Автоматизация процесса приготовления смеси компонентов электропроводного бетона с оптимизацией по электрофизическим характеристикам

• Автор: Андрианов, Алексей Игоревич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 222 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ПОДБОРА СОСТАВА ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1. Электрические свойства бетона.

1.1.1 Основные характеристики электропроводного бетона бетэла.

1.1.2 Структура бетэла

1.1.3 Электрические свойства заполнителя бетэла.

1.1.4 Электрические свойства цементного камня.

1.1.5 Свойства контактной зоны

1.2. Анализ существующих методов подбора состава электропроводных композитных материалов.
1.2.1 Экспериментальные методы
1.2.2 Механические модели.
1.2.3 Математические модели.
1.3. Существующие методы подбора состава электропроводного бетона
Электропроводность двухфазных статистических смесей равна.
1.4. Выводы
2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОПРОВОДНОГО БЕТОНА.
2.1. Анализ методов расчета электрических полей
2.2. Математическое моделирование структуры бетэла методом случайных упаковок.
2.2.1 Алгоритм моделирования структуры электропроводного бетона
2.2.2 Результаты моделирования
2.3. Математическая модель электрофизических характеристик электропроводного бетона.
2.3.1 Основы теорий эффективной среды и просачивания
2.3.2. Математическая модель электропроводности композитных
материалов.
2.4. Моделирование электрофизических характеристик электропроводного бетона
2.4.1 Погрешность определения подбора состава
2.4.2 Результаты моделирования электрофизических характеристик электропроводного бетона
2.5. Сопоставление экспериментальных данных с данными, полученными при моделировании
2.6. Выводы
3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ ОСНОВ ДОЗИРОВАНИЯ КОМПОНЕНТОВ СМЕСИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОГО БЕТОНА С ЗАДАННЫМИ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ.
3.1. Выбор математических основ для дозирования компонентов смеси при получения электропроводного бетона с заданными электрофизическими свойствами
3.2. Метод проектирования состава электропроводного бетона.
3.3. Выводы
4. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА МЕТОДА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ДОЗИРОВАНИЯ КОМПОНЕНТОВ СМЕСИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОГО БЕТОНА.
4.1. Обзор методов дозирования многокомпонентных смесей.
4.2. Использование метода связанного дозирования для
производства электропроводного бетона
4.3. Техническая реализация дозирования компонентов
электропроводного бетона.
4.4. Экспериментальная проверка разработанной системы управления связанным многокомпонентным дозированием
4.5. Выводы.
5. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ
ЛИТЕРАТУРА


Отличительной особенностью электропроводных бетонов является введение в их состав в качестве заполнителя кристаллических модификаций высокотемпературного углерода. Характеристики последнего как физикомеханические, так и электрофизические, а также особенности структуры, связанные с размером и формой частиц, характером их распределения в связке, - все это, несомненно, оказывает большое влияние на весь комплекс параметров проводящих бетонов []. Бетэл принципиально отличается от известных бетонов как по составу, так и целевому назначению. Свойство бетэла нагреваться при прохождении через него электрического тока было использовано при создании нагревательных низкотемпературных элементов и конструкций. Одним из наиболее перспективных направлений применения нагревательных бетэловых конструкций является отопление зданий и сооружений. Очевидные достоинства этого вида отопления вызывают к нему интерес во многих странах. Одним из основных путей получения бетонов с заданными электрическими свойствами является соответствующее изменение фазового состава и структуры цементного камня и бетона, а также использование токопроводящих добавок. Этого следует добиваться не только за счет выбора исходного вяжущего, заполнителя и добавок, но и создания оптимального с точки зрения электрических свойств режима твердения []. Конечные характеристики электропроводного бетона зависят от параметров каждого компонента и технологии их получения. Кроме того, выбор компонентов электропроводного бетона должен проводиться с учетом области применения конструкций из них [0]. Для проведения дальнейших исследований с целью разработки метода проектирования состава электропроводного бетона, необходимо проанализировать структуру электропроводного бетона, электрофизические свойства его компонентов и диапазоны изменения этих свойств. Основное отличие бетэла от известных композиций состоит в том, что в качестве токопроводящей добавки используется не специальная сажа, а размолотые продукты высокотемпературной обработки углей (кокс пековый и др. Цементный камень, как обладающий ионным характером электропроводности, следует почти полностью исключить из общей проводимости композиции, а его сопротивление должно быть на 6 - порядков выше, чем у всей системы. Выше было отмечено, что бетэл представляет собой композитный материал, состоящий из мелкодисперсного углерода, помещенного в цементную связку. В связи с этим бетэл можно отнести к гетерогенным материалам [9, 0] из двух компонентов с резко отличающимися друг от друга электрическими свойствами. На рис. Рассмотрим свойства этих участков. Рис. Упрощенная модель микрообъема бетэла. Важнейшей особенностью бетэла является наличие в нем электрохимически активного компонента - углерода. В композитном материале с углеграфитовым наполнителем электропроводность осуществляется непрерывными проводящими цепочками, в которых расстояние между частицами не превышает (-г)-Ю'м. В качестве электропроводящей добавки в электропроводных бетонах используются углеродосодержащие материалы [,5]. Так как проводящая фаза при эксплуатации бетэловых конструкций (нагревательных элементов) подвергается многократным нагревам, наилучшим образом подходят для данных целей углеродосодержащие материалы с температурной обработкой выше °С, как обладающие стабильностью электрического сопротивления и стойкостью к температурам до 0°С. Одним из таких материалов является кокс пековый электродный (поликристаллический углерод), продукт высокотемпературной (при °С) обработки коксующихся углей. ГОСТ -). Используемый в бетэле заполнитель представляет собой полидисперсный порошок с размером частиц от '1 до '4 см и имеет ру=ЪЛЪГхОмсм. Эта величина зависит от давления при прессовании порошка и для реально возможных степеней уплотнения равна (5-г7)‘ Ом см. В работах Уббелодс А. Р. и Льюиса Ф. А. [5], A. A. Агроскина [], Б. С. Гальперина [], С. Морозовского [, ] показано, что все разновидности коксующихся углей и природного углерода, подвергшиеся воздействию высоких температур (от 0°С до °С), имеют общую закономерность изменения удельного объемного сопротивления от температуры обработки (рис.