ХҮЙТНИЙ УЛИРАЛД ЦУТГАСАН ТӨМӨР БЕТОН БҮТЭЭЦИЙН ДОТООД ТЕМПЕРАТУР БА МЕХАНИК ШИНЖ ЧАНАРЫН ХАМААРЛЫН СУДАЛГАА

Transkript

1 МОНГОЛ УЛСЫН БОЛОВСРОЛ, ШИНЖЛЭХ УХААНЫ ЯАМ ШИНЖЛЭХ УХААН, ТЕХНОЛОГИЙН ИХ СУРГУУЛЬ РАДНААБАЗАРЫН ХИШГЭЭ ХҮЙТНИЙ УЛИРАЛД ЦУТГАСАН ТӨМӨР БЕТОН БҮТЭЭЦИЙН ДОТООД ТЕМПЕРАТУР БА МЕХАНИК ШИНЖ ЧАНАРЫН ХАМААРЛЫН СУДАЛГАА Техникийн ухааны доктор (PhD)-ын зэрэг горилсон нэг сэдэвт бүтээл Улаанбаатар хот 2012 он

2 ГАРЧИГ ОРШИЛ.3 1-Р БҮЛЭГ. Бетоны дотоод температур ба бат бэхийн хамаарлыг судалсан байдал Бетоны бэхжилтийн үеийн гидратацийн дулаан ялгаралт Цементийн гидратацийн урвалын дулаан ялгаралт Цементийн гидратацийн зэргийг тогтоох тухай Бүтээцийн дотоод температур ба бат бэхийн хамаарал Бетоны бэхжилтэд температурын нөлөө Бетоны бэхжилтийн эхэн үеийн бат бэх ба температурын хамаарлыг матурити аргаар судлах нь Бетоны бат бэхийг бэхжилтийн хугацаа ба температураас хамааруулан тооцох тухай Хүйтний улиралд цутгамал бетон, төмөр бетоны ажлыг гүйцэтгэх аргуудын онцлог Дулаалгын арга Бүтээцийг цахилгаан-дулааны боловсруулалтаар бэхжүүлэх технологи 25 2-Р БҮЛЭГ. Хүйтний улиралд цутгасан төмөр бетон бүтээцийн дотоод температур ба бат бэхийн хамаарал Судалгааны аргачлал Хүйтний улиралд цутгасан бетоны бэхжилтийн үеийн дотоод температурын өөрчлөлтийн судалгааны үр дүн Матурити аргаар шилжүүлсэн насыг тодорхойлсон байдал Цементийн гидратацийн зэргийг тооцох Шилжүүлсэн нас дээр үндэслэн бетоны шахалтын бат бэхийг хэмжилтийн бодит үр дүнтэй харьцуулсан байдал Tank болон Carino (1991) загвараар бат бэхийг тооцсон байдал Freisleben Hansen болон Pedersen (1985) загвараар бат бэхийг тооцсон байдал.53 2-р бүлгийн дүгнэлт. 55 1

3 3-Р БҮЛЭГ. Хүйтний улиралд цутгасан төмөр бетоны бүтээцийн эрдэс үүсэлт, микромеханик шинж чанарын судалгаа Судалгааны аргачлал Бетонд шинэ эрдэс үүсэлтийг рентген дифракцийн шинжилгээгээр судалсан үр дүн Бетоны микромеханик шинж чанарыг наноиндентэшн шинжилгээний аргаар судалсан үр дүн р бүлгийн дүгнэлт.67 4-Р БҮЛЭГ. Хүйтний улиралд цутгасан төмөр бетон бүтээцийн дотоод температурын тархалтыг загварчлах судалгаа Бетоны дотоод дулааны тархалтыг загварчлах тухай Бетоны дотоод дулааны хүчдэлийг загварчлах Бетоны дулааны үндсэн шинж чанарууд Цементийн гидратацийн урвалаар ялгарах дулааны хурдыг тооцсон үр дүн Бетоны дотоод дулааны тархалтыг ANSYS программд тооцсон үр дүн Хүйтний улиралд цутгалтын ажлыг төлөвлөн хэрэгжүүлэх хяналтын блок схем.85 4-р бүлгийн дүгнэлт. 88 ЕРӨНХИЙ ДҮГНЭЛТ...89 АШИГЛАСАН МАТЕРИАЛ..90 ХАВСРАЛT 1-р хавсралт. Судалгаанд хэрэглэсэн материалуудын үзүүлэлтүүд р хавсралт. Рентген дифракцийн шинжилгээний үр дүн 98 3-р хавсралт. Наноиндентэшн шинжилгээний үр дүн р хавсралт. Бетоны дотоод дулааны тархалтыг программд тооцсон үр дүн.114 2

4 ОРШИЛ Барилгын талбайд цутгаж буй бетонд гадна орчны сөрөг нөлөөллөөс шалтгаалсан таагүй хэв гажилт, элэгдэл, шинж чанарын доройтол явагдах боломжтой. Үүнээс сэргийлж цутгалтын ажлыг урьдчилан сайтар төлөвлөх, арчилгааны туршид бэхжилтийн процессийг хянах, удирдах асуудал Барилгын үйлдвэрлэлийн технологийн шинжлэх ухаанд чухлаар тавигддаг. Энэ шаардлага нь хүйтний улирал, хуурай халуун цаг агаар зэрэг цаг цагаарын эрс тэс нөхцөлд бүр их өндөрсөнө. Энэхүү асуудлыг шийдэхийн тулд бетоны дотоодод явагдаж буй процессийг загварчлах, үүнд байнга хувьсан өөрчлөгдөж буй гадна орчны мэдээллийг өгөгдөл болгон авах, улмаар эцсийн хүлээж буй үр дүн тухайлбал бетоны авсан байвал зохих механик шинж чанар, удаан эдлэгдэх чанарыг нарийвчлал сайтай таамаглан тогтоохыг зорих ѐстой. Энэ чиглэлд хийгдсэн судалгааны ажлууд олон байгаа бөгөөд тэдгээрийг судлах, ололттой талуудыг өөрийн оронд өргөн хэрэглэгдэж буй технологийн аргуудын хувьд хэрэглэх боломжийг эрж хайх, үр дүнг барилгын үйлдвэрлэлд хэрэглэгдэхүйц аргачлал болгох зорилтыг энэ судалгааны ажилд дэвшүүлсэн. Үүний тулд бетоны дотоодод бүтэц бүрэлдэх нарийн механизмыг ойлгон судлах, энэ процесст нөлөөлөх олон хүчин зүйлүүд тэр дундаас температурын нөлөөллийг тооцох, уг нарийн түвэгтэй процессийг загварчлах боломжийг судлах, загварчлалд ашиглагдаж буй хэрэглээний хувьд хялбар, үр дүнгийн хувьд нарийвчлал сайтай дэвшилтэт программ хангамжийг эзэмшин ашиглахыг зорьсон. БНбД Цутгамал бетон, төмөр бетон бүтээц нормд гадна агаарын хоногийн дундаж температур +5 0 С-иас доош орох, хоногийн хамгийн бага температур 0 0 С-аас бага болох үеийг хүйтний нөхцөл гэж үзэн энэ үед цутгамал бетон, төмөр бетон бүтээцийн ажлыг гүйцэтгэхэд хүйтний нөхцөлд тохирох технологийн аргыг хэрэглэхийг зөвлөсөн. Сөрөг температурт бетоны гидратацийн урвалын хурд удаашрах, бетоны дотоод температур багасах улмаар нүх сүвд байгаа ус хөлдөх, тэлэлтээс үүдэн суналтын хүчдэл үүсэх, ан цав гарч бүтцийн эвдрэл үүсэх, бетоны бат бэх төслийн бат бэхдээ хүрэхгүй байх нөхцөл бүрдэнэ. Иймээс хүйтний нөхцөлд 3

5 цутгамал бетон, төмөр бетоны ажлыг гүйцэтгэх аргуудын гол зорилго нь бетон хөлдөхөөс өмнө авсан байвал зохих критик бат бэхийг боломжит богино хугацаанд эдийн засгийн хэмнэлттэйгээр авахуулах, энэ зорилгоор бэхжилтийн таатай орчинг бүрдүүлэх, гол нь бэхжих үеийн температур, чийглэгийн зохистой хэмжээг барих, хянахад чиглэнэ. Бетоны бат бэхийг бэхжилтийн эхэн үеийн налархай төлөвт найдвартай тодорхойлох нь өнөөдөр ч хүндрэлтэй асуудал хэвээр байгаа юм. Үл эвдэх механик болон физик аргуудыг хэрэглэхэд бүтээц тодорхой нөхцлийг хангасан байх шаардлагатай байдаг. Үүнд бетоны гадаргуу хуурай байх, бетоны температур С-аас их байх, төслийн бат бэхийн 50%-иас дээш бат бэхтэй байх зэрэг нөхцлүүд байдаг. Гэтэл бетоныг цутгасан эхний хоногуудад эдгээр нөхцлийг бүрдүүлэх боломж бага нөгөө талаас хэвийг задлаагүй байх үед хэмжилтийг гүйцэтгэх нөхцөл хязгаарлагдмал. Ер нь лабораторийн нөхцөлд бэхжүүлсэн бетон шооны бат бэхээр талбайд цутгасан бүтээцийн бат бэхийг тогтоосноос бүтээцийн бодит температурын өгөгдөл дээр үндэслэн бат бэх болон бусад шинж чанарыг тогтоох нь илүү бодит байдалд ойртсон оролдлого юм. Хэмжихэд хялбар, авсан өгөгдөл найдвартай байдаг тул температурын тархалтыг хэмжих замаар гидратацийн зэрэг ба бат бэхийг тогтоох боломжийг хайсан судалгааны ажлууд олноор хийгдэж байгаа юм. Судалгааны ажлын зорилго. Судалгааны ажилд хүйтний улиралд бетоныг цутгаж бэхжүүлэх технологийн гурван арга тухайлбал термосын арга, цахилгаанаар халааж бэхжүүлэх арга үүний дотор шууд бетонд электродоор дамжуулан халаах, хэвэнд цахилгаан утсыг тоноглон хэвнээс халаах аргуудыг сонгон туршсан. Эдгээр бэхжилтийн арга тус бүрт бетоны дотоод температурын талбай хир жигд үүсч буйг судлах, гидратацийн урвалаар үүсч буй гидрат нэгдлүүдийн эрдэс үүсэлт, механик шинж чанар дотоод температураас хэрхэн хамаарч буйг судлах, улмаар дотоод температурын тархалтыг загварчлах боломжийг эрж хайхыг зорьсон. Бетоны дотоод температурын тархалтыг тодорхойлсноор түүний бат бэхийн үзүүлэлтүүдийг тодорхойлох боломжтойгоос гадна температурын жигд бус байдлаас үүсч болзошгүй дулааны хүчдэлийг тооцох улмаар бүтээцэд үүсэх хүчдэлт төлөв, ан цав үүсэлтийг сэргийлж болно гэж үзсэн. 4

6 Судалгааны ажлын зорилтууд. Судалгааны ажлын зорилгыг хэрэгжүүлэхийн тулд дараах зорилтуудыг дэвшүүлсэн. Үүнд: Хүйтний улиралд цутгамал бетон, төмөр бетоны ажлыг гүйцэтгэх онцлог, бетоны дотоод температурт тавигдах шаардлага, нормчилсон байдлыг судлах, Бетоны дотоод температур ба бат бэхийн хамаарлыг тодорхойлох боломж, матурити аргыг судлах, Гидратацийн урвалаар үүсэх нэгдлүүдийн эрдэс үүсэлт, механик шинж чанарыг судлах, арчилгааны аргын сонголтоос хамаарах хамаарлыг судлах, Бетоны дотоод дулаан тархалтыг загварчлах зэрэг болно. Судалгааны обьект. Хүйтний улиралд цутгамал бетон, төмөр бетон бүтээцийг цутгах технологи. Судалгааны ажлын аргачлал. Онолын судалгааг гүйцэтгэхдээ сэдэвтэй холбоотой эрдэм шинжилгээний өгүүлэл, эрдмийн ажлын тайлан, диссертаци, холбогдох сурах бичиг ном сэтгүүлийг уншиж судлах, нэгтгэн дүгнэх аргыг хэрэглэсэн. Лабораторийн болон хагас үйлдвэрлэлийн туршилтуудыг гүйцэтгэхдээ материалын шинж чанарыг тодорхойлох, орц найрлагын зохистой байдлыг тогтоож хэрэглэх, цутгалт, арчилгааны хэвийн нөхцлийг технологийн дагуу бүрдүүлж өгөгдөл цуглуулах, өгөгдлийг боловсруулах, харьцуулан дүгнэх аргыг хэрэглэсэн. Бетоны дотоод температурын хэмжилт, гадна агаарын температур, чийглэг, салхины хурд, шахалтын бат бэх, уян харимхайн модуль, эрдэс үүсэлтийн шинжилгээг гүйцэтгэхдээ сүүлийн үеийн дэвшилтэт судалгааны аргууд рентген диффракцийн арга, наноиндентэшн шинжилгээ, химийн шинжилгээ, дэвшилтэт багаж хэрэгслүүд дата логгер, хэт авианы MCSCO-CND02-02 багаж, дулааны зураг авалтын FLIR багажууд, сүүлийн үеийн стандарт термопар, цилиндр дээж өрөмдөх HILTA багаж зэргийг хэрэглэсэн. Судалгааны ажлын шинэлэг тал. Бетоны дотоод температурыг хэмжсэн өгөгдөл дээр үндэслэн матурити функцийг хэрэглэн шилжүүлсэн насыг тодорхойлох улмаар энэ үзүүлэлт дээр үндэслэн бат бэх, гидратацийн урвалын зэрэг, урвалаар ялгарах дулаан зэрэг үзүүлэлтийг тооцох боломжийг хүйтний улиралд цутган термосын арга, электродоор дамжуулан халаах, халдаг утсаар тоноглогдсон хэвэнд халаах аргуудын хувьд үзүүлсэн. Наноиндентэшн 5

7 шинжилгээг рентген диффракцийн шинжилгээтэй хослуулан хүйтний улиралд цутгасан бетоны минералогийн болон механик шинж чанарыг микро түвшинд судалсан. Бетоны дотоодод дулаан тархах үзэгдлийг хүйтний улиралд цутгасан төмөр бетон бүтээцийн хувьд загварчлах оролдогыг хийсэн. Судалгааны ажлын практик ач холбогдол. Хүйтний улиралд цутгасан бетон төмөр бетон бүтээцийн дотоодод үүсч буй температурын тархалтыг өөрийн орны нөхцөлд өргөн хэрэглэгдэж байгаа технологийн аргуудын хувьд хэмжиж тогтоосон, Матурити аргын мөн чанарыг судалж хэрэглэх боломжийг авсан загварууд дээр судалсан тухайлбал хэвийг задлах, бүтээцийг ачаалах хугацаа, арчилах хугацаа зэргийг оновчтой болгоход хэрэглэх боломжтойг тогтоосон, Хүйтний улиралд цутган ялгаатай аргуудаар бэхжүүлсэн төмөр бетон загваруудын хувьд цементийн гидратацийн урвалаар бетонд үүссэн эрдэс нэгдлүүдийн харьцуулсан судалгааг гүйцэтгэсэн, Хүйтний улиралд цутгасан төмөр бетон бүтээцийн механик шинж чанарын үзүүлэлтүүдийг наноиндентэшн шинжилгээний аргаар тогтоон үр дүнг бэхжүүлсэн аргаас хамааруулан судалсан, Төгсгөлөг элементийн аргыг хэрэглэн дулааны тархалтыг загварчлах үүнд программ хангамж ашиглан гүйцэтгэх боломжийг харуулсан, Дулааны тархалт, механик шинж чанарын урьдчилсан тооцоог гүйцэтгэн үр дүн дээр үндэслэн цутгалтын ажлыг барилгын талбайд оновчтойгоор гүйцэтгэх, удирдах боломжтойг харуулсан. 6