
Geodesy,architecture and constraction
.pdfІІІ.Аналіз результатів експерментальних |
|
|
Висновок |
|
|
||||||||||||
|
|
|
досліджень |
|
|
|
|
Повітропродуктивність |
радіального |
вентилятора у |
|||||||
Аналіз графічних залежностей розподілу тисків (за |
випадку встановлення гнучкої вставки між нагні- |
||||||||||||||||
схемою |
рис.1а) засвідчує, що |
в |
дифузорному |
тальним патрубком вентилятора і дифузорним вирів- |
|||||||||||||
вирівнювачі |
потоку |
виникають |
тільки |
відємні |
нювачаем потоку - 5289 м³/год, а у випадку |
безпо- |
|||||||||||
статичні тиски |
та повні надтиски, |
які |
змінюються |
середнього приєднання дифузорного вирівнювача до |
|||||||||||||
в діапазоні |
+2534…-1655 Па, що свідчить про різку |
нагнітального патрубка вентилятора та розміщенням |
|||||||||||||||
зміну динамічних тисків, |
а |
одже |
і |
нерівномірне |
гнучкої вставки після вирівнювача потоку повітро- |
||||||||||||
розподілення швидкостей по всій площині |
продуктивність вентиляційної системи - 6156 м³/год. |
||||||||||||||||
досліджуваних перерізів в дифузорному вирівнювачі |
Витратно-тискова ефективність вентиляційної |
||||||||||||||||
потоку. По лініях однакових повних тисків (ізобарах) |
системи у випадку розміщення гнучкої вставки після |
||||||||||||||||
(рис.2а) |
|
спостерігається |
|
вихроутворення |
з |
дифузорного |
вирівнювача нагнітального |
потоку |
|||||||||
мінусовими надтисками, що призводить до |
радіального вентилятора збільшується на 14% |
||||||||||||||||
додаткових втрат енергії повітряним потоком, а отже |
порівняно з варіантом розміщення гнучкої вставки |
||||||||||||||||
до зниження ефективності вентиляційної системи. |
|
після |
нагнітального |
патрубка |
радіального |
||||||||||||
Аналіз |
графічних |
залежностей |
розподілення |
вентилятора, безпосередньо перед дифузорним |
|||||||||||||
статичних і |
повних тисків |
у вентиляційній |
системі |
вирівнювачем нагнітального потоку повітря, що |
|||||||||||||
(рис.1б) засвідчує , що від’ємні статичні тиски |
можна пояснити утворенням вихрового потоку з |
||||||||||||||||
змінються на додатні на шляху протікання повітря |
плюсовими надтисками в другому випадку, та |
||||||||||||||||
крізь дифузорний вирівнювач потоку . В свою чергу |
утворенням вихрового потоку з відємними |
||||||||||||||||
повні тиски є додатніми у всьому просторі |
надтисками в першому випадку. |
|
|
||||||||||||||
досліджуваних |
перерізів, |
що |
свідчить |
про |
|
|
References |
|
|
||||||||
рівномірніше розподілення динамічних тисків. |
|
|
|
|
|||||||||||||
Конфігурація ліній однакових повних тисків (рис. 2б) |
[1]. Вахвахов Г. Г. Работа вентиляторов в сети. М., |
||||||||||||||||
засвідчує |
вихроутворення, |
однак |
з |
плюсовими |
Стройиздат, 1975. 101 с. |
|
|
||||||||||
надтисками, |
що спричиняє також додаткові втрати |
|
|
||||||||||||||
[2]. |
Локшин |
И. Л. Газирбекова |
А. К. |
Работа |
|||||||||||||
енергії |
повітряним |
потоком, |
однак |
менші |
за |
дифузоров, |
установленных за центробежными |
||||||||||
величиною , ніж у першому варіанті (рис.1а) , про що |
|||||||||||||||||
вентиляторами. В сб. Повышение єффективности |
|||||||||||||||||
свідчить |
збільшення |
витрати |
повітряного |
потоку |
|||||||||||||
вентиляторных установок: МДНТП, Москва 1986, |
вентсистеми на 14% |
с. 63. |
|
“GEODESY, ARCHITECTURE & CONSTRUCTION 2009” (GAC-2009), 14-16 MAY 2009, LVIV, UKRAINE |
61 |
Процеси самообезводнення модифікованих цементуючих систем
Ірина Кіракевич
Кафедра автомобільних шляхів, Національний університет “Львівська політехніка”, УКРАЇНА, м.Львів,
вул.С.Бандери, 12, E-mail: kirakevych@gmail.com
Abstract – The mass change and w/c ratio Portland cement pastes at normal and air dry conditions of hardening was
investigated.
Ключові слова – портландцемент, водоцементне відношення, цементний камінь, самообезводнення, міцність, гідратація, тужавіння, структуроутворення.
I. Вступ
При монолітному бетонуванні однією з найважливіших властивостей бетонної суміші є її підвищена рухливість, що зумовлено особливостями технології її транспортування і укладання, а також необхідністю бетонування густоармованих конструкцій. В цьому плані значний практичний інтерес представляє використання і дослідження модифікованих портландцементних систем.
