РАЗДЕЛ 2
ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Экспериментальное оборудование
К основному экспериментальному оборудованию относится: сушильный шкаф СНОЛ 3,5.35.3,5/3М; сушильный шкаф СЭШ-3М; муфельная печь СНОЛ 1,6.2.0.0,8/9-М-1; разрывная машина Р-10; установка, собранная на базе муфельной печи и испытательного пресса.
2.1.1. Оборудование и материалы для изготовления образцов. При изготовлении образцов использовались материалы, соответствующие тяжелому бетону на гранитном щебне: портландцемент марки "500"; кварцевый речной песок фракции ? 1 мм; щебень гранитный фракций от 5-10 мм до 45-50 мм; вода водопроводная.
Для взвешивания материалов использовались весы бытовые. Формовка цилиндрических образцов осуществлялась при помощи труб пластиковых диаметром 106 мм, 76 мм и 56 мм.
Для сушки образцов использовались сушильные шкафы СНОЛ 3,5.35.3,5/3М (мощность 2,5 кВт); СЭШ-3М (мощность 1,2 кВт). Для контроля температуры использовались хромель-алюмелевые термопары TXA-VIII в комплекте с градуированными омметрами и ртутный термометр для градуировки термопар.
При аттестации образцов использовалась разрывная машина Р-10. Для уменьшения трения торцов образца в губках машины использовалась бязь техническая
2.1.2. Оборудование для исследования физических параметров образцов до, во время и после нагрева. Для исследования теплофизических характеристик образцов использовалось такое оборудование:
цилиндрические образцы диаметром 100 мм, длиной 300 мм;
разрывная машина Р-10;
муфельная печь СНОЛ 1,6.2.0.0,8/9-М-1 (мощность 2 кВт);
хромель-алюмелевые термопары TXA-VIII в комплекте с градуированными омметрами, фольга алюминиевая;
керамический стержень длиной 350 мм; стрелочный индикатор;
Для исследования образцов при их нагреве под нагрузкой использовалось такое оборудование:
цилиндрические образцы диаметром 56 мм и 76 мм, длиной соответственно 100 мм и 200 мм;
установка для испытания, состоящая из муфельной печи (мощность 2,5 кВт) и гидравлического пресса, асбестовая ткань для уменьшения трения между губками пресса и образцами;
хромель-алюмелевые термопары TXA-VIII в комплекте с градуированными омметрами;
устройство управления температурой Протерм -100
стрелочный индикатор.
2.1.3. Оборудование для исследования структуры образцов
Для исследования структуры образцов использовалось такое оборудование:
микроскоп биологический "Биолам-Д-11", пинцет глазной (ГОСТ 21241-89Е).
микроскоп растровый электронный РЕМ 100У (SELMI), спирт этиловый;
эксикатор, бязь техническая (ГОСТ 8474-80).
2.2. Методика изготовления бетонных образцов
Состав образцов соответствует тяжелому бетону на гранитном заполнителе, который является наиболее распространенным для изготовления железобетонных колонн, монолитно-каркасных сооружений [30-36], а также опытных образцов элементов конструкций и моделей элементов конструкций для натурных огневых испытаний, известных из [4]. Состав образцов в пропорциях по массе сухих материалов на 1 м3 был следующим: портландцемент марки "500" ? 460 кг ? 10 кг; песок кварцевый речной ? 660 кг ? 10 кг; щебень гранитный ? 1150 кг? 10 кг; вода водопроводная.
Для изучения влияния структуры бетона на теплофизические параметры изготовлялись три группы по 12 образцов с разными водоцементными соотношениями: В/Ц = 0,3 (вода - 138 кг ? 10 кг); В/Ц = 0,36 (вода - 165 кг ? 10 кг); В/Ц = 0,4 (вода - 207 кг ? 10 кг). В каждой группе изготовлялись по три образца с одинаковыми фракциями гранитного заполнителя (щебня) - 5-10 мм, 10-20 мм, 20-30 мм, 40-50 мм. Заполнители большей крупности не применялись из-за большого разброса результатов эксперимента.
Формование образцов для определения теплофизических параметров происходило при помощи форм, изготовленных из пластиковых труб диаметра 106 мм. При изготовлении образцов предусматривались глухие продольные отверстия для термопар в геометрическом центре оснований цилиндрического образца и возле края, таким образом, чтобы слой бетона между поверхностью термопары и воздухом составлял 2-3 мм для устранения влияния разности восприятия теплового излучения поверхностями образца и термопары. После формовки, образцы подвергались операции штыкования для уплотнения структуры бетона. Твердение происходило на воздухе в течение 28 суток. После образцы подвергались сушке в сушильном шкафу СНОЛ 3,5.35.3,5/3М в течении 3 часов при температуре 110?.
Для проведения эксперимента в образцы 1 устанавливали термопары 2, как показано на рис. 2.1. Уплотнение контакта между термопарой и материалом образца осуществляли при помощи стальной фольги 3.
Состав образцов для испытаний при нагреве под нагрузкой был таким: портландцемент марки "500" ? 460 кг ? 10 кг; песок кварцевый речной ? 660 кг ? 10 кг; щебень гранитный ? 1150 кг? 10 кг фракции ; вода водопроводная 165 кг ? 10 кг; В/Ц = 0,36. Формование образцов происходило при помощи форм изготовленных из пластиковых труб диаметра 56 мм (партия 20 шт.) и 76 мм. (партия 20 шт.) После формовки, образцы подвергались операции штыкования. Твердение происходило на воздухе в течение 28 суток. После образцы подвергались сушке в сушильном шкафу СНОЛ 3,5.35.3,5/3М в течение 3 часов при температуре 110?.
Для изготовления образцов для испытания поведения стальной арматуры и бетона был использован бетон того же состава. Для моделирования арматуры были использованы ребристые стальные стержни из Ст. 3 ГОСТ 1050-74 диаметром 10 мм, соответствующие арматуре класса А-І. Вид образцов, готовых к испытаниям приведен на рис. 2.2. Все условия твердения и последующей обработки выдержаны в соответствии с [7, 8].
2.3. Методика предварительных исследований свойств бетона
Для определения теплофизических параметров - коэффициента теплопроводности и теплоемкости используются данные, полученные при нагреве цилиндрических образцов диаметром 100 мм и длино