CC BY
14
УДК 624.01
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ С ЛИТЫМИ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫМИ КОМПОЗИТАМИ
О.А.Гнездилова1, В.А.Москвитин2, Б.И.Пинус3
1Иркутский государственный университет путей сообщения, 664074, г. Иркутск, ул. Чернышевского, 15. 2ООО «Фоампласт»,
664005, г. Иркутск, ул. 2-я Железнодорожная, 70. 3Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Приведены экспериментальные данные по оценке долговечности литого теплоизоляционного поропласта, подвергнутого низкотемпературным воздействиям. Ил. 6. Библиогр. 3 назв.
Ключевые слова: ограждающие конструкции; термосопротивление; композиты; надежность.
THE STUDY OF OPERATIONAL RELIABILITY OF FENCING STRUCTURES WITH CAST HEAT-INSULATION COMPOSITES
O.A. Gnezdilova, V.A. Moskvitin, B.I. Pinus
Irkutsk State University of Railway Engineering 15 Chernyshevskii St., Irkutsk, 664074 Limited Liability Company "Pharmplast" 70 Second Zheleznodorozhnaya St., Irkutsk, 664005 Irkutsk State Technical University 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074
The authors present experimental data on rating the durability of cast heat-insulation cellular plastic under low temperature impact. 6 figures. 3 sources.
Key words: fencing structures; heat resistance; composites; reliability.
Обобщающим показателем качества зданий и их элементов является их эксплуатационная надежность, то есть способность в течение установленного срока удовлетворять предъявляемым эксплуатационным требованиям. Определяющим из последних применительно к стеновым ограждающим конструкциям является способность к обеспечению нормативного (комфортного) температурно-влажностного режима помещений.
Современные ограждающие конструкции жилых и общественных зданий, как правило, представляют собой систему, состоящую из нескольких последовательно сопряженных элементов (слоев), отказ которой адекватен отказу слабейшего звена. Так как несущая часть стен и облицовочные слои выполняются из штучных строительных материалов и априори предполагаются не восстанавливаемыми элементами, то определяющим фактором долговечности (надежности) ограждающих элементов является теплоизоляционный слой.
Теплоизоляционные материалы в конструкциях стеновых ограждений зданий, эксплуатирующихся в
суровых климатических условиях, подвержены сложному и неоднозначному комплексу температурно-влажностных воздействий, сопряженных с периодическим изменением их гигрометрического и напряженно-деформированного состояний. Следствием этих процессов становятся деструктивные изменения определяющих теплотехнических свойств стенового ограждения в целом.
Ниже приводятся некоторые результаты исследований по оценке влияния эксплуатационных факторов на изменение термосопротивляемости слоистого кирпичного стенового ограждения с теплоизолятором монолитной укладки «Поропласт СР02». Состав, технология приготовления и укладки поропласта принимались по ранее описанной системе [1]. Опытные образцы поропласта изготавливались на строительной площадке в виде кубиков с размером ребер 50 и 100 мм. Монолитная укладка утеплителя производилась при положительных и отрицательных температурах. В последнем случае процесс полимеризации и доотвер-ждения утеплителя происходил в условиях действия низких температур.
1Гнездилова Ольга Анатольевна, старший преподаватель кафедры «ИППЖДиУН», тел.: 89086678300.
Gnezdilova Olga Anatolevna, a senior lecturer of the Chair of "Survey, design, railway construction and real estate management", tel.:
89086678300.
2Москвитин Владимир Андреевич, кандидат технических наук, ген. директор ООО «Фоампласт», тел.: (3952)400555. Moskvitin Vladimir Andreevich, a candidate of technical sciences, a director general of LLC "Pharmplast", tel.: (3952)400555.
3Пинус Борис Израилевич, доктор технических наук, заведующий кафедрой строительных конструкций, тел.: (3952)620501. Pinus Boris Izrailevich, a doctor of technical sciences, the head of the Chair of building structures, tel.: (3952)620501.
Все образцы (59 шт.) были разбиты на две группы в зависимости от режима температурно-влажностных воздействий:
Полученные изотермы сорбции водяного пара по-ропласта после морозных испытаний приведены на рис.1.
40,00
35,00
30,00
ь 25,00
В 20,00 с;
ш
I 15,00 ш о и
т ю,оо
5,00 0,00
4 У**
/X
V
-- 2
40 50 60 70 ВО 90 97
Относительная влажность воздуха, %
Рис.1. Изотермы сорбции водяного пара контрольных (1) и опытных образцов поропласта (расшифровка других кривых по тексту)
первая - после водонасыщения (250% по массе и 5,3% по объему) подвергалась циклическому замораживанию (-20оС) и оттаиванию в паровоздушной среде (температура 20 оС, относительная влажность около 97%);
вторая - подвергалась замораживанию и оттаиванию в воде с начальным водонасыщением 70% по объему.
Продолжительность цикла температурно-влажностных воздействий - 24 часа, база испытаний образцов первой группы - 30,60,100 циклов, второй -30 - 50. По истечении заданного количества термо-влажностных воздействий образцы хранились в естественных условиях лаборатории до момента стабилизации их гигрометрического состояния. В дальнейшем они были помещены в эксикаторы с различным уровнем влажности воздушной среды с целью определения равновесной сорбционной влажности (по методике ГОСТ 24816-81).
Известно, что долговечность (сохраняемость функциональных свойств) теплоизоляционных материалов зависит от уровня и динамики изменения вла-госодержания их порового пространства. Даже однократное (рис.1, кривая 3) полное водонасыщение по-ропласта с последующим естественным высыханием (сушкой) сопряжено с развитием деструктивных процессов, косвенным подтверждением которых является рост сорбционной влагоемкости.
Циклическое замораживание (кривые 4,5 - после 30,50 ЦЗО) способствует ощутимой их интенсификации, что подтверждается значительным (до 75%) ростом их водопоглощающей способности. При этом сказывается как уровень относительной влажности среды, так и количество циклов Т-№1 воздействий. Замораживание образцов с невысоким уровнем начального влагосодержания и оттаивания на воздухе (кривая 2) практически не сказывается на изменении структуры поропласта. При этом расхождения, оцениваемые по
а) б) ^
Рис.2. Микрофотографии структуры образца «Поропласт СР02» плотностью 21 кг/м после 30 циклов «замораживания - оттаивания»: а - в паровоздушной среде; б - в воде
критерию Фишера, между опытными значениями сорбции образцов, подвергнутых 30_ 100 циклам, не существенны, что позволило объединить результаты испытаний образцов первой группы в одну статистическую совокупность.
Микрофотографии срезов поропласта (рис.2) подтверждают развитие деструктивных явлений в виде разрывов тонких пленок поровой структуры, особенно при циклическом оттаивании в воде. Увеличиваются объем и размеры дефектов со вскрытием замкнутых пор, что предопределяет возможность реализации новых механизмов тепломассообмена, и, как следствие, изменение теплофизических свойств поропласта.
Детальные исследования теплофизических свойств поропластов выполнены с использованием опытных образцов первой серии, так как режим их термовлажностных воздействий более тождественен (более вероятен) условиям работы теплоизоляционных материалов в слоистых наружных ограждающих конструкциях. При этом измерения теплопроводности проводили с использованием стандартной методики [2] и теплового зонда ИТП-МГ4 «Зонд». Начальная теплопроводность материала в сухом состоянии составляла 0,027 Вт/м оС, а ее изменение в образцах первой группы, подвергнутых T-W воздействиям, приведено на рис. 3.
0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 Влажность по массе, %
Рис.3. Зависимость теплопроводности образцов поропласта от влагосодержания: 1- контрольные; 2,3,4 - подвергнутые соответственно 30, 60 и 100 ЦЗО
Аппроксимирующие зависимости изменения теплопроводности поропласта (образцы первой группы) при различных уровнях влагосодержания показаны на рис. 3, 4. Согласно приведенным зависимостям существенный (около 10%) прирост теплопроводности возможен при увеличении влажности материала свыше 75%. Ранее приведенные данные (см. рис.1) показывают, что подобное влагонасыщение поропласта маловероятно даже при относительной влажности воздуха близкой к 100%. Это позволяет предполагать высокую надежность использования поропласта в качестве теплоизолятора слоистых ограждающих конструкций.
Рис.4. Динамика изменения коэффициента теплопроводности: 1- контрольные; 2,3,4 - подвергнутые соответственно 30, 60 и 100 ЦЗО
Для определения сроков надежной эксплуатации композита «Поропласт СР02» в качестве теплоизолятора рассмотрим фрагмент наружной стены (рис.5). Подобные конструктивные решения используются в наружных стенах жилых зданий, возводимых в Иркутске, при условии обеспечения нормативного сопротивления теплопередачи 3,19 м2° С/Вт. При этом использованы характеристики климатической активности Иркутска за 10-летний период в виде графиков изменения суточных температур с наибольшими амплитудами и полупериодами заморозков и оттепелей в осенне-зимнем и зимне-весеннем периодах.
12 3 4
} /
1 1
1 1 5рй1
1 1
1 1
. 1 1
■ ■ /
20
250
Ж
120
Рис.5. Фрагмент наружной стены: 1- штукатурка из цементно-песчаного раствора; 2- обыкновенный глиняный кирпич на цементно-песчаном растворе; 3 -утеплитель «Поропласт СР02»; 4- керамический пустотный кирпич на цементно-песчаном растворе
Расчет изменения температуры в стеновом ограждении производился методом конечных разностей через равные интервалы времени с разбивкой стены на элементарные слои при граничных условиях I рода [3]. При этом влияние широтной ориентации на ограждения не рассматривается.
Анализ полученных графиков (рис.6) показывает, что в слое утеплителя в течение года наблюдается не более трех циклов замораживания и естественного
Л__' iti 1
ш г >1 з t. Ж(П hu / . rWIU 1 1
W 1
l 2х
J ¥
i i i i i
20
30 1
февраль
март
б)
Рис.6. Распределение температур по сечению ограждающей конструкции: а - «худший» годовой осенне-зимний период; б - «худший» годовой зимне-весенний период; 1- температура наружного воздуха; 2 - температура на наружной поверхности ограждающей конструкции; 3- на границе кирпич (наружная верста) - утеплитель; 4- на границе утеплитель - кирпич (основная стена)
оттаивания, а следовательно, величина расчетного массового отношения влаги в поропласте за 30-й период эксплуатации не превышает 17-24 % при условиях эксплуатации ограждающих конструкций соответственно А и Б. Подобное влагосодержание тепло-изолятора предопределяет величины коэффициента теплопроводности 0,029 Вт/м2оС и термосопротивления принятого слоя утеплителя 4,82 м2оС/Вт. Последняя величина существенно выше установленного (для Иркутска) расчетного нормативного значения.
Таким образом, ограждающие конструкции с литыми теплоизоляционными композитами типа поро-пласта СР02 обладают достаточной сопротивляемостью термовлажностным воздействиям, обеспечи-
вающей сохраняемость их эксплуатационной надежности в установленные нормативные сроки.
Библиографический список
1. Гнездилова О.А., Москвитин В.А., Пинус Б.И. Исследование физико-технических свойств «Поропласт СР02», используемого в качестве теплоизолятора слоистой каменной кладки // Экспертиза и управление недвижимостью: состояние, проблемы, перспективы: мат-лы ВНПК. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007. С. 30-38.
2. Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности цилиндрическим зондом: ГОСТ 30256-94. М.: 1996.
3. Лыков А.В. Тепломассобмен: справочник. М.: Энергия, 1978. 480 с.
УДК 628.3.034.2
ВЛИЯНИЕ КОМПОНОВКИ РЕЗЕРВУАРНОГО ПАРКА ПРЕДПРИЯТИЙ НЕФТЕПРОДУКТОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА НА ФОРМИРОВАНИЕ СТОЧНЫХ ВОД
Т.А.Паутова1, В.Г.Судникович2
Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Обоснованы способы сокращения расходов производственно-дождевых сточных вод нефтебазы. Разработан принцип оптимизации размеров резервуарных парков предприятий нефтепродуктовопроводного транспорта. Изложены предпосылки для написания программы по подбору компоновки резервуаров. Ил. 1. Библиогр. 6 назв.
Ключевые слова: замкнутые системы водного хозяйства промышленных предприятий; математическое моделирование систем водоотведения промышленных предприятий; реализация методов оптимизации систем водоотведения по экономическим, технологическим и экологическим критериям оптимальности; оптимизация проектных решений строительства новых, технического перевооружения и реконструкции существующих систем водоотведения промышленных предприятий.
1Паутова Татьяна Алексеевна, аспирант, тел.: 89021701497, e-mail: patama@mail.ru Pautova Tatjana Alexeevna, a postgraduate, tel.: 89021701497, e-mail: patama@mail.ru
2Судникович Вера Геннадьевна, кандидат технических наук, доцент кафедры водоснабжения, водоотведения, охраны и рационального использования водных ресурсов, тел.: 89025610609, e-mail: hitroglazaya@mail.ru
Sudnikovich Vera Gennadjevna, a candidate of technical sciences, an associate professor of the Chair of Water supply, Drainage and Ecology of water resources, tel.: 89025610609, e-mail: hitroglazaya@mail.ru