Методи випробування портландцементів згідно євростандарту EN 196 в більшій мірі відповідають вимогам монолітного бетонування, що призводить до необхідності дослідження впливу таких технологічних факторів як В/Ц і рухливість цементнопіщаних розчинів на фізико-механічні властивості портландцементів [1, 2].
II. Постановка проблеми
Необхідною умовою для тверднення портландцементних систем є наявність вологи і сприятливої температури [3]. Свіжовкладений бетон містить більше води, ніж необхідно для повної гідратації цементу, проте в більшості випадків у виробничих умовах вже в початкові терміни тверднення значна кількість води втрачається в зв’язку з випаровуванням, що призводить до недоборів міцності, збільшення пористості та погіршення експлуатаційних характеристик будівельного матеріалу.
У зв’язку з цим, доцільно дослідити зміну міцності портландцементного каменю, що тверднув у нормальних та повітряно-сухих умовах. Згідно [4], випаровування надлишку води замішування призводить до суттєвого спаду міцності портландцементного каменю при твердненні зразків у повітряно-сухих умовах. Так, зразки, які тверднули в таких умовах, набирають 48-70% міцності зразків, що тверднули в нормальних умовах. При цьому цементний камінь з В/Ц=0,3 характеризується на 32% вищою міцністю порівняно з каменем з В/Ц=0,5.
III. Аналіз останніх досліджень і
публікацій
Згідно [4, 5], зміна В/Ц від 0,3 до 0,5 спричиняє збільшення відстані між цементними зернами майже у 2 рази. При цьому, чим більша відстань між
цементними зернами, тим пізніше наступає початок та кінець тужавіння. Як показали результати досліджень, підвищення В/Ц від 0,3 до 0,4 спричиняє відтягування початку тужавіння на 1,5 год, для тіста з В/Ц = 0,5 початок тужавіння відтягується до 6 год 15 хв. При випробуванні цементного каменю з В/Ц=0,3 у віці 2-х діб встановлено, що він характеризується в 5 раз вищою міцністю, ніж цементний камінь з В/Ц=0,5. Суттєве зменшення міцності цементного каменю із збільшенням водоцементного відношення спостерігається і в подальші терміни тверднення. Міцність цементного каменю з В/Ц=0,5 у віці 28-діб є в 1,7 рази меншою порівняно з цементним каменем з В/Ц=0,3.
У процесі гідратації та тверднення портландцементу з різним В/Ц змінюється співвідношення між фазами: непрореагованим цементом, новоутвореними гідратами, водою та порами. Так, при повній гідратації цементу зв’язується лише 20-25% води від маси цементу. Надлишок води випаровується з утворенням капілярних пор, які спричиняють зменшення показників міцності та погіршення його довговічності. На початку гідратації об’єм капілярних пор рівний кількості води замішування. По мірі протікання процесів гідратації вони заповнюються гідратними новоутвореннями.
IV. Експериментальні дослідження
З метою наближення до умов експлуатації цементних систем вивчення зміни маси та істинного В/Ц проводили на зразках цементного тіста 2х2х2 см (Ц:П=1:0) на основі портландцементу ПЦ-ІІ/Б-К-400 ВАТ “Миколаївцемент”.
Для вивчення процесів структуроутворення при твердненні портландцементу в повітряно-сухих та нормальних умовах при різному В/Ц визначали зміну маси зразків з часом тверднення. Дані експериментів показали, що найбільшої втрати маси цементний камінь зазнає в початкові терміни тверднення, що пов’язано з випаровуванням води відразу ж після замішування цементу з водою. Кількість води, що залишилася, є недостатньою для гідратації, тому з часом спостерігається зворотній процес адсорбції води та вуглекислого газу з повітря. Встановлено, що такий період у всіх зразків наступає через 4 доби, у той час як адсорбція водяної пари та СО2 повітря каменем з меншою пористістю спостерігається в віці 7 діб. При твердненні зразків у повітряно-сухих умовах процес адсорбції вологи в камені відбувається до 28 діб тверднення, а в камені в нормальних умовах тверднення цей процес наступає в віці 14 діб, що пояснюється наявністю великої кількості капілярних пор у камені, через які мігрує волога.
62 “GEODESY, ARCHITECTURE & CONSTRUCTION 2009” (GAC-2009), 14-16 MAY 2009, LVIV, UKRAINE

Внаслідок нерівномірного розподілу вологісних та температурних деформацій за об’ємом, а також через обмеження деформацій зовнішніми зв’язками, їх поява супроводжується розвитком напружень. Тому в даній роботі проводили вивчення зміни маси зразків портландцементного каменю без добавок та з різною кількістю полікарбоксилату (0,25; 0,5 та 1,0 мас.%) з вихідним В/Ц=0,28 в різних умовах тверднення. Так, результатами досліджень встановлено (рис. 1), що значна пористість цементного каменю приводить до чималої міграції води крізь зразок матеріалу, а це в свою чергу – до зміни маси досліджуваних зразківкубиків.
