Исследование кинетики набора прочности цементных составов с изменяющимся фазовым состоянием

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Строительство. Архитектура


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ НАБОРА ПРОЧНОСТИ ЦЕМЕНТНЫХ СОСТАВОВ С ИЗМЕНЯЮЩИМСЯ ФАЗОВЫМ СОСТОЯНИЕМ
Назиров Рашит Анварович, Пересыпкин Евгений Вячеславович, Жжоных Алексей Максимович, Новиков Никита Сергеевич, ФГАОУ ВПО Сибирский Федеральный университет Инженерно-строительный институт, г. Красноярск
о
E-mail: kafedra_isi_sm@mail. ru
Аннотация. Данный тезис посвящён вопросам разработки теплоемких 0 бетонов для энергоэффективного строительства. Рассмотрена кинетика твердения сухой строительной смеси Emaco с добавкой Micronal, способной изменять свое фазовое состояние.
Ключевые слова: строительство, фазовый переход, теплоемкость, микрокапсулирование.
На сегодняшний день единственная технология, способная регулировать температуру внутри помещения без дополнительных затрат на энергию это применение материалов с изменяющимся фазовым состоянием. Эти материалы, при переходе из твердого состояния в жидкое, поглощают из окружающей среды значительное количество энергии. Поглощенное тепло находится в латентном состоянии, внутри материала. А при переходе материала из жидкого в твердое состояние это тепло высвобождается в окружающее пространство. Материалы с фазовым переходом могут быть разделены на три больших группы: неорганические, органические и эвтектические. Неорганические — это гидраты солей и металлы. Органические материалы с фазовым переходом это парафины и непарафины. Их способность хранить тепло, меньше чем у неорганических, но зато они химически стабильны. У них отсутствуют недостатки неорганических материалов, но цена их выше. Главные проблемы их это воспламеняемость и дымовыделение. К тому же некоторые из них реагируют с продуктами гидратации в бетоне. Эвтектические материалы с фазовым переходом это композиция органических и неорганических материалов, для достижения нужной точки плавления. Результат таков, что композиция имеет меньшую точку
13 5
плавления, чем материалы в одиночку. С помощью материалов с изменяющимся фазовым состоянием возможно создание теплоёмких бетонов для энергоэффективного строительства. В этих целях и была проделана данная работа.
Была исследована кинетика набора прочности сухой смеси Emaco S88C© и кинетика набора прочности Emaco S88C с добавкой материала Micronal. Emaco S88C представляет собой безусадочную быстротвердеющую сухую смесь тиксотропного типа, содержащую полимерную фибру, предназначенную для ремонта бетона и железобетона. Максимальная крупность заполнителя 2,5 мм. Micronal это материал с изменяющимся фазовым состоянием. Micronal представляет собой микрокапсулы с защитной полимерной оболочкой, внутри которой находится чистый парафин. Парафин изменяет свое фазовое состояние и теплоемкость в диапазоне 23… 26оС. Прочностными характеристиками Micronal не обладает. Для исследования кинетики набора прочности были изготовлены образцы из сухой смеси Emaco без добавки и с добавкой Micronal 6% и 24%,
Л
составы на 1 м предоставлены в таблице 1.
о
Экспериментальные данные
Таблица 1
№ состава Emaco, кг. Micronal, кг. Вода, л. рб.с.
1 1804 — 346 2150
2 1379 86 305 1770
3 930 221 332 1484
Все растворные смеси имели одинаковую подвижность 5 см, которая определялась согласно ГОСТ 5802–86. Формовались образцы кубы с ребром длинной 70 мм, далее на следующий день, производилась распалубка, и образцы помещались в условия 100% влажности при температуре 20оС (±2оС). Далее производились испытаний серий образцов на прочность при сжатии по ГОСТ 10 180–2012 на 3, 7, 14 и 28 сутки твердения. В серии участвовало по 3 образца каждого состава. Результаты испытаний аппроксимировались уравнением
R = R-max ¦ (! — exp (-а ¦ t))
В формуле R и Rmax — текущая и максимальная прогнозируемая прочность состава- а — постоянная величина, характеризующая скорость набора прочности и имеющая размерность обратную времени твердения t.
Результаты расчетов приведены в таблице 2, построенные зависимости изменения прочности составов от времени твердения на рисунке 1.
13 6
о
Расчетные данные
Таблица 2
Количество добавки Интервал максимальной прочности бетона с вероятностью 0,95, МПа Средняя прогнозируемая максимальная прочность, МПа Интервал константы набора прочности с вероятностью 0,95, ч-1 *103 Средняя константа набора прочности, ч-1 *103
Без добавки 56,65… 61,92 59,3 4,4. 5,6 5,0
6 21,87… 28,46 25,2 4,3. 9,6 6,95
24 4,76. 5,93 5,34 5,3. 11,1 8,2
Model: v2=Rm*(1-exp (-a*v1)) y=(59,2866)*(1-exp (-(, 119 913) *x))
Рис. 1 Аппроксимация роста прочности составов без добавок
Model: v3=Rm*(1-e& gt-p (-aVI)) y=(25,1656)*(1-exp (-(, 166 818)*x))
Рис. 2 Аппроксимация роста прочности составов с добавкой 6%
137
а
Model: v4=Rm*(1-exp (-t*v1)) y= (5,34 105) *(1-exp (-(, 197 942) *x))
Рис. 3 Аппроксимация роста прочности составов с 24% Micronal
Прочность составов с добавкой 6% и 24% уменьшилась соответственно в о 2,3 и 11 раз соответственно. Несмотря на падение средней прочности с 9 увеличением количества добавки скорость набора прочности возрастает (Рисунок 4).
Рис. 4 Влияние количества Micronal на прочность и скорость твердения Выводы
1. Теплоемкость минеральных материалов, таких как цемент, кирпич, гравий и др. составляет 840 Дж/(кг 0С), а теплоемкость парафинов составляет 2200 Дж/(кг 0С). Таким образом, очевидно, что с позиции получения
13 8
а
максимального технического эффекта аккумуляции тепла цементными составами целесообразно стремиться к увеличению содержания заполнителя с изменяющимся фазовым состоянием.
2. Добавка Micronal, в исследуемом интервале содержания, снижает прочность цементных композиций, однако при этом способствует увеличению скорости ее набора практически пропорционально ее содержанию.
3. При содержании добавки до 24% возможно изготовление строительных изделий, имеющих прочность не ниже 4,5 МПа.
Литература:
1. Rinaldi, N. Thermal Mass, Night Cooling and Hollow Core Ventilation System as Energy Saving Strategies in Buildings. Master Thesis, 2009. — 335 p.
2. Рёсснер Ф., Рудаков О. Б., Альбинская Ю. С., Иванова Е. А., Перцев В. Т. Применение микрокапсулированных теплоаккумулирующих материалов с фазовым переходом в строительстве // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. -2012. — № 5. — С. 64
° -70.
139
а

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой