ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУР ОГНЕВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА КОНСТРУКЦИИ ПРИ ПОЖАРЕ. Температура плавления бетона


Температура плавления бетона

Температура для бетона: особенности проведения работ в экстремальных внешних условиях

Для того чтобы отлитый бетонный монолит приобрел прочность, соответствующую его марке, необходимо точно соблюдать технологию заливки, в том числе процедуру гидратации бетона. Наилучшими условиями для этого процесса является среда со средней влажностью воздуха и температурой + 20 оС.

Но что делать, если необходимо проводить строительные работы в холодный сезон? Что гласит строительная инструкция по бетонированию о работе при слишком жаркой погоде? Рассмотрим эти вопросы более подробно.

Заливка бетона зимой требует соблюдения особых температурных условий

Оптимальные условия для бетонирования

Согласно ГОСТ на температуру бетонной смеси, этот показатель должен составлять + 30 оС. Но такого удается достичь лишь только в том случае, когда столбик термометра находится около отметки в + 20 оС.

Совершенно другая ситуация возникает поздней осенью и зимой, когда ртуть в термометре опускается до показателей от + 5 оС до — 3 оС.

В этом случае температура бетонной смеси на выходе из бетоносмесителя может составлять:

  • при объеме цемента в бетонной смеси более 240 кг/куб. метр (марка бетона М200 и выше) – не менее + 5 оС;
  • во всех остальных случаях – не менее + 10 оС.

Температура подаваемой после транспортировки смеси должна соответствовать СНИП

В наиболее экстремальных условиях, когда воздух охлаждается до отметки -3 оС допускается проведение работ только в том случае, когда свежеприготовленный бетонный раствор вызревал не менее 3 суток при внутренней температуре не менее + 10 оС. Иначе отлитая бетонная конструкция не будет соответствовать требованиям СНИП по прочности.

Совет! Если вы проводите строительство частного дома или иного сооружения своими руками, воздержитесь от бетонирования при температуре ниже -3 оС. Этот процесс требует применения специального оборудования и четкого соблюдения технологии, чего тяжело достичь в домашних условиях.

Бетонные работы в экстремальных условиях

Низкие температуры

Особенность работы в таких условиях состоит в том, что бетон при низких температурах схватывается медленнее. Для набора прочности, указанной в нормативной документации, монолиту необходимо больше времени.

Например:

  1. При показаниях термометра в течение суток около + 5 оС готовая конструкция застывает в два раза больше, чем в обычных условиях.
  2. Когда воздух на стройплощадке остывает до 0 оС, процесс затвердевания и набора прочности практически прекращается.
  3. Если только что уложенная бетонная смесь замерзает (что происходит при несоблюдении технологии ее изготовления или перевозки), монолит может полностью разрушиться.

Разрушение бетона вследствие замерзания в нем воды

Содержащаяся в растворе вода при отрицательных температурах кристаллизуется, вследствие чего в бетоне образуются пустоты и поры, снижающие прочность бетонного изделия. Кроме того, лед оказывает повышенное давление на стенки бетонной конструкции.

В готовом монолите могут образоваться трещины и расколы. Кроме того, замерзшая вода разрывает связи между цементом и заполнителем бетона (щебнем, гравием и так далее).

Созревание бетона при низких температурах должно завершиться до момента замерзания.

В противном случае появляется сразу два негативных момента:

  • готовая конструкция не сможет набрать прочность, предусмотренную маркой бетонной смеси;
  • после оттаивания затвердевание будет происходить неправильно, существует возможность разрушения.

Для того чтобы продолжать работы в холодное время года, необходимо пользоваться специальными марками бетона и соответствующими добавками. Они не только улучшат качество монолита, но и позволяет сократить время застывания.

Рассмотрим таблицу, составленную согласно СНИП 3.03.01-87, которая показывает время затвердевания различных марок бетона в зависимости от температуры окружающего воздуха.

Марка Прочность Кол-во дней при температуре +5 оС Кол-во дней при температуре +10 оС
Бетон с добавками 20 4 3
М400 30 6 4
M150 –М350 40 9 6
М100 50 14 10
Бетон в водонасыщенном состоянии 70 25 20

Повысить качество бетона в холодный сезон можно следующими способами:

  • при производстве бетона использовать цемент, способствующий быстрому набору прочности готовым монолитом;
  • повышать процентное содержание цемента в готовой строительной смеси;
  • снижать количество воды, добавляемой в раствор;
  • производить предварительный подогрев сырья (до +35 оС) и воды (до +70 оС) – это требование регламентировано СНиП 3.03.01-87;
  • использовать противоморозные добавки для бетона (их цена невелика, потому не слишком увеличивает сметную стоимость строительства).

Фото затвердевающего бетона в фундаменте после заливки

Высокие температуры

После окончания укладки бетона на строительной площадке, вследствие воздействия воды на цементный порошок, начинается затвердевание раствора. Жаркая погода ускоряет этот процесс. Однако если этот показатель поднимается выше отметки в +25оС (температура высыхания бетона), происходит расширение строительной смеси, которое фиксируется после окончания процесса затвердевания.

Позже, после остывания, бетонный монолит начинает сжиматься, чему препятствует возникшая твердая структура. Как результат – появление усадочных трещин и деформация. Этот процесс может продолжаться вплоть до 12-16 часов, что крайне отрицательно сказывается на прочности.

Полиэтилен препятствует преждевременному испарению влаги из бетона

Если прогноз погоды в месте проведения строительных работ указывает на повышение температуры воздуха выше +25 оС в течение нескольких последующих дней, необходимо немного изменить состав бетонирующей смеси.

Для этого необходимо:

  • использовать быстротвердеющий цемент, марка которого в 1,5-2 раза превышает рекомендованную;
  • добавлять в готовый раствор пластифицирующие добавки или вещества, замедляющие процесс твердения;
  • работать в утреннее, вечернее и ночное время, когда температура воздуха не поднимается выше + 20 оС.

Совет! При проведении работ в жаркое время, целесообразно защищать свежий бетон от воздействия ветра и прямых солнечных лучей.

Кроме того, рекомендуется увлажнять поверхность, способствуя правильной гидратации.

Поведение бетона при воздействии открытого огня

Рассматриваемый строительный материал является чрезвычайно огнеупорным, что стало одним из многих факторов, способствующих его популярности. Температура плавления бетона, например, составляет около + 1200 оС (в зависимости от марки и заполнителя).

Кроме того, внешний вид бетонных конструкций при пожаре помогает определить температуру пламени и выбрать подходящий способ тушения пожара:

  1. Температура около + 300 оС – искусственный камень приобретает розоватый оттенок, происходит оседание на поверхность значительного слоя сажи и продуктов горения.
  2. Температура от +400 оС до + 600 оС – бетон приобретает красный оттенок, сажа выгорает с поверхности монолита.
  3. Более высокая температура – конструкция становится бледно-серой.

Разрушение бетона при горении носит, как правило, спокойный характер. Коэффициент расширения входящих в него наполнителей находится в широком диапазоне, вследствие чего сцепление щебня или гравия с цементным порошком разрушается постепенно, начиная с отметки в +300 оС.

Бетон – очень огнестойкий материал

Если нагрев продолжается, в структуре монолита возникают трещины, которые постепенно расширяются вплоть до потери конструкцией целостности.

Вывод

В качестве итога следует отметить, что застывание бетонной строительной смеси при отрицательной либо слишком высокой температуре воздуха должно проходить под строгим контролем. Необходимо постоянно снимать температурные показатели поверхности монолита и корректировать их с помощью описанных выше способов.

Более подробно о процессах, связанных с заливкой и затвердеванием бетона можно узнать, ознакомившись с видео в этой статье.

загрузка...

masterabetona.ru

Стойкость бетона при пожаре

Бетон – это особая смесь из воды, цемента, песка и других наполнителей. Затвердев, этот искусственный камень приобретает прочность, долговечность и отличную стойкость. Стойкость бетонного состава определяется его невосприимчивостью к влаге, различным температурным перепадам, не теряя при этом своих прочностных свойств. У этого строительного материала низкий предел горючести, что не влечет за собой распространения пожара при воздействии на него повышенных нагревов. Бетонным постройкам, зданиям и сооружениям, за счет качеств раствора, обеспечивается отличная огнестойкость. Изделия из бетона обладают не только огнестойкостью, но и высокой жаростойкостью.

Отличие огнестойкости от жаростойкости

Огнестойкость бетона – это качество, позволяющее стройматериалу противостоять повышенным температурам недолговременно, например, во время пожара. Жаростойкость – это сохранение свойств бетонного раствора при долговременном действии на него большой температуры, например, при использовании конструкций для теплообработки разнообразных изделий. Всем бетонам присуща огнестойкость, чего нельзя сказать о жаростойкости, этим качеством обладает далеко не каждый застывший раствор.