Рис. 1. Зміна маси зразків портландцементного каменю з часом у нормальних умовах тверднення
Чим вища пористість, тим нижча міцність цементного каменю, що зумовлює інтенсивніший вологообмін з навколишнім середовищем і тим слабший опір кристалічного зростку об’ємним змінам, що відбуваються в гелі, в результаті чого деформації зсідання зростають. Так, маса зразківкубів портландцементного каменю 2х2х2 см в повітряно-сухих умовах тверднення зменшується у період до 4-ох діб та дещо зростає в період 28-ої доби
(рис. 2).
При визначенні втрати маси встановлено, зразки з максимальною кількістю полікарбоксилату (1,0 мас.% ПКС) характеризуються наінтенсивнішими змінами маси в різних умовах тверднення через максимальну їх пористість.
Рис. 2. Зміна маси зразків портландцементного каменю з часом у повітряно-сухих умовах тверднення
Визначення втрати маси зразків, гідратованих одну добу при температурі 600°С, зумовлену виділенням води замішування із зразка, дозволило встановити кількість цементу та істинне В/Ц у заданий період тверднення. На основі одержаних даних зміни маси зразків-кубиків розраховували значення істинного В/Ц в цементному камені з часом тверднення. Кінетика зміни усереднених значень істинного В/Ц в різних умовах тверднення свідчить, що в цементному камені, який тверднув у нормальних умовах, зниження водовмісту проходить у період до 4 діб, пізніше до 28 діб спостерігається незначний приріст. При вихідному В/Ц=0,28 втрата води становить 32,5% і проходить у період до 4 діб. Приріст водовмісту такого цементного каменю до 28 діб – 6,3%.
Слід відзначити, що у цементному камені в повітряно-сухих умовах тверднення зниження водовмісту складає 36,0% на 7 добу тверднення, в подальшому відбувається незначний приріст водовмісту на 2,6%. Суттєве зменшення водовмісту цементного каменю відбувається при твердненні в повітряно-сухих умовах, що складає особливу небезпеку при спорудженні монолітних конструкцій у літній період. Особливо значне зниження водовмісту проходить у камені з вихідним В/Ц=0,28 та максимальною кількістю добавки полікарбоксилатів (1,0 мас.% ПКС), що зумовлено наявністю великої кількості вільної незв’язаної води, яка швидко випаровується. Так, зниження водовмісту системи, що проходить у період до 7 діб, становить 40,4%, потім до 28 діб спостерігається незначний приріст на 1,2%.
Висновок
Процес самообезводнення суттєво впливає на властивості високоякісного бетону, що отримується при відносно низьких водоцементних відношеннях. Механізм цього процесу суттєво впливає на кінетику реакції гідратації та усадочні деформації бетону.
ЛІТЕРАТУРА
[1]Гоц В.І. Бетони і будівельні розчини. – К.: ТОВ УВПК, 2003. – 472 с.
[2]Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. - М.: Технопроект, 1998. – 768 с.
[3]Штарк Й., Вихт Б. Цемент и известь / Пер. с нем. –
А. Тулаганова. Под ред. П. Кривенко. Киев, 2008,
480 с.
[4]Модифікатори нової генерації для бетонів / Саницький М. А. Позняк О. Р., Марущак У. Д. та ін.// Будівельні матеріали та вироби. – 2006. - №1 C. 5 – 7.
[5]Високофункціональні бетони на снові модифікаторів нової генерації / М.А. Саницький, О.Р. Позняк, І.І. Кіракевич, Б.Г. Русин // Вісник Національного університету „Львівська політехніка”. „Теорія і практика будівництва”. –
2008. – №627, С. 191-197.
“GEODESY, ARCHITECTURE & CONSTRUCTION 2009” (GAC-2009), 14-16 MAY 2009, LVIV, UKRAINE |
63 |

Забезпечення рівномірності тискових впливів в корпусі двокамерного джерельного панельного повітророзподільника
Ганна Клименко, Олена Юркова
Кафедра теплогазопостачання і вентиляції, Національний університет “Львівська політехніка”, УКРАЇНА, м.Львів,
вул.С.Бандери, 12, E-mail: anett64@googlemail.com
Results of experimental and analytical research into the distribution of static pressures inside a sectional source air distributor with interior and exterior perforated walls and horizontal shelf pressure equalizers inside the first pressure chamber are presented in this article.
Ключові слова – displacement ventіlation, air distributor.
І- первинна тискова камера; ІІ-вторинна тискова камера; ІІІ-горизонтально-поличкові вирівнювачі тиску; 1...8- штуцери вимірювання точкових статичних тисків в корпусі ПР; 9-внутрішня круглодірчастоперфорована стінка;10-зовнішня круглодірчастоперфорована стінка;
I.Вступ
Востанні роки більш поширено застосовуються системи термовипирального вентилювання приміщень . Такі системи отримали назву систем типу
DV(“Displacement ventіlation”)[1;2;] .
До головних переваг систем термовипирального вентилювання (ТВВ) відносять високу якість і малу рухомість повітря майже у всьому просторі робочої
зони, внаслідок |
мінімізації |
перемішування |
притікального |
та навколишнього |
внутрішнього |
повітря і суттєвого зменшення повітрообміну за рахунок збільшення його ефективності [3]. Більшість повітророзподільників(ПР), що використовуються в системах ТВВ є переважно однокамерними, їм властивий такий конструкційний недолік, що вони не забезпечують вирівнювання тиску по висоті корпусу , а отже, і рівномірності початкової швидкості притікального повітряного потоку.
Для того щоб мінімізувати конструкційні недоліки відомих джерельних ПР, запропоновано виконувати панельний повітророзподільник двокамерним (рис.1b) з горизонтально-поличковими вирівнювачами тиску в первинній тисковій камері [5;6].
Рис 1. Конструкційні схеми моделей ПР
а) без горизонтально-поличкових вирівнювачів тиску у первинній тисковій камері; b) з чотирма горизонтальнополичковими вирівнювачами тиску у цій камері
II.Мета та особливості експерментальних досліджень
досліджень
Визначення відносних довжин горизонтальнополичкових вирівнювачів тиску, за яких забезпечується рівномірність статичних тисків в первинній тисковій камері , а отже, і в корпусі ПР. Це завдання можна реалізувати на основі експериментальних досліджень натурної або масштабної моделі ПР, в т. ч. із застосуванням відомих математичних методів планування експерименту . Визначення коефіцієнту місцевого опору моделі ПР.
Для дослідження був створений експериментальний стенд і виготовлена модель повітророзподільника, що геометрично подібна до натурної моделі в масштабі
1:4 (рис.1,b).
Використовуючи відомі методи планування експерименту, в якості вхідних факторів були прийняті величини:
−
x1= l1 - відносна довжина першого горизонтальнополичкового вирівнювача тиску;
−
x2= l 2 - відносна довжина другого горизонтальнополичкового вирівнювача тиску;
−
x3= l3 - відносна довжина третього горизонтально-поличкового вирівнювача тиску;
−
x4= l4 - відносна довжина четвертого горизонтально-поличкового вирівнювача тиску. Функцією відгуку (параметром оптимізації) служить коефіцієнт нерівномірності розподілу статичних тисків у первинній тисковій камері
|
ϕ = |
pс |
|
|
|
|
pmax , pс |
та pmax - відповідно |
|||
дослідної моделі ПР |
|||||
середній |
та максимальний |
тиски в |
первинній |
||
тисковій камері корпусу ПР. |
|
|
|||
Потрібно |
встановити |
функціональну |
залежність |
ϕ= f (x1 , x2 , x3 , x4 ) .
Врезультаті аналітичноекспериментальних досліджень отримано рівняння регресії
64 “GEODESY, ARCHITECTURE & CONSTRUCTION 2009” (GAC-2009), 14-16 MAY 2009, LVIV, UKRAINE
y = 0,84 − 0,0025x1 + 0,01x2 + 0,0006x3 + 0,01x4
На підставі аналізу коефіцієнтів рівняння регресії констатуємо, що істотний вплив на поведінку функції
відгуку мають фактори x2 (відносна довжина другого горизонтальнополичкового вирівнювача
тиску) і x4 ( відносна довжина четвертого горизонтально-поличкового вирівнювача тиску). Тому для досягнення підвищеного коефіцієнта
нерівномірності |
розподілу |
статичних тисків ϕ |
первинної тискової камери |
повітророзподільника |
необхідно зменшити відносний розмір другого горизонтальнополичкового вирівнювача тиску , а розмір четвертого -збільшити.
Висновок
Виявлені оптимальні відносні довжини горизон- тально-поличкових вирівнювачів тиску, при яких забезпечується найбільша рівномірність статичних тисків в корпусі ПР.
Визначено коефіцієнт місцевого опору моделі ПР з чотирма горизонтально-поличковими вирівнювачами тиску.
References
[1]Талиев В.Г. Приточные вентиляционные воздухораспределители.- М.:Стройиздат,1951.
[2]Livchak A., Nall D. Displacement Ventilation — Application for Hot and Humid Climate /
Proceedingsof Clima 2000. Napoli, Italy. 2001.
[3]. Живов А. М., Nielsen P.V., Riskowski G.,
Шилькрот Е. О. Системы вытесняющей вентиляции для промышленных зданий. Типы, область применения, принципы проектирования. Журнал АВОК. 2001/№5.
[4]. Шилькрот Е.О. Основные принципы вытесняющей вентиляции. Журнал АВОК.
[5].Жуковський C.С., Клименко Г.М. Конструкційні особливості джерельних (фільтраційних) повітророзподільників і пропозиції щодо їх удосконалення Науковий вісник: Збірник науково-технічних праць.-Львів: НЛТУУ.-2007,
вип.17.6, с. 101…106.
[6]Жуковський С.С., Довбуш О.М., Клименко Г.М. Повітророзподільник. Патент України № 19497.
від 15.12. 20006, Бюл. № 12
“GEODESY, ARCHITECTURE & CONSTRUCTION 2009” (GAC-2009), 14-16 MAY 2009, LVIV, UKRAINE |
65 |
Вплив силікагелю та мікро кремнезему на міцність фібробетону на вигин
Владислав Коваленко
Кафедра будівництва і геомеханіки, Національний гірничий університет, УКРАЇНА, м.Дніпропетровськ, пр.К.Маркса, 19, E-mail: kovalenko_vlad@mail.ru
The results of research of influence of active mineral additives (silica gel and the fine ground silica sand) on strenght of fibrous concrete on a bend are presented in the article. The comparative analysis of influence of additives, and also their joint action on mechanical properties of fibrous concrete with polypropylene twisting fibers is made. The interrelation of process of cracks formation from operating loadings is considered at various structure of initial components.
Key words – strength on bend, PP fiber, silica gel, micro silica (fine ground sand).
I. Вступ
Композиційні цементи набули широкого розповсюдження у зв’язку з можливістю вирішення деяких екологічних проблем, пов’язаних з виробництвом портландцементу, та необхідністю створення в’яжучих матеріалів з наперед заданими властивостями.
Згідно з класифікацією ДСТУ композиційні цементи поділяються на два типи. Перший – містить 80...94% портландцементного клінкеру та 6...20% мінеральних добавок та додаткових компонентів. Другий тип композиційного цементу складається із 65...79% клінкеру, 21...35% мінеральних добавок.
При армуванні бетонних сумішей на основі композиційних цементів підвищуються міцносні параметри роботи фібробетону на вигин.
Мінеральні добавки є дуже поширеними компонентами для приготування бетонів.
Відомо, що всі бетони мають капілярно-пористу структуру, що полягає із трьох основних компонентів: заповнювача; в'яжучої речовини; порожнеч у вигляді пор і капілярів, заповнених повітрям, водою й водяною парою. Ущільнення вільного простору бетонного каменю за допомогою мінеральних добавок дає можливість підвищити не тільки міцність на одноосьовий стиск, але також при армуванні волокнами забезпечити підвищення опору фібробетону на вигин.
II. Сучасний стан питання
Мікрокремнезем – дрібнодисперсна мінеральна добавка, що утворена в результаті помелу кварцового піску. Він не є інертною добавкою і може заповнювати пори в бетонному тілі, за рахунок чого структура стає більш щільною і міцною.
Висока активність мікрокремнезему, що впливає на процеси гідратації, структуроутворення й, в остаточному підсумку, структуру затверділого цементного каменю й бетону, обумовлена наявністю диоксида кремнію аморфної модифікації й
характером ультрадисперсних часток. Використання подрібненого піску як мікронаповнювача цементу э ефективним за умови збалансованої реакції взаємодії гідроксидом кальцію цементного клінкеру із аморфним кремнеземом. Раціональним є введення до 10% подрібненого піску. Подальше підвищення вмісту мікрокремнезему приводить до зниження міцності. Це пояснюється істотним підвищенням водопотреби суміші, через високу питому поверхню мікрокремнезему.
Іншою добавкою, що впливає на процеси структуроутворення бетонного композиту є силікагель.
При додаванні силікагелю в бетон як заповнювач відбувається взаємодія реакція, подібна до взаємодії мікрокремнезему із цементом. На відміну від здрібненого піску взаємодія силікагелю із цементом характеризується реакціями між лугами цементу й кремнеземом наповнювача. У результаті даної лугокремнієвої реакції утворюється гелеобразна речовина, що складається із силікатів лужних металів, при цьому відбувається збільшення обсягу заповнювача. Гель характеризується значною здатністю до розбухання. Він поглинає воду з наступним збільшенням свого об’єму. Через те, що гель укладений у просторі, що обмежений цементним каменем, то виникає внутрішній тиск, який приводить до виникнення тріщин і руйнування цементного каменю. Найбільш руйнівним для бетону є розбухання твердих зерен заповнювача. При подрібненні зерен силікагелю негативний вплив від їх розширення значною мірою знижується – формується активна дрібнодисперсна добавка, яка взаємодіє із цементним каменем і в результаті формується більш щільна структура бетонного композиту.
Мета статті полягає у визначені залежності впливу дрібнодисперсних силікатних добавок на міцність фібробетону на вигин.
III.Основна частина.
Для проведення досліджень було використано цемент марки 400 виробництва Дніпродзержинського комбінату, пісок кварцовий річний, а також поліпропіленові фібри. Фізико-механічні параметри наведені у Табл. 1. При визначенні межі міцності на розтягання при вигині в якості експериментальних зразків використовувалися прямокутні призми розміром: 40×40×160мм. Дослідження проходили за стандартною методикою.
Призми встановлювалися на платформу із двома опорами. Робоча відстань між опорами l= 100 мм.
