Прогнозирование трещиностойкости бетона на основе метода конечных элементов




НазваниеПрогнозирование трещиностойкости бетона на основе метода конечных элементов
страница12/12
Дата конвертации16.11.2012
Размер1.47 Mb.
ТипДокументы
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   12

СПИСОК литературЫ


  1. Ратнер С. Б., Ярцев В. П. Физическая механика пластмасс. Как прогнозируют работоспособность? Изд-во “Химия”. М.: 1992.-320с

  2. Воронков А.Г. Ремонтностроительные эпоксидные растворы с повышенными эксплуатационными качествами. // Дисс. … канд. техн. наук. – Воронеж, 2004. – 194с.

  3. Киселева О.А. Прогнозирование работоспособности древесностружечных и древесноволокнистых композитов в строительных изделиях // Дисс. … канд. техн. наук. – Воронеж, 2003. – 208 с.

  4. Ярцев В. П., Киселёва О. А. Закономерности разрушения твердой древесностружечной плиты в ограждающих конструкциях // Надёжность и долговечность строительных материалов и конструкций: Материалы 2 международной научно-технической конф. – Волгоград: ВолгГАСА, 2000. – Ч. 2. – С. 42-44.


УДК 662.922.2

Ярцев В.П., д-р техн. наук, профессор, Кожухина О.Н., канд. техн. наук, доцент

Тамбовский государственный технический университет)


О ВЛИЯНИИ АГРЕССИВНЫХ СРЕД НА ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗРУШЕНИЯ
АСБЕСТОЦЕМЕНТНЫХ ТРУБ



Асбестоцементные трубы уже несколько десятилетий применяются в системах самотечных трубопроводов объектов отведения сточных вод. Эксплуатационная надежность и долговечность труб во многом зависит от структуры асбестоцемента. Асбестоцемент – это вид дисперсноармированного бетона. Асбест в нем выполняет функцию арматуры, равномерно рассредоточенной в материале по объему, а затвердевший цемент образует плотную матрицу, содержащую асбест, а значит как и бетон подвержен коррозии.

Механизм коррозионного разрушения конструкционных материалов в системах водоотведения рядом отечественных и зарубежных специалистов в настоящее время трактуется как результат биогенной сернокислой коррозии [1]. Срок эксплуатации труб в большинстве случаев значительно ниже нормативного. Поэтому необходимо исследовать закономерности разрушения асбестоцемента (с защитными покрытиями и без них) при длительном нагружении в режиме заданных постоянных напряжений и температур, а также влияния различных факторов на истирание материала труб.

Для определения долговечности асбестоцемента подверженного воздействию агрессивной среды применяли экспериментально подтвержденный [2] кинетический термофлуктуационный подход к разрушению твердых тел.

Д
лительные испытания образцов в виде балочек 1020120 мм проводили при поперечном изгибе в режиме заданных постоянных напряжений () и температур (Т) до и после выдержки (в течение 3 и 7 суток) в серной кислоте 10%-ной концентрации. Данная среда образуется из развития микроорганизмов циклосеры на поверхности коллектора и способна вызвать коррозию, скорость которой достигает более 5 мм/год [3]. В результате испытаний фиксировали время


до разрушения (долговечность ) образцов и строили зависимости в координатах и . Пример показан на рис.1.

Уравнение, описывающее связь долговечности асбестоцемента с напряжением и температурой имеет вид:

, (1)

где - время до разрушения; - напряжение; Т - температура в К; , , , а - физические константы материала: -константа, отражающая период колебания кинетических единиц; - максимальная энергия активации разрушения; - структурно-механическая константа; - предельная температура существования твёрдого тела.


Величины констант определяли графоаналитическим способом из зависимости . Константы и - как координаты полюса (точки пересечения). По равенству для каждой прямой рассчитывали значения эффективных энергий активации. Затем по полученным данным строили график в координатах . При экстраполяции на определяли максимальную энергию активации , а по тангенсу угла наклона прямой величину . Значения всех рассчитанных констант приведены в таблице 1.

