WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Третья глава посвящена изучению влияния условий протекания процесса неизотермического массопереноса, определению экспериментальным путем значений скорости миграции влаги в свежеуложенном бетоне конструкций, коэффициентов неизотермического массопереноса, разработке программы для прогнозирования влажностных и температурных полей.

В ходе экспериментов выявлены новые факторы, влияющие на процесс влагопереноса модуль крупности заполнителя, концентрация химических добавок, длина замерзшей зоны, марка цемента и водоцементное отношение).

Рис. 2 Количество переместившейся влаги в зависимости от температуры замораживания в бетонных образцах, ПЦ М500 Топкинского цементного завода, 1:2:4:0,5.

Рис. 3 Распределение влажности по сечению цементно-песчаных образцов из Топкинского цемента ПЦ М500, Ц:П:В=1:2:0,48, песок нефракционированный, добавка С-3 (0,5 %); 1-без замораживания, 2-замораживание охлажденной зоны, l=2 см.

Рис. 4 Распределение влажности по сечению цементно-песчаных образцов из топкинского цемента ПЦ М500, Ц:П:В=1:2:0,48, песок нефракционированный, добавка NaCl (3 %).

Рис. 5 Количество переместившейся влаги в составах с различными противоморозными добавками, ПЦ М500 Топкинского цементного завода, Ц:П:В=1:2:0,48; С=1 %, L=1 см.

Рис. 6 Влияние фракций песка мелкозернистого бетона с Ц:П=1:2 на увеличение влажности замороженной зоны образца длиной 1,5 см. Номера 1-4 соответствуют фракциям 0,315-0,14 (1); 0,63-0,315 (2); 1,25-0,63 (3); песок с Мк=0,49 (4).

Интенсивное льдообразование в исследуемых образцах происходило при температуре замораживания в интервале от минус 1,0 С до минус 2,5 С. При дальнейшем понижении температуры замораживания охлаждаемой поверхности жидкость прекращает двигаться в охлажденную зону по причине нивелирования температурного градиента внутреннего массопереноса и ее замерзания у охлажденной грани.

При введении в состав химических добавок процесс массопереноса не был исключен. При замораживании образцов, с длиной замерзшей зоны 2 и 2,5 см, переувлажнение на холодном торце составило 39 % и 20 % (соответственно с добавлением С-3 и NaCl).

Присутствие в бетонной смеси NaCl, а также С-3 изменяют условия движения жидкости. Наличие NaCl в растворе увеличивает его плотность и вязкость. Сопротивление жидкости при движении её по капилляру возрастает, переувлажнение холодного торца становится менее интенсивным.

Добавка С-3 оказывает диспергирующее действие на флокулы цементных частиц, что также способствует образованию более мелких капилляров.

Рис. 7 Количество переместившейся влаги в свежеуложенном бетоне (1 - через 2 ч, 2 - через 4 ч, 3 - через 6 ч)

Для исследования последствий процесса внутреннего массопереноса, бетонные смеси, подвергались температурному воздействию в течении 4 часов, помещались в нормальные условия твердения на 28 суток. В результате чего получены данные о плотности, пористости и прочности образцов.

Рис. 8 Плотность по сечению образцов мелкозернистого бетона из цемента Топкинского завода М500

Рис. 9 Капиллярная пористость образцов мелкозернистого бетона изготовленного из портландцемента Топкинского завода М500

Рис. 10 Прочность мелкозернистого бетона, изготовленного из ПЦ М500 Топкинского цементного завода.

Из полученных данных следует, что переувлажненные в ранний период зоны имеют меньшую плотность, прочность и большую пористость по сравнению с центральными слоями на 30 %.

В третьей главе также разработана программа для прогнозирования полей влажности в бетонных конструкциях, остывающих на морозе, основанная на решении уравнений тепло- и массопереноса.

Для разработки программы необходимо было определить значения коэффициентов уравнений от изучаемых факторов.

По данным проведенных экспериментов сформированы 3 матрицы планирования для обычных составов и составов с применением противоморозной и пластифицирующей добавок. В результате обработки матриц планирования получены уравнения, связывающие количество мигрирующей влаги в холодную зону, скорость и коэффициенты переноса от исследуемых факторов. Коэффициенты уравнения проверены по доверительному интервалу и откорректировано по критериям Фишера и Стьюдента.

Количество мигрирующей влаги (состав с суперпластификатором):

W=1,279-0,026Х2+0,036Х3+0,036Х4-0,043Х1Х4

Количество мигрирующей влаги (состав с противоморозными добавками):

W=1,215 -0,013Х1+0,022Х4-0,013Х1Х3+0,018Х2Х4

Скорость миграции влаги (состав с суперпластификатором):

V=0,386-0,015Х2-0,025Х3+0,048Х4-0,020Х1Х4

Скорость миграции влаги (состав с противоморозными добавками):

V=0,318-0,019Х1+0,046Х4-0,008Х1Х2-0,006 Х1Х3+0,019Х2Х4

Коэффициент неизотермического массопереноса (состав с суперпластификатором):

DuT=0,099-0,012Х2+0,001Х3+0,016Х4-0,016Х1Х4

Коэффициент неизотермического массопереноса (состав с противоморозными добавками):

DuT=0,074-0,003Х1+0,009Х4-0,0003Х1Х2-0,003Х1Х3+0,004Х2Х4

Для проверки правильности полученных уравнений неизотермического массопереноса были рассмотрены случаи влияния одного фактора на результаты массопереноса при фиксированных остальных факторах.

По значениям уравнений построены графики прогнозирования характера изменения количества переместившейся влаги, скорости миграции влаги и коффициентов массопереноса.

Рис. 11 Прогнозирование характера изменения количества переместившейся влаги, скорости миграции и коэффициента массопереноса от исследуемых факторов.

В алгоритм расчета полей влагосодержания в бетонных конструкциях, остывающих при отрицательных температурах заложены уравнения тепло- и массопереноса.

Начальные и граничные условия:

Алгоритм расчета тепловлажностных полей представлен на рис. 12.

Рис. 12 Алгоритм программы расчета тепловлажностных полей.

Коэффициенты неизотермического массопереноса определяли при помощи "кусочных" функций с фиксированными значениями по 3-м факторам и переменным водоцементным отношением. Зависимости принимались линейными. В программе сформирован блок из 16 сочетаний факторов с соответствующими зависимостями. Здесь – коэффициенты уравнения, определяемые по экспериментальным значениям. Выбор соответствующего уравнения осуществлялся по сочетанию факторов из входных данных расчета. В процессе разработки программы производили корректировку коэффициентов уравнений по расчетному и экспериментально полученному полю влажности. Коэффициент изотермического массопереноса принимался постоянным за все время расчета. К такому выводу пришли после анализа результатов эксперимента. Значение DU принималось равным.

Рис. 12 Алгоритм расчета коэффициентов неизотермического массопереноса.

В четвертой главе рассмотрены вопросы технологического проектирования способов зимнего бетонирования. Разработаны рекомендации в технологии зимнего бетонирования с целью снижения негативного влияния процесса внутренней миграции влаги для проектирования технологических параметров и производства подготовительных процессов. В дополнение к существующим методам расчета технологических параметров зимнего бетонирования, этап их проектирования предлагается осуществлять в последовательности, приведенной на рис. 10.

Предложено включить в журнал производства бетонных работ контроль температуры основания, арматуры и опалубки перед бетонированием и в период выполнения работ, а также в технологической карте указывать расположение и количество точек замера температуры, зависящих от размеров и армирования конструкции.

Рис. 10 Алгоритм расчета технологических параметров.

Эффективность предложенного алгоритма подтверждена расчетом технико-экономических показателей на примере рассмотренных вариантов бетонирования железобетонной стены в зимних условиях. В результате анализа затрат по сравниваемым вариантам выявлено приемлемость предварительного электроразогрева, электротермообработка нагревательным проводом и применение противоморозной добавки и добавки-ускорителя как методов зимнего бетонирования по отношению к базовому.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ:

  1. Установлено, что замерзшие слои бетона в ранний период выдерживания толщиной от 0,3 до 2,5 см, соответствующие температуре выдерживания от 0 С до минус 5 С имеют снижение прочности по отношению к центральным слоям, соответствующим температуре выдерживания от плюс 5 С до 18 С на 20 % и 10 %, соответственно изготовленных на цементах Топкинского и Искитимского заводов.
  2. Установлено, что интенсивность процесса внутреннего массопереноса определяет в основном капиллярно-пленочный механизм движения влаги, в соответствии с которым движущей силой процесса массопереноса являются градиенты химического потенциала, давления и температуры.
  3. Экспериментально доказано, что льдообразование в исследуемых бетонных образцах происходит при температуре замерзания поверхностных слоев в интервале от минус 1,0 С до минус 2,5 С и от минус 3,5 С до минус 5 С. При дальнейшем понижении температуры замораживания жидкость прекращает двигаться в охлажденную зону по причине выравнивания температурных градиентов.
  4. Установлено, что с увеличением размера частиц мелкого заполнителя с 0,315-0,14 до 1,25-0,63 растет переувлажнение поверхностных слоев (от 14,9 % до 34 %) при температурах замерзания от 0 С до минус 5 С. Оптимальная интенсивность массопереноса соответствует оптимальной микрогранулометрии цементно-песчаных и бетонных смесей. Скорость массопереноса определяется кинетическими и технологическими факторами (а < V < b, где а, b – коэффициенты, характеризующие микрогранулометрию).
  5. Противоморозные и пластифицирующие добавки, повышая плотность жидкой фазы, снижают интенсивность процесса миграции влаги до 20 % в зависимости от концентрации.
  6. Разработаны экспериментальные методики исследования процесса массопереноса, определения скорости и коэффициентов миграции влаги при охлаждении свежеуложенного бетона в условиях, подобных остывающим через опалубку бетонным поверхностям зимой.
  7. Экспериментальным путем определены значения скорости и коэффициентов влагопереноса, получены уравнения регрессии, связывающие количество переместившейся влаги, скорость и коэффициенты массопереноса от исследуемых факторов: водоцементного отношения, концентрации химической добавки, марки цемента и длины замерзшей зоны.
  8. На основании полученных значений скорости и коэффициентов массопереноса разработана совокупность математических соотношений, позволяющих с достаточной надежностью прогнозировать параметры технологии зимнего бетонирования с учетом влияния внутреннего массопереноса на ранней стадии выдерживания.
  9. На основании прогнозирования температурных и влажностных полей в свежеуложенных бетонах и цементно-песчаных растворах разработан алгоритм расчета технологических параметров зимнего бетонирования, позволяющий повысить качество бетонируемых конструкций за счет уменьшения или исключения процесса внутренней миграции влаги.

10 Предложены технологические рекомендации строительной организации для проектирования технологических параметров зимнего бетонирования.

ОСНОВНОЙ МАТЕРИАЛ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕН В ПУБЛИКАЦИЯХ:

Pages:     | 1 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»