Несмотря на то, что бетон – пожаробезопасный и огнестойкий строительный материал, он все равно поддается большим температурным градусам. Огни, воздействующие на него в течение короткого времени, не способны привести к повреждению прочностных характеристик материала, но если огонь имеет продолжительное влияние на бетонные изделия, тогда происходит их повреждение. Если температура двести пятьдесят градусов, тогда бетон теряет свою прочность всего на двадцать пять процентов, а если в пределах пятисот градусов – стройматериал подвергается полному разрушению.

Бетонный состав, горючесть которого низкая, имеет повышенную прочность и стойкость к огненным влияниям, но может разрушиться и потерять свои прочностные характеристики как при пожаре, так и неправильном обращении с подогретым составом. Таким образом, резкое увлажнение или охлаждение уже подогретой смеси, влечет за собой образование трещин, разрушений, которые не поддаются устранению, а также ослабеванию арматурной конструкции, служащих для укрепления построек.

Горение отрицательно сказывается на структуре бетона, она разрушается и разлагается на составляющие компоненты цементного камня.

Жаростойкость бетонного состава получается путем введения в раствор специальных добавок на основе алюминия и кремния. Эти составляющие позволяют избегать плавления, горения в момент пожара и других разрушений бетонных конструкций при повышенных температурных режимах. Что касается огнестойкости, то она достигается путем добавления заполнителей в процессе приготовления раствора.

Воздействие высоких температур на бетонный состав

Температурные режимы, воздействующие на бетонный состав, в пределах 250 – 300 градусов влекут за собой разрушение структуры и уменьшение прочностных характеристик цементного камня. Когда на градуснике отметка достигает пятисот пятидесяти градусов по Цельсию, имеющиеся в бетоне песок и щебень подвергаются растрескиванию, если превышает 550 градусов – бетонные конструкции полностью разрушаются.

Повышение температурных показателей непосредственно влияет на прочность бетонного состава. Таким образом, при укладке и застывании раствора повышение отметки на градуснике может повлиять на прочность бетона, возраст которого начинается от семи суток и более. Происходит это из-за ускоренной гидратации, в результате чего достигается несовершенная физическая структура с большим количеством незаполненных пор. По результатам опытов было замечено, что при повышенных температурных показателях прочность бетонного раствора на высшем уровне в первые дни, после схватывания состава, но уже на четвертые сутки прочностные характеристики значительно опускаются. Чтобы улучшить прочность раствора, в него добавляют хлористый кальций, который способен повысить стойкость к повышенным температурным показателям.

Жароупорные бетоны

Жароупорный бетонный раствор основан на портландцементе, с помощью которого смесь из песка, щебня, цемента и воды способна выдерживать повышенные температурные показатели до тысячи градусов по Цельсию и выше. Помимо основных составляющих бетона и портландцемента, в него также входит алюминиевая добавка мелких фракций и кремниевая. Добавки в растворе позволяют связывать гашеную известь, которая образуется при гидратации цементного камня. Жароупорный строительный материал из смеси цемента, песка, щебня и воды также имеет в своем составе следующие заполнители, которые предотвращают плавление, деформацию и разрушение бетонных изделий даже в момент пожара:

  • андезит;
  • кирпичный щебень;
  • шамот;
  • доменный шлак;
  • базальт;
  • туф.

В зависимости от наполнителей определяется максимальный температурный режим жароупорного бетона. Приготовить такой раствор можно и собственноручно на строительной площадке.

Огнестойкость конструкций из железобетона

Предел огнестойкости по теплоизолирующей способности плит.

На огнестойкость железобетонных конструкций влияют следующие параметры:

  • нагрузка на постройку;
  • толщина защитного яруса;
  • размеры сечения сооружений;
  • количество и диаметр арматурный конструкций.

Чем меньше плотность используемого материала и чем больше его толщина, тем выше предел огнестойкости, который зависит и от вида опоры для конструкции, и от статической схемы. Исходя из этого, строители должны произвести расчет по огнестойкости ж/б конструкций, прежде чем приступать к их заливке. Конструкции, которые имеют горизонтальное положение, поддаются разрушениям под действием нагрева нижней арматуры, поэтому предел нагрева, прежде всего, зависит от класса арматурной конструкции, способности материала проводить тепло и от размеров слоя защиты.

Горизонтальные конструкции – это балочные плиты, балки, настилы и панели, прогоны и др. Конструкции, которые имеют тонкие стены и поддаются изгибаниям – это настилы, ригели, балки, панели ребристые и пустотелые. Огнестойкость колонн основана на следующих показателях:

  • процент армирования;
  • нагрузка на конструкции;
  • вид крупнофракционного заполнителя;
  • размер сечения под прямым углом относительно продольной оси;
  • толщина слоя защиты на арматуре.

В процессе заливки колонн следует обязательно придерживаться инструкции. Колонны разрушаются в результате открытого огненного пламени при снижении прочностных характеристик бетонного раствора и арматурной конструкции.

Огнестойкость ячеистых бетонов

Ячеистый бетон представляет собой пористый искусственный материал, который используется в строительстве различных зданий и сооружений. В его состав входят минеральные вяжущие и кремнеземистые заполнители. Применяют ячеистый строительный материал из смеси цемента, песка, щебня и воды для теплоизоляции помещений, им утепляют железобетонные плиты и перекрытия, используют легкий бетон для теплозащиты поверхности различных оборудований, трубопроводов, которые используются при температурных режимах свыше четырехсот и даже семисот градусов по Цельсию.

Огнестойкость ячеистого бетона выше, если плотность строительного материала минимальна, таким образом, предельные показатели огнестойкости газоблоков и других изделий из пористого стройматериала повышены.

По исследованиям и опытам, которые проводили в шведском и финском учебном заведении, определена прочность ячеистого бетонного состава, которая изменяется при нагревании следующим образом:

  • происходит увеличение прочностных характеристик до восьмидесяти пяти процентов, если температурные показатели не выше четырехсот градусов по Цельсию;
  • понижение прочностных характеристик до изначальных происходит при разогреве материала до семисот градусов по Цельсию;
  • снижение прочности ячеистого бетонного состава на восемьдесят шесть процентов осуществляется при разогреве строительного материала до тысячи градусов и не более при этом прочностной показатель принимает стабильность.

Можно сделать вывод, что предельные значения огнестойкости ячеистых блоков достигают девятисот градусов по Цельсию, когда обычный бетонный состав начинает терять свои основные части прочности при значении от четырехсот до семисот градусов. Таким образом, ячеистый бетон наиболее популярен при возведении зданий и сооружений, где требуются повышенные показатели пожаробезопасности.

Заключение

Бетон представляет собой строительный материал, который обладает отличными прочностными характеристиками, имеет повышенные показатели огнестойкости и при добавлении в состав бетонного раствора специальных наполнителей, приобретает жаростойкость. На огнестойкость и жаростойкость бетонного раствора влияют различные показатели и факторы, например, материал, который используется в качестве наполнителя, или же конструкции, которые возводят из строительного материала на основе песка, цемента, щебня и воды.

Различия между огнестойкостью и жаростойкостью очевидны. В первом случае бетонные конструкции имеют возможность противостоять повышенным температурным показателям в течение непродолжительного времени, а при жаростойкости строительного материала, бетонные конструкции сохраняют прочностные характеристики долговременно.

kladembeton.ru

Ядерная лава способна расплавить почти любой материал « Gearmix

Результаты эксперимента с кориумной лавой

Самое интересное в научных исследованиях – это сделать открытие совсем не в той сфере, в которой работал. Таким открытием является радиоактивная лава, опасность которой обнаружилась при исследовании аварий на Чернобыльской АЭС и на Фукусиме. Казалось бы,  какая вообще может быть связь между лавой и ядерной энергетикой? Тем не менее, эта связь есть. Не с искусственной лавой, которую люди производят, преимущественно, ради искусства, а с той радиоактивной субстанцией, при встрече с которой можно смело прощаться с жизнью. Происхождение такой лавы преимущественно случайно и последствия её появления исключительно трагические.

Чтобы понять, о чём идёт речь, необходимо вернуться к атомным электростанциям. Объектом нашего внимания является ни что иное как расплавление ядерных топливных элементов реактора. Это происходит, когда  реакции расщепления ядра, происходящей в реакторе,  становится невозможно обеспечить должное охлаждение и начинает нагреваться всё, включая урановый стержень и бетонный пол самого здания АЭС. Во время катастрофы, такой, как в Чернобыле или на Фукусиме, становится невозможным охлаждение урановых стержней, и жар начинает с высокой скоростью распространяться по станции. Два наиболее важных первичных изотопа, которые используются в реакции расщепления ядра, это уран-235 и плутоний-239. Расщепление становится возможным с помощью поглощения нейтроном изотопов с ещё более коротким периодом полураспада (таких как цезий и стронций), и, собственно, является источником тепла и самой сущностью работы ядерного реактора. Цепная реакция расщепления, разложения и поглощения разъединённых альфа-частиц другими атомами может продолжаться бесконечно; нагрев будет происходить до точки, на которой урановые стержни (сделаны оны преимущественно из обогащённого урана) начнут деформироваться, а если температура поднимется ещё выше — плавиться. Обычно ядерный реактор охлаждается водой, но в непредвиденных обстоятельствах стержни расплавятся полностью, превратившись в лаву.

Разумеется, такая искусственная лава отличается по составу от природной вулканической субстанции. Урановые стержни состоят из циркониевого корпуса и ядерного топлива — диоксида урана — внутри. В случае аварии на АЭС, когда температура превышает максимальный допустимый лимит в 700 градусов, стержень начинает деформироваться. Когда же температура достигает отметки в 1200 градусов, урановые стержни плавятся, превращаясь в субстанцию, состоящую из урана и циркония.

Для того, чтобы сделать ядерный реактор безопаснее, необходимо изучить, как ведёт себя кориум, то есть, смесь, состоящая из ядерного топлива и расплавленных соседствующих материалов. Исследователи из Аргоннской Национальной лаборатории воссоздали кориум для более детального его изучения. В Интернете можно найти великолепные видеоролики, выложенные в сеть именно этой лабораторией. На этих видео можно заметить, что кориум обладает ещё более низкой вязкостью, что неудивительно, ведь температура этой радиоактивной жижи – свыше 2000 градусов, в то время как вулканический расплавленный базальт нагрет в лучшем случае до 1100-1200 градусов. Лаборатория использовала больше тонны лавы из диоксида урана в некоторых своих экспериментах, чтобы узнать, как быстро кориум прорвётся через такую преграду, как бетонные пол и стены ядерного реактора. Оказалось, очень быстро: кориум проплавляет себе путь сквозь бетон со скоростью около 30 см в час. Кроме того, экспериментальным путём исследователи убедились, что охлаждения водой может быть недостаточно: кориум, уничтожая все на своё пути, вырвется наружу в считанные часы.

Обе катастрофы на ядерных электростанциях достигли стадии образования кориума. И Чернобыль, и Фукусима столкнулись с этим явлением. В то время как японцы утверждают, что лава не вышла за пределы здания АЭС (этот факт, кстати, не доказан), на советской электростанции, несомненно, контроль над ситуацией был потерян полностью. Существуют фотографии из Чернобыля, на которых видны трёхметровые потёки застывшего кориума. К счастью, температура плавления бетона, состоящего в основном из известняка, выше температуры плавления урановых стержней, в итоге сам процесс плавления бетона и смешивания его с лавой, охлаждает кориум.  Поэтому так много внимания уделяется поиску оптимального состава бетона для постройки ядерных реакторов.

Кориумная лава (на снимке уже застывшая), которая проплавила себе путь сквозь подвал Чернобыльского ядерного реактора в 1986 году

Почему же тогда кориум так опасен? Ведь дальше трех метров за пределы реактора лава продвинуться не в состоянии?  Не следует забывать о составе этой субстанции. Даже когда кориум совершенно застынет, он будет очень и очень радиоактивен еще многие столетия.

Измерения радиоактивности и газов, выделяющихся из охлаждённого реактора Фукусимы, показали, что кориум во время катастрофы продвинулся более чем на полметра через заграждающие бетонные стены.

На самом деле стадия образования кориума – явление очень редкое, оно возникает только  при условии цепной реакции чрезмерного количества высокоактивных изотопов. Впрочем, существуют теории, что в далеком прошлом на нашей планете имелись естественные ядерные реакторы, которые нагревали Землю за счет расщепления урана, тория и калия.

ПОХОЖИЕ ЗАПИСИ
© Gearmix 2013 Права на опубликованный перевод принадлежат владельцам вебсайта gearmix.ru Все графические изображения, использованные при оформлении статьи принадлежат их владельцам. Знак охраны авторского права распространяется только на текст статьи.

Использование материалов сайта без активной индексируемой ссылки на источник запрещено.

Приглашаем к сотрудничеству всех, кто хочет попробовать силы в переводе

gearmix.ru

Pereosnastka.ru

Виды термической резки бетона и железобетона

Категория:

Термическая резка

Виды термической резки бетона и железобетона

Бетон и железобетон режутся кислородным, прутково-кислород-ым, порошково-кислородным копьем, газопорошковой реактивной ггруей, порошково-кислородным резаком, плазменной струей и дугой косвенного действия.

Наиболее освоенной и широко применяемой в СССР является кзка железобетона кислородным копьем (рис. 1).

Копье представляет собой стальную трубку с наружным диаметром 10—60 мм и длиной 3—6 м с различным поперечным сечением, расто употребляются водогазопроводные трубы (ГОСТ 3262—75) F наружным диаметром 10,2 мм и более. Согласно стандарту водогазопроводные трубы подразделяются на легкие, обыкновенные и усиленные.

Для прожигания отверстий в бетоне целесообразно пользоваться усиленными трубами с увеличенной толщиной стенки. Для копья можно использовать трубки некруглых сечений: плоскоовальные (ГОСТ 8644—68), прямоугольные (ГОСТ 8645—68), звездообразные, крестообразные, каплевидные, ромбические и др. Возможно также применение трубки с заложенными внутрь прутками или обмотанной снаружи проволокой из низкоуглеродистой стали. Такое копье называют прутковым.

Рис. 1. Резка железобетона прутковым копьем: а — процесс резки, б — копье с сердечником из прутков, б — копье с тремя прихваченными наружными прутками, г — копье с проволочной навивкой; д — копье с сердечником из прутков и с проволочной наьивкой; 1 — трубка, 2 — пруток, 3 — проволочная навивка

Для зажигания копья в трубку подается кислород под давлением 0,5 кгс/см2. При этом рабочий торец копья нагревается сварочной дугой или газокислородным пламенем до температуры горения стали; время нагрева—5—10 с. Нагретый металл начинает окисляться (гореть), давление подаваемого кислорода повышается до рабочего, металл на конце трубы интенсивно горит, развивая температуру до 2000 °С.

Следует различать горение копья в свободном состоянии и горение копья в процессе прожигания или резки. Расход кислорода при свободном горении копья значительно меньше, чем при резке, поэтому и подача его соответственно должна меняться.

Ориентировочно для сгорания 1 кг низкоуглеродистой стали требуется 300 дм3 кислорода. Фактический расход кислорода при свободном горении копья составляет до 600 дм3 в зависимости от диаметра и толщины стенки трубки, диаметров стержней и их количества. Чем полнее обтекает кислородная струя торец копья, тем меньше затрачивается кислорода при свободном горении.

При прожигании бетона или железобетона копье с пламенем направляется в изделие с определенной силой. Под действием высокой температуры пламени копья и продольной силы, создаваемой резчиком, бетон плавится и разрушается.

При резке или прожигании железобетона копьем кислород расходуется не только на горение стали, но и на выдувание из области реза продуктов горения копья и плавления бетона.

При давлении кислорода в момент зажигания копья более 0,5 ат нагреваемый металл будет охлаждаться из-за сильного перепада давления, что затруднит зажигание копья. Только после воспламенения копья и достаточного углубления его в бетон давление кислорода повышают до рабочего.

В процессе прожигания копье прижимают горящим концом к бетону с достаточно большим усилием; углубляясь в бетон, оно образует приблизительно круглое отверстие. Вследствие испарения воды, а также из-за разности температурных деформаций цементного камня и зерен заполнителя бетон становится непрочным, в нем возникают трещины, рыхлость, выкрашивание частиц, что облегчает плавление и отрыв нерасплавленных частиц. Расплавленные и оторвавшиеся частицы бетона, продукты горения стали выдуваются наружу кислородом и парами, образуемыми при нагреве бетона, через зазор между копьем и стенками прожигаемого отверстия. Для лучшего удаления расплавленной и рыхлой массы из области реза необходимо периодически совершать копьем возвратно-поступательные и возвратно-вращательные движения. Величина продольного усилия должна быть максимально возможной для резчика. В то же время чрезмерное усилие, в особенности при большой толщине железобетона, когда нагретое докрасна копье на 1—2 м и более углублено в железобетон, может вызвать искривление копья и изменить направление образуемого отверстия. Ориентировочно величина усилия прижатия копья должна составлять от 5 до 10 кгс, а при прожигании глубоких отверстий, когда необходимо преодолевать сопротивление застывающих шлаков, усилие прижатия должно достигать 10—50 кгс.

Данные по прожиганию отверстий в железобетоне в горизонтальном положении, полученные в МИСИ, приведены в табл. 30 и 31.

Копьем размером 10X8 мм с сердечником из 8 прутков диаметром 2 мм можно прожигать отверстия в бетоне со скоростью 5 м/ч на глубину до 200 мм. С повышением толщины прожигаемого бетона диаметры трубы и прутков необходимо увеличивать.

При прожигании отверстий кислородным копьем изменение свойств и снижение прочности бетона от нагрева происходят в радиусе 30—200 мм пропорционально толщине прожигаемого бетона.

Скорость прожигания отверстий прутковым копьем в потолочном положении достигает 10 м/ч.

По сравнению с пневмоинструментом копье прожигает отверстие более чем в 4 раза быстрее, стоимость работ при этом значительно ниже.

Порошковое копье отличается от пруткового тем, что на место реза подается железный порошок или смесь его с каким-либо другим (например, алюминиевым), при сгорании порошка выделяется дополнительное тепло. Подача порошка (флюса) выполняется автоматизированным устройством, как в установках для кислородно-флюсовой резки. Это усложняет оборудование для резки порошковым копьем.

Резак для кислородно-флюсовой резки сталей может быть использован и для резки неметаллов. Однако пользоваться им удобно лишь при разделительной резке бетона толщиной до 400 мм.

Разделительную резку можно также осуществлять прутковым и порошковым копьями последовательным образованием ряда отверстий с последующим разрушением перемычек механическим способом.

Резка реактивной газовой струей находит применение для прожигания отверстий в горных породах и железобетоне.

В настоящее время созданы специальные горелки, в которых жидкое горючее (преимущественно керосин) в смеси с кислородом сжигается в топке; пламя выбрасывается через узкое отверстие со сверхзвуковой скоростью до 2000 м/с; температура пламени — 2500—2750° С. Эта струя нагревает поверхность обрабатываемого тела, а при подаче воды оно разрушается и частицы выносятся газами из зоны реза. Разделительная резка этим способом бетонных плит толщиной 100—150 мм происходит со скоростью 8—10 м/ч. Хороших результатов достигают при прожигании отверстий реактивной струей.

Прожигание отверстий диаметром до 100 мм в железобетонных плитах успешно осуществляется угольной дугой косвенного действия. Для этого применяют угольные электроды диаметром 50—100 мм и силу тока 500—1000 А. Необходимость пользоваться светофильтром для глаз снижает эффективность резки угольной дугой.

Применение термической резки бетона и железобетона необходимо для образования проемов в стенах и перекрытиях, круглых небольшого диаметра сквозных отверстий, срезки старых фундаментов для постройки новых под более мощное оборудование и в других случаях — вместо трудоемкой и дорогостоящей механичен ской резки, сопровождающейся вибрациями, разрушениями и сильным шумом.

Резка копьем по сравнению с другими видами является наиболее универсальной, позволяющей резать бетон и железобетон толщиной до 4 м в различных пространственных положениях как при ремонтных работах, так и в новом строительстве. При этом оборудование для резки относительно несложно.

Читать далее:
Краткие сведения о сталях

Статьи по теме:

pereosnastka.ru

vest-beton.ru

» Ядерная лава способна расплавить почти любой материал

2Результаты эксперимента с кориумной лавой

Самое интересное в научных исследованиях – это сделать открытие совсем не в той сфере, в которой работал. Таким открытием является радиоактивная лава, опасность которой обнаружилась при исследовании аварий на Чернобыльской АЭС и на Фукусиме.Казалось бы,  какая вообще может быть связь между лавой и ядерной энергетикой? Тем не менее, эта связь есть. Не с искусственной лавой, которую люди производят, преимущественно, ради искусства, а с той радиоактивной субстанцией, при встрече с которой можно смело прощаться с жизнью. Происхождение такой лавы преимущественно случайно и последствия её появления исключительно трагические.

Чтобы понять, о чём идёт речь, необходимо вернуться к атомным электростанциям. Объектом нашего внимания является ни что иное как расплавление ядерных топливных элементов реактора. Это происходит, когда  реакции расщепления ядра, происходящей в реакторе,  становится невозможно обеспечить должное охлаждение и начинает нагреваться всё, включая урановый стержень и бетонный пол самого здания АЭС. Во время катастрофы, такой, как в Чернобыле или на Фукусиме, становится невозможным охлаждение урановых стержней, и жар начинает с высокой скоростью распространяться по станции. Два наиболее важных первичных изотопа, которые используются в реакции расщепления ядра, это уран-235 и плутоний-239. Расщепление становится возможным с помощью поглощения нейтроном изотопов с ещё более коротким периодом полураспада (таких как цезий и стронций), и, собственно, является источником тепла и самой сущностью работы ядерного реактора. Цепная реакция расщепления, разложения и поглощения разъединённых альфа-частиц другими атомами может продолжаться бесконечно; нагрев будет происходить до точки, на которой урановые стержни (сделаны оны преимущественно из обогащённого урана) начнут деформироваться, а если температура поднимется ещё выше — плавиться. Обычно ядерный реактор охлаждается водой, но в непредвиденных обстоятельствах стержни расплавятся полностью, превратившись в лаву.

Разумеется, такая искусственная лава отличается по составу от природной вулканической субстанции. Урановые стержни состоят из циркониевого корпуса и ядерного топлива — диоксида урана — внутри. В случае аварии на АЭС, когда температура превышает максимальный допустимый лимит в 700 градусов, стержень начинает деформироваться. Когда же температура достигает отметки в 1200 градусов, урановые стержни плавятся, превращаясь в субстанцию, состоящую из урана и циркония.

Для того, чтобы сделать ядерный реактор безопаснее, необходимо изучить, как ведёт себя кориум, то есть, смесь, состоящая из ядерного топлива и расплавленных соседствующих материалов. Исследователи из Аргоннской Национальной лаборатории воссоздали кориум для более детального его изучения. В Интернете можно найти великолепные видеоролики, выложенные в сеть именно этой лабораторией. На этих видео можно заметить, что кориум обладает ещё более низкой вязкостью, что неудивительно, ведь температура этой радиоактивной жижи – свыше 2000 градусов, в то время как вулканический расплавленный базальт нагрет в лучшем случае до 1100-1200 градусов. Лаборатория использовала больше тонны лавы из диоксида урана в некоторых своих экспериментах, чтобы узнать, как быстро кориум прорвётся через такую преграду, как бетонные пол и стены ядерного реактора. Оказалось, очень быстро: кориум проплавляет себе путь сквозь бетон со скоростью около 30 см в час. Кроме того, экспериментальным путём исследователи убедились, что охлаждения водой может быть недостаточно: кориум, уничтожая все на своё пути, вырвется наружу в считанные часы.

Обе катастрофы на ядерных электростанциях достигли стадии образования кориума. И Чернобыль, и Фукусима столкнулись с этим явлением. В то время как японцы утверждают, что лава не вышла за пределы здания АЭС (этот факт, кстати, не доказан), на советской электростанции, несомненно, контроль над ситуацией был потерян полностью. Существуют фотографии из Чернобыля, на которых видны трёхметровые потёки застывшего кориума. К счастью, температура плавления бетона, состоящего в основном из известняка, выше температуры плавления урановых стержней, в итоге сам процесс плавления бетона и смешивания его с лавой, охлаждает кориум.  Поэтому так много внимания уделяется поиску оптимального состава бетона для постройки ядерных реакторов.

3Кориумная лава (на снимке уже застывшая), которая проплавила себе путь сквозь подвал Чернобыльского ядерного реактора в 1986 году

Почему же тогда кориум так опасен? Ведь дальше трех метров за пределы реактора лава продвинуться не в состоянии?  Не следует забывать о составе этой субстанции. Даже когда кориум совершенно застынет, он будет очень и очень радиоактивен еще многие столетия.

Измерения радиоактивности и газов, выделяющихся из охлаждённого реактора Фукусимы, показали, что кориум во время катастрофы продвинулся более чем на полметра через заграждающие бетонные стены.

На самом деле стадия образования кориума – явление очень редкое, оно возникает только  при условии цепной реакции чрезмерного количества высокоактивных изотопов. Впрочем, существуют теории, что в далеком прошлом на нашей планете имелись естественные ядерные реакторы, которые нагревали Землю за счет расщепления урана, тория и калия.

