автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Повышение стабильности эксплуатационных свойств электропроводного бетона, уплотненного вибрированием

ёосковскиФ ПОСУДДГСТВЬШНЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Ня правах рукописи ИЛЬЮШЕНКО Аркадий Сергеевич

ПОВЬШМШЙ СТАБИЛЬНОСТИ ЭНСПЛУАТЩСННЬК СВОЙСТВ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОГО БЕТСНА, УПЛОТНЁННОГО ВЙБЩРОВАНИЕЙ

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических неук

Мосте - 1993

Работа выполнена в Алтайском государственном твдммздеком

университете имени И.И. Пояэунова

Научный руководитель -доктор технических наук»

профессор „ШТАЧЙВ Г.А.

•Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор. АЛИМОВ Л.А.

Ведущая организация

- кавдидат технических неук, доцент АСТАХОВ Н.Н,

- Сибирский зональный научно-исследовательский институт экспериментального проектирования жилищных и гражданских зданий* г, Новосибирск

у- еО

1993 г. в 1<Г часов

Защита состоится " "

на заседании специализированного' совета К 053.11.02 в Московском Государственном строительном университете по адресу: 113114, Москва,. Шлюзовая наб., 8, ауд. К 3

С диссертацией: можно ознакомиться в библиотеке университет«

Просим Вас принять участие в защите и направить Ваш отзыв в двух экземплярах по адресу: 129337, Москва Ярославское шоссе, д.26, МРСУ,. Ученый совет

Автореферат разослан -ГО 1993 г.

, У-чений! секретарь специалкедродштого совета

ЕФИМОВ Б.А.

овддя характеристика равош

Актуальность темы» Развитие малоэтажного и индивидуального строительства: жилья, производственных и сельскохозяйственных объектов, фермерских хозяйств и дачных участков - вызвало необходимость производства низкотемпературных нагревателей на осями» мм-(•игавша п Дуитуимых токопроводящкх материалов, к числу

которых относятся м електропроводный бетон (бетэл).

В последнее время бетэдовь» нагреватели практически апробированы я находят все более широкое применение* Их использование в вданиях N объектах различного назначения позволяет обеспечить соадание комфортных условий о наиболее экономичным расходом анер-горвсурсов при одновременном отказе от дорогостоящих и специальных сплавов-сопротивлений.

Учитывая массовую потребность в такого род* нагревательных приборах наиболее перспективной представляется выбрациоиная технология* позволяющая использовать существующее при производстве бетонов оборудование. Однако, эта технология вследствие высокого водоаяяуцего отноввиия я недостаточной электрической однородности бетеловых -композиций не нашла применения.

Появление высокоэффективных добавох-раалякктелей омеои а ио-польвованне эффективных способов гомогенизации дисперсных мате риалов открывают перспективы совераенствования вибрационной техноло-гин я повшеняя эксплуатационных свойств бетеловых изделий.

Работа в данном направления выполнена в соответствии о комплексной программой 0.Ц.003, утавряденной постановлением ПШГ СССР в Госплана СССР от 12.12*60 г. 9 123/249.

Осдовндй шльо работы является повыввнив стабильности оксплу-втациоиных свойств бетада для нагревательных еле ментов, получаемых по вибрационной технологии.

Для достижения поставленной дели необходимо ре вить следующие мдачи:

- ралработать теоретические положения о повываю«? стабильности вксплуатационных свойств бетела, уплотненного вибрированием}

- явучить влияние раалкчных пластификаторов иа отрухтурообра-«о вахт, фнакке-шхшэтяокив я влеятрофизичесхае свойства бетала»

- равработать оптимальные составы бетэла о добавками 0АВ(

- оптимизировать параметры технологии виброуплогнекия бе»зла с добавками пластификаторов применительно к низкотемпературным нагревателям:

- разработать экспресс-методику определения эксплуатационных свойств бетэловых нагревательных элементов;

- разработать проекты конструкций бетэловых нагревателей применительно к различным условиям их эксплуатации;

- выпустить опытно-промышленную партию низкотемпературных нагревателей, исследовать их эксплуатационные свойства;

- оценить технико-экономическую эффективность предлагаемых разработок.

Научная новизна работы:

- разработаны теоретические положения о повыиении стабильности эксплуатационных свойств бетэла, уплотненного вибрированием» путем регулирования структуры бетэловой композиции эа счет использования эффективных разжижителей смесей и оптимизации технологических параметров изготовления изделий;

- установлены зависимости физико-механических, электрофизических свойств и электрической стабильности виброуплотненного бетэла от его состава и технологических факторов (вид и расход вяжущего. концентрация токопроводоцего компонента, содержания пластифицирующих добавок« способ приготовления бетэловой композиции, время к способ уплотнения смеси, условия твердения и сушки), которые позволили организовать производство бетэловых нагревательных элементов по вибрационной технологии;

- предложен критерий оценки электрической стабильности бетеле для низкотемпературных нагревателей, определяемый по интенсивности необратимого повышения величины удельного электрического со противления образцов в течение 6 суток их эксплуатации в предельно допустимых доя цементной связки температурных условиях. Критерий необходим дня прогнозирования долговечности бетэловых наделяй н оптимизации технологии бетэлов;

- определены требования к составу виброуплотненного бетэла, обеспечиваете высокую стабильность параметров бетэловых нагревателей.

Практическое значение работы:

- разработаны составы виброупаотненного бетэла и технология низкотемпературных нагревателей на его основе;

- предложена экспресс-методика качественной оценки долговечности бетэловых нагревателей;

- предложен способ управления электрическим сопротивлением бетэловых нагревательных элементов, ня связанный с изменением состава бетэла;

- разработаны проекты конструкций бетэловых нагревателей различного функционального назначения.

Новизна и полезность подтверждены двумя положительными решениями на изобретения.

Реализация работы. Для проверки лабораторных исследований на Барнаульском заводе КПД-2 и а цехе производства ГШ "Поиск" была выпущена опытно-промышленная партия "»"реггтслииг; Эломпнтов. Сиимидоованные на их основе конструкции бетэдовых нагревателей установлены для обогрева помещений конторы правления и машино- . тракторной мастерской колхоза "60 лет Октября", а также использованы для устройства термоактивных подов на свинокомплексе совхоза "Центральный" Алтайского края.

Ожидаемый годовой экономический эффект в ценах 1289 года составил: свинокомплексе совхоза "Центральный" - 97,0 тыс. руб, при использовании нагревателей для обогрева конторы правления и шш-ко-тракторной мастерской колхоза "60 лет Октября" - 38,8 тыс. руб.

Апробация. Результаты работы докладывались на: ежегодных научно-технических конференциях Алтайского политехнического института им. И.И.Подаунова (1989-1992 г.г.) и Алтайского Государственного технического университета мм. И.И.Ползунова (1993 г.); региональной научно-практической конференции "Резервы производства строительных материалов" (Барнаул, 1991 г.); Республиканской научно-технической конференции "Экология и прогрессивные технологии в строительстве для условий Сибири и Севера" (Барнаул, 1993 г.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано б печатных работ, получено два положительных решения ВНИИГНЭ о выдача патентов на изобретения.

Объем и структура работы. Диссертация состоит иэ введения, пяти глав, выводов, библиографического списка из 123 намюновакий.

Работа излечена на 197 страницах машинописного текста, включающего 30 таблиц, 40 рисунков н фотографий, 3 приложения.

На ашдиту выносятся:

- теоретическое обоснование необходимости использования в рппистивиых композициях высокоэффективных разжигателей снеси дал повышения стабильности эксплуатационных свойств ботэловыя нагревателей, получаемых по вибрационной технологии;

- оптимальные составы электропроводного бетона и технология низкотемпературных напмвателей на его основе;

- зависимости фкаа«а-иеханических, электрофизических и экс-

плуатацнонных свойств внброуплотнеиного бвтэла от его состава, структуры и технологических факторов;

- штодика прогнозирования деятельности работы нагревательных элементов из электропроводного бетона;

- способ управления электрически«! сопротивлением бетэловых ш-грева тельных элементов, не связанный с изменением состава бвтэла)

- конструкции нагревателей из бвтэла различного функционально« го назначения;

- результаты опытно-промышленного внедрения разработок*

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

К настоящему времени в лабораторных и промышленных условиях апробировано большое количество способов подготовки бетэловых смесей к формованию и их уплотнения. Установлено, что наиболее проиа-водительным и технически простым является способ формования кеде» лий из пластичных смесей, позволяющий при незначительных капитальных затратах организовать массовое производство бетэловых элементов. Вместе с этим, практическая реализация данного способа существенно затруднена в силу статистической неоднородности показателе электрофизических свойств получаемых изделий и их нестабильности в процессе эксплуатации.

Анализом результатов ранее проведенных исследований установлено, что для устранения отмеченных недостатков и повышения качества бетэла, уплотненного вибрированием, необходимо в максимально возможной степени снизить водозатворение смеси, повысить степень однородности распределения компонентов в бетэле, добиться минимальной пористости в объеме изделий, устранить явление расслоения, свойственное уплотненно пластичных смесей вибрированием.

Вместе с тем вибрационная технология требует использования достаточно подвижных смесей. Выявленное противоречие может быть устранено использованием поверхностно-активных веществ (ПАВ), вн. роко применяемых в технологии бетонов и растворов.

Воздействуя на поверхностные явления и микроструктуру цементного теста, названные вещества позволяет управлять свойствами бетонной смеси я бетона. Особое »»сто в модификации бетона занимает' суперпластификаторы, представляющие собой коллоидные анионактивнш органические вещества с большим количеством полярных груш. Адсор-бируясь на поверхности твердой фазы.суперпластификаторы образует оболочку со значительным отрицательным электрокинетическим $ - потенциалом. Результатом этого является резкое яовиюние подвижности

сизея, диспэргацня вяжуо$зго и взаимное отталкивание его частиц.

