книги из ГПНТБ / Бричкин А.В. Направленное разрушение искусственных минеральных сред огнеструйными горелками

woo

800

600

400 А

200

зо

го

• 15 5

t. мл

Рис. 38. Изменение температуры в глубь бетонной плиты на расстоянии 50 мм от края изделия для моментов времени 5, 15, 20 и 30 сек. после оплавления. Скорость перемещения фа-' кела 50 мм/сек.

других материалов и скоростей перемещения факела. Установлено, что при скорости перемещения факела по поверхности 50 ммісек все кривые, соответствующие тем­ пературам 1300—400° С, лежат в оплавленном слое, тол­ щина которого 2 мм, при скорости 30 мм/сек— 1300— 500° С, при 15 мм]сек — 1300—600° С. Соответственно этим скоростям изотермы температур меньше 4.00° С, 500° С и 600° С незначительно продвигаются в глубь пли­ ты максимум на 3—4 мм.

Известно, что бетоны при нагревании до 500° С незна­

Таким образом, расчет показывает, что при таком быстром процессе оплавления прогрев изделия незначи-

телен, изотермы температур 600—1000° С, при которых происходит потеря прочности, лежат в зоне спекания, где происходит упрочнение бетона.

При скорости перемещения факела меньше 15 мм/сек возможно нарушение прочности бетона между оплавлен­ ным слоем и изделием.

Наши расчеты подтверждаются экспериментами [108], которые показали, что тонкая стекловидная пленка, по­ лучающаяся при обжиге бетона и кирпича ацетиленовой горелкой, способна выдержать разную смену температур и влажности. Более того, оказалось, что после 150 циклов замораживания и размораживания прочность сцепления пленки с бетоном даже повышается.

Исходя из вышеизложенного, нарушение прочности бетона между оплавленным слоем и изделием при скоро­ сти перемещения факела 15 мм/сек и более отсутствует.

6. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА

Методы контроля прочности бетона, основанные на изготовлении и испытании стандартных образцов [109, 110], не удовлетворяют строителей по ряду причин. Объем изготовляемых стандартных образцов составляет ничтожную долю от объема конструкций или сооруже­ ний, условия твердения стандартных образцов значитель­ но отличаются от реальных условий твердения бетона в сборных железобетонных конструкциях или в монолит­ ных сооружениях, поэтому прочность бетона в стандарт­ ных образцах может значительно отличаться от факти­ ческой прочности бетона в конструкциях и сооружениях. Стандартными методами контроля качества бетона нель­ зя определить прочность в ранее построенных (старых) бетонных и железобетонных конструкциях из-за отсутст­ вия контрольных образцов.

Указанные и другие недостатки стандартных опреде­ лений качества бетона явились причиной разработки большого количества различных методов и соответству­ ющих приборов для непосредственного контроля прочно­ сти бетона в конструкциях и сооружениях без их раз­ рушения.

Широкое распространение получили следующие ме­ ханические, преимущественно ударные методы, как наи­ более простые.

1. Методы, основанные на вдавливании штампа раз­ личной формы в бетонную поверхность под действием статической или динамической нагрузки. В этих методах на точность измерений влияет геометрическая форма штампа [111]. В связи с этим имеется большое разнообра­ зие приборов контроля прочности бетона, в которых ис­ пользован принцип вдавливания ударника в исследуемую поверхность [112—116].

2. Методы, основанные на вдавливании ударника в поверхность бетона и эталона [117—119]. В этом случае прочность бетона определяется в зависимости от соотно­ шения диаметров оттисков на исследуемой поверхности п эталоне. Методика проведения испытаний эталонным молотком [119] разработана достаточно полно. При испы­ таниях учитываются влияние влажности поверхностного слоя бетона, изменение режима твердения бетона, коле­ бания механических свойств эталонных стержней и ряд других факторов.

3. Методы определения прочности путем стрельбы и взрыва [120—122]. От других ударных методов их отли­ чает возможность увеличить толщину исследуемого по­ верхностного слоя, исключить влияние шероховатости бе­ тонной поверхности на величину разброса показателей измерений. Однако эти методы имеют ряд существенных недостатков: невысокая точность измерений, прочность бетона устанавливается только в отдельных точках по­ верхностного слоя, а не по всему объему. При испыта­ ниях бетонов неизвестных составов разброс показателей объясняется не только несовершенством -методов, но и действительным изменением прочности в разных точках.

Впоследние годы получили развитие физические ме­ тоды испытания прочности бетона, к которым относятся резонансные, ультразвуковые, радиометрические и др. [123—127].

Воснове резонансного метода лежит определение ча­ стоты собственных колебаний образцов с последующим расчетом на этой характеристике динамических модулей упругости. Для определения частоты собственных коле­ баний в бетонном образце возбуждаются вынужденные колебания, частота которых изменяется звуковым гене-

ра'тором до возникновения резонанса. Резонансный метод отличается от других более высокой чувствительностью к различного рода структурным изменениям.

Импульсный ультразвуковой способ контроля проч­ ности основан на измерении скорости распространения в бетоне продольных ультразвуковых волн и степени их затухания. Испытания могут быть повторены много раз на одних и тех же изделиях без их разрушения н повреж­ дения. Этим методом можно испытывать изделия любой формы. Основной недостаток метода — погрешность при переходе от акустических характеристик к прочности.

В случае недостаточной мощности ультразвуковых колебаний для испытания конструкций большой длины применяется ударный акустический метод. Оценка проч­ ности бетона при испытании этим методом основана на измерении скорости распространения в нем продольных волн, вызванных механическим ударом. Метод рекомен­ дуется для исследования больших бетонных массивов и площадей. Однако при ударном методе обеспечивается меньшая точность, чем при импульсном.

Радиометрические методы основаны на измерении степени ослабления пучка гамма-лучей, проходящих че­ рез бетон: метод измерения объемного веса — плотности и метод выявления дефектов бетона. Измерение плотно­ сти бетона может осуществляться гамма-лучами, рентгег повскимн лучами или по электропроводности. Выявление дефектов в бетонных изделиях — рентгеновскими и гам­ ма-лучами или ультразвуком.

Применение физических методов испытаний проч­ ности бетонов в конструкциях и сооружениях имеет ряд существенных преимуществ: возможность вести массо­ вый, а при необходимости и сплошной контроль качества бетона; оценка свойств бетона по всей его толщине; мно­ гократное повторение измерений без нарушения цело­ стности конструкций; применение электронно-счетной ап­ паратуры и новых моделей приборов с целью автомати­ зации и повышения точности измерений.

При определении прочности бетона существенное зна­ чение имеет выбор метода. Предпочтение следует отда­ вать комплексным методам, позволяющим определить несколько различных характеристик бетона, связанных с его прочностью.

Г л а в а VI

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ

ЭФФЕКТИВНОСТЬ И ПЕРСПЕКТИВЫ ОГНЕВОГО

РАЗРУШЕНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ СРЕД

Опыты по бурению и резке бетонов и железо­ бетонов в сравнении с другими способами показали пре­ имущества огнеструйного способа [128].

Максимально достигнутая при повышенных внутрика-

огневые способы значительно эффективней пневмоинструмента и других средств механической обработки. Из ог­ невых же способов наиболее экономичным, производи-

ниє себестоимости кислорода может быть достигнуто также путем получения части азота высокой чистоты (99,998%), который при поступлении по трубам на азот- но-туковые заводы может быть использован для произ­

тремя крупными азотно-кислородными установками мо­ жет снизиться до 0,2—0,25 коп/м.3.

Наиболее целесообразным для огневого бурения и обработки крепких минеральных сред является жидкий кислород. Он применяется как окислитель топлива в авиационных жидкостных реактивных двигателях, иитенснфикатор металлургических и химических процессов, для автогенной сварки. Строящиеся кислородные уста­ новки рассчитаны па мощность 45—225 млн. м3 в год при стоимости 0,5—0,1 коп/м3. Жидкий кислород является одним из самых дешевых окислителей.

В данное время разработаны кислородные установки, транспортируемые по воздуху [132], производительностью 8,5 т кислорода в сутки. Она весит 19,5 т, .разбирается на несколько частей для удобства перевозки. Работа ее автоматизирована, она обслуживается четырьмя опера­ торами в сутки.

рода. В гелиевом холодильнике жидкий гелий (точка ки­ пения —209°С) циркулирует через трубчатый конденса­ тор, размещенный в верхней части резервуара с жидким кислородом. Газообразный кислород конденсируется при точке кипения 183° С. Благодаря гелиевым холодильни­ кам большое количество жидкого кислорода можно дли­ тельно хранить и транспортировать на большие расстоя­ ния без потерь.

В настоящее время на строительстве широко приме­ няется кислородная установка производительностью 30 м31час при стоимости кислорода 20—25 коп/нм3 [134].

Другим резервом снижения стоимости является повы­ шение интенсивности разрушения бетона (железобетона) с переходом огнеструйных горелок на повышенные внутрикамерные давления, более рациональная организация бурения с применением различных по диаметру - рабочих штанг и мощности горелок для того или иного отверстия или проема.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные исследования по направленному разрушению, искусственных минеральных сред огнеструйными горелками приводят к следующим выводам и пред­ ложениям:

1. Огнеструйнып способ с успехом может заменить механический (пневматический инструмент, карборундо­ вые диски и др.) и термические способы (кислородное «копье», термптно-кислородное «копье» и др.).

При действии факела горелки разрушение бетона происходит плавлением с одновременным удалением расплава. Термические деформации при нагреве погло­ щаются пористостью бетона.

2. Внутрикамерное давление горелок заметно влияет на скорость разрушения бетона. При значительном его повышении (20 кГ/см2) наблюдается шелушение поверх­ ностного слоя на глубину до 30—40 мм.

3. Арматура железобетона не только не тормозит огневую резку, но ускоряет ее.

- 4. Двухструнные приборы имеют преимущества перед

ских шлаков. Расплав мартеновского шлака из-за нали­

(до 200 мм) охлаждающая вода играет положительную роль в грануляции расплава. При больших толщинах бе­ тона, железобетона, мартеновского шлака и других ми­ неральных сред воду необходимо полностью или частич­ но отводить от места действия факела.

7. Применение огпеструйного способа повышает про­ изводительность и снижает стоимость нивелирования свайных оснований.

8. Применение огнеструйных приборов с автоматиче­ скими пусковыми устройствами (АПУ) сокращает расход топливных компонентов и повышает производительность. АПУ надежно защищает горелку и оператора от аварий.

ние, изготовление, маркировку и складирование бетон­ ных изделий, резко сокращая количество типоразмеров изделий.

10. Прочность бетонных и железобетонных изделий при бурении факелом огнеструйных горелок нарушается на расстоянии не больше 15—20 мм от стенки шпура, при резании — не более 20—25 мм по нормам от кромки реза.

искусственных минеральных сред имеет большие резервы по производительности п экономике. Путём изменения режимов работы горелок, применения детонационного дожигания горючего в факеле, перехода па разрушение шелушением можно значительно повысить эффективность способа. При огиеструйном способе 75% всех затрат со­ ставляет стоимость кислорода. С удешевлением послед­ него стоимость процесса соответственно снижается.