|
Определение теплофизических свойств бетона. Существует несколько методов определения теплофизических свойств материалов: импульсный метод, метод стационарного режима и метод решения обратной задачи теплопроводности. Первые два метода связаны с длительным нагревом образцов. Однако в условиях реального пожара нагрев бетона происходит значительно быстрее. Иногда физико-химические процессы, связанные с изменением структуры бетона при нагреве, зависят не только от температуры, но и от продолжительности ее воздействия. Поэтому при изучении теплофизических свойств бетона пользуются, как правило, методом решения обратной задачи теплопроводности, согласно которой определение теплопроводности Я и теплоемкости С производится сопоставлением экспериментальных температур с расчетными.
С этой целью для получения одномерного температурного поля были проведены огневые испытания плит П-3— П-7 в течение 4—5 ч при одностороннем нагреве по режиму стандартного пожара. Температура бетона замерялась с помощью хромель-алюмелевых термопар, установленных по высоте сечения плиты, показания которых фиксировались на ленте электронного самопищущего потенциометра.
Установка для теплофизических испытаний представляет собой огневую камеру 1 размером 1x1 м, обогреваемую двумя форсунками — 5 . Температуру в печи замеряли с помощью двух хромель-алюмелевых термопар 7 марки ТХА-УШ, стационарно установленных в боковых стенках камеры.
Регулирование стандартного температурного режима осуществлялось при помощи электронного регулирующего устройства типа РУ5-01М.
Определение прочностных и упругопластических свойств бетона при кратковременном нагреве производилось на кубах и призмах, которые подвергались нагреву до 60, 120, 200, 400, 600 и 800°С. Влияние температуры на кубиковую прочность и прочность при растяжении бетонов изучалось в охлажденном состоянии после нагрева до требуемой температуры в течение 4 ч. Прочность на растяжение высокопрочного бетона определялась методом раскалывания призм в трех местах. Из трех показаний выводили среднее значение. Испытания для каждой температуры проводили на 3—5 образцах-близнецах.
Призменную прочность и модуль упругости бетона при нагреве определяли в соответствии с ГОСТ 24452—80. Нагрев призм осуществлялся в муфельных печах, изготовленных из жаростойкого бетона с нихромовым нагревателем. Заданные режимы обогрева призм поддерживали трансформатором РНО-10 и самопишущего потенциометра КСП-3 с точностью —2°С. Скорость нагрева составляла 120— 150 С/ч. После достижения необходимой температуры образец выдерживался в течение 4 ч до равномерного прогрева бетона призм.
Для предотвращения нагревания опорных плит пресса между призмой и стальной пластиной укладывались прокладки из листового асбеста. Зазор между верхней и нижней частью призм и печью тщательно изолировали шлаковатой. Продольные деформации бетона призмы измеряли с помощью четырех выносных удлинителей и мессур с точностью 0,01 мм на базе 100 мм в средней части призмы. В качестве материала выносных удлинителей применяли инвар. Крепление тяг в отверстиях, высверленных в теле бетона призмы, производили на быстротвердеющем жаростойком растворе. Влияние температурного расширения бетона и выносных удлинителей на последующие показания индикаторов исключали установкой их в нулевое положение перед загружением.
Часть призм из бетона естественной влажности нагревали до заданной температуры, выдерживали при ней в течение 4 ч до равномерного прогрева бетона по сечению образца, после чего нагружали их до разрушения. Другую часть призм сначала нагружали до напряжений сжатия 0,8; 0,7; 0,65; 0,5 и 0уЗЯь, а затем нагревали их до разрушения.
Призмы из бетона, высушенного при температуре 110°С, нагружали до напряжений сжатия 0,9; 0,7; 0,5 и 0,37?/> с последующим нагревом их до разрушения. Скорость нагрева призм не превышала 150°С/ч.
Испытания цилиндров" из бетона при кратковременном воздействии высоких температур проводились на рычажной силовой установке по методике, разработанной во ВНИИ-ПО. В соответствии с данной методикой цилиндры перед испытанием высушивались до постоянного веса при температуре 110°С. Нагрев осуществлялся по режиму прогрева поверхности плоского элемента при воздействии стандартного пожара.
Полые цилиндры обогревались с наружной стороны с помощью электропечи мощностью 5 кВт и с внутренней стороны — нагревателем стержневого типа мощностью 0,5 кВт, который устанавливался внутри цилиндрического образца, что обеспечивало равномерный прогрев бетона по сечению стенки. В средней части по высоте цилиндра устанавливались нихромовые выносные удлинители на базе 100 мм, к которым крепились индикаторы часового типа с ценой деления 0,01 мм. Контроль за температурой осуществлялся с помощью четырех хромель-алюмелевых термопар, устанавливаемых в бетоне и на нихромовом выносном удлинителе.
Цилиндрический образец из бетона устанавливался в электропечь и подвергался двухстороннему нагреву. Контроль за температурным режимом осуществлялся двумя автоматическими программными регулирующими устройствами типа РУ5-01М и двух самопишущих электронных потенциометров типа КСП2-040. Показания термопар регистрировались электронным самопишущим потенциометром типа ЭПП-09 МЗ. Работа электрической схемы установки по заданному температурному режиму осуществлялась блоками управления и регулирования с тремя силовыми трансформаторами.
Часть цилиндрических образцов нагружали до напряжений сжатия 0,3; 0,5 и 0у7Яь с последующим нагревом их до разрушения. Другую часть цилиндров испытывали при температурах, соответствующих разрушению предварительно нагруженных образцов.
При каждом уровне напряженного состояния и температуре разрушения было испытано по три цилиндра. После испытаний цилиндров были испытаны призмы 10x10x40 см, изготовленные из того же замеса, что и цилиндры.
Призмы из бетона испытывались при температурах, соответствующих разрушению цилиндрических образцов. Скорость нагрева призм составляла 120—150°С/ч. При каждой температуре было испытано по три призмы.
Призмы и восьмерки нагружались ступенями в ОД/1 с последующей разгрузкой до 0,05^ на каждой ступени на-гружения. После достижения нагрузки 0,7^ разгрузка образца не производилась и он доводился до разрушения.
|
|