66 “GEODESY, ARCHITECTURE & CONSTRUCTION 2009” (GAC-2009), 14-16 MAY 2009, LVIV, UKRAINE

Зверху до зразка прикладалося зусилля. Вигин фіксувався по прибору часового типу.
|
ТАБЛИЦЯ 1 |
|
ОСНОВНІ ПАРАМЕТРИ АРМУЮЧИХ ВОЛОКОН |
||
|
|
|
Щільність |
0,91 г/см3 |
|
Форма |
Хвильовий профіль |
|
Міцність на розрив |
не менш 460 МПа |
|
Коефіцієнт розтягання |
15 % |
|
модуль Юнга |
більш 3500 МПа |
|
Щільність |
0,91 г/см3 |
|
|
|
|
При проведення робіт було досліджено наступні варіанти:
1.Зразки без фібри (Цемент : Пісок);
2.Стандартні зразки із фіброю (Цемент : Пісок : Фібра);
3.Зразки із подрібненим піском (Цемент : Пісок : Мікрозаповнювач : Фібра);
4.Зразки із подрібненим силікагелем (Цемент : Пісок : Силікагель : Фібра);
5.Зразки із подрібненими піском і силікагелем
(Цемент : Пісок : Мікрозаповнювач: Силікагель : Фібра).
Перемішування дрібнодисперсних добавок здійснювалось із портландцементом. Після цього в суміш додавався пісок, фібра, вода. Для стандартних зразків із фіброю В/Ц=0,5. При використанні дрібнозернистих добавок із значною питомою поверхнею В/Ц відношення збільшувалось до
0,55...0,6.
IV. Основні результати
В ході проведення досліджень було визначено максимальні значення навантажень, які здатні витримати зразки в залежності від складу їх компонентів. Для визначення працездатності зразків, що армовані фібровими волокнами було також виготовлено і досліджено на лабораторному обладнанні зразки цементно-піщаного розчину без армування волокнами.
На Рисунках 1...4 представлені діаграми „навантаження - вигин”, що характеризують роботу досліджених зразків. Круговим маркером на графіках позначено етап, на якому було визначено виникнення тріщини у зразку.
P, кН |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
1.5 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
0.5 |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
0 |
1 |
2 |
3 |
δ, мм |
Рис. 1 Залежність зміни деформацій вигину від навантажень для зразка бетону, що неармований фібрами.
P, кН
4.5 |
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
3.5 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
2.5 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
1.5 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
0.5 |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
δ, мм |
Рис. 2 Залежність зміни деформацій вигину від |
|||||
|
навантажень для фібробетонного зразка. |
|
P, кН
5 |
|
|
|
|
4.5 |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
3.5 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
2.5 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
1.5 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
0.5 |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
0 |
1 |
2 |
3 |
δ, мм |
Рис. 3 Залежність зміни деформацій вигину від навантажень для фібробетонного зразка із мікронаповнювачем.
P, кН
4.5 |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
3.5 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
2.5 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
1.5 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
0.5 |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
0 |
1 |
2 |
3 |
δ, мм |
Рис. 4 Залежність зміни деформацій вигину від навантажень для фібробетонного зразка із силікагелем.
P, кН |
|
|
|
|
3.5 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
2.5 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
1.5 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
0.5 |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
0 |
1 |
2 |
3 |
δ, мм |
Рис. 5 Залежність зміни деформацій вигину від навантажень для фібробетонного зразка із мікронаповнювачем та силікагелем.
Дані діаграм по середнім та максимальним значенням навантажень, які можуть витримувати фібробетоні зразки в залежності від розглянутого варіанту компонентів, що входять до їх складу, зведені до Табл. 2.
Використання подрібненого піску в якості мікронаповнювача цементу забезпечило підвищення межі міцності на вигин у порівнянні із зразками цементно-піщаного розчину, що армований фіброю більш ніж на 35%. Діаграми залежності деформацій вигину від навантажень показали, що зразки із вмістом подрібненого піску мали менші розбіжності
“GEODESY, ARCHITECTURE & CONSTRUCTION 2009” (GAC-2009), 14-16 MAY 2009, LVIV, UKRAINE |
67 |
значень, а графіки їх міцносних характеристик були більш однорідними ніж стандартних армованих зразків.
ТАБЛИЦЯ 2
ПОКАЗНИКИ МІЦНОСТІ РОЗГЛЯНУТИХ ВАРІАНТІВ ФІБРОБЕТОННИХ ЗРАЗКІВ
|
Вміст |
Граничні |
Середнє |
№ |
компонентів |
наванта |
значення |
|
ження, |
граничних |
|
варі |
|
||
|
Рвиг, |
навантажень, |
|
анту |
|
||
|
кН |
Рвиг ср , |
|
|
|
||
|
|
|
кН |
1 |
Ц: П |
1,3 |
1,2 |
2 |
Ц: П: ППФ |
3,5 |
3,3 |
|
(2%) |
|
|
3 |
Ц: П: М: ППФ |
4,32 |
4,2 |
|
(2%) |
|
|
4 |
Ц: П: С: ППФ |
3,8 |
3,2 |
|
(2%) |
|
|
5 |
Ц: П: М: С: |
3 |
3 |
ППФ (2%) |
|
|
|
|
|
|
|
Примітка: Ц – цемент, П – пісок, М – мікронаповнювач (здрібнений пісок), С – силікагель
Разом с тим, менші показники зразків із силікагелем пояснюються умовами витримування зразків
протягом 28діб. Силікагель активно взаємодіє із гідроксидом кальцію у початковий період. Надалі значна вологість знижує позитивну дію силікатів і через луго-кремнієві реакції, що мають місце у бетоні процеси кристалоутворення значною мірою уповільнюються. Через це також спостерігаються низькі показники при одночасному використанні подрібненого піску та силікагелю.
