Файл: Иванцов, О. М. Железобетонные резервуары для сжиженного природного газа в США научно-технический обзор.pdf

На изменение объема бетона существенное влияние оказыва­ ет влажность образца. Вода в порах и капиллярах цементного камня и заполнителей замерзает при более низкой температуре вследствие содержания в ней большого количества солей, при этом вода в бетоне замерзает не сразу, а с понижением темпе­ ратуры количество замерзшей воды увеличивается. При дальнейшем охлаждении наблюдаются два противоположных явления - с одной стороны уже образовавшийся в порах лед сжимается, а с другой - дополнительно образовавшийся лед по мере охлаждения расширя­ ет поры цементного камня.

В программу работ входило испытание бетона на цикличес­ кие воздействия низких температур. Было проведено десять цик­ лов испытаний на замораживание до -120°С с последующим отта­ иванием до комнатной температуры на нескольких сериях бетон­ ных образцов при скорости разогрева-охлаждения 24 ч - I цикл. Охлаждение-разогрев образцов производили в контейнерах. Ис­ пытания показали, что величина температурной усадки образцов на десятом цикле охлаждения оставалась такой же, как в первом цикле. Отмечен также некоторый рост прочности бетона на сжа­ тие (7%) и снижение прочности на растяжение (IIJS). Никаких значительных изменений физико-механических характеристик бе­ тона отмечено не было.

Следует иметь в виду, что при испытаниях бетон был постав­ лен в более жесткие условия воздействия отрицательных темпе­ ратур, чем в конструкциях эксплуатируемого резервуара, так как во время работы он всегда находится в охлажденном состоянии, за исключением тех случаев, когда бывает на ремонте или профи­ лактическом осмотре.

В институте газовой технологии США измеряли теплопровод­ ность бетона и цементного раствора при различных температурах (от 40 до -120°С) на образцах, имеющих форму цилиндра диа­ метром 76 мм и такой же высоты. Цементный раствор, из которо­ го были выполнены образцы, имол следующий состав: цемент -

I вес.ч., песок - 2,75 вес.ч., вода - 0,47 вес.ч.

Выяснилось, что с изменением температуры заметно меняет­ ся и теплопроводность цементного раствора. При отрицательной температуре теплопроводность раствора уменьшается с ее пони­ жением. Вероятно, это происходит вследствие образования льда, имеющего теплопроводность примерно в 3 раза меньшую, чем во­

II

да. Снижение теплопроводности наблюдается до -40°С, а затем она начинает возрастать, что также характерно для льда при низких температурах.

Теплопроводность бетона изменяется линейно в зависимости от температуры. При охлаждении образца до 0°С теплопровод - ность уменьшается, дальнейшее охлаждение приводит к ее ста­ бильному росту, и при т-70°С теплопроводность бетона уже в два раза выше, чем при 0°С. Испытания проводили при средних тем­ пературах, так как было установлено, что на теплопроводность бетона и цементного раствора, как и на большинство других ма­ териалов, влияет температурный градиент по сечению образца.

Испытания показали, что при охлаждении большинство свойств бетона изменяется, однако эти изменения не ухудшают его работы. Прочность бетона при низкой температуре будет за­ висеть от содержания цемента, водоцементного отношения, ви­ да инертных, возраста бетона, пористости и влажности. Коэффи­ циент температурной усадки при низкой температуре не так чув­ ствителен к составу бетона и влажности, как модуль упругости и прочность.

Оптимальное значение пористости этими исследованиями ус­ тановлено не было.

СВОЙСТВА АРМАТУРЫ

На прочность некоторых металлов при растяжении очень влияют надрезы. При навивке проволоки машинным способом на ее поверхности появляются неглубокие царапины и надрезыкон­ центраторы напряжений, особенно чувствительные к ударным воз­ действиям; царапины появляются и при сращивании концов прово­ локи, поэтому решили проверить, какое влияние оказывает нали­ чие надрезов в проволоке на надежность работы резервуара.

12

Проволока используется компанией "Прилоуд" для об­ жатия железобетонных резервуаров в кольцевом направлении ( & вр = 15500 кгс/см^).

Испытания, показали, что самая высокая ударная вязкость при комнатной температуре у проволоки под fc I и 4, Несмотря на то, что проволока № 3 при. комнатной температуре не облада­ ла такой степенью сопротивления ударной нагрузке, как прово­ лока № I и 4, показатели ее работы при низкой температуре в семь раз лучше показателей проволоки № I и вдвое лучше прово­ локи № 4. При низкой температуре эта проволока ведет себя так же, как проволока № 2 при комнатной температуре. Наиболее высокую прочность при работе на статическое растяжение имеет высокопрочная проволока № 4 с двукратным упрочнением вытяжкой.

Разрывы углеродистой проволоки при низкой отрицательной температуре более неровные, чем разрывы той же проволоки при комнатной температуре. Помимо изменения характера разрывов, эта проволока по обе стороны надреза растрескивалась.

Было установлено, что низкая температура оказывает воз­ действие на характер хрупкого разрушения каждого вида прово­ локи. При температуре жидкого азота склонность к образованию трещины в высокопрочной проволоке наблюдалась больше по на - правлению небольшого угла к оси, чем по нормальному сечению в надрезе, как при обычных условиях.

Испытания показали, что по условиям прочности и сопротив­ ляемости ударным воздействиям для предварительно-напряженных конструкций можно применять высокопрочную проволоку с повышен­ ным содержанием углерода (до 0,6 - 0,7%).

ИЗУЧЕНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ РАБОТЫ РЕЗЕРВУАРА

В основу конструкции была заложена схема, допускающая свободные перемещения стенки относительно днища, для чего меж­ ду стенкой и днищем предусмотрен компенсатор температурных де­ формаций. Кроме этого, за счет подсыпки под днище резервуара слоя песка были созданы условия для его смещения.

До последнего времени об эксплуатационных качествах ком­ пенсаторов температурных деформаций, а также о трении материа-

15