Диссертация (1172914), страница 8
Текст из файла (страница 8)
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИКБЕТОНА С ДОБАВКОЙ ПОЛИПРОПИЛЕНОВОЙ ФИБРЫ2.1. Предварительное планирование эксперимента по определениюпрочности на осевое сжатие бетона при прогревеДля уменьшения вероятности хрупкого разрушения бетона в строительных конструкциях тоннелей в настоящее время используют пассивныйметод защиты за счет добавки ППФ в его состав [128]. Однако до сих поростаются пробелы в области изучения прочностных характеристик и поведения бетонов с добавкой фибры (в том числе и полипропиленовой) привоздействии пожара.Поэтому целью данного исследования является получение экспериментальных данных о прочностных свойствах бетона с добавкой ППФ при воздействии высоких температур и сравнение полученных прочностных характеристик бетона с добавкой отечественной и импортной ППФ.Для достижения поставленной цели использовалась методика проведенияэксперимента по ГОСТ [83].
Однако в указанной методике содержатся положения для проведения эксперимента с образцами без предварительного нагрева.Кроме того, в ней не отражены основные положения исследования пределапрочности бетона на сжатие при высокотемпературном прогреве. Поэтому данная методика дорабатывалась в ходе исследования.Перед началом проведения экспериментов стоит вычислить нужное количество испытуемых образцов для уменьшения затрат на их изготовление. Чтобы решить данную задачу, нужно установить внутрисерийный коэффициентвариации V .Согласно приложению А [95] коэффициент вариации рассчитывается порезультатам любых последовательных 30 серий испытания образцов бетонаодного класса.
Для этого определяют размах Wi и прочность бетона Ri в каждойсерии, а также средний размах W , МПа, и среднюю прочность R , МПа повсем 30 сериям по формулам:48Wi Ri ,max Ri ,min ,(2.1)30WWii 130,(2.2),(2.3)30Ri VгдеRi , maxиRi , minRi 1i30W,d Ri(2.4)– максимальное и минимальное значения прочности бетона вкаждой серии образцов, МПа; d – коэффициент, принимаемый в зависимостиот числа образцов в каждой серии по таблице 2.1.Таблица 2.1 – Коэффициент, зависящий от числа образцов [95]Количествообразцовd23461,131,692,062,50По таблице 2.2 с помощью найденного коэффициента вариации можноопределить нужное количество образцов для проведения испытаний.Таблица 2.2 – Определение числа образцов в серии для проведения испытаний[95]Внутрисерийный коэффициент вариации V , %Требуемое число образцов в серии, шт., не менее5 и менееБолее 5 до 8Более 823 или 46Для определения внутрисерийного коэффициента вариации были использованы результаты испытаний, проведенных в МГСУ на кубах размером100×100×100 мм.В результате расчетов по формулам (2.1–2.4), описанным в [95], внутрисерийный коэффициент вариации составил 4 %.
Следовательно, по полученному коэффициенту для исследования прочности бетона на осевое сжатие будетдостаточно двух образцов на каждую заданную температуру при прогреве.492.2. Описание экспериментальной установкии вспомогательного оборудованияДля подготовки образцов и проведения испытаний прочности на сжатиепри нагреве использовалось лабораторное оборудование, описанное по методикам [3, 95]: испытательные машины (прессы) для исследования прочности на сжатие; сушильный электрический шкаф типа СНОЛ; камерная электрическая печь типа СНОЛ; сетчатые стеллажи для размещения образцов и оборудование для испытания образцов; ванна с крышкой для выдержки образцов над водой.На рисунке 2.1 представлена камерная лабораторная электропечь сопротивления типа СНОЛ 6/10, которая использовалась для сушки и прогрева образцов.Рисунок 2.1 – Электропечь сопротивления камернаялабораторная типа СНОЛ 6/105045021473600270545568600Рисунок 2.2 – Эскиз электропечи СНОЛ 6/10:1 – корпус; 2 – керамический муфель; 3 – дверца;4 – керамическая подставка; 5 – регулятор температуры;6 – выключатель клавишный; 7 – термопараЭлектропечь предназначена для термообработки бетонных образцов.
Состоит электропечь (рисунок 2.2) из металлического корпуса 1, в верхней частикоторого расположена нагревательная камера, в нижней части – блок управления. Рабочее пространство электропечи оснащено керамическим муфелем 2, свмонтированным в него спиральными нагревателями из железохромалюминевой проволоки. Нагреватели расположены на боковых стенках и своде печи иполностью заделаны в керамические панели.Футеровка печи включает в себя два слоя: огнеупорный и теплоизоляционный из легких и сверхлегких материалов на основе шамотно-волокнистыхплит и базальтового волокна.
Электропечь загружается через проем, закрываемый дверцей 3. Садка устанавливается на керамическую подставку 4.На лицевой панели размещены регулятор температуры 5 и выключательклавишный с подсветкой 6. В нагревательной камере на задней стенке расположена термопара 7.51В электрической схеме печи предусмотрен предохранитель для защитысиловых панелей от короткого замыкания, симисторный контактор и магнитный пускатель в качестве исполнительного устройства, регулятор температурыдля проведения технологического режима прогрева.Технические характеристики электропечи СНОЛ 6/10: максимальная температура 1050 ℃; номинальная температура 1000 ℃; номинальная мощность 2,2 кВт; напряжение питающей сети 220 В; число фаз – 1; частота 50 Гц; размерынагревательнойкамеры(ширина/длина/высота),мм:180/270/130.Для исследования прочности на осевое сжатие использовался пресс БКК200 (рисунки 2.3, 2.4).Рисунок 2.3 – Гидравлический пресс БКК-20052Рисунок 2.4 – Схема гидравлического пресса БКК-200:1 – насосный агрегат; 2 – вспомогательный вентиль; 3 – гидропанель;4 – регулировочный вентиль; 5 – вентиль обратного клапана;6 – вентиль основного манометра; 7 – вентиль дополнительного манометра;8 – манометродержатель; 9 – образец; 10 – плавающая платформа;11 – рабочий цилиндр; 12 – кнопка «Пуск»; 13 – кнопка «Стоп»;14 – спускной клапан; 15 – станина прессаГидравлический пресс БКК-200 состоит из станины, насосного агрегата,рабочего цилиндра, гидропанели, манометродержателя с манометрами и обратным клапаном.
На гидропанели имеются регулировочный и вспомогательныевентили для спуска избытка масла. Питание электродвигателя пресса осуществляется от сети переменного тока напряжением 380 В.2.3. Описание методики и проведение экспериментаДля исследований прочности бетона с добавкой и без добавки ППФ наосевое сжатие на заводе ОАО «Моспромжелезобетон» были изготовлены кубыразмером 100×100×100 мм [3, 95]. Образцы изготавливались из бетона, состоящего из вяжущего ПЦ I-500-Н, мелкого заполнителя – кварцевого песка, крупного заполнителя – гранитного щебня фракции 5–15 мм и пластификатора –Glenium 51 (рисунок 2.5).53Для других образцов помимо вышеприведенных составляющих в бетонную смесь добавляли полипропиленовую фибру ProZASK IGS в количестве 1кг/м3.
Диаметр фибры составлял 18 мкм. Длина отечественной полипропиленовой фибры составляла 12 мм (далее – ProZASK IGS 12 мм), импортной – 6 мм(далее – ProZASK IGS 6 мм). Применение ППФ разной длины обусловлено разницей в ее производстве в России и в Англии.Рисунок 2.5 – Импортная полипропиленовая фибрафирмы ProZASK IGSВ ходе подготовки образцов каждой партии была присвоена маркировка:бетонные кубы без добавки фибры – «К»; бетонные кубы с добавкой ProZASKIGS 12 мм – «Р»; бетонные кубы с добавкой ProZASK IGS 6 мм – «А».Исследования прочности бетона с ППФ на осевое сжатие при высокихтемпературах нагрева образцов проводились по разработанной методике сучетом действующих норм. Сущность методов заключается в определениипрочности бетона посредством измерения минимальных усилий, разрушающих специально изготовленные и прогретые до определенных температурконтрольные образцы бетона при их статическом нагружении с постоянной54скоростью нарастания нагрузки, и последующем вычислении напряжений приэтих усилиях.Образцы изготавливались в лабораторных условиях по установленнымметодикам.
Время твердения образцов до испытаний составила 28 дней. Поокончании срока твердения образцы были перевезены в Академию ГПС МЧСРоссии.Далее образцы выдерживались при температуре 20 ℃ (±5 ℃) 7 дней. После выдержки образцы помещались в сушильный шкаф на 48 часов при температуре 105 ℃, при этом скорость нарастания температуры составляла 50℃/ч в течение 2 часов.По истечении срока остывшие образцы устанавливались в муфельныепечи типа СНОЛ 6/10, описанные выше, и прогревались 4 часа до постоянныхтемператур 200, 400, 600 и 800 ℃.Прогретые образцы вынимались из муфельных печей и устанавливалисьв гидравлический пресс БКК-200. После установки образца на опорные плитыгидравлического пресса БКК-200 совмещали верхнюю плиту пресса с верхнейопорной гранью образца так, чтобы их плоскости полностью прилегали одна кдругой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
