорезания с
учетом физико-механических свойств обрабатываемого материала;
- металлизация алмазов, кроме повышения прочности зерен, приводит
к повышению адгезии зерен со связкой при изготовлении алмазного
инструмента, улучшению теплоотвода от зерна в связку, поэтому инструмент
с использованием металлизированных алмазов показывает более высокую
стойкость при прочих равных условиях;
-
при
установившемся
режиме
резания
скорость
удаления
разрушенного материала, очевидно, равна скорости его образования.
Установлено, что скорость частиц шлама несколько меньше скорости
резания,
поэтому
объем
разрушения
не
должен
превышать
объем
заполнения, иначе резание становится невозможным;
- при рациональном режиме резания удельная энергоемкость растет с
ростом скорости резания быстрее, чем по линейному закону;
- при рациональных режимах резания износ алмазных зерен
определяется глубиной прорезаемой борозды и контактной прочностью
обрабатываемого материала, а износ матрицы алмазосодержащего композита
18
(связки) - соотношением контактных прочностей обрабатываемого материала
и матрицы и давлением частиц шлама на матрицу;
- охлаждающая жидкость способствует снижению износа инструмента,
уменьшению
шума,
препятствует
вторичному
дроблению
частиц
разрушенного бетона, кроме того, жидкость, проникая в микротрещины и
поры материала, может существенно уменьшить его прочность.
В третьей главе приведены рекомендуемые параметры обработки
бетонных конструкций, а также характеристики и конструктивные
особенности алмазного инструмента и оборудования для резания, сверления,
фрезерования и шлифования бетона и железобетона.
Экспериментальные исследования по определению влияния режимов
микрорезания бетона алмазными зернами, жестко закрепленными в
инструменте для резания, сверления, фрезерования и шлифования на
силовые, энергетические показатели и износ инструмента подтвердили
теоретические предпосылки, сделанные автором, приведенные в предыдущей
главе.
Получены
графические зависимости стойкости инструмента от
окружной скорости резания в диапазоне 20-60 м/с, его стойкости и износа от
глубины резания, а также производительности процесса и пр. (рисунок 1, 2,
3).
Скорость резания, Vk [м/сек]
19
Рисунок 1 – Зависимость стойкости алмазного отрезного круга от
скорости резания
Wж.б.=
Wбетон=
Рисунок 2 – Влияние глубины резания на износ инструмента
20
Рисунок 3 – Зависимость износа алмазного отрезного круга от
абразивности заполнителя и прочности бетона.
Для расчета стойкости круга в зависимости от скорости резания
предложена формула:
Для бетона
Wб (м2) = - 0,45 VK2 + 42,62 VK - 806,9 (I) и для железобетона
Wж.б. (м2) = - 0,258 VK2 + 21,22 VK - 298,005 (2) где VK - в формулах (I)
и (2) скорости резания (окружная скорость вращения инструмента) в м/с.
Расчет износа отрезного круга и его стойкости в зависимости от
глубины резания (h, мм в диапазоне 30-60 мм) предлагается выполнять по
формулам соответственно:
- износ
21
R(мм) = - 0,005h2 + 1,38 h - 8,85 (3)
- стойкость
W (м2) = - 0,025 h2 - 2,93 h + 102,6 (4)
Зависимость стойкости алмазного отрезного круга и его износа от
скорости подачи инструмента (Vn, м/мин) может быть выражена расчетными
формулами:
W(м2) = 0,750 Vn2 - 0,244 Vn+ 17,68 (5)
R(мм) = - 2,3 Vn2 + 1,57 Vn +54,27(6)
Рассматривая процесс резания алмазным инструментом, следует
учитывать две взаимосвязанные и одновременно протекающие фазы:
внедрение зерен в обрабатываемый материал (от продольной подачи) и
непосредственно резание (царапание).
Процесс внедрения зерен характеризуется сопротивляемостью бетона
разрушению, которая может оцениваться средней твердостью.
Для процессов алмазной обработки, при которых напряженная зона
имеет дискретный характер, решающее значение будут иметь физикомеханические свойства бетоно-образующих материалов (составов бетона),
т.е. их агрегатная микротвердость.
