ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ГРАВІАЦІЙНОГО ЗМІШУВАННЯ БЕТОННИХ СУМІШЕЙ

Автор(и)

  • Ростислав Рудик Національний університет «Полтавська політехніка імені Юрія Кондратюка», Україна https://orcid.org/0000-0001-8386-977X
  • Віктор Вірченко Національний університет «Полтавська політехніка імені Юрія Кондратюка», Україна https://orcid.org/0000-0002-5346-9545

DOI:

https://doi.org/10.32347/tb.2025-42.0506

Ключові слова:

бетонозмішувач, реологія, кінематика частинок, швидкість обертання, лопаті, ефективність змішування, математичне моделювання, оптимізація процесу

Анотація

У статті досліджується вплив геометричних параметрів гравітаційного бетонозмішувача та реологічних властивостей бетонної суміші на ефективність змішування. Розглянуто кінематику частинок у змішувальному барабані з урахуванням гравітаційних, відцентрових та інерційних сил. Було проведено аналіз для оцінки впливу кута нахилу лопатей, швидкості обертання барабана та в'язкості суміші на рівномірність розподілу компонентів та кінцеву якість матеріалу. Результати математичного моделювання підтвердили, що збільшення швидкості обертання сприяє активнішому змішуванню, але її надмірне значення може призвести до центрифугування частинок та зниження ефективності процесу. Встановлено, що оптимальний кут нахилу лопатей забезпечує максимальну циркуляцію частинок та мінімізує ділянки зі слабким перемішуванням. Виявлено зв'язок між реологічними характеристиками суміші та кінематикою її руху, що дозволяє оптимізувати конструктивні параметри змішувача для покращення якості змішування та зниження енерговитрат. Отримані результати можуть бути використані для вдосконалення конструкції бетонозмішувачів, а також розробки адаптивних систем керування процесом змішування. Доцільно зосередити подальші дослідження на математичному моделюванні турбулентних потоків у камері змішування та розробці інтелектуальних систем регулювання параметрів змішування.

Посилання

  1. Jadidi, B., Ebrahimi, M., Ein-Mozaffari, F., & Lohi, A. (2023). Effect of the mixer design parameters on the performance of a twin paddle blender: A DEM study. Processes, 11(3), 733. https://doi.org/10.3390/pr11030733
  2. Havlica, J., Jirounkova, K., Travnickova, T., Stanovsky, P., Petrus, P., & Kohout, M. (2019). Granular dynamics in a vertical bladed mixer: Secondary flow patterns. Powder Technology, 344, 79–88. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2018.11.094
  3. Statsenko, V., Burmistenkov, O., Bila, T., & Demishonkova, S. (2021). Determining the loose medium movement parameters in a centrifugal continuous mixer using a discrete element meth-od. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(7(111)), 59–67. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.232636
  4. Shirzadi Javid, A. A., Ghoddousi, P., Aghajani, S., Naseri, H., & Hossein Pour, S. (2020). Inves-tigating the effects of mixing time and mixing speed on rheological properties, workability, and mechanical properties of self-consolidating concretes. International Journal of Civil Engineering, 19(3), 339–355. https://doi.org/10.1007/s40999-020-00562-z.
  5. Baladinskyi, V. L., Nazarenko, I. I., & Onyshchenko, O. G. (2002). Building machinery. Kyiv–Poltava: KNUCA–PNTU.
  6. Yuan, Y., Wang, X., Chen, X., Xiao, P., Koenders, E., & Dai, Y. (2023). Mathematical models of apparent viscosity as a function of water–cement/binder ratio and superplasticizer in cement pastes. Scientific Reports, 13, 22301. https://doi.org/10.1038/s41598-023-48748-4
  7. Rudyk, R., Virchenko, V., Salnikov, R., & Bidanets, S. (2024). The effect of the blades on mix-ing the concrete mixture. Materials of the 76th Scientific Conference of Professors, Teachers, Researchers, Postgraduate Students and University Students, Poltava, 270–271.
  8. Hoorijani, H., Esgandari, B., Zarghami, R., Sotudeh-Gharebagh, R., & Mostoufi, N. (2023). Pre-dictive modeling of mixing time for super-ellipsoid particles in a four-bladed mixer: A DEM-based approach. Powder Technology, 430, 119009. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2023.119009
  9. Holub, G., & Achkevych, O. (2017). Optimization of the angular velocity of drum-type mixers. Bulletin of ZhNAEU, 1(58), 194–202.
  10. Nazarenko Ivan, Klymenko Mykola (2020). Application of general energy assessment criteria for preparing building mixtures. KHNADU Bulletin, 2 (88), pp 37-42. https://doi.org/10.30977/BUL.2219-5548.2020.88.2.37
  11. Jian-Ping Pan, Ting-Jie Wang, Jun-Jie Yao, Yong Jin (2006). Granule transport and mean resi-dence time in horizontal drum with inclined flights. Powder Technology, 162, pp 50–58. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2005.12.004
  12. Maoqiang Jiang, Yongzhi Zhao, Gesi Liu, Jinyang Zheng (2011). Enhancing mixing of particles by baffles in a rotating drum mixer. Particuology, 3 (9), pp 270-278. https://doi.org/10.1016/j.partic.2010.06.008
  13. Rudyk, R., Salnikov, R. (2024). Analysis of the mixer geometry and rheology impact on con-crete mixture mixing efficiency. Construction Engineering, (41), 77–84. https://doi.org/10.32347/tb.2024-41.0409
  14. Yu Liu, Marcial Gonzalez, Carl Wassgren (2017). Modeling Granular Material Blending in a Rotating Drum using a Finite Element Method and Advection-Diffusion Equation Multi-Scale Model. AIChE Journal, 9 (64).
  15. Serhii Burlaka, Ihor Kupchuk, Serhii Shapovaliuk, Mykola Chernysh (2023). Analysis of the influence of the geometry of the blade mixer on the turbulence and intensity of liquid mixing. Machinery energeties transport of agribusiness, 2 (121), pp 16-22.

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-07-22

Як цитувати

Рудик, Р., & Вірченко, В. (2025). ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ГРАВІАЦІЙНОГО ЗМІШУВАННЯ БЕТОННИХ СУМІШЕЙ. Техніка будівництва, (42), 50–60. https://doi.org/10.32347/tb.2025-42.0506

Номер

№ 42 (2025)

Розділ

Галузеве машинобудування