Характерной,особенности» электропроводного бетона является присутствие в его составе значительного количества высокодисперс-иого углерода ( Ю-30 % от массы демента). Кромв того, технический углерод отличается низкой гидрофияьностыо, которая обусловлена нд-догаеи на поверхности частиц продуктов юподного пиролиза сырья. Дня повшеняп сшчив&ецости технического угдвоопя и*«»?тми

íncíOÍü, »«горда «ажио разделить на два группы. Способы, отно-сяднеся к первой группе, основаны на удалении продуктов пиролиза. Вторая группа основана на примэнекки ПАВ, адсорбируемых на поверхности частиц тэхвйчэского углерода и повьзшхцих ее гидрофшьность.

Средя названных способов повили кия смачиваемости технического угязрода н&ибояав прнзивэи с точки зрения прншнкшети в технология бетонов способ введения а бзтэловуо смэсь ПАВ.

Исходя кэ В5йэпзлс?сп:ого, суммарный эффакт воздействия ПАВ на бзТэяозув сшсь будэт определяться эффективность*) кх воздействия аав ва цэшит, теа а на технический углерод.'Адсорбция UAB на поаэ-ртйовтя частиц тохвмческого угаэрода прадстаалпэтса позитивной, так как в рээузьтато удучганая сиачясгзисстн я даспергацяя частпц следуа? озадать побыэзняя однородности бзтэка я, как следствт, стабильности его эдзктрофязнчзсяшс сеойств. Вкэсте о тем, в результата образовшпя из посзряюсти частиц угйэрода адсорбционной пле-кха ПАЙ «лгут пвмокять аяватрсфязячэсккэ свойства бетэла, что необ-ходякэ ytciTuBaTb при преекТвроЕггеен составов и технологических ра-тшггэв пэготоамкал йздеяяй»

Спэф&посяаэ особенности работы бэтэда ввдвигевт поеьиэннш трзбзвгдия ss однородности ого етруатуры п, особенно, и рапютр'0-ста распрдэгзпйл токопроводядэй фазы. Шшбоязо аатясноэ разрута~ тт агрэгагоо тадакзввого углэрода а пязуцэго a га: рз.спрэдзглнгэ S c6sgts вмзрпгяа доагагезмя в процэссэ прэдоаратзльпого сухого npsjsatKctn t5 сгзаяодшод оЗерудавшт о ттзкегизиу создэйстгп-ем па еттзркад (каровая гзлыгзцз)« Прз seo« видам заата^:» икэот дгутоамюать профоса егаса, сЗзопвчипякяап пояучэнгэ

ГМйбОСЗО 0Г,'50рЗД«СЯ струитурм О ПЗИбОЛЬЕЯИ яояп'-яотгои (^изсировйн-

шя воатахтов тоаопроводстй иатряци a ofoota иаторвяа» йос^эдуп-с£> вдегпоэ ctaraccic» этях воипшпипза в врпзутстгзя зшкнзсггэлзП в разжикят^ля поэсояпт пмугпть бзаэа однородтэ сяэой»

Выбор способа ynaoTustcM рззавтаиюи той ¿■««увтоя трзбуокум коэффициенте-? упяояшял а сг^ре^киам одае^даоатз егозя ( подуши-*

ко И при пзрз1»й1шйшш. Ёиброушютнашгз мозвт быть пролзидоио о ücnoabaosíUiísoH установок, обасиатаЕаяхугх еаздойстсйа на сюоъ кса сортак&зыю, таг; и горизонтально иаправазшш колзбаглй.

Стабильность экспгуатацшздсс свойств ботэаошс нэдэдий оу-щостешшо запг.сит от nps-штых рэги^оэ тбпясыцааюа'сгюй обработка' (ТЕО) и стеб&шзнрущай cyzxu. Испояыюк&иэ s сегтссз батала раз-юшггеляй догадо приезстп к кэвоторогзу взз&нзд&э тоэ:ологачосх;к napaiaípOB этих процзссоЕ.

Схздовато£ш« пов&глх&э ctc5;kí:¡qct3! аяспзуатодшзизс свойств ботоловых кздагиП, глфчванш вяйря&ття сяособоа, воэкозсэ достигать путай coi-jpjsnzTcomzznt структуры ба^оха оа счэт каяо-дьзоьщст сисоксзффэкглшьи: раахнзитахой сшсн, сяташоацш! провесов пркготоЕ&зшя cíxjc-ОЙ и is уозошняя» ТЕО к суг&й.

При шЗоро с^ьзкк uurop^noí; роз;;атис:ай сшсг} двя исйЕэдо-ваиап ксяояьзоваш ш*эркааы, патусзггйэ иаибольаго распростри»-юш а прокзьодстгз эгзкграпромдаогс Сзкша»

В иачостьэ вякувдго cgsastu поршщяяацзи'га парки 400 Тошшз-ского и Чораораадксокго цмашихас гасодо? < ГОСТ I0I?ü~tí5).

Днэздктрцчэсюш агиккшйл'эяви дев Сэсз£ог:гс сазсай сггугвл газ-рцэьый посол Вааеахшсздго достороззггзя Скэдугь. крушося: 2*2)*

Эяактропроаодность ис1ясзяцлп сйзсазтагадась гш&здаэи в к состав техничаокого угазрода П-803 (ГОСТ 7835-77).

Модифицировала citsrou иа огш&з от»з: шяэрйагов осуществляли варояо мэгостигг.« пкаатифакатсрсш Д7£ 13432Щ025-05-Ш) ц сулерштстнфикатором С-3 {ТУ 6-C5-020-122S-625-JK3).

Дяя охюуки свойств рзэкейтюя смэся и бзтояа пркгййвксь стаадарчнда штодц мссхэдовакай ва облаете етржнедосг: «яигсраи. лое и алайтроштэряааоЕвдэняя.

Опыт »сяохьзовздия ботэяэвцг натреватогзй паяазйл, ^та сковной ярачзшой вихода из строя пру ог-сялуото^п: яьлязтся ахэвгр«« шскоа старений батола, т.е. яроцэсс тобратацого укдачэзшя ударного олоктричэского сопротивления натэрядяп. В обышшх уСЛОЕМЯХ экшауатгщкй {при твшоратура иекао 3S3 К) этот процасс происходит очпнь мадкокно, что сатрудилзт ааспорнтаи/сдьнш исслодоьыия по . создания íiOBfcJX оязктропрогодных композиций для дагроватолвй. В связи о утки разработала штодака прогнозяроыишя дялтовьпостп работы иагреветальгшх элэшитов, позводдащая в значительно болэо короткий срок дать качэствзнцуп оцзнку кх элактрячосяой стабильности ври эксплуатации

Отпраком избитом при разработке »столики явилось продподо-'ssstœa о toa» что существует соотяэтстсио мэяду штсисйшостьо ста-ркяд батэдовых образцов при эксплуатзх;« в muraaoc для нлэкотоы-mpatymm и&Р|»2зтв^эй условия« ( wssiapatypa wise 263 К) н кнтоп-скпяостьэ их Cïapîiïîrtri в продэдьиы* для цгкзитной связки текларату-роя усдогаях (4?3-523 К). Образуй, дучггю по алактрячоскоЗ ста-

ÖSKbJKCfea В SacrtftHi piíí.U, m-ssrr изКЬЗу» СКЭЭГЗЮСТЬ к ста-

ра! стя а в псруальшк усдатио; зяспАуатацтл,

Продмритегыпя кспытметя батзяопух образцов позволяла пыяштн cascuojígpüoaTJ! их помдрния под, здокт^'яаяо'Д п&грузяой. Устаиоа-Z3ÎIQ, то да я получэязя ташгзрптуры m пзгархкостн обраэцоа (473 -823 К) гасЗзссдто прплоаять глактрэтяспуа косность 100-120 Вт, Од« аайо, етарэрзд лад нячпдмгой нагрузкой 100 D? $•.;■,~зт гасто лишь чэ-рзз cyîsst з «окзп?» начала рбпчтгнчй» о »su саядатодьатвуат ешп.а« даэ «ог;:бстп при постоянной гавгазю к&пряхвшии В пэрвиэ яа oysi«i пагоаяшм образца а под noctor>sîiri лаярятэгазм мабяэдозтеп сwtz**-Et удзямяро 9Ä33Tpn«J3Cuopo еоаратяагэкпл« Эта осяоношриость спрайадгавз ддя ггэх oootûpob Сэтэяа, каходадкея я рабочем диалоге !з гйачэпяД удалького властряззекого сспротяглэкяв* зз-спзпяаш о* г:з*;5гмгзгз алзктртяскаго сзпрзтмгл-яая образка ГЗЛЙ-<r;.ia г.у.«;1»иая якзяетэ раагичаа и caa^assrsT 16-30 Г?,

"уяонапз, к:э cusí «эрэз cyrat яа ew рзгул::рз;п':гп напрягала з саг.: усгашгать па геэх образцах одггшову» «я»!ооть, то Г/лмгайти со кзизкзккэ будо? всяаеао тодьао с оязглряззеквч ota» forran Ö о том vry-iro прзгз?зр{0 ераг::яггт?» обрасцу

cden, ?.»« натура es ргэоррэва па паодькой стад?« здг-т-ггвса. ТаязП кзходрза азфдавтъа п?дгдтоя Р^ИЭ &г» pst'yrwcTï «sroxpawaa когултагтЯ 1язаг?тек?!Э о? cosían увтг.«гжз!», что в ягскяэ б сутся нзпрэсыгаоя f&îor» сжсрп« '•.mïcs .rvta^cat!» ccRparacaainw сбразцоэ. Эта сззтгега?«

ryo? рал^с-г? ячрлхтапу îtî зсй^гза в сЗьттяг ¡prora лй у-айото» iîînf.'jstrtaKï ат^рг'т Ul,?)5 сгзктрй^скзп «та-

п , jî^-Л » ко G, гг->

- эгоктраедсйсз сопротпа-зкгз образца «apiс I суда? pp.Sotti, 0:«| % - злл*трйч»ск01 сеяротя^-зипэ образца чэраэ б eyres работу, Си.

4ocTv«»pî«ocTi. иэтодкяя дсаазана путри сряглзг»»я {штаксиглоата ci &р»нн* ' >i аацог разжит«' составсв с gatypra« уолопяях в тачогаэ

3 лет и в условиях, предусмотренных предлагаемой кэтодикой.

Данная методиха получила экспериментальную апробацию и показала корректность данных для бетэловых изделий, изготовленных по технологии статического прессования.

В соответствии с принятой рабочей гипотезой изучено влияние добабок-пл'астификаторов ЛСТ и С-3 на Змзихо-механические и электрофизический свойства электропроводного бетона.

Из данных табл. I видно, что введение в разнотипную смесь исследуемых добавок позволяет в значительной мере снизить водокомпо-зиционное отношение, увеличить плотность и прочность бетэла. В результате повышения плотности снижается и удельное электрическое сопротивление материала несмотря на некоторое увеличение сопротивления единичных контактов за счет образования адсорбционной шинки на поверхности частиц углерода.

Таблица I

Влияние добавок ЛАВ на свойства бетэла

-

Количество до- Водоком- Плот- Порис- Проч- Удельное элект-пп бавки от массы позицион- ность,тостЬ, ность рическое сопро-цемента и уг- ное отно- „п/„з <у при ежа- тивление, Ом.м лерода, % шейке* кг/" тии.МПа

С-Э ЛСТ_ ' ■ : ■• - ' - '_

1 - . - 0,5 1580 40,1 24,2 1,00

2 I • 0,38 1840 29,7 35,8 0,63

3 2,0 - - 0,3 2000 23.7 50,4 о.ао

4 3,0 _ 0,295 1990 24,1 49,0 0,28

5 0,5 0,43 1720 34,3 30,7 0,75

б » 1,0 0,385 I860 29,4 38,6 0,60

7 - 1,5 0,382 1830 30,1 38,1 0,70

* - райноподБикные смеси, расплыв конуса ISO мы (ГОСТ 310.4-81)*

Нами установлено, что бетзловьга снеси в отличие от традиционных бетонов требуют повыпикного расхода I1AB, что является характерной особенностью виброуплотненного бетэла я объясняется высокой удельной поверхностью углерода«

Оптимизация состава виброуплотненного электропроводного бетона с добавками проведена с помощью математического планирования по методу полного факторного эксперимента» Для этой дели предварительно были установлены зависимости свойств бетэла от содержания в смеси цемента, песка, углерода и определены интервалы варьирования факторов, влияющих на свойства бетэла.

Для проведения расчетов содерпанвэ технического углерода пря-

В*то * диапазоне 26-34 % от массы щшига, т.*. а атом случае обеспечивается наилучшая воспроизводимость значений удельного электрического сопротивления к наименьшая склонность к отарекгаэ пря достаточновысоких физико-механических свойствах»

По талям ж* -„í^nnM онтямаяьинэ зяачвния границ

варьирования соотноиения в бетэае между цементом и песко*, которое составляет от 1-0,66 до 1-1,5.

По результатам полного факторного экспаришнта получены уравнения регрессии и построены изолинии* отражай*!» завясштеть эксплуатационных свойств от содержания вяяудаго (Xj), технического углерода (Х2) я добавки С-3 (Хд) а состав резиотявной смеси (рис. ).

0,61 4 7,9»Xj - 4,82 X¿ ♦ 1,42 X-jj Jfe « 1972 - 9,4 X, - 75,8 Ц + 10,6 X,f Л - 0,29 ♦ 0,08 1Х - 0,19 L - 0,04 X, - 0,03 XX, - 0,02 йот- 7,4 - 0,81 Xj - 2,93 %¿ - 0,21 Х3 - 0,11 Xjlf

Наолянии эксплуатационное характеристик электропроводного бетона пря использования 2 % добавки С-3

0,11

0,12

0,13 0,14 0,15 Содержание углерода, масс.доли

Ряс.

Пагучаштя «омограша поовояяэт рзгудуровать состав ботмс. в цукном ноиравдвшш в зависимости о? услоЕай его оспохьзоегшя.

Установлено, что оптимальный состав бетэде, с точкк зрзкнй по лучзная цздэдяй с высокими экспдуатационлыш свойствами при окопа« ьшчком использовании материалов, соответствует сладуоцоку сосшо-веыи» компонентов (ыасс.додмН цэмзш1 (0,40-0,43)$ пасок (0,430,48); у№эрод (0,12-0,14), йиэкко-изхшшчзсйЕэ в эдоктрофцэкчзс-киэ свойства вябрцроваяного ботода прк отои т уступов? еизлогич-иш харвятаркстихои прзссопгшого бйтзм (табя. 2).

Табада 2

Свойства ботода с различгши способом упаог»ш:.~я

Ш Способ Содз£мадша Пхот- Проч- Уд. ойоктрач. Ксоф^здизнт пп уплотнения угдзрода.% ность, ность. сопрэтиадапяи старо!®«, %

1 30 * 2Ш0 50,4 0,20 6,1 6,2

2 Ирсссовшхо 20 2150 32,5 0,20 6,5 7,0

Айвдиэ рззуд1латов фазвко-хшдтосккх пссдодобздяй пээсгшгэт уткзрзщать, что &аэктропроьод}Шм бэто:з с псйааадтяса добакга*а а ераыедош о бвздоб&здчгш составом отйячэдтсп шиьсэй об^зй порца-■гооть© к пэрэраспрададйккэн пор в область р*-

даусоъ (ртутц&я пароютрая), бодзэ высокой однородность» (оиит- . р«аш гдзроскопкя). О рзаудьтата структур'.! произошла

укзаиа$жэ всшуштраца тохкгсэе&ого угазродв в одагагсайа сбьою в, ше сгздстсаз» ециганкз удздьиэго ссзктргсэссого сопротссгхккя еошшэдш се счэт обрслоь&аю копогактагшис цзкзчак в уйуса^к условий кситотроветш чаатзэд тоаояросэдтай ьзтркцц. Екзото о то». из«2опораотоя сгрупчлра бзтэдд споваботеуа* сжкзи::л с4ф»и*а сациз еавдухв в порах с бзэдугоароапбавзсга катзрзйзд, «гго угзиь-£¿3* шгтвнзаимсть прмрева торгаоеаого эхьо&нап уг^орэ^а ижзц» йпг^ сатруддашш взадгкеаЗцпи.

Процзсоы пуфатациз цзшата о бзтогз с добьткз протекав* пэ ?оЯ С59Ю, что и в бэодобаео«« соатака: (Р£Д, ДХЛ, 122?)«

Шдазкмвз есоСста Сотосай скэек пра сспояьзошвгя (шюгкфз« цздуодкх добавок визивм* гасбхсдешэзть оптшювроить сг;:ош!кэ кя1адогвчэсш;о пэродзли прспосодстса,

Эксгйраизнтсшыаа путам баса аярабпровяно чэтнрз варианта ВЗЗДЭ2Ш добавки Е> ргззистикгуп ск5сь,

I, В подготовилкну» смэсь деютнта и угдорсдв рг,злили растт-ор

:упэрпласт::$яхатора я дагэо, посла получения пульпы, вводили пэсоя,

2> В подготовлэниуя сшсь фмэнта, углорода и песка вводили >аотгор супзрплйсткфяатора.

3, 3 подготовдзшзуи с.эсь фганта я углерод« вводили песок и аияя. п«««? ~ вводаяи раствор сугарпластификатора.

4. В подготовка[П1уэ сгась цэкзнта я углерода яводняи влажный зсоя и дагээ, посла пэрэиетплкшия, вводили раствор суперплвстифи-:атсрз, содврагдвЯ остаточнсэ количество вод».

Устеловязио, что послэдоватольность втадогая добавки на окали-•29Т сусзстсегггэго огнгашя на подвижность сипсн и свойства готовых эдзллй, Одггало, «ажзиьгай разброс значений удельного яяектричес-:сго сопротивлэкяя изделлй от«е»?эн в пор вон варианте смоиивания.

Эта змгопошрггссть дал электропроводного батона установлена пэргнэ а поэволгзт суг^зстсэнио повысить однородность виброуплот-3!=пя батэяокя кздпдмЯ с задет««! свойствами.

ОптздзлмшЯ ззри&нт, с точки зрения последовательности перет-пвгггя ко151с:зктоз, прогэрэн на различных типах смэсительного обо-угрв&яяш Устг::оплгшо, что характер изменения свойств бетола в пп-яепдостз от »сг'цзнтрацкн технического углерода при различных спо-гбзх гоуогзпкзацйн дисперсных материалов остается одинаковые. Пв-эвзззкага» сгэсм в аарогюП мелышде способствует упаличянип плот-оста а яро<гюсти бэтэла соответстклэдо на б и 15 % в сравнении с сятрольсаая изделиями, пареиэспвшшо компонентов смеси которых с^трстегялось а растворссюситадв СО-46. Сявдуот отязтить высокум згжяэргюсть распределения ко'шотнтов резистивной композиции и ояео тасокуп электрическую стабильность батэловых изделий, полу-згзшх с использованием шаровой мэльняцы. Однако, последнее прекму-зстпо а значительной степет) проявляется при эксплуатационной там-эратуре свыж» 373 К. Б связи с этим, для промышленной технология этзяовых изделий, условия эксплуатации которых не предусматривают агрэв материала свыиэ указанной температуры (например, иизкотем-эратурные нагреватели), можно рекомендовать способ принудительного кегавания исходных компонентов в определенной последовательности традиционном растворосмеситела с Ж - образннми лопастями»

Оптимальной подвглностьп ваброуплотшюмой ботэлопой с »пен яв-ягзтся такая, которая обеспечивает расплыв конуса 150 мм (Р1>СТ 10.4-81), Использование менее подвижных смесеЯ, вплоть до метких, рябует, с одной стороны, применения пригрузя, а с шругой сторонн, худаает однородность материала, что сопровотдя«гея угчли'мниеи

разброса значений удельного электрического сопротивления.

Свойства токостенных изделий, уплотненных на виброплощадках как с горизонтально, так и с вертикально направленными колебаниями практически равнозначны. Разница в величине показателей свойств находится в пределах статистических ошибок измерения.

Технологически приемлемым вариантом твердения бетэла с нссла -дуемыми добавками следует считать пропариваю» при температуре 358+5 К по режиму 3+6+3 ч с предварительной выдержкой не менее 12ч, Экспериментально установлено, что оптимальная температура сумки составляет 473 К. При етой температуре отмечается окончательная стабилизация удельного электрического сопротивления.

Стабильность электрического сопротивления бетэловых наделяй повивается при устройстве защитной оболочки, которая должна предохранять от проникновения влаги к внутреннему реэнстнвноцу ело», обеспечивать электробезопасность при вкепдуатациицагреватвлей, ишть высокую термостойкость и достаточную механическую прочность* На основании вышотмечвиного, предлагается технология кзготов-шшя бетэловых нагревателей, включающая приготовление формовочной смеси, формование изделий вибрационным способом, предварительную еэдарвку, тепловлажностнув обработку, сугяу л нанесение защитного сдоя.Обоснованы требования б конструкциям бетэдовык нагревателей.

Наиболее перспективной представляется конструкция нагреватель выпслшнного в вндо двуслойной панели. Источником тепловой екэргш! явдяэтея электропроводный слой толщиной 10-20 мы. Второй слой выпаяна и из далкозеркистого батона, близкого по.составу к рзэкстив-иоыу слою, толщиной до 15 мы, с дэяоратшгой оболочкой. Оысрудаст-еляэт функции изолятора токопроводядэго слоя в аккумулятора тепла. Тсыпэратура цагрзьа поьэркшета пщшлн - до 343-363 К,

Аналез ранэе провадеюшх работ показав, что для получения Се-тавоЕ'лх кэдэлай с вшокой стабильность« еяэктрофкзвчаейих свойств цэобходиио использовать шявооцхвд розкзтишые кокпагвцза. Нх под-«жочз1ш к сои: с капрягвнкзи 220 В для создания эксплуатационной тошдратуры порядка 313-363 К возшжао только с прявлачанием пе-Енгахкузх трансформаторов, что суцэетсакно повивает затраты на эла-ктрооборудоваше. В связи с этим, при разработке конструкций низкотемпературных наррэв&телей придана!! новый способ управления электрическим сопротивлением, ш связанный с изменением состава бетзле

Сущность этого способа заключается в том, что регулирование электрического сопротивления бетэловых изделий осуществляется за

очэг формоваияя тохопроводящего слоя в нагревателе т сплояным оде-» сояоы, а в вод отдельных фрагментов, последовательно соединенных между собой в электрическую цэпь. Количество фрагментов я их размеры определяют электрическое сопротивление я мощность нагревателя*

На основании выполненных №следований предложен« конструкции бэтэлошх нагревателей ъшажюаюга Луштмпи«-»к«пгл ?">»z~'-T.~.

Апробация результатов работа проведена на Барнаульском завода КПД-2 и в производственном цэхе ГШ "Поиск" о последующим испытанием опытно-проыдазвиной партия бетздовнх нагревателей в натурных условиях. Низкотемпературные натреватели уотшовлены для обогрева помещений конторы правления я маюшо-трахторной мастерской колхоза "60 лат Октября"» л также использованы для устройства термоактиа-гшх полов на евявояомплексв совхоза "Цзитральный" Алтайского края.

Испытания, проведекнь» в течение 2000 часов, позволили отмэ-тнть высокую стабильность электрофизических характеристик бетэловмх иагревателэй. Изменение удельного эзэятрячэского сопротивления составило менее I %.

Проведенные по результатам промывланной апробации расчеты показ дешт эконоюрйскуо эффективность использования разработанных нагревателей. Пра этом ояидаэмый годовой экономический эффект в це-ках 1989 года, состаши: в совхозе "Центральный" -57,0 тыс, руб., в sosxosd "60 лет Октября" - 38,8 тыс. руб.

осношш вывода

1. Теоретически обоснованы я практически подтверждены положения о аотетнум стабильности эксплуатационных свойств электропроводного бетона, уплотненного вибрированием, путем регулирования структуры бзтэловой композиция за счет использования эффективных разгкхителей снеся я оптимизация технологических параметров нзго-товлэняя изделий.

2. Установлено, что введение в рззястнвную композиция пластификатора J3CT я суперпластификатора С-3 значительно снижает количество воды затворекяя, нзобходммой для получения заданной подвижности смэси, что позволяет использовать вибрационную технологию при получении бетэла. Оптимальная дозировка добавок превышает нормируемую для обычных бетонов величину я составляет для добавок С-3 я ЛСТ соответственно 2 я I % от массы цементно-углеродястой смася.

3. Порядок введения добавки оказывает существенное влияние на воспроизводимость электрических свойств бвтэловых элементов. Луч-кям является способ, при котором в подготовленную сюсь цвмента и

углерода вводится водный раствор добавки-пластификатора и далее« посла получения пульпы, вводится песок.

4. Установлено влияние состава бетэлових смесей с пластифицирующими добавками на структуру и свойства бетэлов, полученных по вибрационной технологии. Показано, что повышение стабильности эдек-грического. сопротивления и долговечности бе таловых изделий обусловливается высокой однородность» распределения токопроводящей фазы, улучшением условий контактирования частиц електропроводной матрицы, вследствие уплотнения структуры. В присутствии добавки формируется структура порового пространства бетэла, отличающаяся уменьшенным общим содержанием пор и перераспределением характера пористости в сторону умэньиения эффективных радиусов.

Оптимизирован состав виброуплотненного бетэла, содержащий (масс. %): цемент 30-37, технический углерод 10-13, кварцевый песо» 37-44 и водный ваствор супорпластификатора С-3 Ю-1& плотностью 1,02-1,03 г/см**. Сказанный состав обеспечивает получение бетэ. ловых изделий с высокой воспроизводимостью электрофизических свойств (разброс данных менее 10 %) и их стабильностью в провесе эксплуатации.

6. Установлены зависимости удельного электрического сопротивления, пористости, плотности, прочности и электрической стабильности виброуплотненных бетэлов от технологических факторов (способ приготовления бетэяовых композиций, время и способ уплотнения смесей, условия твердения н сувки), которыэ легли в основу вибрационной технологии бетэяовых изделий.

7. Разработана методика качественной оценки длительности и надежности работы бетэдовых изделий в условиях длительного приложения токовых и тепловых нагрузок.

8. Разработана технология низкотемпературных беталовых нагревателей, включающая приготовление формовочной смеси, формование изделий вибрационным способом, предварительную выдержку, тепловла-яшостную обработку, сушу и нанесение защитного слоя.

9. Показано, что регулирование электросопротивления бетэдовых нагревателей эа счет изменения состава нецелесообразно. Предложен способ регулирования электрического сопротивления бетэдовых нагревательных элементов эа счзт формования электропроводного слоя в нагревателе не спдоззшм массивом, а в виде отдельных Фрагментов, последовательно соединенных между собой в электрическую цгапь,

Ю. Обоснованы основные требования к конструкции низкотеупо-

ретурных бетэловых нагревателей, разработаны проекты конструкций нагревателей различного функционального назначения.

II. Выпущена и испытана в производственных условиях опытная партия промышленных образцов низкотемпературных нагревателей из

стабильность эксплуатационных параметров. Ожидаемый годовой экономический э£фект в ценах 1989 года составил: в совхозе "Цэнтральный" 67,0 тыс. руб., в колхозе "60 лет Октября" - 38,8 тью. руб. Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Пугачев Г.А., Автономов И.В., Ильюшенко A.C., Волков C.B. Эффективность использования суперпласти^икатора С-3 для изготовления электропроводного бетона // Резервы производства строительных материалов: Тезисы докладов к региональной научно-практичэской конференции. - Барнаул, 199I. - С. 159-160.

2. Автономов И.В., Пугачев Г.А., Ильюшенко A.C. Нагревательная панель из электропроводного бетона // Там же. - С. 157-158.

3. Пугачев Г.А., Автономов И.В., Ильюшенко A.C. и др. Электропроводный бетон с добавкой суперпластификатора С-3 // Известил ВУЗов. Сер. Строитель. - Новосибирск, 1993. - » 7,8. - С. 44-49.

4. Автономов И.В., Ильюшенко A.C. Влияние добавок разжижмто-яэй на свойства виброуплотненного электропроводного бетона // Экология и прогрессивны» технологии в строительстве для условий Сибири и Севера: Материалы респ. конф. с мзждунар. участием 27-30 сентября 1993 г. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 1993. - С. 65-68.

5. Автономов И.В,, Ильюшенко A.C. Критерий оценки электрической стабильности электропроводного бетона // Там же. - С. 68-70,

6. Ильюшенко A.C. Новый способ управления электрическим сопротивлением изделий из электропроводного бетона/Дам же.- С. 64-65.

7. Положительное решение ВНИИЛ1Э по заявке на патент

W 5022155/21 (0725У7) от 14.10.92. Разнотипный композиционный материал / Г.А.Пугачев, И.В.Автономов, А.С.Ильюшенко и др.

8. Положительное решение ВНИИГПЭ по заявко на патент

№ 4944728/21 (049173) от ¡3.06.91. Способ изготовления объемных композиционных резисторов / Г.А.Пугачев, И.В.Автономов, A.C.Ильюшенко и др.

Подписеио Р печать 21.10.93 Формат 60x84^/16 Печать офептняя

И-259___. изд..-л..__ТЛОО____Зиказ^____§Si022rîi2________

Типография МГСУ