Hydraulic Concrete Composition and Properties Control System
Loading...
Date
2015
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпропетровськ
Abstract
EN: Purpose. Scientific work aims at the development and testing of information system to meet the challenges of concrete composition design and control (for railway structures and buildings) based on the physico-analytical method algorithm for hydraulic concrete composition calculation. Methodology. The proposed algorithm of hydraulic concrete composition calculation is based on the physicochemical mechanics and in particular on the rheology of elastic–viscous–plastic bodies. The system of canonical equations consists of the equations for concrete strength,
absolute volume, concrete mix consistency as well as the equation for optimal concrete saturation with aggregates while minimizing cement content. The joint solution of these four equations related to composition allows determining for the materials the concrete composition of required strength, concrete workability with minimum cement content. The procedure for calculation of hydraulic concrete composition according to the physico-analytical method
consists of two parts: 1) physical, which is laboratory testing of concrete mix components in different concrete compositions; 2) analytical, which represents the calculation algorithm for concrete compositions equivalent in concrete strength and workability that comply with the specific conditions of concrete of designing the concrete composition with the desired properties for railway structures and buildings it was
proposed to use the information technology in the form of a developed computer program whose algorithm includes the physico-analytical method for hydraulic concrete composition determination. Originality. The developed concrete composition design method takes into account the basic properties of raw materials, concrete mix and concrete, which are predetermined. The distinctive feature of physico-analytical method is obtaining of a set of equivalent compositions with a certain concrete mix consistency and required concrete strength, which allows to optimize the concrete composition by any optimality criterion, depending on the operation conditions. Practical value. Using the developed method will expand its functionality when applied in the form of the composition calculation computer
program for the construction and repair of surface and underwater structures. The use of physico-analytical methodat production site will simultaneously solve the economic problems of construction and maintenance cost reduction,component saving and ensure obtaining the concrete with the set properties for specific operation conditions of transport engineering structures.
UA: Наукова робота має за мету розробку й апробацію інформаційної системи для розв’язання задач проектування та управління складом бетону (для конструкцій і споруд залізниць) на основі алгоритму фізико-аналітичного методу розрахунку складу гідротехнічного бетону. Методика. Запропонований алгоритм розрахунку складу гідротехнічного бетону базується на положеннях фізико-хімічної механіки та, зокрема, реології пружно-в'язко-пластичних тіл. Система канонічних рівнянь складається з рівнянь міцності бетону, абсолютних об'ємів складових, консистенції бетонної суміші та рівняння оптимального насичення бетону заповнювачами при мінімальній витраті цементу. Сумісне вирішення чотирьох перерахованих рівнянь складу дозволяє визначити для даних матеріалів склад бетону заданої міцності, необхідної легкоукладальності бетонної суміші з мінімальною витратою цементу. Порядок розрахунку складу гідротехнічного бетону за фізико-аналітичним методом поділяється на дві частини: 1) фізичну, що представляє лабораторне випробування компонентів бетонної суміші в різних складах бетонів; 2) аналітичну, яка представляє алгоритм розрахунку складів бетону, еквівалентних за міцністю бетону і легкоукладальністю бетонної суміші, що відповідає конкретним умовам бетонування. Результати. Для розв’язання задачі проектування складу бетону із заданими властивостями для конструкцій та споруд залізниць запропоновано використання інформаційних технологій у вигляді розробленої комп’ютерної програми, в алгоритм роботи якої покладено фізико-аналітичний метод визначення складу гідротехнічного бетону. Наукова новизна. Розроблений метод проектування складів бетону враховує основні властивості вихідних матеріалів, бетонної суміші та бетону, які попередньо визначаються. Відмітною рисою фізико- аналітичного методу є одержання набору еквівалентних складів із заданою консистенцією бетонної суміші та потрібною міцністю бетону, що дозволяє оптимізувати склади бетону за любим критерієм оптимальності в залежності від умов експлуатації. Практична значимість. Використання розробленого методу дозволить розширити його функціональні можливості при застосуванні у вигляді комп’ютерної програми для призначення складів для зведення та ремонту надводних і підводних споруд. Застосування фізико-аналітичного методу на виробництві дозволить одночасно вирішити економічні питання зменшення собівартості будівництва та ремонту, економію складових бетону та забезпечити отримання бетону із заданими властивостями для специфічних умов експлуатації транспортних штучних споруд.
RU: Научная работа своей целью имеет разработку и апробацию информационной системы для решения задач проектирования и управления составом бетона (для конструкций и сооружений железных дорог) на основе алгоритма физико-аналитического метода расчета состава гидротехнического бетона. Методика. Предложенный алгоритм расчета состава гидротехнического бетона базируется на положениях физико-химической механики и, в частности, реологии упруго-вязко-пластических тел. Система канонических уравнений состава состоит из уравнений прочности бетона, абсолютных объемов составляющих, консистенции бетонной смеси и уравнения оптимального насыщения бетона заполнителями при минимальном расходе цемента. Совместное решение четырех перечисленных уравнений состава позволяет определить для данных материалов состав бетона заданной прочности и необходимой удобоукладываемости бетонной смеси с минимальным расходом цемента. Порядок расчета состава гидротехнического бетона по физико-аналитическому методу разделяется на две части: 1) физическую, представляющую лабораторное испытание компонентов бетонной смеси в разных составах бетонов; 2) аналитическую, которая представляет собой алгоритм расчета составов бетона, эквивалентных по прочности бетона и удобоукладываемости бетонной смеси, отвечающую конкретным условиям бетонирования. Результаты. Для решения задачи проектирования состава бетона с заданными свойствами для конструкций и сооружений железных дорог предложено использование информационных технологий в виде разработанной компьютерной программы, в алгоритм работы которой положен физико- аналитический метод определения составов гидротехнического бетона. Научная новизна. Разработанный метод проектирования составов бетона учитывает основные свойства исходных материалов, бетонной смеси и бетона, которые определяются предварительно. Отличительной особенностью физико-аналитического метода является получение набора эквивалентных составов с заданной консистенцией бетонной смеси и прочностью бетона, что позволяет оптимизировать составы бетона по любым критериям оптимальности в зависимости от условий эксплуатации. Практическая значимость. Использование разработанного метода позволит расширить его функциональные возможности при использовании в виде компьютерной программы назначения составов для возведения и ремонта надводных и подводных сооружений. Применение физико-аналитического метода на производстве позволит одновременно решить экономические задачи уменьшения себестоимости строительства и ремонта, производить экономию составляющих бетона и обеспечить получение бетона с заданными свойствами для специфических условий эксплуатации транспортных искусственных сооружений.
UA: Наукова робота має за мету розробку й апробацію інформаційної системи для розв’язання задач проектування та управління складом бетону (для конструкцій і споруд залізниць) на основі алгоритму фізико-аналітичного методу розрахунку складу гідротехнічного бетону. Методика. Запропонований алгоритм розрахунку складу гідротехнічного бетону базується на положеннях фізико-хімічної механіки та, зокрема, реології пружно-в'язко-пластичних тіл. Система канонічних рівнянь складається з рівнянь міцності бетону, абсолютних об'ємів складових, консистенції бетонної суміші та рівняння оптимального насичення бетону заповнювачами при мінімальній витраті цементу. Сумісне вирішення чотирьох перерахованих рівнянь складу дозволяє визначити для даних матеріалів склад бетону заданої міцності, необхідної легкоукладальності бетонної суміші з мінімальною витратою цементу. Порядок розрахунку складу гідротехнічного бетону за фізико-аналітичним методом поділяється на дві частини: 1) фізичну, що представляє лабораторне випробування компонентів бетонної суміші в різних складах бетонів; 2) аналітичну, яка представляє алгоритм розрахунку складів бетону, еквівалентних за міцністю бетону і легкоукладальністю бетонної суміші, що відповідає конкретним умовам бетонування. Результати. Для розв’язання задачі проектування складу бетону із заданими властивостями для конструкцій та споруд залізниць запропоновано використання інформаційних технологій у вигляді розробленої комп’ютерної програми, в алгоритм роботи якої покладено фізико-аналітичний метод визначення складу гідротехнічного бетону. Наукова новизна. Розроблений метод проектування складів бетону враховує основні властивості вихідних матеріалів, бетонної суміші та бетону, які попередньо визначаються. Відмітною рисою фізико- аналітичного методу є одержання набору еквівалентних складів із заданою консистенцією бетонної суміші та потрібною міцністю бетону, що дозволяє оптимізувати склади бетону за любим критерієм оптимальності в залежності від умов експлуатації. Практична значимість. Використання розробленого методу дозволить розширити його функціональні можливості при застосуванні у вигляді комп’ютерної програми для призначення складів для зведення та ремонту надводних і підводних споруд. Застосування фізико-аналітичного методу на виробництві дозволить одночасно вирішити економічні питання зменшення собівартості будівництва та ремонту, економію складових бетону та забезпечити отримання бетону із заданими властивостями для специфічних умов експлуатації транспортних штучних споруд.
