автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Влияние нагрева на изменение трещиностойкости и долговечности жаростойких и обычного бетона

!8 0 9 9%

ВОЛГОГРАДСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИГЕЙЬНЫЙ ИКШТУ?

На правах рукописи ПЕРЕСОВ ВЛАДЩЯР ШНВДДРОВИЧ '

ВЛИЯНИЕ НАГРЕВА НА ИЗМЕНЕНИЕ ТРЙ1Щ><ЛОЙК5СТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ ЖАРОСТОЙКИХ Й ОШЧНОГО БЕТОНОВ

Специальность 05.23.05 - Строительные иатертск

н йзд&йия

АВТО РЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических тук

Волгоград 1992

• /• ;у-- - <

Работа кполкзна на кг£едре строительных материалов Волгоградского иккенерш-строитьлько?г> института» Научный руководитель -• доктор технических наук, профессор.

член - корреспондент Академии Технологических наук Российской Федерации В.И.Шевченко

Официальные оппоненты: - доктор технипеских наук, профессор

Д.А.Угинчус - кандидат технических наук, доцент Ь.М.Мельник

Ведудая организация - ПромстройНИМпроект 1г. Харьков)^

Запдата диссертации состоится .в <7^часов на заседаний специализированного совета К 066.12.( по специальности 05.23.05 "Строительные материалы и изделия'' Харькозекого автомобильчо-дорокного института ло адресу:310071 г. Харьков, ул. Петровского, 2ЕЗ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института

Автореферат разослан ' " 992 г.

Ученый секретарь

специализирсва:ыогр совета,

к.т.н.. доценг А.В.Космин

РОССИЙСКАЯ - ¡, СУДА?-йс;;.-;.;;л -з-

о И Ь^ НО тек А сщдя хдРАИЯтеВКА РАБ013

Актуальность тагн. Развитие металлургической,.химическая, нефтеперерзб&тывидьй и других отраслей прошяагекноста тесно связано с- строительством больсогс количества теплотехнических сооружений, работасяюс з условиях воздействия высотах тышсратур. Эти соосгуж«ния и конструкции з большинстве случаев выполняется из дорогостоящ« ыелкоштучиьх огнеуяорних материалов. Применение жаростойких о'етоноа для возведения сооружен/.?! и производства строителыги? конструкций, работающих при еысогих температурах, позволяет путей замены скучных огнеупорных материалов ускорить , темпы строительства, умгньемть трудозатраты, и стоимость работ, позысить г.рок сяу&'-я и производительность. тепловых агрегатов.

С развитием строительства. различиях прсмыожекиих зданий и сооружений значительно увеличилось таете применение конструкций кз обычного бетона, подаэргаеккх з условиях эксплуатации воздействия повыгенкых и пвссхжс температур (ддернке реактора электростанций, г.лкты азродроукьк пехрэткй, хснстругсзгл "горячих" цехоз и Т.д.).

Поскольку в сооружения, раЗсташие в условиях погиеданх а высоких температур, гюмдывавтея а громкие катеряаяъкае средств, 'аогвленле юс долговечности приобретает первостепенное знгче.ые.

Данных ив хсличестзенно» оценке долговечности сгростоЭзох и обычных бетонов зри кагрезе недостаточно. До скх пор еще ке создана законченная теория, объясняпзая процесс разрушения бетонез ' прк нагреве, отсутстзуаг стандартные летсды определенна яараиет-роз их треззшсстсЗхаста я долговечности.

Эяспердаектальнэ-ггоретач&ские лгеледоаанка 2 разработанные на этой основе практические рекокеяззцяя го определения иэста гаростойгиг а обычного бетонов ерз нагреве вносят спседелеи-нкЗ 3222Д а реяеняе вахней ч&родкозозяйствешэй задала ас еокрв-

иегсо уат^ртальншг'затрат на строительство, гксплуагацию и ремон-теплотехнических сооруяхккй, что определяет практическую я научную актуальность работы.

Цель днссзрта^ионяой работы. Рассаботка новых методик, аг-ларатурь и получение экспериментальных да'ишх по игаенению трещи-нестойкости и додгоречности жаростойких и обыдасго Сотоноз, под-зергм'диу.сл воздсйствио высока температур и внешней нехвничесла) нагрузки, а такгэ раирг.богка на этой основе практических рекомендаций по их количественной уценка с учетом слияния различных технологических ¿актеров.

Научна.» новизна работы состоит в елчдувде^ :

- на основе методов иодшки раэрушеют разработана методика и аппаратура, позволкшие количественно определять долговечность жаростойких к обычного бэтекоз по параметрам докзитического подрастакхя треагин испытуемых образцоь при различной скорости их нагругечия;

- р&зработаао оборудование ддк определения прочности бетонов хгри различной скорости нагружеиия в нагретом состоянии до высоких ~еиператур;

- ваергае г>случены экспериментальные данные по влиянию пирокого интервала скоростей погружения на изменение прочности и показа' телей треетюсгойкости яаростой:эа к обьлного бетонов в хгроцос-ас высокатезшературкого нагрева. "Дакне данные является основой для анализа суокригическсго подрастаькя предан, определяющего долговечность Сетона;

- иссгедаЕаш закономерности изкенекяк шхасателей треъиностой-яоега и долговечности жаростойких и обь^тногс бетонов в зависимости от температуры нагрева и нагрузка, вида и состава бетона условий, тьерцзния, ьодецеыентного очнозекия, степени гидратации внютэге а других технологических факторов?

- установлена <?зяаь трчщиностойхости и долговечности бетонов о изменением их калиллпрно-пористсй структура характерной особенностью которой при нагреве является перераспределение объемов пор по их размерам за счет уменьшения объема меянкх пор л увеличения иакропор, отрицательно алитсдос на трездкостсйкость и долговечность бетонов;

- разработаны практические рекомендации по количественной оценке долговечности.жаростойких и обычного бетонов, необходимой дзя прогнозирования срока слуабы бетонов в конструкции при дейс-

высоких температур и нагрузки, а также'при назначен;::! объемов и сроков ремотпо-восстанирительньх работ.

Аэтор радипает:

- метода и оборудование для определения прочности, параметров трещиносгойкоеги »: долговечности бегоноа в илгретом состолнк при испытании образцов в широком интервала скоростей нагруже- • ния;

- результаты исследований изм?нения показателей тршиносуойкоста и долговечности жаростойких и обычного бетсксв а гагтгносгп от температуры нагрева и нагрузки» вида и состава бетона, услогггЭ тэердення и других технологических факторов;

- результаты исследований тревиносгойкостн и долговечности обычного бетона после экстремальных воздействий покара;

- результаты исследований' капиллярно-пористой структура бетонов после ьксокот еипературного нагрела и их связь е параметрам трееиностойхостн и долгозечносга бетонов;

- практические рекомендации но исследовании грещиностойкссти и долговечности бетсноа при действии температура и нагрузки.

Апробация получению; результатов и их практическая

реализация.

В результате проведенных исследований на основе мэгодоэ ые-

ханжки разрушения разработан комплексный метод 4 позволяющий прогнозировать я количественно оценить трещиностойкость V? долговечность ааростойких и обычного бегонов при высокотемпературном нагрева о Метод аскет быть также использован при разработке новых и совершенствовании известных составов бетонов с ц^ью повыяения юс долговечности при действии температуры и нагрузки. Методика позволяет проводить испытания ка образцах стандартных размеров, принятых в лабораторной практике.

Разработанная аппаратура и методика количественной оценки трещшостойхссги и долговечности а настоящее ¿ремя используются в лаборатории жаростойких бетонов и огнестойкости железобетонных конструкций НИШ» при подборе составов и разработке ковьве видов каростойккх бетонов, а также для прогнозирования срока службы конструкций при действии температуры и нагрузки (г.Москза), в лаборатории огнеупорных легких бетонов института "НИМкерамзит" (г.Самара), в "Рекомендациях по определении долговечности жаростойкого бетона"(ШИУШШ г.Москва)„в тресте '"Трактороремстрой" С г »Волгоград) о в проектко-производствешом комплексе института "Энергокилиндустрпроект* (г.Водкекий Волгоградской обл„).

Разработанные рекомендации прошли производственную проверь н внедрены в производство на Волгоградском нефтеперерабатывающем заводе Акционерного общества "Теплоыонта«и£Волгоградский филиал).

Экономический эффект от внедрения данной работы в 1991,году сос-

о

«шш 50236 рублей.

Основные подоЕения и отдельные разделы диссертационной ра-.ботц докладывались к обсукдадксь на Всесоюзной научно-технической конференции по механике разрушения бетона и железобетона (г.СевастопольД988), на Всесоюзной научно-технической компетенции По сетей/, о долговечности сельекохозяйствешшх зданий я сооружений" (г.Челябинск, 1939 г.), ка екогоднше научно-технических

- ? -

конференциях Волгоградского инженерно-строительного института (г. Волгоград, 1989-1991), на научно-технической семинаре Харьковского автомобильно-дорсжного института (г.Харьков,1991), на научно-технической конференции, посвященной 40-летию ВолгИСЙ (г.Волгоград, 1992).

публикации. Основные полокенш работы изложены в 6 публикациях.

Структура я объем работы. Диссертационная работа состой1!! мз введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы, вкжэча-

"Л

вдего 123 наименования и 3 приложений. Работа изложена на 172стр., в том числе 101стр„ ¡машинописно!« текста, 44 риеунха, 35 таблиц. СОДЕРЖАНИЕ РАБОШ. По мере расширения области применения бетона возникла необходимость в изучении воздействия высоких тг иерагур на его свой-стпа. Большой вклад в решение вопросов» связанных с разработкой■ составов харостойких и обычного бетонов при кагреве5 методов расчетов железобетонных конструкций при действии зыеокиж геыпе-ратур, а также а теории повышения прочности,трегщтаостойкое^а и ¡долговечности бетонов внесли К.Д.Некрасов, А,Ф»Мшованоа,В.И„%» рагеа, В.А.Макагоков, Б.А.Альтвулер» В.В.Яуков, ?,М.Ройтман, В.И.Шевченко, В,Г.Петров-Денисов, А.Л.Крйчевский, а «иске Т.Гар-И2Ш, У. Петерссон, М.Абраме» Ж. Маршал, Р„фцлео к другие.

Прочность и долговечность конструкций во многом зависит от свойств бетона, в значительной мере определяющихся его структурой. С^уктура бетона неоднородна и характеризуется иа-ччием дефектов 1 микро- и макропоры, шкротрещины и другие), которые является

концентраторами напряжений в бетоне. Ан^зйЬ большого количества

о

опубликованных работ показывает, что процесс разрушения жаростойких я обычного бетонов при действии температуры и нагрузки обус-О-

ювяен подрастанием уже имеющихся и заражением, развитием новых

трещин. -

с

2 последнее время с развитием нового научного наг/равления -иеханкки разруоснкя (теории трещин) появляется возможность количественного определения параметров трещкностойкосга н долговечности бетонов. В основе данного направления лежат д^а принципиальных подхода: энергетический, показывающий зависимость критического напряжения бе » вызывающего распространение трещиныs от удельной энергии разрушения G"c , а тахже силовой подход, основным параметром которого является коэффициент интенсивности напряжений Kj , зависящий от приложенной натрузу; 6" и длинн трещины О. „

Два рассмотренных выше подхода позволяют найти характеристики трещиностойкоетк» определяющие только критические условия развития трещин при разрушения бетонов»

Другой, кинетический подход % оценке прочности материалов» учитывающий тепловое движение атомов-, предложенный С.Н.¡Курковым, рассматривает разрушение как процесс» раэвиэа^дийся во вреиеш ( процесс развития дефектов - трещин ).Характеризовать этот временный процесс какиы-лшбо критическим напряжением нельзя. Естественно характеризовать его временем от момента нагрухениа да полного разрушения. Применение кинетической теории для еояи-цестаашсн j определения вреиеш до разрушений бетонов g нагретом

состоянии связано е определенны®? трудностями в точности нахож-

О

денш струхтурко-чувствитеяышх яоетоянных материала и е даи-тельноетьэ исшганияо

Исходя из проведенного sojacsa еаедуе^ что количественная оценка долговечности при кагрезе юге? выполнена прн наличии данных по изменение фмичэекой структур!? бетока4 ere еопро-

г

тинлекия зарокдеккв к подрастании грёдаш щж различных условиях воздействия теыперазуры к уровня пркгокешой нагрузки.

~ 9 -

В качестве гипотезы была предложена возможность создания методики определения долговечности жаростойких и обычного бето- . нов при нагреве, основанной на использовании теории механики разрушения и кинетической теории прочности материала.

Основываясь на кинетической теории, покапывающей развитие дефек-гов-трежин з материале во времени, дальнейшее развитие методов механики разрушения позволит найти не только характеристики треаденостойкости, спредел--а:г критические условия развития трещин при разрушении бетонов, но и медленное докритическое их развитие. И, соответственно, время, требуемое для того, чтобы -бетон разрушился» когда прилохе«а нагрузка, является временем, необходимым для трещины, чтобы вырасти от начального до конечного критического размера.

Для определения кинетики подрастания трещин жаростойка и обычного бетонов в зависимости от температуры нагрева и кагруз--ки была разработана методика, исключающая прямое измерен,¡о под- . растшощей трешины. Это достигается при испытании образцов с известным начальным размером дефекта (трецаш) з виде надреза. При °этом контроль осуществляется только за изменением нагрузки на образец.

Для количественной оценки кинетяяи иодрастаяия трепли в жаростойких и обычном бетонах в условиях воздействия температуры и нагрузки использовали метода механики разруления. Согласно аналитических расчетов была лолучена зависимость изменения долговечности Т" от уровня приложенных напряжений О" :

(4)

где: - долговечность бетона, В а п ■острухггурио-чувствитель-ные постоянные бетона; критическое значение предела'проч-

ности бетона, полученное при испытании образцов а условиях отсутствия подрастания трещин (определяется при высоких скоростях

иагружения); С - приложенное напряжение.

Для определения постоянных для каждого вида и с атана бетона значений Ь , П и проводятся испытания образцов на прочность при различной скорости их нагрукскна. Согласно проведенных нами экспериментов, а также аналитических расчето: , используя методы мехшшки разрушения, зависимость изменения прочности с» скорости нагрукокия имеет вид степенной функции:

где: к^ - предел прочности бетона, получаемый при различной скорости нагружения образцов; С- скорость нагружения образцов.

о

Постоянные б,Л и °/£С определяются из графика зависимости (рис.1) в логарифмических координатах.

О

Рис. Г.

Зависимость предела прочности при растякении ^ от изианен"я скорости вапрякения

- п -

При этом 8 - величина отрезка, отсекаемого на оси ординат, а показатель степени (/п.ч - тангенс угла наклона - Л прямо Я к оси абсцисс.

Параметр ^ является показателем трепшностойкости бетона. Чем больше значение П. или меньше наклон прямой ^ ~ ф ^ , тем вь-е трещиностоАкость бетона. Согласно уравнения (2) и проведенных экспериментов ери возрастании скорости н&груження прочность бетона увеличивается. Сдн^т*, следует отметить, что увеличение прочности с ростом скорости нагрукения происходит до некоторой« постоянной для каждого вида и состава бетона, максимальной величины Дальнейшее увеличение скорости нагружения не приводит к йозрастанкв прочности бетона, что объясняется отсутствием подрастания трещин при испытания образцов.

Учитывая, что величины 8 , п. к явлготся постоянными для каждого вида и состаэ-а бетона, то уравнение (I) для определения долговечности в «гаркфмэтеекой форме примет вид:

£$ГС « А - (5)

йорыула (3), аналогичная фзркуле С.Н Дуркова показывает, гато данная методика хоропо согласуется с кинетической теорией прочности и оценки долговечности материалов. А яг примененному принципиально^ подходу определения структурно-чувствительных . постоянных бетона при различных скоростях нагруяения разработанная методика корреспондируется с теорией «.Ы.Грушко, объединявшей энергетический и кинетический подходы к определении прочности, трседдаостсйкостч и долговечности материалы»

Таким образом, уравнения С1) и (2), полученные на основе

методов механики разрушения (теорий трещ©$ позволяют кояичэст«.

о

венно оценить долговечность жаростойких и обычного бетонов пра

воздействии высоких температур и нагрузки» О-

Для проведения испытаний по данной методике автором била

- 12 -

разработана специальная установка, позволявшая производить наг-руконие образцов-балочек в диапазоне скоростей от м/с до 10~*м/с. При испытании образцов в нагретом состоянии в установку монтировали муфельную печь с автоматический регулированием реки-ыа температурного нагрева. Для регистрации процесс- разрупения образцов при различной скорости нагружения использован электро-тензоыегрический метод с записьв процесса во времени. Основная . погрешность составляет + 1%.

На процесс трещинообразования при нагреве значительное' влияние оказывает капиллярнс-пористая структура бетона. В жаростойких и обычно;: бетонах при нагреве происходи? изменение поросого пространства, сопровождающееся снижением объема мелких пор и увеличением объема более крупных открытых капиллярных пор, особенно отрицательно влияющих на параметры трещинэсгойкости и

г-

долговечности бетонов. Для определения данного диапазона размеров пор наиболее простым и универсальным является метод определения пористости по кинетике водопоглощения. .¿етодика позволяет количественно оценить интегральную и дифференциальную пористость

бетона.

Экспериментальные исследования грешиностойкости и долговечности проводили на харостойких бетонах с шамотными заполнителями на портлг дцементе, глиноземистом цементе и иидком стекле. Эти бетоны находят наиболее еярокое применение при строительстве теплотехнических сооружений. А танке опыты приводили на обычном бетоне после его нагрева по регыщу пожара с учетом "злияния раз. личных технологических факторов, таких как водоцеь.ентное отношение, возраст и степень гидратации вянуть, количество токкомо-

лотой шамотной добавки, условие твердения и др. Испытания правого

дали на образцах-балочках размером 4x4x16 'см), 5x5x32 (см) и 10x10x40 (см). Схема испытания - расмжеш;е при трехточечном

изгиба.

Опыт эксплуатации теплотехнических и других соорукений специального назначения показывает зависимость прочности, трездино-:тойкости и долговечности бетона от вида, ссзтаза, возраста, ус-ювий твердения и других технологических факторов, Для оценки йияго./? состава на изменение трециностойкосги и долговечности фоведены испытания жаростойкого цементного камня с различным удержанием ми кр о н ап о л н и т едя, р. "еукз жаростойкого бетона. Опыты оказали, что с увеличением количества тонхомолотой самотной до-авки в цементном камне и введением песка и щебня, прочность нихается. Однако, длительность процесса разрушения увеличивает-я. Это связано с наличием заполнителя, который с одной стороны зособствует концентрации иапрягеаай в бетоне, а с другой» нали-1е крупного заполнителя оказывает некоторое сдерживающее влия-на процесс развития трещин. Более неоднородный, по сравнению цементным камнем, бетон является менее хрупким материалом и в >льшей степени способен к перераспределению напряжений. Об этом ¡идетельствует и большая величина наклона прямой изменения проч-сти бетона в зависимости от скорости нагружения образцов. Чем льие угол наклона прямей изменения прочности бетона'и, соотьет-венно, нижа показатель трещиьостойкосги П., тем раньае происхо-т страгивание макротрещинн. Однако, процесс дальнейшего разви-н макротреданы в бетоне, несмотря на более низкую по сравнения демечтным камнем прочность, в зависимости от роста уровня приданных напряжений имеет кеньцуд скорость еннкенг - долговечнее»

. Полученные данные хороао согласуются с аналогичными дан-

м по трециностойкости» полученные В.В;^ковьм и В.И.Шевченко

о

полным диаграммам деформирования.

При увеличении водоцементного отношения от 0,4 до 0.6

едпюсгойкоспо бетона подает на 35^, а.прочность снижается на 3

о

Это связано с возрастанием общей пористости образцов за счет увеличения крупных капилляр:гах пор. Долговечность бетона при одинаковой уровне приложении напряжений уменьшается с возрастанием В/Ц от 0,4 до 0,6.

Степень гидратации вяжу«его также оказывает существенное влияние на изменение пористости, которая с увеличением возраст; бетона нормального твердения снижается за счет продолжающейся гидратации вяжущего. Возрастает количество новообразований в цементном камне, изменяется распределение пороло их размерам. Изменение структуры бетона сопровождается изменением его свойств, в частности, прочности, трециностонкости и долговечности. Проведенные испытания жаростойкого бетона на портландцементе показали »'"что с увеличением возраста бетона от 7 до 90 суток показатель трещиностойкостн возрастает в 1,4 раза при увеличении степени гидратации вяжущ^о 8 1,5 раза. С увеличением возраста от 7 до 90 суток долговечность «¡¿ростойкого бетона на портландцементе также возрастает.

Влияние условий твердения на изменение параметров трещиностойкости и долговечности бетонов определяли в производственны: условиях. На Волгоградском завод® ЖШ Ш 6 исследовали влияние 'тепловлакчостной обработки на показатели трещиностойкости и до: говечности обычного бетона, применяемого для изготовления плит аэродромных покрытий серии "ГШ™» Результаты ¿Доведенных исследований показали, что иропаризание ведет к снижению прочности, „треципостойкости и долговечности бе?она. Установленное в данног

случае снижение показателя трездаостейко'тк п. на 25% происход!

(

при незначительном увеличении общей пористости бетона, орошедш го тепдовлакиоетнуи обработку» При этом влияние оказывает не столько увеличение общей пористости, еконько увеличение объема

5олее крупных капиллярных пор, формируемых при пропарлзании. Отрицательное влияние крупных пор на изменение трзаднсстойкости и ;олговечности бетона при одииаколой общей пористости следует из )сновных положений механики разрушения, согласно которых грещи-¡остойкость материала снижается при увеличении размеров дефектов, ) частности, пор крупных размеров.

Влияние нагрева д^, высоких температур на изменение проч-юстя, трещиностойкости и долговечности жаростойких бетонов изу-али на образцах-призмах размером 5x5x32 (см) к 10x10x40 (см), симегатачьно к реглышм условиям эксплуатации испытания наро- . тойких бетонов проводили в нагк згом состоянии на образцах в озрасте 21 суток. Нагрев образцоз производили а муфельной печи

о скоростью подъема температуры 1£0° С/ч. При каадой ¡заданной

с

емпературе ПО, 300 л 800°С образцы вздергивали'в течении 3-3,5

асов до их равномерного прогрева по сечению. К моменту испыта-

гя влажность бетона составила 8 - 10

Испытания жаростойкого бетона на .портландцементе показали,

го при нагревал™ до 300°С интенсивно протекает процесс д&гид-

1тации цементного камня, удаление химически связанной воды»вн-

гвая усадку бетона. Происходит незначительное нарушение струк-

■ры, повыаеше пористости бетона и„ соответственно падение

ючности ^¿на 30£ и показателя треадностойкости П. на 17*. При

греве бетона до температуру 800°С наблюдается значительнал раэ-

сть температурных деформаций за счет усадки цементного камня и

рширения зерен заполнителя, что приводит к нарушения структуры

тона. При этом пористость бетона возрастает до 25,8%, а пока-

гели прочности и трециностойкости зка'^СЬльно снижаются. Влия-

о

г температуры нагрева на изменение прочности, пористости и по-зателей тревдностойкостк жаростойких бетонов приведены в табл.

Таблица

Влияние нагрева на изменение предела прочности на растяжение при изгибе И^ь , пористости П и показателей треаино-стойкости варостойких бетонов с различным видом вянущего

Вид вяжущого

Т,

ч

в

т

}

I

И

"Г т

! 1 ! )

I (

^Ле, МПс

Л«,

МПа

л,

%

Портландцемент

20 ПО 300 800

3,3 2,8 2,3 1,45

19

17,5 15,о 10,7

5,1 4,37 3,6 2,3

3,3 2,7 2,1 1,2

г

1

I

I

! ! ! !

' Г

ч !

! *

1 I

Г

I

I I !

I

18,5 18,0 20,2 £5,8

Глиноземистый цемент

20 ПО

300 800

о

3,5 2,8 2,3 1,9

17,8 14,6 13,3 И,б

5,6 4,42 3,62 3,1

3.5

2.6 2,0 1,6

Г

•! ! ■ I

! !

1^5, 24,3 25,9 26,3

Жидкое стекло

20 НО

300 800

3,9 4,0 4,4

2,3

?

9

I

!

*

1

22,0 22,0 30,0 13,0

6.0

6.3

6.4 3,6

I

!

4.0 4,2 4,6 2,0

14.8 15,2) 14,6

18.9

Жаростойкий бетон на глиноземистом цемента при' воздействии высоких температур также показывает снижение прочности» грещкно-стойкостк и долгоьечности. Однако, существенное различие заключается в томг что с повышением температуры нагрева до ЗС0°С, но мере удаления влаги, эта показатели у бетона на портландцемент© изменяются а меньшей степени» з то время как у жаростойкого бетона на глиноземистом цементе наблюдается резкое снижение прочности-и тревдностойкостя. Прочность бетона составила-лишь по отношении к соответствующей прочности бетона до нагревания. При цальнейием повшенкн температуры бетока до 8С0°С происходит незначительное снижение значений П , что свидетельствует о стабилизации структуры каростойкого бетона.на глиноземистом цементе. Призменная прочность бетона при температуре 800°0 ра 105?, 1 показатель трещиьостойкостк П. на В% вше. чем у жаростойкого 5етона на портландцементе при данной температуре нагрева (си.

'абЛо)

В отличие от других видов каростойкжс бегонов бетон на евд-:ом стекле обладает наиболее высокими показателями прочности и ■ренкностойкости при тешературе 800°С„ Это связано, по-икдгаю-ОГ е ?еы, что образовавшийся в результате твердения гель кремне-ой хнслота обладает способность» к растяяешш., В результате, в стоне на видком стекле при действии температуры и нагрузки об-азуетея значительно меньае шкроразрывов, чем у жаростойких бе-оноз на гвдразлических вяжувдх. Прочность бетона на жидком азкле при температуре нагрева 800°С снизилась на 50^,а показа-ель трепдаостойкости на 40$ по отношению к бетону до нагревания.

- Тенаоанэ агрегате р&ботаэт в едожжй Условиях, когда одно-

эемекнэ действуй высокая теотература и нагрузка как от собст-

гнного веса, так ш лрилокешая внешняя нагрузка» На основании О -

элучешшх экспериментально значений прочности тредашостой-

- -

кости Л пс. формуле (I) определяли срок службы (долговечность! жаростойких бетонов, применяемых в теплотехническихQoopysemu При уровне приложенного растягивающего напряжения б", составл; ющего Ж от предела прочности при растяжении ^¿t 5 долговечное бетонов при температуре 800°С составляет: 3,5 i да - для хц стойкого бетона на портландцементе, 13,5 лет - для бетона на глиноземистом цементе, и более 40 лет - для бетона на жидком стекле. В то ко время, при возрастании напряжения 0" до 40$ от R-ц у долговечность равна соотзете.твеачо; 2 месяцам, I году и 2 годам (см.рис.2).

При интенсивном высокотемпературном нагреве обычного тяж« лого бетона в экстремальных условиях пожара, вследствие разит в температурных деформациях его составляющих, развиваются уже имеющиеся и появляются новые трещины. Одной из задач в работе ставилась количественная оценка параметров трещиностойкости и долговечности бетона. Испытания показали, что с повышением тем пературы нагрева от 20° до 600°С показатель трещиностойкос'и > уменьшился в 1,5 раза, а прочность в 2 раза. Об увеличении дефектности структуры обычного бетона с ростом температуры нагре свидетельствует увеличение его пористости и доли крупных калил лярных пор, соответственно в 1,7 и 2,2 раза. Долговечность Сет на также заметно снижается. Полученные данные о физико-механических и структурных характеристиках бетона после его нагрева

с

режиму пожара мокно использовать для решения-практических зада экспертной оценки и прогнозирования состояния бетона в констру циях. с

Разработанные практические рекомендации ло исследованию долговечности жаростойких бетонов прошли проиэыдстиенцув пров ку на Волгоградском нефтеперерабатывающем заводе при подборе ь тавов жаростойкого бетона дги пь^ш ^¿пламенного горения. Инт

- Шаг

0,3 0.4 0.5 0.6 <?.? о. а о.з 'Чь

Рис. 2. Изменение долговечности жаростойких бетоноэ при тежерагуре 800°С в зазксккосга от уровня приложенных напряжений: 1,2,3» - соответствию, жаростойкий бетон на портландцементе, на глиноземистом цементе и вддком егекле.

- 20 -

пификацил процессов суш-си к первого нагрева при сохранении аыс ной долговечности бетона позволила сократить стада» ввода в 01 плуатациз тепловых агрегатов, значительно увеличить ороки мея; пигйлького ремонта печей, уменьшить трудозатраты и получить з! юмическяй эффект з 1991 году 50236 рублей.

шведа

1. Пр.щенокие катодов механики разрушения позволяет на сснове закономерностей подрастания тргщпн при различной скорости наг? кения образцов количественно оценить долговечность каростойкиз и обычного бетонов при действии температуры к нагрузки.

2. Для проведения испытаний разработала специальная установка позволялся при постоянной жесткости непитательней машины, прс

изводить нагруяение образцов в нагретом состоянии со скоростям

7 т

в пределах от 10 до 10 м/о.

3. Характеристики трециностойкости и долговечности бетонов при нагрэге чувствительны к влиянию различных технологических факторов. С увеличением количества тонкомолотой шамотной добавки в жаростойкой цшентком камне, введением песка и щебня, длительность процесса развития трещин возрастает. Это связано с наличием заполнителя, который сдерживает процесс развития тре-кг;к в бетоне.

' 4. При увеличении водоцьрентного отношения трещиностойкость и долговечность бетона снижается ввиду возрастания капиллярной пористости. С увеличением гезраота, за счет гидратации вяжущего, пористость беточа снчноатся, что сказывается на повышен'® параметров трзщинс.тойкссти и долговечности бетона. 5. Тепдезлзжнооткая обработка бетонов ведет к скигелия характс систих юс трещиностойкости и долговечности. Ври пропаривании бэтена происходит незначительное увеличение общей пористости э счет возрастания объела крупных калщш.-рных вор, отрицательно

- ?л -

злиташлп на процесс образования и развития тревдн. '

6. При исследовании характеристик капиллярно-пористой структуры э жаростойких и оэычнэи бетонах при нагрево обнаружено перераспределение структуры порового пространства, сопровождающееся снижение« объема мелких пор и узэличениеа объема более крупных пор, радиусом 10~® * 10"^ (м), особенно отрицательно аяиящих т паргме^ры тревдностойкост'д и долговечности бетонов»

7. Нагрев жаростойкого бетона на портландцементе приводит к изменению прочности, треягаостойкосга V долговечности. Наиболее значительные измеченчл в Сетоне происходит после нагрева при температуре 300°С. При этом наблюдается нар,также пористой структуры за счет интенсивного процесса дегидратации цементного камня. Прочность и треш?ностоПкость бетона начинает значительно знигаться. При последующем аагреяе до температуры 80О°С набж-да^тся значительная разность температурных деформаций з& счет усадки цементного катая и расширения зерен заполнителя* Прочность снижается на 60^, а показатель грещиностойкоста почти в

2 раза пп сравнению с беленом при температуре 20°С. 1. Аналогично каростойкда бытонам на портландцементе бетон на -линоземистом цементе при воздействии зысояих температур лока-швает снижение прочности, трещиностоЯкости я долговечности. >днако, существенное различие заключается в том, что с повьше-:ием температуры нагрева' до 300°С, по мере удаления влаги, по-аэатели прочности и трезмностойкости бетонов на портландце-енте изменяются в меньшей степони, в то время как у каростой-ого бетона на глиноземистом цементе каблгадается резкое енкже« /е ьтих параметров. С повышением тешературы нагрева до 500оС явственных изменений в прочности я греаяностойкости не проводит, что свидетельствует о стабилизации структуры. Оста-э'мая прочность бетона нь глиноземистом цеьекте при тестера-

- гв-

туре 80С°С на 10^, а показатель трезэшогто2кама ка. чей у жаростойкого Сетона на портландцементе.

9. Жар;стой:»:;? бетон на ходком стекле обладает наиболее шос юса эйачекнам остаточной прочности к трециностойкоста хгрц. температура нагрева 800ЭС. Это вызвано тем, что оСр&зуэтсийел при твердек;1г. бетона гель кремневой кислоты в условиях высок гемператур обладает большей способностью к растяжению, чем [. мектнкй камекъ. Поэтоод по сравкениг. с другими вида:« )*арс-етойкиг бетонов бетйя на жздком стекле обладает наибольшим с противлением зарождению Греция,и, следовательно, высокими пс казателями долговечности.

10. При нагрев с до высоких ■'емператур в экстремальных услоы повара оЗ^т-кЛ бетон приобретает кг-выэ сзойства. При этом п| исходит снивекье его прочности, треяшностсйкости и долговечности .

11.Выполненные исследования треданостойкости и долговечност; бетонов послувел основой для разработки практических реком< даций по прогнозирование долговечности при действии темпера ры и нагрузки.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Перфалов Б.А. Оценка долговечности бетона для сельскохоз " стэенкых зданий и сооружений }] Повьшение долговечности сел

скохсзяйствангеа: зданий и сооружений: Тез докладов Всесоюзн научно-технической конференции.-Челябинск I990.-C.I56

2. Шевченко В.И. ,Лерфидоэ Б.А. Определение долговечности жа стойкого бетона// Информационный лист/ ШЛИ, 1991. № 387-91.

3. Шевченко Б.И., Перфилов В Л. Рекомендации пс определена долговечности жаростойкого бетона//Дел.вс ВйИИИЗЖ 1.03.195 зья.?, ® 10376.- С.З.

- 23 -

4. ¡¡¡свчекко D.H., Перрихов В.А. Влияние нагрева на изменение долговечности жаростойкого бетрнь//Сб. Вопросы теплообмена в строительстве. РИСИ. Foctob. 1992 . 0. 57-67.

5. Шевченко Б.К., Перфклсв В.А. Влияние кагреза на изменение долговечности жаростойких бетонов //Сб.Эффектазны е гдростой-кнз материалы для строительства и реконструкции тепловых агрегатов промьЕяеаиости строительных материалов. Урал КИИ-строюзроакт. Челябинск. 1992. - С.74 - 83. .

6. Порфклов Б,А. Влияние- тестератуш нагрева и нагрузки на изменение долговечности тг.аростойпогэ бгтона// Тез.докладов научно-технической конференции, посвященной 40-летиж ВолгИСИ, Лэлгогррд. J992. - Часть I.

Отзетотзешкй за sgnycx - к.т.н. С.Н.Тодмзчёв от I8.C8.92r1

Заказ И 264 объём 1,0 деч.лиот. Тлрак ЮОэжз.

Отпечатано «а меазузозскоц ротаприктиом участка ВШ Волгоград - 66, ул.Сс®вгсгас,35.