Rпер прочность межпоровой перегородки на растяжение при изгибе, мпа icon

Rпер прочность межпоровой перегородки на растяжение при изгибе, мпа



НазваниеRпер прочность межпоровой перегородки на растяжение при изгибе, мпа
Дата конвертации08.08.2012
Размер62,69 Kb.
ТипДокументы
скачать >>>

Повышение прочностных и теплоизоляционных свойств ячеистого бетона путем направленного формирования вариотропной структуры

А.С. КОРОЛЕВ, канд. техн. наук, Е.А. ВОЛОШИН, аспирант, Б.Я. ТРОФИМОВ, д-р техн. наук

http://stroymatexpert.ru/@D=21.html


Конструкционно-теплоизоляционные ячеистые бетоны являются одним из видов строительных теплоизоляционных материалов, который пользуется неуклонно растущим спросом на современном рынке. Поэтому вопросы, связанные с повышением стабильности качества ячеистого бетона и его эксплуатационных свойств без значительного роста себестоимости, являются актуальными с экономической и научной точек зрения.
Создание вариотропных ячеистых структур, – структур переменной плотности в рабочем сечении изделия, является научным направлением, позволяющим без повышения материалоемкости и технологических затрат, значительно повысить эксплуатационные свойства теплоизоляционных изделий. Материалоемкость в данном случае определяется средней плотностью изделия.
Эффективная ячеистая структура должна обладать определенным размером и морфологией пор, значения которых выявлены множеством результатов научных исследований [1, 2] и сведены к единым принципам. Вместе с тем, вопрос однородности распределения пор в ячеистой структуре является неоднозначным, т.к. по данным ряда исследований А.Н. Чернова [3] при заданном переменном содержании пор по рабочему сечению изделия (вариатропии) наблюдается улучшение теплофизических свойств при сохранении средней плотности материала и механических свойств.
В предварительных работах авторами была получена зависимость прочности ячеистого бетона от параметров структуры:
Rпер – прочность межпоровой перегородки на растяжение при изгибе, МПа;
D – средняя плотность ячеистого бетона, т/м3 ;
В/Ц – водо-цементное отношение;
kа = 0,95 – коэффициент арочного строения межпоровой перегородки;
?ц – отношение истиной плотности цемента к плотности воды, равной 1 г/см3 (из условий предыдущей статьи [2];
?цк – плотность цементного камня, г/см3.
Данная зависимость включает в качестве фактора показатель средней плотности, поэтому не учитывает возможность вариатропии структуры – сохранение средней плотности оставляет неизменным значение функции. Поэтому для прогнозирования прочности вариатропной структуры следует предложить ее расчетную модель.
Расчетная модель представляет собой симметричную ячеистую структуру с переменной плотностью в одном направлении за счет послойного изменения содержания пор в объеме материала при неизменном составе матричного компонента (рис. 1).
Рис.1. Схема распределения пор в вариатропном образце


Такую структуру недостаточно характеризовать величиной средней плотности
но необходимо приводить характеристику степени ее вариатропности:
Экспериментальные исследования показали, что разноплотные слои в составе одного образца при нагружении работают раздельно, т.е. более легкие слои при превышении их несущей способности сминаются, откалываются и вся нагрузка прикладывается на самые плотные слои. При возрастании степени вариатропности толщина несущего слоя пропорционально сокращается. Таким образом, вариатропную ячеистую структуру можно условно разделить на легкий и плотный слои (Рис.2).

Рис.2 Схема условного распределения пор по объему образца для математического моделирования.


Прочность вариатропного бетона определяется прочностью слоя с плотностью более средней плотности образца:

N – разрушающая нагрузка;
Rп – прочность плотного слоя;
Sп – площадь плотного слоя;
S – площадь образца;
kсл = Sп/S = 1 – 1,2kвар (зависимость определена эмпирически).
Исходя из этого, в зависимость прочности вариатропного ячеистого бетона должны быть введены масштабный фактор и степень вариатропности:




Изменение прочности вариатропного бетона относительно однородного составит:




Для случая линейного изменения плотности вариатропной ячеистой структуре при средней плотности в диапазоне 0,5…0,7 т/м3 для конструкционно-теплоизоляционных ячеистых бетонов сокращенно зависимость можно представить в виде:




Апробация полученной модели была проведена экспериментально путем создания вариатропных и однородных образцов цементного полистиролбетона, в котором роль ячеек выполняли гранулы невспученного полистирола фракции 0,315…1,25 мм. Поскольку в модельном эксперименте невозможно создать плавное изменение плотности по сечению образца, создание вариотропной структуры обеспечивалось послойной заливкой единичных слоев различной средней плотности. Таким образом, были получены образцы размером 7,07?7,07?7,07 с шестью слоями, причем плотность каждого последующего слоя была больше предыдущего. Шаг изменения плотности задавался исходя из требуемого по эксперименту коэффициента вариатропии. Плотность слоя регулировалась расходом цемента от 300 до 1000 кг/м3, с условием обеспечения средней плотности полистиролбетона 600 кг/м3. В результате была получена зависимость прочности и коэффициента теплопроводности образцов в возрасте 28 суток от степени вариатропности бетона, сочетающаяся с математической моделью со степенью корреляции 0,98 (рис. 3).
Рис.3. Зависимость прочности полистиролбетона – и пенобетона – от коэффициента вариатропии


Полученная зависимость показывает возможность повышения прочностных свойств на 20-25% при формировании вариатропной ячеистой структуры со степенью вариатропности 0,3…0,4. При превышении степени вариатропности 0,5 ячеистое изделие становится нетехнологичным, плохо распалубливается и транспортируется с образованием околов по легким слоям.
В технологии ячеистых изделий вариатропность может достигаться различными способами. В технологии газобетона таким способом является прикатывание «горбушки», образующейся при вспучивании растворной массы. В технологии пенобетона к способам придания вариатропности относятся: послойная заливка, посыпание сухими материалами поверхности пенобетонной массы, введение в пеномассу осаждающихся частиц заполнителя фракции более 2,5 мм, введение в верхние слои отформованных пенобетонных изделий дополнительного количества пены. Последние 2 способа позволяют получить вариатропный пенобетон с плавным изменением плотности, и их новизна подтверждена патентом [5].
Апробация вариатропной модели на пенобетоне сочетается с данными, полученными на полистиролбетоне (рис. 3), также демонстрируя возможность значительного повышения прочности.
Для определения зависимости теплопроводности от степени вариатропности воспользуемся зависимостью [4]:


Проанализируем зависимость теплопроводности от распределения плотности по сечению конструкции.
Интегральная характеристика теплопроводности при многослойности конструкции будет равна:



Зададим многослойность пенобетонного изделия по сечению при вариатропии от 300 до 900 кг/м3 (kвар = 0,5) при средней плотности 600 кг/м3.
Для однородной конструкции коэффициент теплопроводности составит:



Для 2-слойной конструкции коэффициент теплопроводности составит:



Для 3-слойной конструкции коэффициент теплопроводности составит:






Таким образом, интегральная теплопроводность многослойной конструкции не зависит от количества слоев.
Зададим степень вариатропности от 150 до 1050 кг/м3 (kвар = 0,75) при той же средней плотности 600 кг/м3.
Для 2-слойной конструкции коэффициент теплопроводности составит:



Таким образом, коэффициент теплопроводности вариатропного пенобетона зависит только от степени вариатропности, с повышением степени вариатропности теплопроводность снижается. Для оценки интегральной характеристики теплопроводности любая вариатропная конструкция может быть сведена к 2-слойной конструкции (рисунок 19):



Согласно результатов математического анализа прочностные и теплозащитные характеристики пенобетона могут быть значительно повышены (на 15-20%) за счет формирования структуры переменной плотности.
Исследование теплофизических свойств вариотропного пенобетона показало повышение термического сопротивления с ростом степени вариотропности на 20-25% (рис. 4).
Рис.4. Зависимость коэффициента теплопроводности пенобетона и полистиролбетона .


Заключение.
Направленное формирование вариатропной структуры ячеистых изделий позволяет значительно повысить их эксплуатационные свойства. Получены математические зависимости роста характеристик от степени вариатропности ячеистой структуры. При постоянной средней плотности в сравнении с однородным ячеистым бетоном прочность при сжатии может быть повышена на 20-25%, прочность при изгибе – на 25-30%, термическое сопротивление – на 20-25%; также снижается усадка изделий на 10-15%. При устройстве 2- или 4-слойной симметричной кладки стен из вариатропных блоков возможно в целом повысить ограждающие свойства конструкции на 20-30%, обеспечить необходимые условия по паропроницаемости и облегчить наружную отделку стен оштукатуриванием или окраской.
В промышленном производстве вариатропная структура может быть получена различными технологическими способами, однако все способы подразумевают горизонтальное формование изделий и наиболее эффективными являются: введение в состав ячеистой массы осаждающихся частиц заполнителя размером до 5…10 мм, либо введение в верхние слои изделий дополнительного количества пены при перемешивании.
Формирование вариатропной структуры является эффективным направлением повышения качества ячеистых изделий при сохранении их себестоимости.

