Автореферат (Огнестойкость монолитных железобетонных ограждающих стен резервуарных парков), страница 4

Образец из ТБ по сравнению с остальными образцами во всех контрольных точках прогревался несколько медленнее.Скорость прогрева образца из Б на расстояниях до 0,2 м от нагреваемой поверхности практически соответствовала скорости прогрева образца из ТБ, а наостальных расстояниях, была несколько интенсивнее, чем у образцов из ТБ и ФТБ.С целью проведения сравнительного анализа с результатами численногомоделирования изучаемого процесса были выполнены экспериментальныеисследования на образцах бетонов с теми же геометрическими размерами. Дляиспытаний были изготовлены по два одинаковых образца из каждого вида рассматриваемого бетона, в которые на стадии заливки внедрялись по 25 термопар,а также непосредственно перед проведением испытаний на необогреваемойповерхности образцов дополнительно закреплялись по 5 термопар (рисунок 8).50Рисунок 8 – Принципиальная схема расстановки термопар в образцахПеред испытанием каждый образец изолировался четырехслойнымпокрытием кроме обогреваемой и необогреваемой (тыльной) поверхностей.В качестве изоляции для первого слоя применялась алюминиевая фольга толщиной 0,03 мм, способная отражать основную часть лучистой составляющейтеплового потока в инфракрасном диапазоне до 97 %.

Для второго слоя использовались маты из кремнеземного волокна толщиной 20 мм. Третий слой состоялиз асбестоцементных плит толщиной 20 мм. В качестве четвертого слояиспользовались газосиликатные блоки толщиной 400 мм. Используемые материалы, обладая низкой теплопроводностью, широко применяются в теплоогнезащите конструкций и являются практически идеальными теплоизоляторами.Образцы в изоляции устанавливались в камере нагрева на расстоянии1,5 м от сопла дизельной горелки, что обеспечивало при проведении испытанийпрямое воздействие пламени на образец в необходимом температурномрежиме.17Горелка устанавливалась таким образом, чтобы весь тепловой потокпламени попадал в центр образца за счет чего достигался равномерный нагревобогреваемой поверхности по всей ее площади. Заданная температура в камеренагрева создавалась и поддерживалась с помощью дизельной горелки моделиECO-20 Lamborghini максимальной мощностью 249 кВт при среднем расходетоплива 15 л/ч.

Температура пламени внутри камеры измерялась печной термопарой на расстоянии 0,1 м от обогреваемой поверхности образца и составляла1200±50 ºС. Непрерывный мониторинг за изменением температуры в контрольных точках исследуемых образцов бетонов при их нагреве производилсяс использованием универсальной многоканальной системы «Терем».В процессе испытаний визуально регистрировалась возможность появления в образцах трещин, отверстий, отслоений. На рисунке 9 приведена принципиальная схема размещения приборного оборудования и регистрирующейаппаратуры, используемых при проведении испытаний.Рисунок 9 – Принципиальная схема размещения оборудования и аппаратурыпри проведении испытаний по прогреву образцов бетонов:1 – печь из шамотного кирпича; 2 – дизельная горелка; 3 – исследуемый образец; 4 – изоляция образца; 5 – термические преобразователи; 6 – адаптер; 7 – регистратор сигналовВлажность образцов до начала испытаний была динамически уравновешенной с окружающей средой (относительная влажность 60±15 %).

Испытанияобразцов проводились без статической нагрузки при одностороннем тепловомвоздействии. На рисунке 10 представлен общий вид образцов на основе исследуемых видов бетонов после проведения огневых испытаний при HCOS.В результате выполненных экспериментов установлено, что в образцах из Бна 3–5 минуте их прогрева наблюдалось интенсивное откалывание фрагментов.Данный факт подтверждает возможность взрывного отталкивания бетонов свысокой влажностью при резком высокотемпературном воздействии. У образцовиз ФТБ обогреваемая сторона оплавилась и стала похожей на вспененнуюсубстанцию.18а)б)в)Рисунок 10 – Общий вид образцов на основе Б (а), ТБ (б) и ФТБ (в)после огневых испытаний при HCOSТакой эффект вспучивания наблюдался, по всей видимости, из-заповедения металлической фибры в образце при длительном воздействии высокойтемпературы пожара.

Появление оплавленного слоя дает возможность предположить исключение трещинообразование в образцах из ФТБ. В образцах из ТБпри испытаниях откалывание фрагментов, как и образование оплавленногослоя, не наблюдалось. На рисунке 11 в качестве примера представлены результаты испытаний по прогреву образцов из Б, а также аналогичные данные, полученные при численном моделировании.T, ºСT, ºСX1X4X5X6X2X3t, мин.t, мин.Рисунок 11 – Временные развертки средних показаний датчиков температурыв контрольных точках образцах из Б при численном моделировании(сплошная линия) и при проведении испытанийВ результате выполненной оценки погрешностей измерений температурыв контрольных точках образцах бетонов получено, что максимальное расхождениеданных при проведении серий экспериментов, от данных полученных в результате численного моделирования изучаемого процесса, не превышало 20,5 %.19Таким образом, на основе удовлетворительной сходимости результатовчисленных и экспериментальных исследований прогрева образцов на основе Б,ТБ и ФТБ в условиях углеводородного режима пожара показано, что полученныеранее эмпирические зависимости для определения теплофизических свойствэтих видов бетонов (см.

таблицу 2) могут использоваться для выполнениярасчетов по оценке пределов огнестойкости ограждающих стен резервуарныхпарков, проектируемых на основе рассматриваемых видов бетонов.В четвертой главе представлены «Рекомендации по определению теплотехнических и прочностных характеристик тяжелого, торкрет и фиброторкретбетона для оценки огнестойкости ограждающих стен резервуарных парков»,включающие в себя:– углеводородный режим пожара пролива горючей жидкости при разрушении РВС – hydrocarbon curve oil spill (HCОS);– эмпирические зависимости для определения теплотехнических параметров Б, ТБ и ФТБ в условиях воздействия HCОS;– экспериментальные зависимости изменения призменной прочностиБ, ТБ и ФТБ в условиях воздействия HCОS;– номограммы для определения температуры прогрева Б, ТБ и ФТБв ограждениях РВС при одностороннем воздействии HCOS до 600 мин.– пример определения фактического предела огнестойкости ограждающейстены с волноотражающим козырьком.На рисунке 12 в качестве примера представлен общий вид разработанныхномограмм для определения температуры прогрева Б в ограждающих стенахРВС толщиной 400 мм при одностороннем воздействии HCOS.Рисунок 12 – Температура прогрева Б в ограждающих стенах РВСтолщиной 400 мм при одностороннем огневом воздействии(10–400 – глубина прогрева бетона от нагреваемой поверхности, мм)20Предел огнестойкости по потере несущей способности устанавливаетсяпо точке пересечения горизонтальной прямой на уровне критической температуры (500 ºС) с кривой прогрева слоя бетона толщиной аt от обогреваемойповерхности до оси растянутой арматуры (см.

рисунок 12).Заключение содержит констатацию основных научных и практическихрезультатов работы. В приложениях представлены результаты обработки экспериментальных данных по изменению плотности, температуропроводности,удельной теплоемкости и коэффициента теплопроводности образцов различныхвидов бетонов от температуры, экспериментального исследования прогреваобразцов различных видов бетонов в условиях углеводородного режима пожара,а также акты внедрения результатов диссертационной работы.ЗАКЛЮЧЕНИЕ1.

На основе анализа применяемых в мировой практике температурновременных зависимостей для проведения испытаний СК на огнестойкость,результатов теоретических и экспериментальных исследований параметровволны прорыва, образующейся при полном разрушении РВС, а также выявленных особенностей возникновения и развития пожаров проливов горючихжидкостей в резервуарных парках, обоснован углеводородный режим пожара –hydrocarbon curve oil spill (HCОS), необходимый для определения фактическогопредела огнестойкости ограждающих стен резервуарных парков объектовхранения нефти и нефтепродуктов.2.

В результате выполненных экспериментальных исследованийи обработки данных найдены эмпирические зависимости для определениятеплотехнических параметров Б, ТБ и ФТБ в условиях воздействия HCОS(от 20 до 1200 ºС) вида a = f(T), cp = f(T), ρ = f(T) и λ = f(T), которые рекомендуются к использованию при определении огнестойкости СК, выполненныхс использованием рассматриваемых видов бетонов, в том числе, при строительстве ограждающих стен резервуарных парков.3. Получены экспериментальные данные по изменению прочностина сжатие Б, ТБ и ФТБ в исследуемом температурном диапазоне, которыерекомендуются к использованию в инженерных расчетах для определенияогнестойкости СК, выполненных с использованием рассматриваемых видовбетонов, в том числе, при строительстве ограждений резервуарных парков.Анализ полученных данных показал, что ФТБ обладает более высокой начальной прочностью, значение которой в 2,3 раза превышает аналогичный показатель у Б и в 1,3 раза – у ТБ.

При этом ТБ также имеет высокий показательначальной прочности, значение которого более чем в 1,7 раза превышает аналогичный показатель у Б. В связи с этим, сделан вывод о перспективностииспользования метода торкретирования для строительства ограждающих стенрезервуарных парков.214. Вследствие удовлетворительной сходимости результатов численногомоделирования процесса прогрева образцов исследуемых видов бетоновв условиях воздействия HCОS с аналогичными результатами, полученнымипри выполнении крупномасштабных огневых испытаний (максимальноерасхождение одноименных величин не превышает 20,5 %), подтвержден выводо возможности использования полученных эмпирических зависимостейдля определения теплотехнических параметров Б, ТБ и ФТБ при определенииогнестойкости СК.

При этом в ходе испытаний образцов из Б на 3–5 минуте ихпрогрева наблюдалось интенсивное откалывание фрагментов, что подтверждаетвозможность хрупкого разрушения бетонов с высокой влажностью при резкомвысокотемпературном воздействии. У образцов из ФТБ обогреваемая сторонаоплавливалась и становилась похожей на вспененною субстанцию, чтообуславливалось поведением металлической фибры в образцах при длительномвоздействии HCОS. Появление оплавленного слоя дает возможность предположить исключение трещинообразования в образцах из ФТБ. В образцахиз ТБ откалывание фрагментов, как и образование оплавленного слоя,не наблюдалось.5. По результатам теоретических и экспериментальных исследованийразработаны рекомендации по определению теплотехнических и прочностныххарактеристик Б, ТБ и ФТБ, необходимые для оценки огнестойкости ограждающих стен резервуарных парков, содержащие, в том числе, номограммы дляопределения температуры в слое конструкции ограждающей стены толщинойот 400 до 1000 мм при одностороннем воздействии HCOS до 600 мин., а такжепример определения фактического предела огнестойкости ограждающей стеныс волноотражающим козырьком.Основные научные результаты диссертационной работы опубликованыв следующих рецензируемых научных изданиях из перечня ВАК:1.