На режимы механической обработки бетона и железобетона алмазным
инструментом существенное влияние оказывают параметры его алмазного
слоя, которые взаимосвязаны между собой и в комплексе определяют его
работоспособность. Выбор параметров алмазного слоя, по предложению
автора, должен осуществляться с учетом физико-механических свойств
материала
мелкого
и
крупного
заполнителя
бетона,
коэффициента
армирования конструкций, вида арматуры, процентного соотношения между
мелким и крупным заполнителем в бетоне. Эффективность работы алмазных
дисковых пил по экспериментальным данным, приведенным в работе, при
резании бетона во многом зависит от вида связки, концентрации алмазов и их
зернистости в алмазоносном слое инструмента.
22
Прочность алмазных зерен, оценивается разрушающей нагрузкой, как
один из параметров, определяющих работоспособность инструмента.
Увеличение прочности алмазов в инструменте способствует снижению
интенсивности
их
износа
и
делает
возможным
применение
более
износостойких связок.
Установлено, что при алмазной обработке бетона и железобетона
удельный расход алмазов определяется прочностью алмазных зерен,
независимо от их марки, которая должна иметь значения 8-10 кгс.
Зернистость алмазов в инструменте определяет число режущих
элементов на его рабочей поверхности и влияет, при других заданных
параметрах, на основные показатели, характеризующие износостойкость и
режущие способности алмазного слоя. В целях повышения износостойкости
инструмента и производительности процесса резания при увеличении
агрегатной микротвердости бетона алмазоносный слой должен быть оснащен
алмазами более высокой прочности и термостойкости.
Исследованиями установлено,
что
для
резания
бетонов
с
заполнителями из пород средней твердости и мягких рациональное значение
зернистости алмазов находится в диапазоне 400/315 - 630/500. При
дальнейшем увеличении зернистости возрастает удельный расход алмаза, что
можно объяснить более интенсивным ростом напряжений на зерне.
Концентрация алмазов определяет насыщенность рабочей поверхности
инструмента режущими элементами и влияет, при других неизменных
параметрах, на основные показатели, характеризующие износостойкость
алмазного слоя инструмента - удельные нагрузки, воспринимаемые каждым
зерном, коэффициент уплотнения мелкодисперсных продуктов разрушения
бетона.
В результате исследований установлено, что при резании бетона
дисковыми пилами с алмазоносным слоем различной концентрации (25, 50,
75%) и зернистостью 630/500 режущие свойства, оцениваемые возможными
23
значениями производительности, практически равноценны. Удельный расход
алмазов
при
увеличении
концентрации
от 25
до
50%
возрастает
незначительно, а при дальнейшем увеличении (до 75%) более чем в 1,5 раза.
Как установлено исследованиями материал связки алмазного слоя один из решающих факторов, определяющих эффективность процесса
обработки бетона алмазным инструментом, причем роль ее особенно
ощутима при обработке бетонов с абразивными заполнителями (гранит,
диабаз, песчаник).
Для обработки бетона должен выбираться инструмент на связке с
повышенным
алмазоудерживанием,
высокой
износостойкостью
и
теплостойкостью. Для бетонов на гранитном крупном заполнителе и
кварцевом песке оптимальными являются связки М50 и МО3. При
использовании
инструмента
на
этих
связках,
согласно
результатов
эксперимента, наблюдается наиболее низкий его износ и, соответственно,
наиболее
низкая
стоимость
обработки.
Для
обработки
бетонов
на
заполнителях из мягких известняков и доломитов, а также керамзитобетона
оптимальными, согласно результатам эксперимента, являются связки Ml, М3,
МЖ при использовании которых наблюдается наименьший удельный расход
алмаза.
Диаметр инструмента, прежде всего, влияет на ряд параметров,
определяющих его износостойкость: толщину среза, снимаемого одним
зерном,
дугу
контакта,
путь
трения
(при
условии
постоянства
рабочей
поверхности
технологических режимов).
Установлена зависимость износостойкости
инструмента от его диаметра. При увеличении диаметра инструмента
уменьшается путь трения и коэффициент напряжений в месте контакта зерна
со связкой, при увеличении дуги контакта уменьшаются толщина среза,
снимаемого одним зерном, силы, действующие на зерно.
24
Не
менее
важное
влияние
на
экономические
показатели
технологических процессов механической обработки бетона оказывают
параметры ее режима (скорость резания, скорость подачи, глубина резания).
