Значение электродно - резонансного фактора флуктуирующих систем в формировании структуры бетона Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

3/2010 мв.ВЕСТНИК

ЗНАЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОДНО - РЕЗОНАНСНОГО ФАКТОРА ФЛУКТУИРУЮЩИХ СИСТЕМ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ БЕТОНА

В.А. Погорелов

ИГАСУ

По электродно- резонансному фактору флуктуирующих систем была установлена сущность электродов в системе электроразогрева бетонной смеси, где расчётно-теоретическим путём впервые в практике вычислены параметры флуктуирующих значений в системе бетонной смеси, а значения спада установленной мощности электронов, в итоге, формирует микроструктурный процесс «цементного камня» в бетоне в целом.

According to the electrode-resonance factor of fluctuating systems the essence of electrodes in concrete mix electro-heating up system was established; where fluctuating value parameters in concrete mix systems were computed for the first time using calculations and theoretical methods and where the drop value offixed electrons power forms micro structural process of "cement stone " in concrete on the whole.

1. Конструктивная сущность электродов в системе электроразогрева бетонной смеси

Для устойчивого разогрева на строительных площадках и заводах ЖБИ, с целью отпуска товарной бетонной смеси, используют пластинчатые, стержневые или комбинированные электроды [1]. Наиболее распространёнными являются пластинчатые сплошные электроды, выполненные из листового металла толщиной 6,0 10,0 мм. Однако, анализ литературных данных и практика производства работ [2,3] показывают, что данное конструктивное решение не позволяет без перепадов температур вести обусловленный расчётом разогрев бетонной смеси. Электродные пластины, как правило, быстро обрастают бетоном, а их очистка требует значительных затрат ручного труда.

Анализ работы устройств электроразогрева бетонной смеси по настоящий день показывает сложившиеся тенденции снижения качества по разогреву бетонной смеси в виду отсутствия, по существу, в проработке фундаментальных работ о сущности формирования «цементного камня» в бетоне, а также в отсутствии необходимых устройств и установок отвечающих требованиям в кооперативном управлении энерговоздействий на бетонную смесь с целью создания качественно нового структурообразующего бетонного продукта гарантированно отвечающего за прочность и долговечность конструкций.

2. Сущность флуктуации в системной работе электронов реактора бетонной смеси

Во всякой макроскопической системе движение частиц в той или иной степени неупо-рядочено. В состоянии равновесия наступает полный хаос. Нельзя предсказать точно,

сколько кластерных частиц цементной смеси окажется в некоторый момент в пределах выделенного объёма реактора или сколько из них и какие нанесут фрактальный удар в сформировавшийся цементный камень бетона или с ударом о металлическую стенку реактора. Вследствие этого мгновенные значения температуры, давления, плотности и других величин всё время изменяются. Они колеблются около некоторых средних, то есть, - равновесных значений.

Спонтанные отклонения какой- либо физической величины от её равновесного значения, возникающие вследствие неупорядоченности движения частиц в системе, называются флуктуациями физической величины.

Обычно флуктуации малы в макроскопическом аспекте. К ним относятся: молекулярное рассеяние света, электронное рассеяние ионов электродов, искровых разрядов атомов при электротепловой работе электродов. Флуктуации соответствует переход системы из более вероятного макроскопического состояния в менее вероятное. При этом энтропия уменьшается.

Итак, в пределах флуктуации энергия, в данном случае в реакторе бетонной смеси,- изменяется случайным образом от столкновения к столкновению. Зная функцию е^) для достаточно большого промежутка времени т, определяем среднее значение энергии кластерной молекулы цементно- бетонной смеси, по формуле (4.31)[4]

<£>=— Л^*)&, в нашем случае имеем:

з1 >=- ^е^ )&

2 ( ч _ _

3 шах^ 1 ^0,666667-1,107 ^0,738000

— | м —---—---—-

1 т ^ т <еш;п >^<ешах > 1с 0,661290 0,661290

111111 11ША ' '

= 0,859069 =1,299081 0,661290

аш;п = бша = а1 /<Б! >=1° /1,299081=0,769775° «0,77°;

2 1 41° Г

где — ; 0,666667>-=0,661290 ;

3 1 из 62 ° С

173 5° С

где <ешах >=7 1ша^160 =л/1225*1,107 ;

V 60 С

01 = 0,77° '1раД =0,013438рад ; где 0,77° =- Ь

57,3° 0,074250м

Ь1 = 0,013438-0,074250 м « 0,997772 -10 ~3 м = 0,0998см «1,0мм

0 ЬУ 0,997772-10"3 м „ ^ п __0

где 81 =а1 = у =-=0,013438рад-57,3 = 0,77

1 1 /г 0,074250м Р

л лптт^^ 1 л-3

Находим г1 = 0----=1,295808-10~3м=0,130см=1,30мм [5, с.120]

0,77 °

Ъ л/1—V 2/с2

Х=--^- = 6,284355м/с-0,362473=2,277909м/с , где

ш0с V/с

3/2010

ВЕСТНИК _МГСУ

ъ

6,626176-10-34Дж с-9,109534 10~31 кг-0,756767-1015м

т0с 9,109-10~31 кг-0,333564-10~8 м/с-2,18-1048 Дж-с-1,097373-107 м4

45,679497м , ,

-=6,284355м/ с

7,268765

где

и

2,818481-108 м,

ф1

2/с2 (2,997925-108 м/с)2 V/с

1-

7,943885

8,987554 ^Д"0,883871 ^0,116129

2,818481-108 м/с

2,997925-108 м/с 0,340777

= ' = 0,362473

0,940144

X

0,940144

0,940144

0,940144

Рис. 1. Щелевая флуктуация макро- и микровеличин зерна цемента в бетонной смеси

Р =

2лЙ 2-3,141593-1,054590-10 ~34 Дж-с 6,626185-10 ~34 Дж-с-1,521032-10 ~8

1 X (2,777909 м/с-0,023695-10 ~3 )-10 ~8

10,°78639-10С-=153,117284-10-26

(0,065823-10~3 м/с)-10~8

0,065823

153,117284-10"

26 Дж-С2

м

•1кг-с-м

м

0,980665-10 4 Дж-1,380662-10 ~23 Дж / К-0,861712-10 ~4 К

= 153,117284кг-с = 153,117284 _ц,531757 д (5.4)[4] 1,359967 •9,806650кг-с 13,277880

где

Т

.2

0,661290 273,15К

9,806650м/с

0,998-10 ~3 м

м

=(0,002421-9,806650 м/с)-0,998,10 м = 0,023742-0,998-10 ~3 = 0,023695-10 ~3

м ~2

Определяем импульс электрона, проходя через щель цементной смеси бетона, [4, с.154]

пх =

Ч

2

2

ДРх1 = р.01 =11,531757Н-0,013438рад=0,154964Н«0,155Н ;

При этом, определяем движение электрона по флуктуирующей бетонной смеси,[4, с.154]

П 1,054590-10"34 Дж-с-0,239кал-м 0,252047 „„^„^

=-=---—-—----=—-=0,051254м =

01 Р 0,013438-153,117284-10 ~26 Дж-с 2-2,39-10 ~8 кал 4,917640

=5,13см=51,3мм ;

Далее, уточняем щелевую флуктуацию цемента в бетонной смеси [4, с.154] _ П _ 1,054590-10"34Дж-с-м-0,239кал-град _ 0,252047 _

(X1 —01 —-—-~-~-~-—-—

Р-^ 153,117284-10 ~26 Дж-с 2-0,051254м-2,39-10 ~8 кал 18,756417

=0,013438рад-57,3° = 0,77 ° В соответствии полученных расчётных данных устанавливаем, что электронно-газовая раздвижка в цементной смеси под углом 91 = 0,77 ° при давлении ДРх1 = 0,155Н в бетоне составляет = 51,3мм , что соответствует макроструктурному процессу, (см. рис. 2).

Далее определяем расчётные составляющие при флуктуации её максимальной диэлектрической проницаемости <етах >=1,107 , по формуле (4.31) [4] где в нашем случае имеем

'-т ...........

2 / ч

3^ тах^ 1 >,666667-1,107 >,738000 0,859069

т л Т <етах > 60с 1,107-1,000 60с-0,107 6,42 =0,133811

атап =Бта=а1 /<б2 >=1° /0,133811=7,473227° «7,47°;

0 2 = 7,47 '1рЕД = 0,130366рад ; где 7,47 ° =-Ь- ;

2 57,3° 0,074250м

Ь2 = 0,130366-0,074250 м = 0,009680 м = 0,968-10 ~2 м = 0,968см = 9,7мм

Ь2/ 0,968-10"2м --.„ плп„

где 82 =а2 = 2/ =-=0,130370рад-57,3 = 7,47

2 2 А 0,074250м Р

Находим г2 = 0,968,10 М = 0,001296м«0,0013м=0,13см=1,3мм 7,47 °

Определяем расчётом импульс электрона, по формуле (5.4) [4] р _- 2-3,141593-1,054590-10~34 Дж-с _6,626185-10~34 Дж-с-1,521032-10_ 2 'к (2,777909м/с-0,037191-10)-10~8 (0,103313-10~3 м/с)-10~8

_10,07863 9-10-26 Дж-с = 97 554412.10-26 =

0,103313

97,554412-10~26 Дж'С2 -1кг-с-м

0,980665-10 4 Дж-1,380662-10 ~23 Дж / К-0,861712-10 ~4 К 97,554412кг-с 97,554412

1,359967-9,806650кг-с 13,277880

=7,347138Н ;

3/2010

ВЕСТНИК _МГСУ

где

•\АшахЛ

■Я н

^73,5° с/ 60° С _1 273,15К

9,806650м/с

9,680-10 м

273,15

0,107 9,806650М 1 9,680'10"3М 0,391726-10"3-9,8066504 1-9,680.

м

„2

10 "3 м

=(0,003842-9,680-10"3 )= 0,037191-10"3 ; Определяем импульс электрона, проходя через щель цементной смеси бетона, [4, с.154]

АРх2 = Р-92 = 7,347138Н•0,130370рад=0,957848Н«0,958Н ;

При этом, определяем движение электрона по флуктуирующей бетонной смеси, [4, с.154]

¿2 ="

й

1,054590-10-34 Дж-с-0,239кал-м

0,252047

0 2-Р2 0,130370-97,554412-10 ~26 Дж-с 2-2,39-10 ~8 кал 30,396423 =0,830см=8,30мм ; Далее, уточняем щелевую флуктуацию цемента в бетонной смеси [4, с.154]

0,252047

=0,008292м=

П

1,054590 10-34 Дж-с-м-0,239кал-град

а2 =И2 =-

Р-¿2 97,554412-10"26 Дж-с2 -0,008292м-2,39-10"8кал 1,933322 =0,130370рад-57,3° = 7,47 ° В итоге устанавливаем, что электронно- газовая раздвижка в цементной смеси под углом 92 = 7,47° при давлении АРх2 = 0,958Н в бетоне составляет ¿2 =8,30мм , что соответствует микроскопическому процессу, (см.рис.2). р. н

«„1(1 10.0 20.0 ЗОЛ 40,(1 50.0 |), ,|Ш

Рис.2. Параметры «зёрен» цементной смеси, полученные в результате щелевой флуктуации в бетоне при: макроструктурном процессе - ¿1 = 51,3мм; ©1 = 0,77°; в1 = 1,0мм; Р1 =11,532Н ; микроструктурном процессе - ¿2 =8,30мм; ©2 = 7,47°; в2 = 9,7мм; Р2 = 7,347Н ;

п

X

2

2

Т

2

2

2

Вследствии анизотропности бетона [6, с.79], где в результате гидратации цемента при активной работе цепных её реакций, в соответствии нетривиального расчётного подбора состава бетона, - получены в цементном тесте гелеобразные сгустки (рис. 2) в виде «цементного камня», которые и составили плотную структуру её капиллярной пористости, состоявшегося по факту, как «структура в структуре» бетона.

Литература:

1. Руководство по электротермообработке бетона // Научно- исследовательский институт бетона и железобетона Госстроя СССР (НИИЖБ). - М.: Стройиздат, 1974. - 255 с.

2. Ахвердов И.Н., Маргулис Л.Н. Влияние электрического поля на электропроводность бетона / Доклады Академии наук БССР, 1964, т.8, №7, с. 780-783.

3. Козяк Л.Я. О контактном электроподогреве бетона // Бетон и железобетон. - 1969. - №11, с. 14-18.

4. Тарасов Л.В. Мир, построенный на вероятности. Кн. для учащихся. - М.: Просвещение, 1984. - 191 с.

5. Трофимова Т.И. Оптика и атомная физика: законы, проблемы, задачи: Учебн. пособие для вузов. - М.: Высш. шк., 1999. - 288 с.

6. Баженов Ю.М., Комар А.Г. Технология бетонных и железобетонных изделий: Учебник для вузов. - М.: Стройиздат, 1984. - 672 с.

Ключевые слова: электродные пластины, бетонная смесь, цементный камень, реактор, флуктуации, столкновения, кластерные молекулы, импульс электрона, щель цементной смеси, газовая раздвижка, параметры «зёрен».

Keywords: electrode plate, concrete mix, cement stone, reactor, fluctuation, collisions, cluster, molecules, electron pulse, slot in the cement mix, sliding gas equipment, parameters of "grains" in cement stone.

Рецензент: Гуюмджян П.П., научный консультант, доктор технических наук, профессор Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ивановский государственный архитектурно-строительный университет».