Диссертация (Огнестойкость монолитных железобетонных ограждающих стен резервуарных парков), страница 10

Для испытаний были изготовлены по два одинаковых образцаиз каждого вида рассматриваемого бетона, в которые на стадии заливки внедрялись по 25 термоэлектрических преобразователей (термопар), а также непосредственно перед проведением испытаний на необогреваемой поверхности образцовдополнительно закреплялись по 5 термопар (рисунки 3.4, 3.5).Вид образца со стороныобогреваемой поверхности (разрез)Вид образца сверху(разрез)25040025050ТермопарыХ1Х2Х3Х4Х5 X6Рисунок 3.4 – Принципиальная схема расстановки термопар в образцахРисунок 3.5 – Общий вид образцас термопарами64Перед испытанием каждый образец изолировался четырехслойным покрытием кроме обогреваемой и необогреваемой (тыльной) поверхностей. В качествеизоляции для первого слоя применялась алюминиевая фольга толщиной 0,03 мм,способная отражать основную часть лучистой составляющей теплового потокав инфракрасном диапазоне до 97 %.

Для второго слоя использовались матыиз кремнеземного волокна толщиной 20 мм. Третий слой состоял из асбестоцементных плит толщиной 20 мм. В качестве четвертого слоя использовалисьгазосиликатные блоки толщиной 400 мм. Используемые материалы, обладаяочень низкой теплопроводностью, широко применяются в теплоогнезащитеконструкций и являются практически идеальными теплоизоляторами (рисунки3.6, 3.7) [69, 70, 124–127].12345а)Рисунок 3.6 – Принципиальнаясхема обустройства изоляцииобразцов:1 – исследуемый образец;2 – алюминиевая фольга;3 – маты из кремнеземного волокна;4 – асбестоцементные плиты;5 – газосиликатные блокиб)Рисунок 3.7 – Общий вид изоляции с боковой (а) и тыльной (б) сторон образца65Образцы в изоляции устанавливались в камере нагрева на расстоянии 1,5 мот сопла дизельной горелки, что обеспечивало при проведении испытаний прямоевоздействие пламени на образец в необходимом температурном режиме.

Горелкаустанавливалась таким образом, чтобы весь тепловой поток пламени попадалв центр образца за счет чего достигался равномерный нагрев обогреваемойповерхности по всей ее площади (рисунок 3.8).а)б)Рисунок 3.8 – Общий вид расположения образца в камере нагрева напротив соплагорелки (а) и со стороны обогреваемой поверхности (б)Заданная температура в камере нагрева создавалась и поддерживаласьс помощью дизельной горелки модели ECO-20 Lamborghini [128] максимальной400135340274Ø114мощностью 249 кВт при среднем расходе топлива 15 л/ч (рисунок 3.9).275535Рисунок 3.9 – Общий вид и основные геометрические размерыгорелки ECO-20 Lamborghini66Температура пламени внутри камеры измерялась печной термопарой нарасстоянии 0,1 м от обогреваемой поверхности образца и составляла 1200 ± 50 °С.Вытяжная система, расположенная на уровне пола в камере нагрева, обеспечивалаподдержание необходимой температуры внутри камеры, а также позволилаисключить попадание горячих газов из камеры на тыльную сторону образца(рисунок 3.10).Рисунок 3.10 – Общий видкамеры нагрева изнутрипри работе дизельной горелкии вытяжной системыНепрерывный мониторинг за изменением температуры в контрольных точкахисследуемых образцах бетонов при их нагреве в условиях углеводородного режимапожара производился с использованием универсальной многоканальной системы«Терем» [129] (рисунок 3.11), состоящей из:– центрального электронного блока, включающего в себя графическийдисплей, клавиатуру, аккумуляторы и программное обеспечение;– промежуточного звена (адаптера) для обработки и регистрации сигналов,поступающих от локальных групп датчиков температуры, и передачи их в цифровой форме в центральный блок;– четырехпроводной линии связи, объединяющей адаптер и центральныйблок, и датчиков температуры.67Рисунок 3.11 – Общий видрасположения контрольноизмерительного оборудованияв камере нагреваВ качестве центрального электронного блока для контроля, регистрациив памяти и отображения информации, поступающей от датчиков температуры,использовался универсальный многоканальный регистратор «Терем-4.1», общийвид которого показан на рисунке 3.12.Рисунок 3.12 – Общий видуниверсального многоканальногорегистратора «Терем-4.1»В соответствии с паспортными данными на регистратор «Терем-4.1» [130]при его использовании в температурной среде от минус 40 до 100 °С пределыосновной относительной погрешности измерений составляют ±0,5 %.

Регистраторфункционировал в режиме непрерывного ввода/вывода аналоговых и цифровыхсигналов в память. Интервал времени регистрации сигналов составлял 1 с. Вседанные, записанные в память регистратора, после проведения испытаний переносились в персональный компьютер.68В качестве датчиков температуры в образцах бетонов использовалисьхромель-алюмелевые (ХА) термопары типа ТПК 125-0314.1500 с изолированнымизмерительным спаем относительно корпуса и диапазоном измерения рабочихтемператур от минус 40 до 1400 °С [131].Промежуточным звеном являлся универсальный многоканальный адаптер«Терем-4.0» (рисунок 3.13), в соответствии с руководством по эксплуатациикоторого [130] при использовании в качестве датчиков температур термопар ХАв диапазоне измерения температуры от минус 50 до 1000 °С пределы основнойпогрешности измерения составляют ±1,0 %.Рисунок 3.13 – Общий видуниверсального многоканальногоадаптера «Терем-4.0»Отличительной особенностью используемого адаптера являлось наличиев нем встроенных датчиков температур на каждую группу из 8 термопар, используемых для компенсации температуры их холодных спаев.В процессе испытаний визуально регистрировалась возможность появленияв образцах трещин, отверстий, отслоений.

На рисунке 3.14 приведена принципиальная схема размещения приборного оборудования и регистрирующей аппаратуры,используемых при проведении испытаний.Влажность образцов до начала испытаний была динамически уравновешенной с окружающей средой (относительная влажность 60 ± 15 %). Испытанияобразцов проводились без статической нагрузки при одностороннем тепловомвоздействии. Для измерения скорости движения воздуха применялся анемометрэлектронный марки ЭА-70 с диапазоном измерения от 0,2 до 30,0 м/с. Измерениеотносительной влажности в помещения осуществлялось гигрометром маркиВИТ-1 с диапазоном измерения от 20 до 90 %.691364275Рисунок 3.14 – Принципиальная схема размещения оборудования и аппаратурыпри проведении испытаний по прогреву образцов бетонов:1 – печь из шамотного кирпича; 2 – дизельная горелка; 3 – исследуемый образец; 4 – изоляцияобразца; 5 – термические преобразователи; 6 – адаптер; 7 – регистратор сигналовНа рисунке 3.15 представлен общий вид образцов исследуемых видовбетонов после проведения огневых испытаний при HCOS.а)б)в)Рисунок 3.15 – Общий вид образцов на основе Б (а), ТБ (б) и ФТБ (в)после огневых испытаний при HCOSВ результате выполненных экспериментов установлено, что в образцах из Б(рисунок 3.15а) на 3–5 минуте их прогрева наблюдалось интенсивное откалываниефрагментов из-за чего испытания приостанавливались во избежание порчи оборудования.

Данный факт подтверждает возможность хрупкого разрушения бетоновс высокой влажностью при резком высокотемпературном воздействии [132, 133].70У образцов из ФТБ (рисунок 3.15в) обогреваемая сторона оплавиласьи стала похожей на вспененною субстанцию. Такой эффект вспучивания наблюдался, по всей видимости, из-за поведения металлической фибры в образце придлительном воздействии высокой температуры пожара. Появление оплавленногослоя дает возможность предположить исключение трещинообразования в образцах из ФТБ. В образцах из ТБ (рисунок 3.15б) при испытаниях откалываниефрагментов, как и образование оплавленного слоя, не наблюдалось.На рисунках 3.16–3.18 представлены результаты испытаний по прогревуобразцов исследуемых видов бетонов в условиях HCOS, а также аналогичныеданные, полученные при численном моделировании.

Сравнительный анализ данныхпозволяет говорить об их удовлетворительной сходимости (максимальное расхождение одноименных величин не превышало 20,5 %, см. раздел 3.3) и возможности использования полученных эмпирических зависимостей для определениятеплофизических свойств Б, ТБ и ФТБ (см.

таблицу 2.1) при выполнении расчетовпо оценке пределов огнестойкости ограждающих стен резервуарных парков, проектируемых на основе этих видов бетонов.3.3 Оценка погрешностей измерений температурыв контрольных точках образцов бетоновКак уже отмечалось раннее, непрерывный (в течение 2,5 ч.) мониторингизменения температуры в контрольных точках образцах бетонов при их нагревев условиях углеводородного режима пожара производился с использованиемуниверсальной многоканальной системы «Терем». В качестве центрального электронного блока для контроля, регистрации в памяти и отображения информации,поступающей от датчиков температуры, использовался универсальный многоканальный регистратор «Терем-4.1», в соответствии с паспортными даннымина который [130], пределы основной относительной погрешности измеренийсоставляют ±0,5 %.71T, °С800X1700600500400300X2200100X3t, мин.18000306090120150T, °С40X436X53228X624t, мин.200306090120150180Рисунок 3.16 – Временные развертки средних показаний датчиков температурыв контрольных точках образцах из Б при численном моделировании(сплошная линия) и при проведении испытаний72T, °С800X1700600500400300X2200100X3t, мин.18000306090120150T, °С40X436X53228X624t, мин.200306090120150180Рисунок 3.17 – Временные развертки средних показаний датчиков температурыв контрольных точках образцах из ТБ при численном моделировании(сплошная линия) и при проведении испытаний73T, °С800X1700600500400300X2200100X3t, мин.00306090120150180T, °С40X436X532X62824t, мин.200306090120150180Рисунок 3.18 – Временные развертки средних показаний датчиков температурыв контрольных точках образцах из ФТБ при численном моделировании(сплошная линия) и при проведении испытаний74В качестве датчиков температуры использовались хромель-алюмелевыетермопары типа ТПК 125-0314.1500 с изолированным измерительным спаемотносительно корпуса и диапазоном измерения рабочих температур от минус 40до 1400 °С [131].Промежуточным звеном являлся универсальный многоканальный адаптер«Терем-4», в соответствии с руководством по эксплуатации которого [129] прииспользовании в качестве датчиков температур термопар ХА в диапазоне измерения температуры от минус 50 до 1000 °С пределы основной погрешности измерения составляют ±1,0 %.