ПОХОЖИЕ ЗАПИСИ

© Gearmix 2013 Права на опубликованный перевод принадлежат владельцам вебсайта gearmix.ru Все графические изображения, использованные при оформлении статьи принадлежат их владельцам. Знак охраны авторского права распространяется только на текст статьи. Использование материалов сайта без активной индексируемой ссылки на источник запрещено.

gearmix.ru

особенности проведения работ в экстремальных внешних условиях

Для того чтобы отлитый бетонный монолит приобрел прочность, соответствующую его марке, необходимо точно соблюдать технологию заливки, в том числе процедуру гидратации бетона. Наилучшими условиями для этого процесса является среда со средней влажностью воздуха и температурой + 20 оС.

Но что делать, если необходимо проводить строительные работы в холодный сезон? Что гласит строительная инструкция по бетонированию о работе при слишком жаркой погоде? Рассмотрим эти вопросы более подробно.

Заливка бетона зимой требует соблюдения особых температурных условий

Оптимальные условия для бетонирования

Согласно ГОСТ на температуру бетонной смеси, этот показатель должен составлять + 30 оС. Но такого удается достичь лишь только в том случае, когда столбик термометра находится около отметки в + 20 оС.

Совершенно другая ситуация возникает поздней осенью и зимой, когда ртуть в термометре опускается до показателей от + 5 оС до — 3 оС.

В этом случае температура бетонной смеси на выходе из бетоносмесителя может составлять:

  • при объеме цемента в бетонной смеси более 240 кг/куб. метр (марка бетона М200 и выше) – не менее + 5 оС;
  • во всех остальных случаях – не менее + 10 оС.

Температура подаваемой после транспортировки смеси должна соответствовать СНИП

В наиболее экстремальных условиях, когда воздух охлаждается до отметки -3 оС допускается проведение работ только в том случае, когда свежеприготовленный бетонный раствор вызревал не менее 3 суток при внутренней температуре не менее + 10 оС. Иначе отлитая бетонная конструкция не будет соответствовать требованиям СНИП по прочности.

Совет!Если вы проводите строительство частного дома или иного сооружения своими руками, воздержитесь от бетонирования при температуре ниже -3 оС.Этот процесс требует применения специального оборудования и четкого соблюдения технологии, чего тяжело достичь в домашних условиях.

Бетонные работы в экстремальных условиях

Низкие температуры

Особенность работы в таких условиях состоит в том, что бетон при низких температурах схватывается медленнее. Для набора прочности, указанной в нормативной документации, монолиту необходимо больше времени.

Например:

  1. При показаниях термометра в течение суток около + 5 оС готовая конструкция застывает в два раза больше, чем в обычных условиях.
  2. Когда воздух на стройплощадке остывает до 0 оС, процесс затвердевания и набора прочности практически прекращается.
  3. Если только что уложенная бетонная смесь замерзает (что происходит при несоблюдении технологии ее изготовления или перевозки), монолит может полностью разрушиться.

Разрушение бетона вследствие замерзания в нем воды

Содержащаяся в растворе вода при отрицательных температурах кристаллизуется, вследствие чего в бетоне образуются пустоты и поры, снижающие прочность бетонного изделия. Кроме того, лед оказывает повышенное давление на стенки бетонной конструкции.

В готовом монолите могут образоваться трещины и расколы. Кроме того, замерзшая вода разрывает связи между цементом и заполнителем бетона (щебнем, гравием и так далее).

Созревание бетона при низких температурах должно завершиться до момента замерзания.

В противном случае появляется сразу два негативных момента:

  • готовая конструкция не сможет набрать прочность, предусмотренную маркой бетонной смеси;
  • после оттаивания затвердевание будет происходить неправильно, существует возможность разрушения.

Для того чтобы продолжать работы в холодное время года, необходимо пользоваться специальными марками бетона и соответствующими добавками. Они не только улучшат качество монолита, но и позволяет сократить время застывания.

Рассмотрим таблицу, составленную согласно СНИП 3.03.01-87, которая показывает время затвердевания различных марок бетона в зависимости от температуры окружающего воздуха.

Марка Прочность Кол-во дней при температуре +5 оС Кол-во дней при температуре +10 оС Бетон с добавками 20 4 3 М400 30 6 4 M150 –М350 40 9 6 М100 50 14 10 Бетон в водонасыщенном состоянии 70 25 20

Повысить качество бетона в холодный сезон можно следующими способами:

  • при производстве бетона использовать цемент, способствующий быстрому набору прочности готовым монолитом;
  • повышать процентное содержание цемента в готовой строительной смеси;
  • снижать количество воды, добавляемой в раствор;
  • производить предварительный подогрев сырья (до +35 оС) и воды (до +70 оС) – это требование регламентировано СНиП 3.03.01-87;
  • использовать противоморозные добавки для бетона (их цена невелика, потому не слишком увеличивает сметную стоимость строительства).

Фото затвердевающего бетона в фундаменте после заливки

Высокие температуры

После окончания укладки бетона на строительной площадке, вследствие воздействия воды на цементный порошок, начинается затвердевание раствора. Жаркая погода ускоряет этот процесс. Однако если этот показатель поднимается выше отметки в +25оС (температура высыхания бетона), происходит расширение строительной смеси, которое фиксируется после окончания процесса затвердевания.

Позже, после остывания, бетонный монолит начинает сжиматься, чему препятствует возникшая твердая структура. Как результат – появление усадочных трещин и деформация. Этот процесс может продолжаться вплоть до 12-16 часов, что крайне отрицательно сказывается на прочности.

Полиэтилен препятствует преждевременному испарению влаги из бетона

Если прогноз погоды в месте проведения строительных работ указывает на повышение температуры воздуха выше +25 оС в течение нескольких последующих дней, необходимо немного изменить состав бетонирующей смеси.

Для этого необходимо:

  • использовать быстротвердеющий цемент, марка которого в 1,5-2 раза превышает рекомендованную;
  • добавлять в готовый раствор пластифицирующие добавки или вещества, замедляющие процесс твердения;
  • работать в утреннее, вечернее и ночное время, когда температура воздуха не поднимается выше + 20 оС.

Совет!При проведении работ в жаркое время, целесообразно защищать свежий бетон от воздействия ветра и прямых солнечных лучей.Кроме того, рекомендуется увлажнять поверхность, способствуя правильной гидратации.

Поведение бетона при воздействии открытого огня

Рассматриваемый строительный материал является чрезвычайно огнеупорным, что стало одним из многих факторов, способствующих его популярности. Температура плавления бетона, например, составляет около + 1200 оС (в зависимости от марки и заполнителя).

Кроме того, внешний вид бетонных конструкций при пожаре помогает определить температуру пламени и выбрать подходящий способ тушения пожара:

  1. Температура около + 300 оС – искусственный камень приобретает розоватый оттенок, происходит оседание на поверхность значительного слоя сажи и продуктов горения.
  2. Температура от +400 оС до + 600 оС – бетон приобретает красный оттенок, сажа выгорает с поверхности монолита.
  3. Более высокая температура – конструкция становится бледно-серой.

Разрушение бетона при горении носит, как правило, спокойный характер. Коэффициент расширения входящих в него наполнителей находится в широком диапазоне, вследствие чего сцепление щебня или гравия с цементным порошком разрушается постепенно, начиная с отметки в +300 оС.

Бетон – очень огнестойкий материал

Если нагрев продолжается, в структуре монолита возникают трещины, которые постепенно расширяются вплоть до потери конструкцией целостности.

Вывод

В качестве итога следует отметить, что застывание бетонной строительной смеси при отрицательной либо слишком высокой температуре воздуха должно проходить под строгим контролем. Необходимо постоянно снимать температурные показатели поверхности монолита и корректировать их с помощью описанных выше способов.

Более подробно о процессах, связанных с заливкой и затвердеванием бетона можно узнать, ознакомившись с видео в этой статье.

rusbetonplus.ru

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУР ОГНЕВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА КОНСТРУКЦИИ ПРИ ПОЖАРЕ

После ликвидации горения приходится определять температуры на участках повреждения строительных конструкций по следам пожара.

Вследствие огневого воздействия материалы, из которых изготовлены строительные конструкции и оборудование, оказавшиеся в зоне действия высоких температур, претерпевают различные изменения.

Последние сопровождаются характерными признаками, которые выражаются в изменении физических, химических и механических свойств веществ и материалов, в развитии деформации, разрушении или в полном уничтожении (выгорании) частей здания. 

При этом вещества и материалы, зафиксировавшие воздействие температуры на них, выступают в качестве естественных термоиндикаторов.

Естественные термоиндикаторы подразделяют на меняющие цвет при определенной (критической) температуре, плавящиеся, выкипающие или выгорающие при заданной температуре, характеризующие определенное состояние частей здания, строительных конструкций и оборудования после огневого воздействия соответствующей мощности.

Некоторые естественные термоиндикаторы обладают свойствами «запоминать» температуры по сечению, длине и высоте строительных конструкций. К ним относится распространенные строительные материалы – бетон, дерево, пластмассы.

«Во время пожара возможны различные сочетания факторов, влияющих на температурный режим и поведение строительных конструкций.»

К числу основных факторов, определяющих разрушительные последствия пожара на здание, относятся:

  1. пожарно-техническая характеристика здания;
  2. размер нагрузок на элементы строительных конструкций;
  3. длительность воздействия пламени или высокой температуры;
  4. температурный режим по участкам здания (с учетом условий газообмена в зонах горения и охлаждающего действия огнетушащих средств).

Характерные признаки, свидетельствующие о воздействии на конструкции высокой температуры, определяются, с одной стороны, конкретными условиями горения и зависят в основном от характеристики и длительности воздействия теплового импульса, а с другой – от вида термоиндикатора.

Рассмотрим приемы определения температур, которым подверглись при пожаре материалы и конструкции. Поведение бетона при нагреве определяется изменением его составляющих — заполнителя и цементного камня.

К наиболее общим признакам, по которым можно судить о температуре, действовавшей на бетон, относятся:

  • изменение цвета и закопчение;
  • снижение тона звука при простукивании;
  • отслаивание и отколы;
  • взрывообразные и местные разрушения;
  • изменение прочностных и деформативных характеристик, физико-химических свойств;
  • оплавление и следы огневой эрозии бетона.

Цвет бетона изменяется в зависимости от вида заполнителя и вяжущего. При температуре до 300 С тяжелый бетон принимает розовый оттенок, при 400–600 С – красноватый, при 900–1000 С – бледно-серый.

В зоне интенсивного горения с температурами более 800 С сильной закопченности бетона, как правило, не бывает, так как сажа полностью выгорает. В зоне действия повышенных и умеренно высоких температур (100–400 С) может происходить значительное оседание сажи.

При простукивании молотком можно установить степень повреждения огнем структуры бетона. Неповрежденный бетон имеет высокий тон звука, с увеличением степени разрушения бетона звук становится глухим. После воздействия температур более 600 С молоток при уларе сминает бетон на поверхности образца.

⇒ Часть сечения образца, прогретая свыше 500 С, при уларе средней силы откалывается.

При воздействии умеренно высоких (200–400 С) и высоких температур (400–800 С) разрушение бетона носит или относительно спокойный, или взрывообразный характер.

При относительно спокойном разрушении происходит температурное расшатывание бетона. Это объясняется тем, что в тяжелом бетоне коэффициент линейного температурного расширения заполнителей изменяется в больших пределах, вследствие чего сцепление заполнителей с цементным камнем при умеренно высоких температурах резко снижается.

Микротрещины в бетоне образуются при температуре 300–400 С. При дальнейшем росте температур возникают макротрещины. После нагрева бетона до 500 «С трещины увеличиваются настолько, что становятся видны невооруженным глазом. Ширина температурно-усадочных трещин при этом менее 0,1 мм.

После воздействия температур 400–800 С трещины развиваются интенсивнее. Ширина раскрытия поверхностных трещин 0,5–1 мм. Образцы, прогретые до центра сечения температурами свыше 700 С, после охлаждения разрушаются. Увлажнение образцов бетона, нагретого до 600 С, приводит к их полному разрушению.

Взрывообразное разрушение бетона в период пожара происходит в статически неопределимых, преднапряженных и тонкостенных элементах, а также в железобетонных конструкциях, изготовленных из автоклавных, пропаренных и высокопрочных бетонов.

⇒ В условиях пожара бетон взрывается через 10–20 мин после начала интенсивного огневого воздействия на железобетонные конструкции.

Взрывообразное разрушение может происходить непрерывно в радиусе очага пожара на поверхности конструкций, подверженных воздействию огня. Взрыв наиболее поражает участки железобетонных конструкций, на которые непосредственно воздействует пламя.

Взрывообразное разрушение бетона возникает, как правило, при быстром нагреве поверхности элемента (непосредственное воздействие пламени, жесткий температурный режим, высокая плотность теплового потока).

При этом температура на поверхности бетона 700–900 С. В случае умеренного повышения температуры взрыв бетона происходит при 1000–1200 С и выше.

Конструкции, находившиеся под воздействием повышенных и высоких температур (до 700 С), можно определить по изменению скорости распространения ультразвука (рис. 1) при известной прочности поврежденного бетона и длительности огневого воздействия.

Температуру нагрева свыше 200 С в зависимости от изменения физического состояния бетона или его химического состава можно определить методом термического анализа.

Во время пожаров с высокой плотностью теплового потока возможно оплавление некоторых составляющих бетона. Так, при температуре 1100-1150 С происходит оплавление керамзита, при 1300– 1500 С – полевых шпатов, входящих в состав гранитного заполнителя, при 1700–1710 С – кремнезема; при 2000–2050 С – глинозема.

Номограмма для определения температуры нагрева тяжелого бетонаРис. 1. Номограмма для определения температуры нагрева тяжелого бетона класса В 15 в зависимости от его остаточной прочности и скорости распространения ультразвука.

На развитие термической эрозии бетона существенное влияние оказывает огневое воздействие с высокими 400–800 С, а ещё большее – умеренно яростными температурами 800–1200 С. При температуре свыше 1200 С защитный слой бетона интенсивно растрескивается, легкоплавкие и тугоплавкие составляющие бетона плавятся. 

Во время огневого воздействия со сверхвысокими температурами огневая эрозия бетона принимает катастрофический характер. Это явление происходит вследствие плавления не только тугоплавких, но и огнеупорных составляющих бетона.

Таким образом, по следам термической эрозии бетона можно судить о степени его нагрева после пожара:

  • 200–400………………………… Умеренная – снижение прочностных и деформативных характеристик
  • 400–800………………………… Ускоренная – нарушение структуры
  • 800–1600………………………. Быстрая – оплавление неогнеупорных составляющих
  • Более 1600……………………. Сверхбыстрая оплавление огнеупорных составляющих.

beton-karkas.ru

Виды термической резки бетона и железобетона

Виды термической резки бетона и железобетона

Категория:

Термическая резка

Виды термической резки бетона и железобетона

Бетон и железобетон режутся кислородным, прутково-кислород-ым, порошково-кислородным копьем, газопорошковой реактивной ггруей, порошково-кислородным резаком, плазменной струей и дугой косвенного действия.

Наиболее освоенной и широко применяемой в СССР является кзка железобетона кислородным копьем (рис. 1).

Копье представляет собой стальную трубку с наружным диаметром 10—60 мм и длиной 3—6 м с различным поперечным сечением, расто употребляются водогазопроводные трубы (ГОСТ 3262—75) F наружным диаметром 10,2 мм и более. Согласно стандарту водогазопроводные трубы подразделяются на легкие, обыкновенные и усиленные.

Для прожигания отверстий в бетоне целесообразно пользоваться усиленными трубами с увеличенной толщиной стенки. Для копья можно использовать трубки некруглых сечений: плоскоовальные (ГОСТ 8644—68), прямоугольные (ГОСТ 8645—68), звездообразные, крестообразные, каплевидные, ромбические и др. Возможно также применение трубки с заложенными внутрь прутками или обмотанной снаружи проволокой из низкоуглеродистой стали. Такое копье называют прутковым.

Рис. 1. Резка железобетона прутковым копьем: а — процесс резки, б — копье с сердечником из прутков, б — копье с тремя прихваченными наружными прутками, г — копье с проволочной навивкой; д — копье с сердечником из прутков и с проволочной наьивкой; 1 — трубка, 2 — пруток, 3 — проволочная навивка

Для зажигания копья в трубку подается кислород под давлением 0,5 кгс/см2. При этом рабочий торец копья нагревается сварочной дугой или газокислородным пламенем до температуры горения стали; время нагрева—5—10 с. Нагретый металл начинает окисляться (гореть), давление подаваемого кислорода повышается до рабочего, металл на конце трубы интенсивно горит, развивая температуру до 2000 °С.

Следует различать горение копья в свободном состоянии и горение копья в процессе прожигания или резки. Расход кислорода при свободном горении копья значительно меньше, чем при резке, поэтому и подача его соответственно должна меняться.

Ориентировочно для сгорания 1 кг низкоуглеродистой стали требуется 300 дм3 кислорода. Фактический расход кислорода при свободном горении копья составляет до 600 дм3 в зависимости от диаметра и толщины стенки трубки, диаметров стержней и их количества. Чем полнее обтекает кислородная струя торец копья, тем меньше затрачивается кислорода при свободном горении.

При прожигании бетона или железобетона копье с пламенем направляется в изделие с определенной силой. Под действием высокой температуры пламени копья и продольной силы, создаваемой резчиком, бетон плавится и разрушается.

При резке или прожигании железобетона копьем кислород расходуется не только на горение стали, но и на выдувание из области реза продуктов горения копья и плавления бетона.

При давлении кислорода в момент зажигания копья более 0,5 ат нагреваемый металл будет охлаждаться из-за сильного перепада давления, что затруднит зажигание копья. Только после воспламенения копья и достаточного углубления его в бетон давление кислорода повышают до рабочего.

В процессе прожигания копье прижимают горящим концом к бетону с достаточно большим усилием; углубляясь в бетон, оно образует приблизительно круглое отверстие. Вследствие испарения воды, а также из-за разности температурных деформаций цементного камня и зерен заполнителя бетон становится непрочным, в нем возникают трещины, рыхлость, выкрашивание частиц, что облегчает плавление и отрыв нерасплавленных частиц. Расплавленные и оторвавшиеся частицы бетона, продукты горения стали выдуваются наружу кислородом и парами, образуемыми при нагреве бетона, через зазор между копьем и стенками прожигаемого отверстия. Для лучшего удаления расплавленной и рыхлой массы из области реза необходимо периодически совершать копьем возвратно-поступательные и возвратно-вращательные движения. Величина продольного усилия должна быть максимально возможной для резчика. В то же время чрезмерное усилие, в особенности при большой толщине железобетона, когда нагретое докрасна копье на 1—2 м и более углублено в железобетон, может вызвать искривление копья и изменить направление образуемого отверстия. Ориентировочно величина усилия прижатия копья должна составлять от 5 до 10 кгс, а при прожигании глубоких отверстий, когда необходимо преодолевать сопротивление застывающих шлаков, усилие прижатия должно достигать 10—50 кгс.

Данные по прожиганию отверстий в железобетоне в горизонтальном положении, полученные в МИСИ, приведены в табл. 30 и 31.

Копьем размером 10X8 мм с сердечником из 8 прутков диаметром 2 мм можно прожигать отверстия в бетоне со скоростью 5 м/ч на глубину до 200 мм. С повышением толщины прожигаемого бетона диаметры трубы и прутков необходимо увеличивать.

При прожигании отверстий кислородным копьем изменение свойств и снижение прочности бетона от нагрева происходят в радиусе 30—200 мм пропорционально толщине прожигаемого бетона.

Скорость прожигания отверстий прутковым копьем в потолочном положении достигает 10 м/ч.

По сравнению с пневмоинструментом копье прожигает отверстие более чем в 4 раза быстрее, стоимость работ при этом значительно ниже.

Порошковое копье отличается от пруткового тем, что на место реза подается железный порошок или смесь его с каким-либо другим (например, алюминиевым), при сгорании порошка выделяется дополнительное тепло. Подача порошка (флюса) выполняется автоматизированным устройством, как в установках для кислородно-флюсовой резки. Это усложняет оборудование для резки порошковым копьем.

Резак для кислородно-флюсовой резки сталей может быть использован и для резки неметаллов. Однако пользоваться им удобно лишь при разделительной резке бетона толщиной до 400 мм.

Разделительную резку можно также осуществлять прутковым и порошковым копьями последовательным образованием ряда отверстий с последующим разрушением перемычек механическим способом.

Резка реактивной газовой струей находит применение для прожигания отверстий в горных породах и железобетоне.

В настоящее время созданы специальные горелки, в которых жидкое горючее (преимущественно керосин) в смеси с кислородом сжигается в топке; пламя выбрасывается через узкое отверстие со сверхзвуковой скоростью до 2000 м/с; температура пламени — 2500—2750° С. Эта струя нагревает поверхность обрабатываемого тела, а при подаче воды оно разрушается и частицы выносятся газами из зоны реза. Разделительная резка этим способом бетонных плит толщиной 100—150 мм происходит со скоростью 8—10 м/ч. Хороших результатов достигают при прожигании отверстий реактивной струей.

Прожигание отверстий диаметром до 100 мм в железобетонных плитах успешно осуществляется угольной дугой косвенного действия. Для этого применяют угольные электроды диаметром 50—100 мм и силу тока 500—1000 А. Необходимость пользоваться светофильтром для глаз снижает эффективность резки угольной дугой.

Применение термической резки бетона и железобетона необходимо для образования проемов в стенах и перекрытиях, круглых небольшого диаметра сквозных отверстий, срезки старых фундаментов для постройки новых под более мощное оборудование и в других случаях — вместо трудоемкой и дорогостоящей механичен ской резки, сопровождающейся вибрациями, разрушениями и сильным шумом.

Резка копьем по сравнению с другими видами является наиболее универсальной, позволяющей резать бетон и железобетон толщиной до 4 м в различных пространственных положениях как при ремонтных работах, так и в новом строительстве. При этом оборудование для резки относительно несложно.

Читать далее:

Краткие сведения о сталях

Статьи по теме:

pereosnastka.ru

Влияние температурных воздействий на структуру бетона

Тепловая обработка бетона ускоряет реакции гидратации вяжущих веществ, повышает интенсивность нарастания структурной прочности, сокращает технологический цикл изготовления. Для прогрева композиционного материала до 80 – 100˚C и выше используют различные установки тепловой обработки непрерывного и периодического принципа действия (автоклавы, камеры, кассетные формы). В качестве теплоносителя используют паровоздушную смесь, электромагнитное поле, электрический ток. Выбор способа обработки зависит от экономических и технических показателей, установленной технологии изготовления.

На заводах ЖБИ широкое распространение нашёл метод тепловлажностной обработки (теплоноситель – паровоздушная смесь). Процесс разделен на три этапа - подогрев, выдержка, охлаждение. На первых двух этапах в камеру подаётся нагретый пар, на третьем этапе установку охлаждают и вентилируют, удаляя из бетона лишнюю влагу. Сложность физических процессов, несоблюдение технологических норм могут привести к образованию трещин и появлению деформаций.

Причины остаточных деформаций

  1. Сокращение сроков выдерживания смеси в естественных условиях перед загрузкой в установку (оптимальное время выдержки – 2 – 4 часа с момента формирования раствора, требуемая прочность состава – 0,3 – 0,5 МПа).
  2. Резкие температурные перепады в камере, не соответствующие установленным нормам.
  3. Ячеистый бетон в качестве основного состава (содержит большой процент воды).
  4. Большая площадь поперечного сечения изделия.
  5. Тепловыделение при твердении бетонной смеси.

Тепловыделение и калориметрический анализ

Взаимодействие воды с клинкерными минералами сопровождается выделением тепловой энергии. Вследствие этого температура бетона при начальном твердении повышается. Уровень повышения зависит от массивности конструкции и состава бетона. Процессу сопутствует тепловое расширение материала, превышающее усадку.

Неравномерный разогрев бетона, быстрое охлаждение поверхностных слоёв, сохранение высокой температуры внутри изделия приводит к возникновению растягивающих термических напряжений. Если они преодолевают собственную прочность бетона на растяжение, в нём образуются трещины.

Применительно к бетону количественное измерение выделенного тепла (калориметрия) – самый надёжный и точный метод экспериментального анализа. Он позволяет оценить кинетику процесса твердения, влияние на структуру и прочность бетона различных факторов. Исследование проводится в калориметрах трёх типов: изотермическом, термосном и адиабатическом.

  • Изотермический калориметр позволяет поддерживать постоянную температуру образцов бетона. Данные измерений тепловыделения, полученные таким способом, наиболее достоверные.
  • Термосный калориметр не может обеспечить изотермический температурный режим для образцов бетона, они твердеют в случайном режиме. Благодаря простоте устройства, способ используется довольно часто. Полученные данные методом специальных расчётов и вычислений переводят на изотермический режим твердения.
  • Адиабатический калориметр применяется редко и, как правило, для определения тепловыделения крупных массивов бетона.

Разрушение под действием высоких температур

При температуре свыше 200˚C в бетоне запускаются деструктивные процессы. Постепенное снижение прочности обусловлено дегидратацией материала и распадом связующих соединений. Степень разрушения находится в прямой зависимости от роста температурного интервала. Непрерывное нагревание цементного камня до 1200˚C приводит к снижению прочности опытных образцов бетона до 35 – 40 %. Портландцемент разрушается при температуре 800˚C. Повышает устойчивость бетона к температурным воздействиям введение в его состав различных минеральных добавок.

