Оценка эффективности уплотнения бетонных смесей методами спектрального анализа

Сопоставление амплитудно-частотных характеристик импульсного ударно-волнового источника воздействия и объекта, полученных разложением Фурье среднеквадратичного значения временного ряда прироста прочности бетонных образцов при испытании по пределу прочности при сжатии, позволяет рассчитать коэффициент фильтрации гармоник. Последние характеризуют наличие или отсутствие эффективно воздействующих частот за счет резонансных явлений, что дает возможность назначить оптимальные режимы воздействий на соответствующих стадиях уплотнения бетонной смеси.

Рассматривая сигналы импульсного воздействия и сигналы отклика в виде времени, зависимого от интенсивности воздействия параметра (прочность, плотность или в принципе любая характеристика бетонной смеси или бетона) в дискретные моменты времени, эти сигналы можно разложить по периодическим функциям. Сопоставление характеристик сигналов воздействия и отклика соответствующих гармоник позволяет оценить значения коэффициентов фильтрации частот в рассматриваемом временном интервале и назначить оптимальный режим импульсного воздействия. Одновременно по значениям коэффициентов фильтрации может быть откорректирован импульсный сигнал воздействия.

При решении задачи по назначению оптимального режима частоты плотов для уплотнения мелкозернистых жестких бетонных смесей, при известности спектральной характеристики сигнала импульсного воздействия, был выполнен спектральный анализ импульсно-волнового источника воздействия и полного импульсного воздействия временного ряда прироста прочности бетонных образцов при испытании по пределу прочности на сжатие (см. таблицу).

С увеличением количества импульсов снижается среднее значение рассеиваемой в объекте мощности, при этом повышается роль основной гармоники (низких частот) - с повышением плотности возрастает роль этических нагрузок в связи с возрастанием собственного давления внутри слоя. На фоне возрастания веса основной гармоники вес высокочастотных составляющих стабилизируется, что позволяет говорить о снижении их роли на фоне снижения среднего значения. Вторая гармоника собственной частоты имеет резонансный пик, что отражает характерные процессы для второй стадии уплотнения - сближения составляющих.

Спектральный анализ импульсно-волнового источника воздействия и полного импульсного воздействия временного ряда прироста прочности бетонных образцов при испытании по пределу прочности при сжатии

Гармоники

Вес гармоник, % (коэффициент фильтрации без учета отраженной волны/ с учетом отраженной волны)

Источник ударно-волновых воздействий

Реакция полного импульсного воздействия бетонных образцов

Вклад в среднеквадратичное значение сигнала (средняя мощность)

Без учета отраженной волны, B%(Srvl)

С учетом отраженной волны, B%(Srv2)

4 импульса (Sro4)

22 импульса (Sro22)

90 импульсов (Sro90)

Среднее значение

52,838

12,333

57,2 (1,08/4,64)

54,6 (1,03/4,43)

42,17 (0.8/3,42)

Основная гармоника

31,023

50,918

11,6 (0,37/0,23)

23,68 (0,76/0,47)

36,42 (1,17/0,72)

2-я гармоника

8,880

13,735

9,941 (1,12/0,72)

19,56 (2,20/1,42)

9,242 (1,04/0,67)

3-я гармоника

4,638

6,790

5,121 (1,10/0,75)

0,898 (0,19/0,13)

3,524 (0,76/0,52)

4-я гармоника

2,621

4,098

6,024 (2,30/1,47)

2,276 (0,87/0,56)

5,538 (2,11/1,35)

5-я гармоника

2,621

2,815

6,162 (2,35/2,19)

0,302 (0,12/0,11)

6,213 (2,37/2,21)

Из данных таблицы видно, что АФХ импульсного источника изменятся плавно и корреляционная функция будет плавно затухать при увеличении запаздывания. Соответствующий спектр принимает большие значения на низких частотах и малые - на высоких частотах, следовательно, большая часть мощности сосредоточена на низких частотах. При приложении источника к объекту ряд осциллирует, что находит отражение в том, что спектр отклика принимает иные значения на различных частотах, что отражается на значениях коэффициентов фильтрации выделенных гармоник.

Анализ данных показал, что коэффициент фильтрации первых трех гармоник (малые и средние собственные частоты fc) имеет максимумы при fц = 0,75 Гц при длительном воздействии, на высоких собственных частотах максимум коэффициента фильтрации смещается в область fц = 0,5 Гц, при этом абсолютные значения коэффициентов фильтрации существенно меньше коэффициента фильтрации среднего.

При четырехимпульсном воздействии (характерном для переориентации частиц в бетонной смеси) максимальный коэффициент фильтрации - на 4 и 5-й высокочастотных гармониках (2,3 и 2,35 соответственно).

При 22-импульсном воздействии (характерном для процесса сближения частиц) максимальный коэффициент фильтрации смещается в области второй гармоники (2,2) при пониженном коэффициенте фильтрации высокочастотных составляющих (0,7; 0,6) при частоте цикла fц = 1,0 Гц.

При 90-импульсном воздействии (характеризующий переход к этапу декомпрессии) возрастает коэффициент фильтрации основной (низкочастотной) гармоники (1,17), при этом минимум коэффициента фильтрации высокочастотных составляющих (0,4; 0,11) наблюдается при частоте цикла fц = 1,0 Гц, однако, учитывая суммарное значение первой и второй гармоник (1,18+1,58) на частоте 0,5 Гц, целесообразнее для этого этапа применить частоту fц =0,5 Гц.

Изложенное подтверждает, что оптимальный цикл уплотнения по длительности цикла и времени воздействия является переменным по частоте во времени и должен быть представлен режимом: 0,75 Гц (5,32 с) + 1 Гц (22 с)+ 0,5 Гц (4 с).

К.И. ЗЕЛЕНОВ, научное проектно-производственное агентство «Истек», Центр независимой экспертизы, г. Москва

Журнал "Технологии бетонов" №2, 2009   06.04.2009 

Copyright 2006 ЗЖБИ-500     Карта сайта
Реклама на сайте
|