Висновки
У всіх випадках використання мінеральних добавок спостерігається однорідність процесів деформування під впливом навантаження. Тріщини, на відміну від стандартних фібробетонних зразків, у зразках із мінеральними добавками виникають майже при рівних значенням навантажень і майже одночасно. Це свідчить, що кожна суміш характеризується однорідністю і має притаманні даному складу компонентів властивості.
References
[1] V. Kovalenko, L. Gorobets. Impact of mechanical activation of binding agent and filler on strength properties of concrete. // Scientific Bulletin of the National mining university. – The scientific and technical journal. - Dnipropetrovsk. - № 6, 2008. – P. 27-28.
68 “GEODESY, ARCHITECTURE & CONSTRUCTION 2009” (GAC-2009), 14-16 MAY 2009, LVIV, UKRAINE
Ефект кавітації на процес руйнування мікрофлори води
Коваль І.З., Шевчук Л.І., Старчевський В.Л.
Кафедра загальної хімії, Національний університет “Львівська політехніка”, УКРАЇНА, м.Львів, вул.С.Бандери, 12, E-mail: izkoval@mail.ru
The influence of ultrasound on the water disinfection from microorganisms in oxygen atmosphere was considered. Нigh efficiency of the ultrasonic treatment on the investigating process has been determined.
Ключові слова – ultrasound, cavitation, microorganisms, disinfection.
I. Вступ
Очищення забруднених відкритих водойм після скидання промислових стоків є одним з найважливіших питань сьогодення. В таких водах виявлено не лише підвищений вміст органічних речовин, а також велику кількість мікроорганізмів (МО). Неочищена вода може містити збудників багатьох інфекційних захворювань, тому становить потенційну небезпеку не лише для навколишнього середовища, а й для людства загалом.
В умовах зростаючого забруднення природних вод досить актуальним стає вибір оптимального методу їх очищення.
Застосування реагентних способів, зокрема хлорування, хоча й показує високі результати щодо знезараження води, проте їх недоліком є утворення токсичних, канцерогенних побічних сполук у воді [1]. В даній роботі пропонується використання безреагентного способу очищення води – ультразвуку (УЗ) як альтернативного вищевказаному [2,3]. Озвучування водного середовища з підвищеним вмістом МО характеризується високим бактерицидним ефектом [4], що також було встановлено нами в попередніх дослідженнях. Ультразвукова дія, в першу чергу, пов’язана з явищем кавітації, що й зумовлює загибель водної мікрофлори.
II. Мета і методика експерименту
Мета роботи – дослідити вплив УЗ кавітації на перебіг процесу дезинфекції води від конкретної мікрофлори в присутності газу.
Тест-об’єктами були бактерії – представники різних родів: Місrococcus, Diplococcus, Sarcina, Pseudomonas,
Bacillus та дріжджі роду Saccharomyces. Дані МО відносяться до різних таксономічних груп, відрізняються властивостями, що особливо важливо для пояснення процесу очищення води в умовах кавітації. Використовуючи ці МО, створювались окремі модельні середовища (МС) з підвищеним вмістом бактерій (дріжджів) лише одного роду, тобто кількість створених МС відповідали кількості взятих на дослідження тест-об’єктів.
Мікробне число визначали шляхом підрахунку кількості колонієутворювальних одиниць в чашках Петрі після інкубації в термостаті при 37°C тривалістю 48 год.
Досліди проводили при Р = 1 105 Па, Т=298 К та частоті УЗ коливань – 22 кГц, тривалість процесу (τ) – 2 год в умовах доступу кисню, який барботували через досліджувану воду.
III.Результати та обговорення
досліджень
Найвища антимікробна дія була виявлена при озвучуванні дріжджової суспензії (рис.1, крива 6), на що вказує ступінь знезараження води (99,7%) та константа швидкості відмирання МО (k = 8,7*10-4 c-1). Значення констант швидкостей відмирання досліджуваних мікробних клітин наведені у таблиці.
ТАБЛИЦЯ
ЗВЕДЕНА ТАБЛИЦЯ КОНСТАНТ ШВИДКОСТЕЙ ВІДМИРАННЯ МІКРООРГАНІЗМІВ
Модельні |
Досліджувані |
k * 10-4 c-1 |
середовища, |
мікроорганізми |
|
№ п/п |
|
|
1 |
Місrococcus |
4,5 |
2 |
Diplococcus |
0,5 |
3 |
Sarcina |
2,1 |
4 |
Pseudomonas |
4,0 |
5 |
Bacillus |
1,7 |
6 |
Saccharomyces |
8,7 |
|
|
|
Характер кривих, що описують загибель МО протягом двогодинного проведення процесу в режимі обробки О2/УЗ своєрідний для кожного модельного середовища. Так, на рис.1 бачимо, що найвищий бактерицидний ефект (90,95%) при τУЗ = 30 хв спостерігається для МС з підвищеним вмістом бактерій роду Pseudomonas (крива 4), а при подальшому озвучуванні води в атмосфері кисню ступінь знезараження збульшується до 96,32% при
τУЗ = 2 год.
При τУЗ = 1 год в умовах кавітації найефективніше відмирають дріжджові клітини (98,63%). Дріжджі практично повністю руйнуються і крива, що відображає їхню загибель через τУЗ = 1 год виходить на плато. Тому, цього часу достатньо для обробки води в режимі О2/УЗ, щоб досягнути високого ступеня знезараження води від дріжджів роду
Saccharomyces.
“GEODESY, ARCHITECTURE & CONSTRUCTION 2009” (GAC-2009), 14-16 MAY 2009, LVIV, UKRAINE |
69 |

|
1,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
||
/МЧ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
МЧ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
41 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
||
|
0 |
|
1800 |
|
|
3600 |
|
час, с |
5400 |
7200 |
9000 |
|
Рис.1. Залежність МЧ/МЧ0 досліджуваних модельних середовищ від часу при Т = 298 К, Р = 1·10 5 Па, УЗ = 22 кГц в |
||||||||||||
|
атмосфері кисню: 1 – Місrococcus, 2 – Diplococcus, 3 – Sarcina, 4 – |
Pseudomonas, 5 – Bacillus, 6 – Saccharomyces. |
||||||||||
Проміжне місце щодо знезараження води |
відповідно 8,7*10-4 c-1, 4,5*10-4 c-1, 4*10-4 c-1 та |
|||||||||||
характерне для МС з внесеними бактеріями роду |
2,1*10-4 c-1. |
|
|
|||||||||
Sarcina – 82,76% (крива 3). |
|
|
|
|
|
|
Висновок |
|
||||
Повільніше |
відмирають |
бацили |
(крива |
5) |
та |
|
|
|||||
диплококи (крива 2), для яких ступені знезараження |
В роботі досліджено вплив УЗ поля на конкретні |
|||||||||||
МО у водному середовищі при одночасній подачі |
||||||||||||
води при τУЗ = 2 год відповідно становлять 73,21% та |
||||||||||||
30,19%. Це можна пояснити віковими ознаками та |
кисню та доведено ефективність застосування |
|||||||||||
морфологічними особливостями. Тому МС з |
ультразвуку на процес водоочищення. Крім цього, |
|||||||||||
підвищеним вмістом бактерій роду Diplococcus |
комбінація УЗ і газу є рентабельним способом для |
|||||||||||
необхідно довше озвучувати для досягнення бажаного |
досягнення максимального знезараження води. |
|||||||||||
бактерицидного ефекту, порівняно з МС з |
|
References |
|
|||||||||
мікрококами. Саме тому й ступінь знезараження води |
|
|
||||||||||
від диплококів становить 30,19%, а не 80-90% як для |
[1] Гончарук В.В. Вода: проблемы устойчивого |
|||||||||||
вищевказаних, зокрема для бактерій роду Місrococcus |
развития цивилизации в ХХI веке // Химия и |
|||||||||||
(крива 1) ця величина відповідає 96,59%. |
|
|
|
технология воды. – 2004. – 26, №1. – С. 3-25. |
||||||||
Розраховані величини ступенів очищення води для |
[2] Parag R. Gogate. Application of cavitational reactors |
|||||||||||
модельних середовищ узгоджуються з величинами |
for water disinfection: Current status and path |
|||||||||||
констант швидкостей інактивації МО. |
|
|
|
|
forward // J. of Environ. Manag. – 2007. – 85, №4. – |
|||||||
Згідно експериментальних даних |
досліджуваного |
Р. 801815. |
|
|
||||||||
процесу знезараження штучно створених модельних |
[3] Parag R. Gogate. Cavitational reactors for process |
|||||||||||
середовищ руйнування МО описується рівнянням |
intensification of chemical processing applications: A |
|||||||||||
реакції першого порядку. |
|
|
|
|
|
critical review // Chem. Engineering and Processing: |
||||||
Отже, найвищий бактерицидний ефект виявлено |
Process Intensif. – 2008. – 47, |
№4. – Р. 515-527. |
||||||||||
при озвучуванні модельних середовищ з підвищеним |
[4] Eadaoin Joyce and Diane Purcell. Ultrasound and |
|||||||||||
вмістом дріжджів (99,7%), бактерій роду Місrococcus |
microbiology (bacteria and algae blooms) in water |
|||||||||||
(96,59%), Pseudomonas (96,32%) та Sarcina (82,76%), |
treatment // 11th |
Meeting of the European Society of |
||||||||||
що |
підтверджується |
величинами |
констант |
Sonochemistry (La Grande-Motte, June 1-5). – |
||||||||
швидкостей відмирання мікробних клітин (таблиця), |
France, 2008. – P. 53. |
|
||||||||||
70 |
“GEODESY, ARCHITECTURE & CONSTRUCTION 2009” (GAC-2009), 14-16 MAY 2009, LVIV, UKRAINE |