Таблица 1

Значения физических и эмпирических констант при поперечном изгибе

Время выдержки в кислоте

m, с

Т m, К

U0,

кДж/моль

, кДж/(МПамоль)

без выдержки

10-0,5

432

780

21,9

3 суток

10-1,4

467

386

10,5

7 суток

10-2,3

493

367

10,2

Примечание:

  1. расчет прочности и долговечности вели при температуре 291 К;

  2. прочность рассчитывали при  = 105 с, долговечность при  = 30 Мпа;

  3. термостойкость рассчитывали при  = 105 с,  = 30 Мпа.


Длительное воздействие агрессивной среды приводит к снижению долговечности и изменению физических констант. Так величина незначительно снижается; резко увеличивается , характеризующая эффективность механического поля при действии нагрузки; значительно увеличивается температура полюса . Особенно следует отметить значительное падение величины после выдержки образцов в агрессивной среде, что ранее наблюдалось для ряда конструкционных материалов.

Зная величины физических констант по формуле (1) можно рассчитать долговечность при заданном напряжении и температуре. По полученным значениям констант можно сделать вывод что эти величины уменьшаются с течением времени нахождения образцов в кислоте. Это указывает на отрицательный эффект воздействия серной кислоты на асбестоцемент, снижается его работоспособность (прочность, долговечность, термостойкость).

В связи с этой спецификой воздействия агрессивной среды на трубы, для защиты конструкций необходимы специальные эластичные покрытия, сохраняющие свою целостность в течение всего срока эксплуатации. Сохранность защитных свойств покрытия, как правило, меньше сроков службы асбестоцементных труб и поэтому требуют периодического возобновления.

В исследованиях в качестве защитных покрытий были использованы лак ВВМ-М, эпоксидная смола и пленкообразователь на основе полимера (пенополистирол марки ПСБ, растворенный смесью ацетона и бензина марки А – 76 в соотношении 1:1) [3]. После 3-х и 7-ми суточного замачивания для образцов обработанных покрытиями были получены зависимости логарифма долговечности от прочности, см. рис.1. Как видно из рисунка характер зависимости сохраняется. Следовательно, для прогнозирования долговечности асбестоцемента после воздействия агрессивной среды при обработке покрытием можно пользоваться формулой (1). Таким образом, термофлуктуационный подход к разрушению асбестоцементных труб позволяет прогнозировать их работоспособность в широком диапазоне нагрузок, температур и времени эксплуатации.

Для изучения процесса истирания поверхности труб проводили испытания на диковой машине МИ-2 [4]. В качестве контртела использовали металлическую сетку и шлифовальную шкурку, как поверхности, моделирующие реальные условия работы труб. Образцы вырезали из стенок трубы в виде кубиков с размерами 101015 мм. Испытания проводили одновременно на двух образцах при различных давлениях прижима.

Скорость износа J рассчитывали по формуле J = m/t,

где m – потеря массы образца в результате истирания; t – время истирания. Наибольшее влияние на износ оказывает шлифовальная шкурка и давление 2 кг/см2. Испытания проводились также и для образцов покрытых защитными пленками, указанными выше и выдержанных в растворе серной кислоты. Данные см. в табл.2.

Таблица 2

Степень износа образцов при истирании шлифовальной шкуркой и прижимном усилии в 2 кг/см2

Время выдержки в растворе кислоты


Износ образцов, J, мг/ч

лак ВВМ-М

раствор пенополистирола

эпоксидная смола

без покрытия

3 суток

10840

7260

12370

2130

7 суток

12190

12920

12740

3100



Защитные покрытия значительно снижают износ асбестоцемента. Они создают пленку в 2-3 мм на поверхности образцов, которая обладает хорошей адгезией к асбестоцементу, низкой усадкой при отверждении, низкой вязкостью и высокой скоростью отверждения.

