|
Как показала длительная эксплуатация роторных смесителей, качество приготовленного в смесителях бетона, оцениваемое коэффициентом вариации прочности, как правило, не выходит за пределы 1 0 %. 4.3. Механизм процесса смешиваиия Во время смешивания сыпучих компонентов частицы подвергаются действию различно направленных сил, а движение частиц является результирующим эффектом сложения этих сил. Кроме того, механизм смешивания зависит от конструкции смесителя и способа реализации процесса, что вызывает дополнительные трудности при его математическом описании и моделировании. Тем не менее, известны попытки качественного описания смешивания, как отечественными, так и зарубежными исследователями [33-35]. Наиболее полно этот вопрос рассмотрен американскими учеными [36, 37], которые выделяют пять основных подпроцессов в процессе смешивания: • образование в массе слоя скользящихдруг по другу плоскостей срезающее смешивание; • перемещение групп частиц из одного положения в другое конвективное смешивание; • изменение позиции единичными (отдельными) частицами слоя диффузионное смешивание; • рассеивание единичных частиц под влиянием их столкновений или ударов о стенки смесителя ударное смешивание; • деформация и растирание порции слоя измельчение. Авторы считают, что в зависимости от типа смешивания решающее значение имеют один или несколько из указанных выше процессов. Наиболее элементарным и чаще других используемым в прикладных исследованиях случаях является смещение двух сыпучих компонентов смеси, отличающихся только цветом частиц, в барабанном вращающемся горизонтальном смесителе. Установлено, что в этом случае смешивание носит 114 |
29 данного состава проб является нормальным распределением (то есть в ходе процесса смешивания не возникали упорядываюшие тенденции, вызывающие неоднородность смеси). Из приведенного краткого обзора видно, что практически все критерии по структуре в принципе одинаковы, поскольку в качестве главного параметра содержат среднеквадратическое отклонение концентрации одного из компонентов в пробах смеси. Причем, большинство из них предназначено для оценки качества (однородности) только двухкомпонентных смесей. В то же время широко известно, что среднеквадратическое отклонение является только мерой разброса значений концентраций ключевого компонента в п пробах относительно среднего их значения во всех пробах. Поэтому, на наш взгляд, попытки специалистов получить с помощью этих критериев большую информацию о состоянии смеси к успеху привести не могут. Все это приводит к мысли, что критерий однородности смеси должен содержать параметр более мощный в информационном отношении, чем среднеквадратичное отклонение. Таким параметром, на наш взгляд, может служить информационная энтропия, которая в последние годы находит все большее применение при решении задач оптимизации строительно-технологических и инженерно-экологических систем [32]. 1.5. Анализ механизма процессов смешивания Во время смешивания сыпучих компонентов частицы подвергаются действию различно направленных сил, а движение частиц является результирующим эффектом сложения этих сил. Кроме того, механизм смешивания зависит от конструкции смесителя и способа проведения процесса, что вызывает дополнительные трудности при математическом описании и моделировании этого явления. Тем не менее, известны попытки качественного описания смешивания, как отечественными, так и зарубежными исследова 30 телями [33-35]. На наш взгляд, наиболее полно этот вопрос рассмотрен американскими учеными [36, 37], которые выделяют пять основных подпроцессов в процессе смешивания: • образование в массе слоя скользящих друг по другу плоскостей срезающее смешивание; • перемещение групп частиц из одного положения в другое конвективное смешивание; • изменение позиции единичными (отдельными) частицами слоя диффузионное смешивание; • рассеивание единичных частиц под влиянием их столкновений или ударов о стенки смесителя ударное смешивание; • деформация и растирание порции слоя измельчение. Авторы считают, что в зависимости от типа смешивания решающее значение имеют один или несколько из указанных выше процессов. Наиболее элементарным и чаще других используемым в прикладных исследованиях случаях является смешивание двух сыпучих компонентов смеси, отличающихся только цветом частиц, в барабанном вращающемся горизонтальном смесителе. Установлено, что в этом случае смешивание имеет диффузионный характер (остальные подпроцессы смешивания играют очень незначительную роль). Изучение движения частиц в горизонтальном барабанном смесителе было начато еще в начале 6 0 х годов прошлого столетия [38]. В соответствии с результатами этих исследований, «диффузия» частиц смеси в процессе смешивания происходит в основном в двух направлениях в направлении радиуса смесителя (радиальное или поперечное смешивание) и в направлении его оси (осевое или продольное смешивание). При описании радиального смешивания обычно рассматривают движение частиц в плоскости поперечного сечения смесителя. В о время вращения барабана частицы движутся с ним до достижения максимального угла отко |