RU: Научная работа своей целью имеет разработку и апробацию информационной системы для решения задач проектирования и управления составом бетона (для конструкций и сооружений железных дорог) на основе алгоритма физико-аналитического метода расчета состава гидротехнического бетона. Методика. Предложенный алгоритм расчета состава гидротехнического бетона базируется на положениях физико-химической механики и, в частности, реологии упруго-вязко-пластических тел. Система канонических уравнений состава состоит из уравнений прочности бетона, абсолютных объемов составляющих, консистенции бетонной смеси и уравнения оптимального насыщения бетона заполнителями при минимальном расходе цемента. Совместное решение четырех перечисленных уравнений состава позволяет определить для данных материалов состав бетона заданной прочности и необходимой удобоукладываемости бетонной смеси с минимальным расходом цемента. Порядок расчета состава гидротехнического бетона по физико-аналитическому методу разделяется на две части: 1) физическую, представляющую лабораторное испытание компонентов бетонной смеси в разных составах бетонов; 2) аналитическую, которая представляет собой алгоритм расчета составов бетона, эквивалентных по прочности бетона и удобоукладываемости бетонной смеси, отвечающую конкретным условиям бетонирования. Результаты. Для решения задачи проектирования состава бетона с заданными свойствами для конструкций и сооружений железных дорог предложено использование информационных технологий в виде разработанной компьютерной программы, в алгоритм работы которой положен физико- аналитический метод определения составов гидротехнического бетона. Научная новизна. Разработанный метод проектирования составов бетона учитывает основные свойства исходных материалов, бетонной смеси и бетона, которые определяются предварительно. Отличительной особенностью физико-аналитического метода является получение набора эквивалентных составов с заданной консистенцией бетонной смеси и прочностью бетона, что позволяет оптимизировать составы бетона по любым критериям оптимальности в зависимости от условий эксплуатации. Практическая значимость. Использование разработанного метода позволит расширить его функциональные возможности при использовании в виде компьютерной программы назначения составов для возведения и ремонта надводных и подводных сооружений. Применение физико-аналитического метода на производстве позволит одновременно решить экономические задачи уменьшения себестоимости строительства и ремонта, производить экономию составляющих бетона и обеспечить получение бетона с заданными свойствами для специфических условий эксплуатации транспортных искусственных сооружений.
Description
O. Pshinko: ORCID 0000-0002-1598-2970; A. Krasnyuk: ORCID 0000-0002-1400-9992; O. Hromova: ORCID 0000-0002-5149-4165
Keywords
concrete composition, physico-analytical method, hydraulic concrete, склад бетону, фізико-аналітичний метод, гідротехнічний бетон, состав бетона, физико-аналитический метод, гидротехнический бетон, КУПББМ, КГ
Citation
Pshinko O. M., Krasnyuk A. V., Hromova О. V. Hydraulic Concrete Composition and Properties Control System. Наука та прогрес транспорту. 2015. № 5. С. 195–204. doi: 10.15802/stp2015/52289.