После выдержки образцов в агрессивной среде структура асбестоцемента без покрытия и покрытого лаком ВВМ-М расслаивается. Защитные покрытия в виде эпоксидной смолы и пленкообразователя на основе пенополистирола оказались стойкими к воздействию кислотного раствора. Для увеличения износостойкости асбестоцементных труб необходимо избегать наличия крупных частиц в пропускаемых растворах и обрабатывать внутреннюю поверхность трубы защитными составами, стойкими к воздействию агрессивной среды стоков.


СПИСОК литературЫ


  1. В.А. Юрченко, А.Г. Ольгинский. Особенности коррозии бетона в самотечных трубопроводах водоотведения./Изв. вузов. Строительство.-2002.- № 1-2.- с. 23-26.

  2. Кинетическая природа прочности твердых тел. Регель В.Р., Слуцкер А.И., Томашевский Э.Е., Монография. Главная редакция физико-математической литературы изд-ва «Наука», 1974, 560 с.

  3. Прошин А.П., Кислицина С.Н. Реологические свойства полимерных композитов // Тезисы докладов III Международной научно-практической конференции «Вопросы планировки и застройки городов», Пенза, 1996. – с.68.

  4. Ратнер С.Б., Ярцев В.П. Термофлуктуационные закономерности истирания полимеров/ Теория трения, износа и проблема стандартизации: Сб. Приокское кн. изд-во.- Брянск, 1978.- с. 150-162.

1




1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   12

Похожие:

Прогнозирование трещиностойкости бетона на основе метода конечных элементов iconРешение эллиптического уравнения методом конечных элементов на радиально базисных нейронных сетях
Целью данной работы является рассмотрение нового подхода к реализации метода конечных элементов на нейронных сетях

Прогнозирование трещиностойкости бетона на основе метода конечных элементов iconАнализ профилей мод интегрального анизотропного оптического волновода методом конечных элементов
Целью настоящей работы является математическое моделирование дисперсионных характеристик и профилей мод интегрального оптического...

Прогнозирование трещиностойкости бетона на основе метода конечных элементов iconСравнение метода конечных объёмов и метода галёркина для задачи бюргерса
На примере решения уравнения Бюргерса сравнивается эффективность метода конечных объёмов и метода Галёркина

Прогнозирование трещиностойкости бетона на основе метода конечных элементов icon20 Выбор сетки конечных элементов 20 Сходимость мкэ
Для несовместных элементов аналогичные оценки получены в серии работ И. Д. Евзерова и В. С. Карпиловского (см., например, [8], [13])....

Прогнозирование трещиностойкости бетона на основе метода конечных элементов icon«Исследование расчетной модели каменной и армокаменной кладок с помощью метода конечных элементов»
«Усиление железобетонных колонн композиционными материалами при сейсмических воздействиях»

Прогнозирование трещиностойкости бетона на основе метода конечных элементов iconРазработка моделей метода конечных элементов для расчета напряженно-деформированного состояния железобетонных конструкций мостовых сооружений
Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей

Прогнозирование трещиностойкости бетона на основе метода конечных элементов iconСтруктурирование опционных продуктов на основе метода оптимизации конечных денежных выплат
Стандартные и сложные опционные продукты на фондовом рынке

Прогнозирование трещиностойкости бетона на основе метода конечных элементов iconА. Ю. Липинский, А. Н. Рудякова, В. В. Данилов
Проектирование акустооптических цифровых процессоров требует использования численных методов расчета, позволяющих учесть конечную...

Прогнозирование трещиностойкости бетона на основе метода конечных элементов iconЧисленное осреднение характеристик композитов с помощью вейвлет-преобразования и метода конечных элементов
Приводятся численные результаты вейвлет-осреднения коэффициента проницаемости среды. Проводится сравнение полученных эффективных...

Прогнозирование трещиностойкости бетона на основе метода конечных элементов iconВопросы к экзамену по курсу «Железобетонные конструкции»
Требования предъявляемые к трещиностойкости железобетонных элементов и методы ограничения появления и ширины раскрытия трещин


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница