CC BY
38
Библиографический список
1. Дорожные эмульсии: Энциклопедия. Т. 1 / Под ред. И.Н. Петухова. М.: EARE, 1988.
2. ГОСТ Р 52128-2003. Эмульсии битумные дорожные прямые. Технические условия / СоюздорНиИ, РосдорНИИ: введ. 01.10.2003 взамен ГОСТ 18659-81. М.: Изд-во стандартов, 2003. 18 с.
3. Эшли Р., Колин Н. Микроскопические методы исследования материалов. Эберхардт, 2007.
4. Кемалов А.Ф. Интенсификация производства окисленных битумов, имодифицированные битумные материалы на
их основе: дис. ... доктора техн. наук. Казань, 2005, 363 с.
5. Сюняев З.И., Сюняев Р.З., Сафиева Р.З. Нефтяные дисперсные системы. М.: Химия, 1990. 226 с.
6. Туманян Б.П. Научные и прикладные аспекты теории нефтяных дисперсных систем. М.: Техника, 2000.
7. Ферлонг С., Джеймс А., Калиновский Э., Томпсон М.. Вода, заключенная в каплях битумных эмульсий, и ее отношение к вязкости // Коллоиды и поверхности. 1999. Vol. 152. P. 147-153.
УДК 628.316
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВОДОВОЗДУШНОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ СИНТЕТИЧЕСКОЙ ЗАГРУЗКИ АЭРОТЕНКА-БИОРЕАКТОРА
© А.М. Зеленин1
Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Изучена водовоздушная регенерация иммобилизованного ила на ершовой загрузке аэротенка-биореактора. Получены зависимости удельного расхода воздуха в водо-воздушном факеле, выходящем из одной форсунки, от удельного расхода воды и давления в водном контуре подающей системы, включающей несколько форсунок. Определена эффективность регенерации инертной загрузки от количества работающих форсунок. Приведена зависимость объема жидкости биореактора, обрабатываемого одной форсункой при заданной эффективности регенерации.
Ключевые слова: аэротенк-биореактор; синтетическая ершовая загрузка; водо-воздушная регенерация загрузки; иммобилизованный ил; свободноплавающий ил; эффективность регенерации.
TECHNOLOGICAL ASPECTS OF WATER TO AIR REGENERATION OF AEROTANK-BIOREACTOR SYNTHETIC
LOADING
A.M. Zelenin
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
The paper studies water to air regeneration of the immobilized sludge on aerotank-bioreactor brush loading. It obtains the dependences of the specific air flow in a water to air torch ejected from a nozzle on the specific water flow and pressure in the water circuit of a feeding system including a fixed number of nozzles. The efficiency of inert loading regeneration depending on a number of operating nozzles has been determined. The dependence of liquid volume in a bioreactor that is processed by a single nozzle under the specified regeneration efficiency is given.
Keywords: aerotank-bioreactor; synthetic brush loading; water to air loading regeneration; immobilized sludge; free floating sludge; regeneration efficiency.
В современных условиях развития промышленности усиливается антропогенное воздействие на окружающую среду. Особенно плачевно ситуация складывается с загрязнением поверхностных водоемов, в которые производится сброс воды, использованной на производственные и хозяйственно-бытовые нужды. В этих условиях существенно изменились требования к эффективности работы сооружений по очистке сточных вод.
Одним из наиболее перспективных методов увеличения эффективности работы очистных сооружений является метод биологической очистки, базирующийся на использовании сообществ, прикрепленных и свободно плавающих микроорганизмов. Основным принципом данного метода является увеличение дозы активного ила в аэротенке с целью снижения удельной нагрузки на активный ил. Для стабильного повы-
шения дозы ила в аэротенке устанавливаются носители биомассы с большой поверхностью для обрастания биопленкой, что позволяет повысить эффективность биологической очистки за счет увеличения рабочей концентрации активного ила, а также повысить устойчивость сооружений биологической очистки при залповых сбросах экстраординарных (токсичных) загрязнений [2].
В качестве носителей микрофлоры используются как плавающие, так и фиксированно установленные насадки из различных материалов различной формы, позволяющие поднять дозу ила в аэротенке до 8-10 г/л без ухудшения работы вторичных отстойников [1]. Эффективным материалом для носителей биомассы, размещаемым в аэротенках, является загрузка типа ерш из капронового волокна, которая обеспечивает удержание значительного количества биомассы на
1Зеленин Александр Матвеевич, аспирант, тел.: (3955) 523484, 89025614470, e-mail: [email protected] Zelenin Alexander, Postgraduate, tel.: (3955) 523484, 89025614470, е-mail: [email protected]
единицу удельной поверхности. Удельная поверхность адсорбции на ершах составляет 500 м2/м3 [4]. Иммобилизация клеток ила на носителях обычно проходит по типу естественной адгезии, т.е. самопроизвольного прилипания бактериальных клеток к поверхности носителя.
Однако необходимо отметить, что применение инертной синтетической загрузки типа ерш из капронового волокна в качестве носителей биомассы имеет и свои ограничения. Эта загрузка требует периодического удаления (регенерации) иммобилизованной биомассы, так как самопроизвольного отделения биомассы при ее отмирании не происходит. Потоки воды со скоростью ~ 0,5 м/с не смывают биомассу даже в
счет зоны разряжения подсос атмосферного воздуха, которым на выходе из форсунки обогащается струя воды и образуется водовоздушный факел. Сочетание воды и воздуха в значительной степени увеличивает эффективность удаления иммобилизованной биомассы без увеличения прямых и косвенных затрат на регенерацию ершовой загрузки.
Исследование технологических аспектов регенерации синтетической инертной загрузки водовоздуш-ным способом проводилось на физической модели биореактора, представляющей собой вертикальное поперечное сечение одного коридора объемного аэротенка [5]. Принципиальная схема установки показана на рис. 1.
Рис. 1. Схема установки
основном циркуляционном контуре аэротенка, а в «застойной зоне», в которой установлена ершовая загрузка со скоростью потоков жидкости ~ 0,15 м/с и ниже, биомасса устойчиво находится на загрузке и со временем покрывается слизью, вызывая вторичные загрязнения очищаемой воды [6]. Для интенсификации и стабилизации биологической очистки сточных вод с использованием инертных синтетических носителей необходимо периодически регенерировать загрузку, удаляя с нее иммобилизованный ил, в том числе для предотвращения вторичного загрязнения.
Существует несколько способов регенерации ершовой загрузки с иммобилизованным илом, в том числе:
• использование интенсивной аэрации с последующим возвратом промывных вод в голову очистных сооружений [1];
• извлечение ершовой загрузки из сооружения с последующей гидравлической промывкой струей воды из брандспойтов [1];
• механическая регенерация посредством передачи кинетической энергии на ершовую загрузку для встряхивания [3].
В данной работе рассмотрены технологические аспекты водовоздушной регенерации с использованием гидравлической форсунки; ее конструкция при достаточном гидравлическом напоре обеспечивает за
Установка состоит из физической модели биореактора (1), которая выполнена из силикатного полированного стекла с внутренними размерами 0,053x1,475x1,100 м. Количество воздуха, подаваемого компрессором (2) с помощью мелкопузырчатого аэратора (10) в биореактор, регулировалось клапаном (4). Мгновенный расход воздуха контролировался ротаметром (6) типа РМ-0,63 ГУЗ, а давление измерялось манометром МТПСд-100 (9). Гидравлический насос ХСт 170-1 (3) подавал водно-иловую смесь, забираемую из биореактора через всасывающий патрубок с отверстиями (18), в распределительный трубопровод водяного регенератора ершовой загрузки (15). Расход водно-иловой смеси контролировался расходомером МТК-М-8, давление - манометром (9), а температура - электронным термометром (12). Форсунки (17) крепились на распределительном трубопроводе водяного регенератора (15), подача воздуха на форсунки обеспечивалась через распределительный трубопровод (16). Расход воздуха в системе изменялся клапаном для регулирования (8) и контролировался ротаметром РМ-6,3 ГУЗ (7).
В модельный биореактор помещалась синтетическая ершовая загрузка (14), укрепленная на раме из нержавеющей стали. Загрузка крепилась к раме вертикально с шагом 100 мм, чтобы на 1 м3 объема биореактора приходилось в среднем 50 погонных метров
синтетических ершей. В биореакторе они размещались на 0,12 м выше дна и на 0,1 м ниже поверхности водно-иловой смеси, что необходимо для движения жидкости в основном циркуляционном контуре. Длина одного синтетического ерша диаметром 50 мм составляет 0,62 м. Общая длина синтетической ершовой загрузки, состоящей из семи ершей, составляла 4,34 м. Таким образом, лишь 35% объема модели биореактора было занято синтетической ершовой загрузкой. Над мелкопузырчатым аэратором и с правой стороны биореактора (0,15 м) ершовая загрузка отсутствовала.
Для оценки количества активного ила, находящегося в свободно плавающем или иммобилизованном состоянии, применили оптический метод, который заключается в определении интенсивности светового потока, проходящего через водно-иловый слой, находящийся в плоскостном биореакторе.
Интенсивность светового потока от лампы (21), проходящего через водно-иловую смесь, контролировалась люксметрами НТ 307 в двух наиболее характерных точках: в объеме ершовой загрузки (19) и в зоне свободной конвекции водно-илового потока (20), обеспечивающего насыщение очищаемой воды кислородом и нахождение ила в свободно плавающем состоянии. Люксметры показывали минимальные и максимальные значения интенсивности светового потока за контролируемый период измерения, что позволяло получить среднеарифметические значения измеряемой величины.
Для определения концентрации свободноплавающего активного ила (ССП) в биореакторе использовали метод калибровочного графика [2] - зависимость концентрации свободно плавающего ила ССП от интенсивности освещенности I (рис. 2).
0,6-0,65 м/с. Удельная интенсивность аэрации водно-иловой смеси составляла 5,41 м3/м2-ч.
Для перехода процесса осаждения ила на ершовую загрузку в квазистационарное состояние биореактор работал до момента достижения постоянного значения концентрации свободно плавающего ила, что констатировалось постоянными значениями люксметров.
Водовоздушная регенерация проводилась с помощью гидравлического насоса ХСт 170-1 по закольцованному трубопроводу. Вода для регенерации забиралась из биореактора из основного циркуляционного контура, обогащенного кислородом. Вода, подаваемая в форсунку под давлением, выбрасывалась через сопло и смывала иммобилизованный ил с ершовой загрузки.
В условиях действующих очистных сооружений, с учетом их проектной и фактической производительности, единичная мощность насосного оборудования для водовоздушной регенерации будет в значительной степени превышать мощность насосного агрегата, используемого в модельном биореакторе, соответственно значительным будет и расход электроэнергии, необходимой на регенерацию. В целях обеспечения энергоэффективности процесса водовоздушной регенерации синтетической ершовой загрузки в аэро-тенке-биореакторе необходимо проанализировать ряд технологических параметров, способствующих оптимизации данного процесса.
Одним из основных факторов, влияющих на энергоэффективность любого процесса с использованием энергоемкого насосного оборудования, является продолжительность работы этого оборудования.
Для определения достаточного времени водовоз-
1000 1500
Освещеннность, лк
Рис. 2. Зависимость свободно плавающего ила в объеме ершовой загрузки от интенсивности освещенности
Активный ил, находящийся в биореакторе, с концентраций 0,284 г/л и иловым индексом ~ 140 см3/г, оседал на ершовую загрузку, распределяясь по ней относительно равномерно гидродинамическим потоком основного циркуляционного контура. Средняя скорость в поверхностном слое потока жидкости обеспечивалась мелкопузырчатым аэратором, установленным в левом нижнем углу биореактора, и составляла
душной регенерации, с целью максимального удаления прикрепленной к синтетическим ершам микрофлоры, проводили несколько регенераций - при одинаковом удельном расходе по воде и воздуху, но различных по продолжительности, при общей дозе ила в модели биореактора 0,284 г/л. Кинетика процесса осаждения ила на синтетическую ершовую загрузку при различной продолжительности регенерации для
свободно плавающего ила представлена на рис. 3.
По дозе ила, находящегося в свободно плавающем состоянии, после регенерации можно сделать расчет эффективности водовоздушной регенерации:
/ТН fiK
Э = Ссп ~Ссп • 100%,
Гн
С г<
где Снсп, Сгсп - концентрация свободно плавающего ила до и после регенерации соответственно.
Регенерация синтетической загрузки с различной продолжительностью, при одинаковом удельном расходе по воде и воздуху, показала, что в диапазоне от 30 до 90 секунд эффективность регенерации составила: Э,™ = 96,4% и Э^ = 98,5%. При увеличении продолжительности регенерации по времени от 1,5 до 3 раз эффективность регенерации изменилась незначительно: ДЭ = 2,1%.
С учетом данных, полученных в ходе эксперимента, достаточное время для эффективного удаления прикрепленной к синтетическим ершам микрофлоры,
32
при удельных расходах по воде 55,72 м /м •ч и воздуху 21,76 м3/м2-ч, может быть принято не менее 30 и не более 60 секунд в зависимости от индивидуальных условий.
Большое значение, оказывающее влияние на энергоэффективность процесса водовоздушной регенерации ершовой загрузки, имеет соотношение удельных расходов по воде и воздуху, а также количество гидравлических форсунок и их расположение в биореакторе.
Регулировка интенсивности водовоздушного факела осуществлялась изменением расхода воды, подаваемой насосом. Максимальная удельная интенсивность выбрасываемой струи воды для нашего эксперимента составила 55,72 м3/м2-ч, при этом подсос атмосферного воздуха происходил с удельной интенсивностью 21,76 м3/м2-ч.
Использование водовоздушной регенерации инертной загрузки с изменяющейся интенсивностью по воде и воздуху позволило получить зависимость эффективности регенерации в процентах от удельных интенсивностей по воде и воздуху в м3/м2-ч (рис. 4).
Рис. 3. Кинетика изменения концентрации свободно плавающего ила при осаждении его на ершовой загрузке при различной продолжительности водовоздушной регенерации
Рис. 4. Зависимость эффективности водовоздушной регенерации от удельных интенсивностей регенерации
по воде и воздуху
Увеличение удельной интенсивности регенерации по воде с 37 до ~ 55,72 м3/м2-ч позволило поднять эффективность регенерации с ~ 65 до ~ 73%. Эти же значения эффективности достигаются при увеличении интенсивности регенерации по воздуху до ~ 21,76 м3/м2-ч.
Для эффективной водовоздушной регенерации ершовой загрузки при плотности 50 м.п./м3 в течение 30-60 секунд, необходимой и достаточной является удельная интенсивность регенерации по воде 50 м3/м2-ч при сопутствующей максимальной эжекции воздуха.
Изменение доли воздуха в водовоздушной регенерации ершовой загрузки оказывает сильное влияние на эффективность удаления иммобилизованного ила с загрузки. На графике (рис. 5) представлены кинетические зависимости изменения концентрации свободноплавающего ила во всем объеме модельного биореактора. Максимальная эффективность 96,4% соответствовала водовоздушной регенерации с удельной интенсивностью по воздуху J, равной 21,76 м3/м2-ч. Полное исключение воздуха в водовоздушной регене-
рации уменьшило эффективность удаления ила с ершовой загрузки до 61,4%.
Подбор необходимого и достаточного количества форсунок для осуществления водовоздушной регенерации иммобилизованного ила на инертной ершовой загрузке проводился с учетом следующих показателей:
• удельные расходы воздуха и воды (отнесенные к площади днища модели) в водовоздушном факеле;
• давление в гидравлическом контуре регенера-ционной схемы;
• количество гидравлических форсунок;
• концентрация свободно плавающего ила в динамике в межрегенерационном периоде.
Зависимость удельного расхода эжектируемого форсунками воздуха Q(i0 от удельного расхода воды
Q/(i0, подаваемого насосом в водный контур с фиксированным числом форсунок от одной до семи, имеет экстремальный характер (рис. 6).
Время1
Рис. 5. Эффективность водовоздушной регенерации ершовой загрузки с изменяющейся удельной интенсивностью воздушной составляющей регенерации и, м3/м2^ч. Часовой расход воздуха отнесен к площади
зеркала водно-иловой смеси биореактора
Рис. 6. Зависимость удельного расхода воздуха от удельного расхода воды регенерационного факела для форсунок, находящихся в аэротенке-биореакторе. Количество форсунок (п) указано цифрами
Увеличение количества форсунок при использовании насоса ХСт 170-1 приводило к возрастанию удельного расхода воды с 10 до 60 м3/м2-ч и, соответственно, к увеличению подсоса воздуха с 18 до 25
м3/м2-ч. При пяти работающих форсунках наблюдалось максимальное эжектирование воздуха, которое составляло 27 м3/м2-ч. Дальнейшее увеличение числа форсунок привело к уменьшению эжектирования воздуха.
Эта же зависимость, но представленная для удельных расходов воды 2/(1) и воздуха 2д(1), проходящих через одну форсунку (расход делили на количество форсунок), имеет сложный вид с точкой перегиба при трех форсунках (рис. 7).
Рис. 7. Зависимость удельного расхода воздуха от удельного расхода воды, проходящих через одну форсунку из общего числа форсунок, находящихся в аэротенке-биореакторе. Количество форсунок (n) указано цифрами
Незначительные колебания удельного расхода воды, подаваемого через каждую форсунку, приводили к резкому уменьшению эжектирования воздуха. Так, увеличение количества форсунок с одной до трех уменьшило эжектирование воздуха с 18 до 8 м3/м2-ч. Дальнейшее увеличение числа форсунок приводит уже к незначительному уменьшению эжектируемого воздуха. Увеличение числа форсунок с трех до семи уменьшает эжекцию удельного расхода воздуха через одну форсунку с 8 до ~ 4 м3/м2-ч, при незначительном уменьшении удельного расхода воды ~ с 10 до 9 м3/м2-ч.
Давление воды в водяном контуре водовоздушной регенерации с увеличением количества форсунок уменьшается с 3,2 до 2,0 кгс/см2 (рис. 8).
Максимальный удельный расход воздуха, эжекти-руемый форсункой, наблюдается для одной форсунки, находящейся в биореакторе, и составляет 18 м 3/м2-ч, а минимальный для каждой из семи форсунок, обеспечивающих регенерацию, ~ 3 м3/м2-ч. Полученная зависимость описывается уравнением
Q?(1) = 30,671 • P5 -360,73 • P4 +1685,8 • P3 -
-3911-P2 + 4506,5 • P - 2062,1 с высоким коэффициентом детерминации R = 0,9992. С увеличением числа форсунок постоянно уменьшается давление в водном контуре водовоздушной реге-
нерации на величину 0,2 кгс/см с одновременным уменьшением расхода воздуха через каждую форсунку.
Рис. 8. Зависимость удельного расхода воздуха, эжектируемого одной форсункой из общего числа форсунок, находящихся в аэротенке-биореакторе, от давления в водяном контуре водовоздушной регенерации. Количество форсунок (п) указано цифрами
Вид зависимости, представленной на графике (рис. 8), качественно сохраняется для зависимости влияния давления в водном регенерационном контуре на величину отношения расходов воздуха и воды Ос,^ (рис. 9). Зависимость описывается степенным уравнением с коэффициентом детерминации Р = 0,9999:
= 2,6379 • Р5 - 29,656 • Р4 +131,66 • Р3 -
Q
f
-288,14 • P2 + 310,9 • P-132
Рис. 9. Зависимость отношения расходов воздуха
и жидкости, проходящих через одну форсунку из общего числа форсунок, находящихся в модели, от давления в водяном контуре водовоздушной регенерации. Количество форсунок (п) указано цифрами
С увеличением числа форсунок и изменением давления в водяном контуре отношение расходов газ-жидкость резко уменьшается ~ с 1,9 до 0,4. Для одной форсунки, находящейся в биореакторе, на один объем воды приходится 1,9 объема воздуха, а для одной форсунки из семи - на один объем воды приходится 0,4 объема воздуха, что отражается на регенерацион-ной способности водовоздушного факела.
Рис. 10. Зависимость отношения расходов воздуха и жидкости, проходящих через одну форсунку, от общего количества форсунок, находящихся в биореакторе
а) б)
Рис. 11. Эффективность регенерации ершовой загрузки с иммобилизованным илом: а - от количества форсунок в модели объемом 0,08 м3; б - от объема жидкости, приходящейся на одну форсунку. Количество форсунок (п)
указано цифрами
Зависимость отношения расходов газа и жидкости от количества форсунок приведена на графике (рис. 10) и описывается уравнением
б = 1,8337 • п0'732. б/
Эффективность водовоздушной регенерации от количества форсунок приведена на графике (рис. 11, а). Полученная зависимость описывается степенным уравнением Э = 80,187• п0'0876. Эффективность регенерации изменялась ~ с 80 до 95%. Величину эффективности регенерации Э определяли по увеличению концентрации свободно плавающего ила по формуле
/ТН /ТК
Сп ~ Ссп • 100%,
Гн
СГТТ
Э = ■
где Снсп, Сксп - концентрация свободно плавающего ила до и после регенерации соответственно.
С целью увеличения информативности полученной зависимости представим ось абсцисс в виде объема биореактора, обрабатываемого одной форсункой (рис. 11, б). Зависимость, представленная на данном рисунке, позволяет оперативно определить количество форсунок по объему проектируемого аэрируемого сооружения при необходимой эффективности водо-
воздушной регенерации.
Таким образом, проведенный анализ полученных данных позволяет сделать следующие выводы:
♦ Периодическая водовоздушная регенерация синтетической ершовой загрузки продолжительностью 30-60 секунд, при удельных расходах по воде 55,72 м3/м2-ч и воздуху 21,76 м3/м2-ч, позволяет интенсифицировать и стабилизировать биологическую очистку сточных вод, а также исключить вторичное загрязнение очищаемой воды.
♦ Максимальная эффективность водовоздушной регенерации в биореакторе достигается при максимальном давлении в водяном контуре не менее 3,0 кгс/см2 и соотношении расхода газ-жидкость не менее 1,0. Изменение соотношения газ-жидкость в сторону уменьшения расхода газа значительно снижает эффективность удаления иммобилизованного ила с ершовой загрузки.
♦ Анализ полученной зависимости эффективности водовоздушной регенерации синтетической загрузки от количества регенерационных форсунок и их расположения позволяет рекомендовать рассчитывать количество форсунок из соотношения: одна форсунка на объем обрабатываемой сточной воды, равный 0,04 м3, с достаточно высокой эффективностью 85%.
Статья поступила 21.01.2015 г.
Библиографический список
1. Воронов Ю.В., Яковлев С.В. Водоотведение и очистка сточных вод: учеб. для вузов. М.: Изд-во АСВ, 2006. 704 с.
2. Кульков В.Н., Зеленин А.М., Сосна В.М. Определение концентрации свободно плавающего активного ила в биореакторе // ВодаМедаЕте. 2012. № 3 (55). С. 18-20.
3. Кульков В.Н., Солопанов Е.Ю., Сосна В.М. Применение механической регенерации синтетической загрузки в биореакторе // Вестник МГСУ. М.: Изд-во МИСИ - МГСУ, 2013. № 7. С.131-139.
4. Пат. № 2078738, РФ, С02F3/34 CT2F3/12. Способ подавления бактериального нитчатого вспухания активного ила /
Н.С. Жмур, О.М. Лапшин; заявитель и патентообладатель Н.С. Жмур, О.М. Лапшин. № 94028293/13; заявл. 27.07.94; опубл. 12.05.97.
5. Первых И.А., Зеленин А.М., Сосна В.М. Физическое моделирование газогидродинамической обстановки в аэротенке вытеснителе // Вестник ИрГТУ. 2013. № 7 (79). С. 89-92.
6. Солопанов Е.Ю., Сосна В.М., Зеленин А.М. Интенсификация биологической очистки сточных вод в аэротенке с инертной ершовой загрузкой: тр. МНПК «Земля, вода, климат Сибири и Арктики в XXI веке - проблемы и решения» (Тюмень, 21 марта 2014 г.). Тюмень, 2014. С. 166-169.
УДК 691-4
ИЗМЕНЕНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ СВОЙСТВ БЕТОНОВ ПРИ ОХЛАЖДЕНИИ И ЗАМОРАЖИВАНИИ
© Б.И. Пинус1, Ж.Н. Пинус2, И.В. Хомякова3
1,3Иркутский государственный технический университет, 6640074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83. 2Иркутский государственный университет путей сообщения, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Чернышевского, 15.
Представлены данные экспериментальных исследований изменения прочности, деформаций и энергии разрушения при сжатии бетона класса В25 в процессе его ступенчатого охлаждения в диапазоне температур от +20 до -60°С. Дано статистическое обоснование численных значений нормируемых параметров бетонов в различных термовлажностных условиях.
Ключевые слова: бетон; замораживание; прочность; деформации; температура.
CHANGE IN CONCRETE STRUCTURAL PROPERTIES UNDER COOLING AND FREEZING B.I. Pinus, Zh.N. Pinus, I.V. Khomyakova
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia. Irkutsk State University of Railway Engineering, 15 Chernyshevsky St., Irkutsk, 664074, Russia.
The paper introduces the data of experimental studies of changes in strength, deformations and fracture energy under the compression of V25 class concrete during its stepwise cooling in the temperature range from +20ГС to -60ГС. It also provides a statistical justification of the numerical values of concrete normalized parameters under different thermal and moisture conditions.
Keywords: concrete; freezing; strength; deformations; temperature.
Постановка вопроса
Эксплуатация бетонных и железобетонных конструкций в суровых климатических условиях объективно сопряжена с их охлаждением, длительным и циклическим замораживанием и, как следствие, работой бетона при различных температурно-влажностных условиях. Отметим, что существующий технический регламент проектирования бетонных и железобетонных конструкций не предусматривает при этом дополнительных расчетно-конструктивных процедур, кроме использования бетонов повышенной морозостойкости. Очевидно, предполагается, что возникновение внут-
реннего напряженного состояния конструкции при охлаждении и замораживании компенсировано соответствующим изменением прочностных и деформа-тивных свойств бетона.
Между тем, имеются экспериментальные данные [1], указывающие на неоднозначность и нетождественность динамики прочности и деформативности бетона при колебаниях температуры в пределах положительных и отрицательных значений. Эти различия особо значимы в статистических оценках распределения параметров этих свойств [2] и существенно зависят от влагосодержания бетонов.
1Пинус Борис Израилевич, доктор технических наук, профессор кафедры строительных конструкций, тел.: (3952) 405137, e-mail: [email protected]
Pinus Boris, Doctor of technical sciences, Professor of the Department of Building Structures, tel.: (3952) 405137, e-mail: [email protected]
2Пинус Жаннетта Наумовна, преподаватель, тел.: (3952) 230579. Pinus Zhannetta, Lecturer, tel.: (3952) 23/05/79
3Хомякова Ирина Васильевна, кандидат технических наук, доцент кафедры строительных конструкций тел.: (3952) 405137. Khomyakovа Irina, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Building Structures, tel : (3952) 405137