Производительность и стоимость алмазного резания бетона.
С
увеличением
производительности
процесса
резания
бетона
алмазными отрезными кругами, непосредственно связанная с износом
инструмента,
удельная
стоимость
уменьшается.
Оптимальной
интенсивностью резания, как видно на графике (рисунок 1 и 2), является
интенсивность в пределах 350-500 кв./см/мин.
Зависимость стойкости алмазного отрезного круга от скорости
резания. Окружная скорость резания определяет производительность
процесса разрушения и при других заданных условиях влияет на
износостойкость алмазного слоя. Особенно ощутимо влияние окружной
скорости резания при резании бетонов и железобетонов с заполнителями из
твердых пород природного камня. Скорость резания бетона и железобетона
оказывает существенное влияние на стойкость алмазных отрезных кругов.
Как видно на графике для резания бетона оптимальной скоростью резания
необходимо считать скорость, равную 40 м/сек. (рисунок 1)
Зависимость износа алмазного круга от окружной скорости
резания. Величину износа алмазного отрезного круга в зависимости от
окружной скорости при резании бетона и железобетона можно определить по
приведённым формулам.
Влияние
глубины
резания
и
скорости
подачи
на
износ
инструмента. Глубина резания оказывает существенное влияние на
производительность процесса, износ отрезного круга и его стойкость. С
увеличением глубины резания возрастает износ и, следовательно, снижается
стойкость круга (рисунок 2). Это можно объяснить двумя обстоятельствами:
1. Увеличение площади контакта отрезного круга с обрабатываемым
материалом и увеличением объема разрушаемого материала. Кроме того, с
25
увеличением глубины резания ухудшается вынос шлама из пропила. Шлам
представляет собой смесь абразивных зерен, которые способствуют
увеличению износа инструмента.
2. Скорость подачи - один из основных параметров резания,
определяющих эффективность работы инструмента. Она влияет на толщину
единичного среза, снимаемого одним зерном, силы на зерне, возникающие в
месте контакта со связкой и коэффициент уплотнения разрушенного
мелкодисперсного продукта разрушения бетона.
Зависимость износа алмазного кольцевого сверла от окружной
скорости. Окружная скорость алмазного кольцевого сверла оказывает
значительное влияние на его износ. Износ кольцевого алмазного сверла в
зависимости от глубины проходки и окружной скорости может быть
рассчитан по представленным формулам (стр.19)
Зависимость износа алмазного кольцевого сверла от зернистости
инструмента. Зернистость алмазного инструмента оказывает значительное
влияние на его износ. Однако это влияние оказывается по-разному и зависит
от влияния наличия в бетоне арматуры или металлического заполнителя.
С увеличением зернистости инструмента при сверлении бетона его
износ возрастает. Наличие в бетоне арматуры оказывает на износ обратное
воздействие, а именно: с увеличением зернистости, т.е. с увеличением
заделки алмазного зерна, его износ уменьшается.
Зависимость
удельного
расхода
алмазного
инструмента
от
окружной скорости резания при шлифовании бетона. Расход алмазного
инструмента зависит в значительной степени от окружной его скорости. С
увеличением окружной скорости инструмента при шлифовании бетона
возрастает расход инструмента. Резкое возрастание расхода инструмента
наблюдается в промежутке скоростей от 25 до 40 м/сек (рисунок 4).
26
Рисунок 4 – Зависимость удельного расхода алмаза от окружной
скорости резания при шлифовании
Четвертая глава диссертации посвящена исследованию влияния
замедлителей твердения бетона на процесс алмазной обработки бетона
фрезерованием и шлифованием.
Известно, что механизм действия поверхностно-активных веществ,
согласно теории П.А. Ребиндера, заключается в том, что они адсорбируются
на зародышах кристалликов гидросоединений, образующихся при твердении
цемента и, тем самым, замедляют их дальнейший рост и изменяют их форму.
Автором диссертации предложено использовать вышеуказанный "Эффект
Ребиндера" для снижения энергоемкости процессов при механическом
удалении (шлифовании и фрезеровании) незначительной толщины (3-5 мм)
обрабатываемого материала (бетона).
Экспериментальные исследования автора дали возможность отобрать
эффективные виды замедлителей твердения поверхностных слоев бетона в
виде растворов и паст из минеральных (буры) и органических (сахара,
лимонной кислоты, декстрина, козеина, уротропина, молочной сыворотки,
сульфитно-спиртовой бражки) добавок.
27
Установлено, что для замедления твердения бетона в поверхностных
слоях монолитных конструкций, подлежащих механической обработке
фрезерованием или шлифованием, целесообразно использовать водные
растворы замедлителей твердения, которыми пропитаны мешковина, опилки,
песок для укрытия бетона, в виде паст на основе глины, мела, известипушонки и др. Автор рекомендует использовать водные растворы
замедлителей твердения лишь в том случае, когда бетон при уходе за его
твердением,
укрывают
полимерными
пленками,
препятствующими
интенсивному высыханию растворов. При этом удобно осуществляется уход
за твердеющим бетоном и в то же время верхние слои (толщиной 3-5 мм)
монолитной конструкции (бетонного покрытия) сохраняют в течение
длительного (до 7 суток) времени пониженную прочность, что дает
возможность выполнять микрорезание с меньшими энергетическими
затратами, меньшим расходом инструмента и, следовательно, с сокращением
внутрисменных трудозатрат на замену изношенного рабочего инструмента. В
результате проведенных экспериментальных работ выявлены эффективные
концентрации
растворов
замедляющих
добавок.
Так,
оптимальной
концентрацией раствора декстрина, например, следует считать 20-25%, при
этом энергоемкость процесса механической обработки шлифованием
снижается до 30%.
В пятой главе приведены методика и результаты экспериментальных
работ по определению энергоемкости процессов обработки бетона резанием,
сверлением, фрезерованием и шлифованием алмазным инструментом с
использованием растворов поверхностно-активных веществ в качестве
жидкостей, охлаждающих алмазный инструмент.
В результате исследований установлено, что по отношению ко многим
минералам, из которых состоят мелкие и крупные заполнители бетона,
адсорбционной активностью обладает вода. Смачивание минералов водой
часто приводит к снижению их твердости на 20-30% (по сравнению с
28
твердостью на воздухе). Еще сильнее понижают твердость минералов
растворы
электролитов.
Наибольшей
эффективностью
отличаются
электролиты, содержащие какой-либо многовалентный ион или ион,
одинаковый с ионом минерала.
Так, прочность бетона на заполнителе из кварцита на 50-60%
понижают многовалентные электролиты TiCL4, FeCL3, ALCL3, и силикат
натрия Na2 SiO3.
Твердость известняка наиболее эффективно снижает силикат натрия.
Самыми сильными понизителями твердости составляющих бетона являются
органические поверхностно-активные вещества (растворы мыл).
В противоположность электролитам действие органических ПАВ
сильнее при более высокой концентрации. Например, для снижения
твердости
кварца
и
известняка
на
40-60%
концентрация
раствора
охлаждающей инструмент жидкости должна быть 0,8-1%.
Уменьшение энергоемкости процессов
алмазной
обработки
определяли из выражения:
W= (Wb- W) х 100% (7)
где Wb - удельная работа резания при охлаждении алмазного
инструмент с водой; W - удельная работа резания при охлаждении алмазного
инструмента водными растворами ПАВ.
Зависимость износа алмазного инструмента при обработке бетона от
вида охлаждающей жидкости. Применение поверхностно-активных веществ
в охлаждающих алмазный инструмент жидкостях способствует снижению
его расхода на операциях резания, сверления, шлифования и фрезерования
бетона на 18-20%. Это равносильно увеличению выпуска инструмента для
этих целей на 18-20%.
Влияние поверхностно-активных веществ на энергостойкость
алмазной обработки бетона. С увеличением прочности бетона возрастает
воздействие ПАВ на снижение его прочности. Так, раствор Na2СОз
29
концентрацией 0,01-0,05% снижает удельную энергоемкость процесса
резания бетона класса В35, В25, В15, В7,5 соответственно на 58, 51, 46, 42%
(рисунок 5). Это можно объяснить тем обстоятельством, что с увеличением
прочности возрастает плотность материала и в структуре материала,
увеличивается число микродефектов и уменьшается число крупных каверн,
трещин и пор. Увеличению интенсивности воздействия растворов ПАВ на
прочность бетона способствуют микротрещины и поры, в которых
интенсивно адсорбируются молекулы ПАВ.
Зависимость энергоемкости процессов шлифования от вида и
концентрации ПАВ (рисунок 5).
30
Рисунок 5 – Зависимость энергоёмкости процесса шлифования от вида
и концентрации поверхностно-активных веществ в охлаждающей
инструмент жидкости
В процессе проведения эксперимента было исследовано влияние
различных поверхностно-активных веществ на потребляемую мощность
шлифования. Наиболее сильное воздействие из испытанных веществ на
уменьшение
мощности
шлифования
бетона
оказал
раствор
0,05%
концентрации СаСl2. Снижение потребляемой мощности шлифования при
охлаждении инструмента этим раствором достигло 33%.
Результаты исследования позволили установить:
1. С увеличением зернистости алмазов от 260/160 до 630/500 мм
уменьшается их удельный расход и увеличивается производительность
(Рисунок 6).
Рисунок 6 – Зависимость износа алмазного инструмента при обработке
бетона от вида охлаждающей жидкости
Примечание:
31
2. Лучшие результаты обеспечивает инструмент с концентрацией
алмазов 25-50% (при возрастании концентрации до 75% удельный расход
алмазов увеличивается в 2 раза).
3. Рекомендуемый способ охлаждения - многострунный растворами
поверхностно-активных веществ.
4. Рациональное значение окружной скорости резания составляет: для
резания и фрезерования бетона 15-55 м/сек; для резания железобетона 35-40
м/сек; для сверления бетона и железобетона 4-5 м/сек; для шлифования
бетона 13-22 м/сек. (рисунок 7).
32
Рисунок 7 – Влияние поверхностно-активных веществ на
энергоёмкость алмазной обработки бетона
5. Резание бетона и железобетона с заполнителями из твердых прочных
пород камня и процентом армирования выше трех следует производить
многопроходным методом на глубину до 50 мм с заполнителями из мягких
пород и керамзита, на глубину до 450 мм из бетона и 150 мм из
железобетона.
6. Обработку бетона распростертых конструкций для повышения их
стойкости и декоративности следует вести двухстадийным способом
(фрезерование + шлифование).
Шестая глава содержит результаты внедрения ресурсосберегающих
технологий. В главе освещены результаты использования алмазного
инструмента,
технические
характеристики
машин
для
обработки
поверхности, нарезки деформационных швов в бетонных покрытиях,
шлифования бетонных полов машиной МШ-300, спроектированной и
33
изготовленной с участием автора, фактурной обработки наружных стеновых
панелей на Силикатненском заводе (г. Подольск, Московская области) РФ с
помощью установки для механической обработки поверхностей (авторское
свидетельство
№313688),
смонтированной
на
отдельном
посту
технологической линии завода, устройства технологических отверстий с
помощью станков для алмазного сверления ИЭ-1801А и ИЭ-1806,
спроектированных по техническим требованиям, разработанным автором.
По техническим требованиям, разработанным автором, разработан
станок для алмазного сверления отверстий диаметром 350 мм и самоходную
шлифовальную машину с алмазным инструментом.
Приведено обоснование эффективности новых управленческих и
организационных форм для осуществления технологии механической
обработки
силами
специализированных
хозрасчетных
подразделений
(участков) (исследования проведены в 29 организациях) и анализ техникоэкономических показателей работы этих подразделений свидетельствующий
об эффективности узкой специализации.
Благодаря
четкой
организации
работ,
концентрации
машин
и
инструмента в одном подразделении, единого управленческого аппарата,
организации ремонта и технического обслуживания станков с алмазным
инструментом, потери рабочего времени операторов сократились на 30%,
производительность труда выросла на 50%, расход инструмента снизился за
счет своевременного и качественного ремонта станков, на 25%.
Опытное внедрение технологии механической обработки бетона и
железобетона и изучение условий выполнения строительно-монтажных
работ позволило установить, что алмазным инструментом в промышленном
и гражданском строительстве целесообразно:
- нарезать деформационные швы;
- разрезать строительные конструкции при их демонтаже и разборке;
34
- вырезать прямоугольные отверстия для монтажа воздуховодов,
установки фонарей на кровлях промзданий, установки оконных и дверных
блоков и устройстве лифтовых шахт;
- сверлить круглые технологические отверстия 020—160 - 350 мм;
- высверливать керны для испытания строительных материалов;
- устраивать шпуры в железобетоне при разрушении конструкций
взрывом, гидровзрывом, гидроклиньями, замораживанием воды в шпурах и
т.д.;
- фрезеровать бетонные покрытия для увеличения сцепления колес
транспортных средств с покрытием;
- шлифовать бетонные покрытия для увеличения стойкости и
улучшения декоративных свойств;
- производить фактурную обработку сборных железобетонных изделий
и монолитных конструкций для улучшения архитектурной выразительности.
В процессе подготовки диссертационной работы по предложениям
автора была внедрена новая технология резания, сверления, шлифования
бетона с использованием поверхностно-активных веществ в охлаждающих
инструмент
жидкостях,
двухстадийная
обработка
бетонных
полов
фрезерованием с последующим шлифованием, технология фактурной
обработки наружных стеновых панелей на технологических линиях заводов
ДСК и ЖБК и технология производства облицовочной плитки и плитки, для
покрытия полов распиловкой бетонных блоков алмазным инструментом.
Общий годовой экономический эффект к 2020 г. составит 316 млн. рублей.
35
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате выполнения диссертационной работы теоретически
обоснована, подтверждена экспериментально, обобщена и решена крупная
научно-техническая проблема: «Индустриальная технология механической
обработки бетона и железобетона», обеспечивающая снижение трудовых и
материальных
ресурсов
в
строительстве,
на
базе
применения
высокопроизводительных машин и алмазного инструмента.
Решение
этой
проблемы
имеет
важное
народно-хозяйственное
значение в связи с интенсивным развитием строительства с применением
конструкций из монолитного и сборного бетона и железобетона и
прогнозируемым объемом их применения на ближайший период более 250
млн. м3/год.
Результаты исследований позволили сделать следующие основные
выводы:
1. Качественный и количественный анализ энергетических и трудовых
затрат показывает, что на производство механической обработки бетона и
железобетона в настоящее время расходуется 17,2 млн. кВт.ч. энергозатрат,
12,5 млн.чел-дн. трудозатрат, а общие материальные затраты при этом
составляют около 144,5 млн.руб.
2. Анализ проектной документации и объемов работ, выполненный при
изучении
236-ти
объектов-представителей
28-ти
отраслей
народного
хозяйства показал, что на 1 млн.руб. СМР составляет в среднем 3684 м 3, а
объем работ на 1 млн.руб. СМР по механической обработке резанием
составляет 473 п.м., сверлением - 408 п.м., шлифованием - 686 м2.
3. В результате теоретических, экспериментальных и техникоэкономических
исследований
разработана
индустриальная
технология
механической обработки бетона и железобетона резанием, сверлением,
фрезерованием и шлифованием, основанная на применении прогрессивного
36
высокопроизводительного алмазного инструмента, новых технологических
приемов, химических веществ и новых управленческих форм.
С целью реализации в условиях отечественного строительства научных
положений диссертации автором лично и с участием автора выполнен ряд
инженерных
разработок,
спроектирован
авторскими
свидетельствами,
ряд
машин,
защищенных
карты,
инструкции,
технологические
технические условия и методические рекомендации.
4. На основе детального анализа и результатов теоретических и научноэкспериментальных
исследований,
лабораторных
и
промышленных
испытаний образцов машин и оборудования с алмазным инструментом,
разработанных на основе предоставленных в работе заявок на изобретения и
патентов установлены зависимости от режимов работы (скорости подачи и
глубины резания), вида и концентрации растворов охлаждающей инструмент
жидкости, абразивности исходных материалов в бетоне обрабатываемых
конструкций (мелкого и крупного заполнителей в бетонной смеси), вида и
технических характеристик алмазного инструмента и др.
5. На основе изучения и обобщения данных проектной документации
большого количества объектов представителей установлены объемы работ
по механической обработке бетона и железобетона резанием, сверлением,
фрезерованием и шлифованием.
6. На основании экспериментальных исследований, обобщения
зарубежного и отечественного опыта применения алмазного инструмента на
операциях механической обработки строительных материалов установлены
зависимости износа алмазного инструмента от абразивных свойств мелкого и
крупного заполнителя в бетоне и разработаны рекомендации по выбору
крупности алмазного зерна в инструменте и типа связки.
7.
Теоретическим
экспериментальных
путем
исследований
и
с
помощью
получены
анализа
основные
результатов
требования
к
параметрам процессов механической обработки, которые предложены для
37
расчета и конструирования машин для резания, сверления, шлифования и
фрезерования бетона.
8.
Инженерным
воплощением
выполненной
работы
явились
конструкции машин для резания бетона, и железобетона (НШ-1628, НШ1625, УРБ-175, УРБ-300), машины для фрезерования бетона (ФБ-I00, ФБ-400,
СМ-356), шлифовальные машины (СО-199, СО-189, МШ-100, МШ-300),
сверлильные станки (ИЭ-1806, ИЭ-1809).
9.
Отечественной
промышленностью
освоен
серийный
выпуск
установок для резания бетона УРБ-300 и УРБ-175 и станков для сверления
железобетона
ИЭ-1806.
В
эксплуатации
на
строительных
объектах
находится: 700 шт установок УРБ-175, 200 шт - УРБ-300, около 3000 шт
станков ИЭ-1806. Годовой экономический эффект от их использования
составляет 1,7 млн.руб. (для перевода цен стоимостных показателей 1984
года следует учесть коэффициент корреляции, который равен на 2017 год
67,4).
10. В результате технико-экономических исследований определены
направления технического прогресса в процессах механической обработки
бетона и железобетона.
Доказана
целесообразность
применения
алмазного
инструмента,
поверхностно-активных и замедляющих схватывание цемента веществ в
технологии механической обработки бетона и железобетона. Намечены пути
совершенствования
технологии
выполнения
работ
по
механической
обработке резанием, фрезерованием, сверлением и шлифованием бетона и
железобетона.
11. На основе экспериментальных исследований выявлены наиболее
эффективные виды поверхностно-активных веществ для охлаждающих
алмазный инструмент жидкостей и виды замедляющих добавок для
снижения прочности бетона в ранние сроки схватывания.
38
12. Технологические параметры резания и шлифования бетона,
определенные расчетным и экспериментальным путем, были учтены при
разработке технологии изготовления облицовочной плитки (авторское
свидетельство № 444755 и № 358165) и способа изготовления пола
(авторское свидетельство № 910972).
13.
Внедрение
диссертационной
результатов
работе
исследований,
осуществлено
путем
приведенных
включения
в
отдельных
положений в инструктивные, нормативные материалы и методические
рекомендации. Результаты экспериментальных работ по определению
параметров
механической
обработки
и
характеристик
алмазного
инструмента были взяты за основу при подготовке технических требований и
технических заданий при проектировании машины для резания бетона УРБ300, комплекта оборудования 1628 00 000 (шлифовальной машины МШ-100
и МШ- 300) (авторское свидетельство № 607708), фрезеровщика бетона ШБ400 (авторское свидетельство № I0I6I82), установки для фактурной
обработки наружных стеновых панелей (авторское свидетельство №
313688,), станка для сверления бетона ИЭ1806, установки для обработки
поверхностей облицовочных плит и учтены в их конструктивных схемах.
14. Разработанные основные положения технологии механической
обработки бетона резанием, сверлением, фрезерованием и шлифованием
внедрены в условиях строительства "Атоммаша" в г. Волгодонске,
строительства Чернобыльской АЭС, завода "Металлист" в г. Ленинграде,
строительства Свирепой ГЭС, на заводах: производящих бетонную плитку
методом распиловки блоков в г. Подольске Московской области и г. Хуст
Закарпатской области, на Силикатненском заводе ЖБК при фактурной
обработке наружных стеновых панелей для домов серки 1-464.
С использованием машин и предложений автора выполнены работы по:
- резанию, п.м. - 80 тыс;
- шлифованию, кв.м - 500 тыс.;
39
- фрезерованию, кв.м - 256 тыс.; - сверлению, мм/п.м. - 53400.
Ожидаемый экономический эффект к 2020 году должен составить 316
млн.руб.
Дальнейшую
разработку
темы
следует
осуществить
по
индустриальной механической обработке бетонных и железобетонных
конструкций из особо прочных и специальных видов бетона. Продолжить
работу
по
разработке
новых
средств
механизации
с
целью
импортозамещения этих средств зарубежного производства, имеющихся на
отечественном рынке.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В
СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ
В журналах, входящих в перечень рецензируемых научных изданий,
рекомендованных ВАК РФ
1. Жадановский Б.В., Синенко С.А., Кужин М.Ф. Механическая
обработка наружных стеновых панелей из легких бетонов // Системные
технологии. № 1(26). 2018. с.53-57
2. Жадановский Б.В., Синенко С.А., Славина А.Ю. Способы
выдерживания свежеуложенного бетона при возведении монолитных
конструкций зимой // БСТ: Бюллетень строительной техники. 2018. № 4
(1004). С. 43-45.
3. Жадановский Б.В., Синенко С.А.Особенности устройства проемов в
железобетонных конструкциях // Научное обозрение №7, 2016 с.39-42.
4. Жадановский Б.В. и др. Оценка эффективности организационнотехнологических решений при выборе средств механизации производства
строительно-монтажных работ //Научное обозрение. № 13. 2015. с.123-127.
5. Жадановский Б.В. и др. Рекомендации по доставке бетонных смесей
с активными минеральными добавками //Научное обозрение. № 12. 2015.
с.44-50.
40
6. Жадановский Б.В., Синенко С.А. Усиление кирпичных стен
металлическими полосами// Естественные и технические науки № 11(89)
2015.с. 626-627.
7. Жадановский Б.В., Новиков С.О. Организационно-технологические
решения по безопасности труда в проектах производства работ при
использовании подъемно-транспортных машин на строительном объекте //
Научное обозрение. № 21. 2015. с.326-333.
8. Жадановский Б.В. Реконструкция зданий сложившейся городской
застройки // Научное обозрение. № 21, 2015, с. 317-320.
9.
Жадановский
технического
уровня
Б.В.,
Синенко
производства
С.А.
Перспективы
бетонных
работ
в
повышения
современном
строительстве// Научное обозрение. 2014. №9-2. с. 435 - 438.
10.
Жадановский
Б.В.,
Синенко
С.А.,
Драган
Д.Г.
Энергоэффективность способов выдерживания свежеуложенного бетона при
возведении
монолитных
конструкций
//
Технология
и
организация
строительного производства. 2014. №2. С. 38-41.
11. Жадановский Б.В.
и др. Рациональные организационно-
технологические схемы производства строительно-монтажных работ в
условиях
реконструкции
действующего
предприятия//Технология
и
организация строительного производства. 2014. № 1. с. 38–40.
12. Жадановский Б.В., Синенко С.А., Кужин М.Ф. Анализ данных,
необходимых для организационно-технологического проектирования работ
по реконструкции зданий и сооружений // Технология и организация
строительного производства. 2014. №3 (8). с. 43–45.
13.
Жадановский
Б.В.
Организация
устойчивости
подъёмно-
транспортных средств в строительном производстве // Вестник МГСУ. № 5.
2016. С.52-58.
Публикации в рецензируемых изданиях Scopus:
11. Zhadanovskiy Boris, Sinenko Sergey. The methodic of calculation for
41
the need of basic construction machines on construction site when developing
organizational and technological documents. E3S Web of Conferences. 2018. Vol.
33. 03077.
12. Oleynik P.P., Sinenko S.A., Zhadanovskiy B.V., Brodskiy V.I., Kuzhin
Marat. Construction of a complex object. Matec Web of Conferences. 86. 04059.
13. Zhadanovskiy B.V., Sinenko S.A. Pressure method of monolithic
concrete structures of buildings and structures, International Journal of Applied
Engineering Research. 2016. Vol. 11, issue 3, pp. 1724-1727.
14. Zhadanovskiy B.V., Sinenko S.A. Pressure method of concreting piles.
Advanced Materials Research Vol. 838-841 (2014) pp. 280-283.
15. Zhadanovskiy B.V., Sinenko S.A. Visualization of design, organization
of construction and technological solution // Computing in Civil and Building
Engineering - Proceedings of the International Conference on Computing in Civil
and Building Engineering. 2014. Pp. 137-142.
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа