Диссертация (Огнестойкость монолитных железобетонных ограждающих стен резервуарных парков), страница 7

Files : Cal S - Pt- 10K - Air - 08.10.12.tsu / Cal S - Pt - 10K - Air - 08-10-12.esuRange :40.0/20.0(K/min)/1100.0Sample car./TC :DSC(/TG) HIGH RG 4 / SMode/type of meas. :DSC-TG / Sample + CorrectionSegments :Crucible :Atmosphere :TG corr./m. range :DSC corr./m. range :б)Correction file :%9898-1.2-1,210001000ДТГ, %/min0.40,41/1DSC/TG pan Pt[1]---/--- / Air/50 / Air @ 50/--620/5000 mg020/5000 µV0.20,2Value: 660.0 °CValue: 457.0 °C96960.00,0Value: 106.0 °C94Mass Change: -11.66 %92-0,2-0.2Mass Change: -2.02 %-0,4-0.4Mass Change: -1.91 %90-0,6-0.6[1]88200200Main2013-10-24 16:36600600Temperature/°C°СТемпература,80010001000User: 1TG NETZSCH/% STA 449 CBetonInstrument :Project :Identity :Date/time :Laboratory :Operator :Sample :400ТГ, %100100beton124.10.2013 11:42:15TAArkhMassbeton1, 25.470mgFile :H:\Beton\beton1 Pt - low - 10k - Air - 1100C.dsuMaterial :beton1Correction file :Pt - high - 10k - Air - 40-1200C - 04-12-12.bsuTemp.Cal./Sens.

Files : Cal S - Pt- 10K - Air - 08.10.12.tsu / Cal S - Pt - 10K - Air - 08-10-12.esuRange :40.0/10.0(K/min)/1100.0Sample car./TC :DSC(/TG) HIGH RG 4 / SValue: 649.0 °CChange:-6.67Mode/typeof %meas. :DSC-TG / Sample + Correctionв)Segments :Crucible :Atmosphere :TG corr./m. range :DSC corr./m. range :DTG /(%/min)ДТГ, %/min1/1DSC/TG pan Pt---/--- / Air/50 / Air @ 50/--720/5000 mg622/5000 µV[2]9898-0.1-0,19696-0.2-0,2Mass Change: -12.13 %-0.3-0,394-0.5-0,590Mass Change: -1.38 %Value: 122.0 °C88200200Main-0.4-0,4Mass Change: -3.20 %922013-10-24 16:26Instrument :Project :Identity :Date/time :Laboratory :Operator :Sample :0.00,0-0.6-0,6Value: 466.0 °C400400600600Temperature/°C°СТемпература,[2]80080010001000User: 1NETZSCH STA 449 CBetonbeton223.10.2013 14:53:01TAArkhBeton, 34.520 mgFile :H:\Beton\Pt - high - 10k - Air - 1100C - beton2.dsuMaterial :beton2Correction file :Pt - high - 10k - Air - 40-1200C - 04-12-12.bsuTemp.Cal./Sens.

Files : Cal S - Pt- 10K - Air - 08.10.12.tsu / Cal S - Pt - 10K - Air - 08-10-12.esuRange :40.0/10.0(K/min)/1100.0Sample car./TC :DSC(/TG) HIGH RG 4 / SMode/type of meas. :DSC-TG / Sample + CorrectionРисунок 2.2 – ТГ и ДТГ кривые образцов бетонов Б (а), ТБ (б) и ФТБ (в)Segments :Crucible :Atmosphere :TG corr./m. range :DSC corr./m. range :1/1DSC/TG pan Pt---/--- / Air/50 / Air @ 50/--620/5000 mg622/5000 µV(Mass Change – изменение массы образца; Value – значение температуры)42На рисунках 2.3 и 2.4 представлены результаты экспериментальных исследований по изменению плотности и удельной теплоемкости в образцах бетоновпри их нагреве от 20 до 1100 °С.Плотность, кг/м3ФТБТББТемпература, °СУдельная теплоемкость, Дж/(кг∙ºС)Рисунок 2.3 – Результаты экспериментальных исследований по изменениюплотности образцов бетонов от температурыФТБТББТемпература, °СРисунок 2.4 – Результаты экспериментальных исследований по изменениюудельной теплоемкости образцов бетонов от температуры43Для определения коэффициента теплопроводности образца были проанализированы различные методы его экспериментального измерения (рисунок 2.5 [6]),которые показали, что для решения поставленной задачи наиболее приемлемымиявляются методы горячей проволоки и лазерной вспышки [104–108].Рисунок 2.5 – Основные методы определения коэффициентатеплопроводности материаловПри этом следует отметить, что метод лазерной вспышки имеет ряд преимуществ перед методом горячей проволоки: это абсолютный метод измерениятемпературопроводности, не требующий калибровки прибора; высокая точностьизмерений и возможность испытывать небольшие размеры образцов; методбесконтактный, то есть он не разрушает образец, который после измерений можетбыть проанализирован другими методами.

Таким образом, исходя из вышеперечисленных преимуществ, для определения коэффициентов температуропроводностиисследуемых образцов бетонов был выбран метод лазерной вспышки.Измерения параметра температуропроводности образцов бетонов в диапазоне температур от 20 до 1100 °С проводились с использованием универсальногоприбора высокой точности LFA 457 MicroFlash [94], общий вид и конструктивноеисполнение которого представлены на рисунке 2.6.44а)б)Рисунок 2.6 – Общий вид (а) и конструктивное исполнение (б)прибора LFA 457 MicroFlash:1 – лазер; 2 – электронная часть системы; 3 – подъемное устройство печи; 4 – держательобразца; 5 – печь; 6 – ирисовая диафрагма; 7 – детекторВ общем виде прибор представляет собой высокотемпературную печьс воздушным охлаждением. Он обеспечивает в диапазоне температур от минус125 до 1100 °C (в зависимости от модели печи) измерение температуропроводностиматериалов от 0,01 до 1000 мм2/с с погрешностью не более 5 %.Принцип работы прибора состоит в следующем.

Импульс лазера направляется зеркалом к держателю образца в печи. Инфракрасный детектор направленсверху вниз на обратную сторону образца. Передняя сторона плоскопараллельногообразца твердого тела нагревается коротким лазерным импульсом. Тепло распространяется через образец и вызывает повышение температуры на его заднейповерхности.

Это изменение температуры в зависимости от времени фиксируетсяс помощью инфракрасного детектора, по измеренному сигналу которого и определяется температуропроводность образца.45НижеприведеныосновныетехническиехарактеристикиприбораLFA 457 MicroFlash:температурный диапазон, °С…………………………минус 125…1100лазер Nd-YAG:энергия, Дж……………………………………………………….0…18,5ширина импульса, мс………………………………………………….0,5держатель образцов……………………………………………….графитдиапазон температуропроводности, мм2/с………………….0,01…1000воспроизводимость температуропроводности, %................................±3погрешность измерения температуропроводности, %........................±5атмосфера измерения…………………………инертная, окислительнаяили вакуум (>10–2 мбар)На рисунке 2.7 представлены результаты экспериментальных исследованийпо изменению температуропроводности образцов исследуемых бетонов при ихТемпературопроводность, мм2/снагреве от 20 до 1100 °С.ФТБТББТемпература, °СРисунок 2.7 – Результаты экспериментальных исследований по изменениютемпературопроводности образцов бетонов от температурыДалее по формуле (2.1) определяли значения коэффициентов теплопроводности образцов бетонов в исследуемом диапазоне температур.46С целью нахождения эмпирических зависимостей видов a = f(T), cp = f(T),ρ = f(T) и λ = f(T) полученные экспериментальные данные обрабатывались методом регрессионного анализа с использованием программы STATGRAPHICS [99].Указанная программа позволяет: вычислять вариации; выборочные коэффициентымножественной детерминации и коэффициенты множественной корреляции;найти интервальные оценки для коэффициентов регрессии; проверить коэффициенты регрессии на значимость; построить таблицу дисперсионного анализа и проверить коэффициенты детерминации на значимость; найти доверительные интервалы для значений функции регрессии; доверительные интервалы для значенийотклика при заданном уровне значимости; установить связь между объясняемойпеременной и объясняющими переменными [87–89].Результаты обработки экспериментальных данных приведены в таблицахА.1–А.12 (см.

приложение А), где в соответствующих столбцах многофакторногорегрессионного анализа (Dependent variable: y) приводятся: параметр, коэффициент регрессии, стандартная ошибка коэффициента, t-критерий и вероятностьнулевой гипотезы; в столбцах дисперсионного анализа ANOVA (Analysis ofVariance): источник вариации зависимой переменной, сумма квадратов отклонений,число степеней свободы, среднеквадратичное отклонение, F-отношение и вероятность нулевой гипотезы. Далее приведены коэффициенты детерминации, стандартная ошибка оценки, средняя абсолютная ошибка, вероятность автокорреляции(Durbin-Watson statistic), ожидаемый уровень результата авторегрессии первоготипа.В результате обработки данных методом многофакторного регрессионногоанализа были получены эмпирические зависимости, величины достоверностиаппроксимации (R2), критические значения F-критерия Фишера (Fкр), значенияF-критерия Фишера в моделях (Fм), а также доверительные интервалы ()при уровне значимости  = 5 %, общий вид и указанные значения которых,представлены в таблице 2.1.47Таблица 2.1 – Эмпирические зависимости для определения теплотехническихпараметров Б, ТБ и ФТБ в температурном диапазоне от 20 до 1100 °Си соответствующие статистические параметрыВидбетонаБТБФТБЭмпирическаязависимостьСтатистический параметрR2, %FкрFмΔa  1 /( 0,037  0,48 ln(T  273)) , мм2/с98,114,84571,010,18с p  382,352  34,1068 T , Дж/(кг∙K)94,444,84186,74129,93ρ  2090,64  0,43(T  273)  0,00019(T  273) 2 , кг/м399,114,84557,1819,71λ  0,71  32,92 /(T  273) , Вт/(м∙K)95,064,84211,700,20a  1 /( 0,056  0,49 ln(T  273)) , мм2/с96,724,84324,720,25c p  440,563  32,6772 T , Дж/(кг∙K)95,854,84253,91106,75ρ  2119,91  0,46(T  273)  0,0002(T  273) 2 , кг/м398,804,84412,2024,63λ  0,73  29,28 /(T  273) , Вт/(м∙K)94,964,84207,420,18a  1 /(0,11  0,44 ln(T  273)) , мм2/с96,164,84272,180,24c p  339,727  26,9526 T , Дж/(кг∙K)96,914,84344,5275,59ρ  2345,8  0,65(T  273)  0,00035(T  273) 2 , кг/м398,724,84386,9229,90λ  0,66  20,3 /(T  273) , Вт/(м∙K)95,604,84239,130,11Таким образом, в результате выполненных экспериментальных исследований и обработки полученных данных найдены теплотехнические характеристикитяжелого бетона на гранитном заполнителе, торкрет бетона и фиброторкрет бетонав условиях углеводородного режима пожара, которые могут использоватьсядля определения огнестойкости строительных конструкций, выполненныхс использованием рассматриваемых видов бетонов, в том числе, при строительстве ограждающих стен резервуарных парков.482.2 Исследование прочностных характеристик образцов бетоновЦелью решения статической задачи при оценке огнестойкости являетсяопределение несущей способности нагреваемой конструкции в условиях одностороннего огневого воздействия, в данном случае, углеводородного пожара (HCOS).Важно указать, что проведенный анализ работ в области исследования влияния высоких температур на прочностные характеристики бетонов показал, чтоих механические свойства достаточно хорошо изучены в интервале температурот 200 до 300 °С, несколько меньше опытных данных имеется в диапазоне температур от 300 до 800 °С и крайне мало данных для температур свыше 800 °С [25].При этом отмечается, что такая ситуация обусловлена, прежде всего, редкостьюпроведения такого рода экспериментов, ввиду их сложности и трудозатратности.Кроме этого, в литературных источниках отсутствуют данные по прочностнымхарактеристикам ТБ и ФТБ в условиях воздействия высоких температур припожарах проливов углеводородов.Таким образом, для возможности решения статической задачи, в данномслучае определения прочности монолитной железобетонной конструкции ограждающей стены в условиях углеводородного режима пожара, необходимо провестиряд лабораторных испытаний на контрольных образцах из рассматриваемыхвидов бетонов в исследуемом диапазоне температур от 20 до 1100 °С.Наиболее распространенным способом определения прочности бетонаявляются испытания предварительно изготовленных образцов-кубов размером150×150×150 мм на специальном прессе на, так называемую, «кубиковую прочность», за которую принимают временное сопротивление эталонных кубов.