Огнестойкость бетона

Цементный камень и связующие материалы имеют различные показатели температурного коэффициента линейного расширения. Такое несоответствие в условиях пожара может привести к снижению несущей способности бетонных сооружений, появлению сквозных трещин, полному разрушению. Поэтому, предел огнестойкости – один из важных критериев бетонных конструкций.

Показатель измеряется временным промежутком, в течение которого сохраняются несущие и ограждающие функции сооружения. Определяется опытным путём, во время которого образцы бетона подвергаются температурному воздействию в специальной установке. Соответствует двум – пяти часам.

Термостойкость бетона

Термостойкость - устойчивость бетонных конструкций к сочетанному действию механических и термических (охлаждение, нагрев) напряжений. У конструкций различного назначения этот показатель отличается. Самые жёсткие требования предъявляются к термостойким сооружениям, эксплуатирующимся в условиях максимальных нагрузок.

regionstroibeton.ru

Влияние высоких температур на прочность бетона и железобетона

При рассмотрении влияния высоких температур на бетон и железобетон следует различать, во-первых, действие на конструкцию огня во время пожара и, во-вторых, длительное действие высоких температур на специальные железобетонные сооружения, как-то: дымовые трубы, борова для отходящих газов, фундаменты под специальные печи, бункеры для золы и шлака и т. д.

От огнестойких конструкций требуется, чтобы при пожаре, не теряя значительной части своей прочности и без опасных деформаций, они выдерживали не только высокую температуру, но также и поливку водой.

Температура во время длительных пожаров достигает 1000°С, а в отдельных случаях, например в складах горючих материалов, доходит до 1400—1600°С.

Можно ли в таких условиях причислить бетон к огнестойким материалам?

Наши нормы требуют от огнестойких конструкций сопротивления температуре в 1000° в течение 3 час. Бетон не в состоянии выдержать таких температур, так как при высоких температурах цементный раствор теряет гидратную воду, вяжущая сила цемента уничтожается и бетон распадается вследствие разных коэфициентов линейного расширения отдельных камневидных составляющих. Так, известняки разрушаются при температуре выше 800 — 900°С.

Для определения потери прочности бетона с повышением температуры еще в начале прошлого столетия Ульсон (США) произвел опыты над кубиками 10х10х10хсм и призмами 15х15х36 см из бетонов состава 1:2:4, марки 130 в возрасте 33—56 дней. В одной серии опытов щебень был вулканического происхождения, а в других—известняковый. Образцы постепенно в течение 4,5 час. нагревались в газовых печах до 1200°С.

Ульсон установил также, что с повышением температуры значительно падает модуль упругости бетона. Что касается стали, то из того же чертежа видно, что допускаемым пределом работы стали следует считать температуру в 400°С. При температуре в 600°С сталь становится практически неработоспособной.

На цементном заводе Шмидта в Копенгагене в 1912 г. были проведены следующие опыты. В дымовой камере вращающейся цементной печи у самого конца печи в струе газов горения были помещены образцы (1 часть цемента, 3 части песка, 8,5% воды, возраст 28 дней). В течение всего испытания температура была постоянной 450—500° и только один раз была доведена на четверть часа до 600°С. Испытание этих образцов на сжатие показало прочность 293 кг см», т. е. на 16% меньше нормальной, а испытание на разрыв—от 3 до 6 кг/см2 т. е. почти на 85% меньше нормальной.

Таким образом при высокой температуре прочность бетона на растяжение значительно понижается и при 600°, а может быть даже между 450 и 600° фактически сводится к нулю.

Понижение прочности бетона, различное в зависимости от камневидной составляющей, и в особенности понижение

прочности на растяжение подтверждаются опытами и других исследователей.

Нп все эти данные относятся к испытаниям небольших образцов бетона. Совершенно иначе ведет себя бетон в конструкциях и в образцах более значительных размеров. Все бетоны обладают малой теплопроводностью. Высокая температура в большей или меньшей степени действует только на наружную поверхность, но внутрь бетона проникает довольно медленно.

Это подтверждается исследованием проникания теплоты внутрь бетона, проведенным к Копенгагене Грутом.

Два цилиндра с внутренним диаметром 14 см, стенками толщиной 10 см и высотой 51 см, изготовленные из бетона состава 1:2:3, о возрасте трех месяцев нагревались при помощи электрической печи до 1000СС.

Испытание продолжалось около 9 час., в течение которых температура в бетоне измерялась на последовательных глубинах от внутренней поверхности цилиндра. Цилиндры внутри хорошо сохранились и уже после испытания немного оступились. Испытания показали их прочность на сжатие около 100 кг\см~.

На черт. 49 видим, как резко падает температура при углублении внутрь бетона от нагретой поверхности.

Опыты Чикагского университета установили влияние заполнителя на огнестойкость бетона в конструкциях и на его прочность.

Бетон на кварцевом гравии дает многочисленнные и глубокие трещины и отслаивания, что сильно снижает его прочность. Бетон с базальтом и каменноугольным шлаком не даетотслаиваний. Гранит и песчаник (песчаник в большей степени) дают трещины и отслаивания только в углах. Влияние легкоплавкости гранита и базальта наблюдается после длительного испытания только на поверхности и почти не отражается на прочности конструкции.

Известняк является лучшим заполнителем бетона. Бетон на известняке не отслаивается и дает очень мало трещин. Это подтверждается и другими опытами,несмотря на сложившееся ранее мнение о вредном влиянии известнякового щебня на прочность бетона при пожаре.

Ошибочность этого мнения объясняется тем, что соответствующие опыты проводились над малыми образцами (например опыты Ульсона), в которых прочность бетона на известняке падала более быстро, чем прочность бетона на базальте.

Испытания Чикагского университета показали, что железобетонные колонны с защитным слоем в 5 см при заполнителе из щебня-известняка в течение 8 час. выдерживали под полезной нагрузкой температуру до 1200°. После прекращения огня колонны были доведены до разрушения 2—3-кратной расчетной нагрузкой.

Таким образом можно считать, что бетон является неогнестойким только в малых образцах, в конструкциях же он должен быть отнесен к материалам столь высокой огнестойкости, что используется даже в качестве защиты металлических конструкций от огня, для чего железо полностью бетонируется.

Большое значение для огнестойкости железобетонных конструкций имеет величина защитного слоя. В балках и колоннах, подвергающихся действию огня с нескольких сторон, защитный слой должен быть увеличен по сравнению с плитами, которые могут подвергаться действию огня только с одной стороны.

Совершенно иные требования предъявляются к железобетонным сооружениям, которые в условиях их эксплуатации подвергаются длительному действию высоких температур, хотя и много ниже температур при пожарах.

Нормы 1939 г. ставили условие, чтобы железобетонные конструкции не подвергались нагреванию свыше 200°С. При более высоких температурах, как например в дымовых трубах, необходима была защита бетона специальной футеровкой.

Футеровка из огнеупорного материала может примыкать к поверхности железобетонной конструкции непосредственно, служа защитной облицовкой, или же между ними может быть предусмотрен слой засыпки или воздушная прослойка. Выбор того или иного решения зависит от применяемого для футеровки материала, в особенности от коэффициента его линейного расширения.

В нормах 1939 г. понижение прочности бетона учитывалось, начиная с температуры выше 70°С при температуре до 100°С расчетная прочность понижается на 25°/0 и от 100 до 200— на 50°/0. Для последних температур вместе с уменьшением расчетной прочности изменяется и расчетное значение модуля упругости при определении температурных усилий в конструкции.

Температурные воздействия являются источником внутреннего напряженного состояния в теле бетона. Эти напряжения могут быть определены, как для однородного тела. Но помимо них в бетоне возникают напряжения вследствие различных физико-механических свойств отдельных составляющих бетона. Из них первостепенное значение имеют коэффициенты линейного расширения а,. Появление при высоких температурах трещин и значительное понижение прочности бетона с заполнителем из кварца объясняется именно тем, что у кварца а, = от 13- 10-6 до 14- 10-6. В то же время хорошая сопротивляемость известняковых бетонов находит объяснение в небольшой величине его о., =4,5 10 6 до 8- 10-6.

Огнестойкость бетона значительно повышается, если к портландцементу или к шлакопортландцементу добавить 25% шамотной муки и из шамота же сделать также заполнители (песок и щебень). Такой бетон может работать без разрушения до 1300°, но с потерей 50%прочности.

www.stroyotd.ru


Смотрите также