Формирование бездефектной структуры посредством моделирования теплового поля твердеющего бетона с учетом его структурной неоднородности

• Автор: Есаулов, Василий Александрович
• Шифр специальности: 05.23.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 165 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ. ГЛАВА 1. Состояние вопроса и задачи исследования. Анализ тепло массообмениых процессов, происходящих в твердеющем керамзитобетоне при применении технологии с использованием нормальных условий выдерживания, электропрогрева и электроразогрева. Цель и задачи исследования. ГЛАВА 2. ГЛАВА 3. Анализ математических моделей, используемых для описания процессов тепломассопереноса в твердеющем керамзитобетоне. Выводы по главе. ГЛАВА 4. Исследование температурного поля керамзитобетонной смеси на основе результатов эксперимента, полученных
в нормальных условиях выдерживания. ГЛАВА 5. Разработка методов изменения температурного режима твердеющего массива с целью обеспечения его трещиностойкости на всех этапах твердения. Математическая постановка задачи расчета трещиностойкости твердеющего бетонного массива. С увеличением скорости разогрева расширение материала возрастает рис. V, у . Вр емя. Рис. Сч 2 то же, 0Сч 3 то же, Сч 4 то же, Сч
При высоких скоростях разогрева, вследствие внутреннего давления, в бетоне происходят структурные разрушения за счет быстрого расширения защемленного воздуха и образующихся паров воды, собственных температурных расширений твердых частиц и интенсивного испарения влаги с поверхности бетона при повышенных температурах.


Наряду с влагой в керамзит проникают частицы цемента, которые также оседают на поверхности зерна, формируя цементный камень. Процесс формирования цементного камня порождает большое число его фазовореологических состояний, каждому из которых соответствует определенная стадия твердения растворной составляющей. В этом случае контактный слой можно рассматривать как сложную систему, характер твердения которой во многом определяет структуру керамзитобетонной смеси. В растворной части керамзитобетона преобладают микропоры с радиусом от 5 до я см , и она, обладая более мелкими порами, чем керамзит, начинает забирать влагу из заполнителя, что, с одной стороны, способствует процессу ее твердения, с другой замедляет процесс кольматации. На этой стадии сцепление между керамзитом и растворной составляющей будет возрастать за счет ее твердения. Если первая группа процессов превалирует над второй, то прочность контактной зоны слоя более высока. Если же больше влияние процессов второй группы, то прочностные свойства контактной зоны по сравнению со свойствами периферийных участков снижаются. Эта стадия по времени сравнительно незначительна и соответствует примерно нескольким часам. Увеличение объема керамзита, характеризующееся наличием условий стесненных деформаций, возникающих вследствие становления цементного камня твердой растворной составляющей. Начало третьей стадии характеризуется прекращением увеличения объема заполнителя и интенсивным проявлением в нем сложного напряженного состояния изза усадки твердой растворной составляющей цементного камня. Уменьшение объема пористого заполнителя происходит вследствие напряжений обжатия и миграции влаги в растворную составляющую. Затухание деформаций, когда изменения деформаций и напряжений в компонентах керамзитобетона проявляются незначительно. В в качестве основных параметров, определяющих качество ке
рамзитобетона, выступают величина пористости, ее характер, а также качество пористости цементного камня, который не только склеивает зерна пористого заполнителя, но и образует вокруг них оболочки. Однако при изменении последовательности загрузки в поры заполнителя попадает сухой цемент, практически не участвующий в структурообразовании, что увеличивает расход вяжущего на 7. В целом можно сказать, что в зависимости от водосодержания, содержания растворимых веществ, объемных деформаций, возникающих в процессе тепло массопереноса в керамзитобетоне, его твердение происходит поразному. Применение технологии электропрогрева осуществляется путем непосредственного включения свежеуложенного бетона в электрическую цепь как активного сопротивления, вследствие чего физикохимические процессы гидратации и структурообразования бетона протекают в условиях электромагнитного воздействия. Процессы тепло массопереноса при применении электропрогрева существенно отличаются от тех, что были рассмотрены ранее. Это, в первую очередь, обусловлено существованием электромагнитного поля, создаваемого электродами, а также теплообменом между электродами и керамзитобетонной смесью. Наличие электромагнитного поля порождает новые виды процессов переноса, где главную роль играют электрофизические параметры керамзитобетонной смеси, которые влияют на тепло массоперснос и деформативное состояние бетонной смеси. Преобразование энергии электромагнитного поля в тепловую энергию частично влияет на процесс структурообразования керамзитобетона. Таким образом, характер твердения керамзитобетона зависит от взаимодействия электромагнитного поля и керамзитобетонной смеси. Основными параметрами, влияющими на распределение электромагнитного поля в бетоне, и, следовательно, на характер тепло массопереноса, является вид и величина электрического тока и схема расстановки и подключения электродов в смеси. V . О 0. Рис. У3Й, , , , 3то же, режим остывание. Одним из наиболее ответственных моментов электропрогрева является разогрев бетона. Это объясняется тем, что структурообразование бетона на ранней стадии твердения во многом определяется видом и характером внешнего воздействия. Увеличение скорости нагрева бетона ускоряет процессы гидратации в начальный период твердения.