Библиографический список.
1. Меркин А.П. Ячеистые бетоны: научные и практические предпосылки дальнейшего развития // Строит.материалы. 1995. №2. С. 11-15.
2. Королев А.С., Волошин Е.А., Трофимов Б.Я. Оптимизация состава и структуры конструкционно-теплоизоляционного ячеистого бетона // Строит. Материалы. 2004. №3. С. 30-32.
3. Чернов А.Н. Вариатропность. – М.: Стройиздат, 1992. – 95 с.
4. Чернов А.Н. Ячеистый бетон переменной плотности. М., Стройиздат, 1972, – 115 с.
5. Патент №2243190 Дата публикации: 27.12.2004. Бюл. №36. Королев А.С., Волошин Е.А., Трофимов Б.Я., Шаимов М.Х., Кузьменко С.А. Способ изготовления вариатропных ячеистобетонных изделий.




Нажми чтобы узнать.

Похожие:

Rпер прочность межпоровой перегородки на растяжение при изгибе, мпа iconИндивидуальные домашние задания
Расчет балок на прочность при изгибе и подбор стандартных прокатных профилей, обеспечивающих прочность при заданном нагружении
Rпер прочность межпоровой перегородки на растяжение при изгибе, мпа iconПрименение микрокремнезема на бетонных производствах
МПа) и сверхвысокая (выше 80 мпа) прочность на сжатии, низкая проницаемость, повышенная коррозионная стойкость и долговечность достигаются...
Rпер прочность межпоровой перегородки на растяжение при изгибе, мпа iconЗадание №5 расчет двухопорной балки на прочность при плоском изгибе
Построить эпюры поперечных сил и изгибающих моментов и подобрать прямоугольное сечение стальной балки
Rпер прочность межпоровой перегородки на растяжение при изгибе, мпа iconРешение 1 приближение
Н. Условия закрепления стержня во всех направлениях одинаковы. Материал стержня – сталь Ст. 3, допускаемое напряжение на простое...
Rпер прочность межпоровой перегородки на растяжение при изгибе, мпа iconVii. Базовое уравнение связи модуля упруго­сти с пределом прочности пиломатериалов при изгибе
Для всех хвойных даются единые нормативы физико-механических показателей. Модуль упругости и предел прочности указаны для досок испытанных...
Rпер прочность межпоровой перегородки на растяжение при изгибе, мпа iconIii. Совершенствование метода определения взаимосвязи между модулем упругости и пределом прочности пиломатериалов при изгибе
В этой главе выполнен анализ возможных погрешностей определения предела прочности и модуля упругости древесины при изгибе и предложен...
Rпер прочность межпоровой перегородки на растяжение при изгибе, мпа iconБетонная смесь 4
Прочность на сжатие бетона составляет до 72,0 мпа, морозостойкость до 300 циклов, структурная вязкость бетонной смеси до 1100 Пас,...
Rпер прочность межпоровой перегородки на растяжение при изгибе, мпа iconГидроприводы Благодаря использованию более высокого давления жидкости (до 15 мпа) по сравнению с пневмоприводом (0,4…0,6 мпа), при тех же развиваемых усилиях, гидродвигатели имеют следующие достоинства
Сложность гидроустановки и необходимость в дополнительной площади для ее размещения
Rпер прочность межпоровой перегородки на растяжение при изгибе, мпа iconСтеклянные перегородки – необходимость современного офиса
Современные тенденции помогают сохранить в интерьере максимальную лёгкость и практичность. Одной из таких тенденций являются стеклянные...
Rпер прочность межпоровой перегородки на растяжение при изгибе, мпа iconПрочность бетона категория долговечная
При строительстве и эксплуатации зданий и сооружений очень важно знать фактическую прочность бетона в конструкциях, так как именно...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©rushkolnik.ru 2000-2015
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы