. (23)

Для трамбованных бетонов А=1,15; В=6,05; С=14,3, а также для естественных каменных материалов при ωоб от 10 до 15%; для штыкованных бетонов А=1,1; В=7,3; С=18,3.

8.2 Для некоторых типов почв предложены расчетные зависимости. Для болотистых почв используют соотношение:

, (24)

где – коэффициент теплопроводности почвы при 6oС, а .

Получают семейство кривых , на основании которых делают вывод о характере изменения :

1) тем больше, чем больше объемный вес материала;

2) не изменяется до той степени влагосодержания, которая соответствует переходу влаги из внутрезерновых в междузерновые поры; при последующем увлажнении коэффициент теплопроводности резко уменьшается;

3) линейность для кривой имеет место для зерновых материалов до влажности от 15 до 20%. С увеличением влажности коэффициент температуропроводности сначала растет, достигает максимума, затем падает, стремясь в некоторых случаях к постоянному значению.

8.3 Чем выше влажность грунта, тем больше его удельная теплоемкость и температуропроводность. С увеличением влажности при ее некотором значении, характерном для данного типа грунтов, уменьшается удельный объем. В известном интервале вероятно постоянство влажности, так как теплопроводность растет с увеличением плотности и удельной теплоемкости. Дальнейшее понижение температуропроводности с увеличением влажности связано с затуханием теплопроводности материала до значения теплопроводности воды. С увеличением влажности грунта появившиеся тонкие, а потом утолщающиеся водные пленки выполняют роль водяных мостов, по которым тепло распространяется от одной частицы к другой, при этом значения λ и k начинают расти. Рекомендуется учитывать плотность, пористость, крупность зерен, природу материала.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

8.4 Учитывают мелкодисперсность материала, для при которой снижается теплопроводность. Важны величины λ и k, для определения которых устанавливают влажность, пористость, механический состав или дисперсность. При одинаковых влажностях и пористостях значение имеет дисперсность материала, обуславливающая степень связности скелета с влагой.

8.5 Выводы, полученные для грунтов, могут быть распространены на другие порошкообразные и зернистые материалы с учетом их особенностей.

1) В зависимости от крупности зерен дисперсные материалы разделяются на три группы: крупно-, средне-, и мелкодисперсные. При увеличении малых влажностей теплопроводность дисперсных материалов увеличивается в линейной зависимости, причем темп этого возрастания тем больше, чем крупнее зерна материала.

2) При дальнейшем увлажнении материала, начиная с определенной степени его увлажнения, рост теплопроводности затухается (крупнозернистые материалы), либо становится сильно выраженным (мелкозернистые материалы), либо продолжает подчиняться линейной зависимости (среднедисперсные материалы).

3)  Наблюдается близкое к линейному изменение теплопроводности многих строительных и изоляционных материалов с изменением влажности (при невысоких влажностях материалов среднедисперсной структуры).

4)  В пределах каждой из трех групп материалов в довольно широких пределах изменения степени зернистости характер зависимости коэффициента теплопроводности от влажности сохраняется одинаковым.

9 Методики определения теплофизических свойств дорожно-строительных материалов и грунтов

9.1 Обоснование выбора приборов, обеспечивающих достоверные результаты измерения теплофизических характеристик материалов дорожных одежд и глинистых грунтов земляного полотна

Согласно п. 5 статьи 18 Федерального закона «Технический регламент «О безопасности зданий и сооружений» проектная документация здания или сооружения должна содержать пределы допустимых изменений параметров, характеризующих безопасность объектов и геологической среды в процессе строительства и эксплуатации. В проектной документации может быть предусмотрена необходимость проведения в процессе строительства и эксплуатации проектируемого здания или сооружения мониторинга компонентов окружающей среды (в том числе состояния окружающих зданий и сооружений, попадающих в зону влияния строительства и эксплуатации проектируемого здания или сооружения), состояния основания, строительных конструкций и систем инженерно-технического обеспечения проектируемого здания или сооружения, сооружений инженерной защиты.

Для оценки эксплуатационных показателей материалов дорожных одежд и глинистых грунтов земляного полотна рассматриваются удельная теплоемкость C; объемная теплоемкость C'; теплопроводность λ; коэффициент температуропроводности k =l/C'.

9.1.1 Удельная (объемная) теплоемкость

9.1.1.1 Измерение удельной теплоемкости дорожно-строительных материалов регулируется ГОСТ 23250. Стандарт распространяется на строительные материалы и устанавливает метод определения их удельной теплоемкости в диапазоне температур от 20°С до 100°С. Метод определения удельной теплоемкости основан на измерении количества теплоты, отданной калориметру образцом известной массы, нагретым до заданной температуры. Данный метод является определяющим.

9.1.1.2 Метод является лабораторным, применим для сплошных и сыпучих материалов. Сплошные материалы перед измерением измельчаются; измельченный материал засыпается и утрамбовывается в специальную измерительную капсулу. Методика требует высушить исследуемое вещество перед измерением до постоянной массы. Температура сушки определяется видом материала и не должна вызвать в нем деструктивных изменений. Масса исследуемого материала не менее 5,0 г.

9.1.1.3 Относительная погрешность определения удельной теплоемкости по данной методике не превышает 5%. Данная погрешность является минимальной для всех табличных значений удельной теплоемкости, приведенных в строительных справочниках. Результаты экспериментального определения значений удельной теплоемкости материала асфальтобетонного покрытия в течение его жизненного цикла имеются в справочной и технической литературе. Например, пределы удельной теплоемкости от времени принимают значения от 975 до 1578 Дж/(кг×°С), в зависимости от условий эксплуатации дорожного покрытия и типа асфальтобетона.

9.1.1.4 Величина удельной теплоемкости может являться феноменологическим параметром для определения обоснованных сроков ремонтных мероприятий. Зависимость теплоемкости от времени сильная (за 5 лет на 15%), определяется на основании результатов испытаний.

9.1.1.5 Рекомендуется учитывать, что время начала выполнения ремонтных работ tp асфальтобетонного покрытия определяется моментом утраты квазилинейности графиками функции удельной теплоемкости от времени эксплуатации покрытия. При этом в начальный период эксплуатации покрытия вследствие продолжающихся процессов формирования структуры асфальтобетона происходит увеличение плотности асфальтобетона в дорожном покрытии и удельная теплоемкость убывает (рисунок 9).

Пунктирной линия - продолжительность этапа завершения строительства и начального периода эксплуатации; tc – момент времени завершения строительства; tx – момент времени неравновесного стационарного состояния асфальтобетона, при котором величина удельной теплоемкости достигает минимума; tp – время начала ремонта покрытия

Рисунок 9 – Характер зависимости удельной теплоемкости асфальтобетона С

от времени t жизненного цикла дорожного покрытия

9.1.2 С учетом зависимости теплофизических характеристик дорожного покрытия от времени рекомендуется использовать мобильный контроллер, который фиксирует изменение поверхностной температуропроводности асфальтобетонного покрытия (рисунок 10).

Рисунок 10 – Общий вид мобильного контроллера

9.1.3 Значения удельной теплоемкости используют для проведения расчетов в задачах прогнозирования теплофизических режимов технологий дорожного строительства.

9.1.4 Качество большинства технологических процессов определяется их теплофизическим режимом. В условиях неопределенности теплофизического режима возникает риск утраты требуемого качества или простоя, что приводит к существенному повышению себестоимости работ. Из-за температурной неоднородности асфальтобетонных смесей при укладке недоуплотняется около 10% площади. По результатам прогнозирования влажностного режима грунтовых резервов на стадии разработки проекта производства работ удается повысить выработку до 50% и снизить себестоимость работ более чем на 20%.

9.1.5 Современное дорожное строительство предполагает непосредственную оценку свойств дорожно-строительных материалов и грунта на месте строительства. При этом учитываются особенности состава и фактуры материалов, используемых на месте производства работ.

9.2 Теплопроводность

9.2.1 Стандартные методы измерения теплопроводности дорожно-строительных материалов и грунтов

9.2.1.1 В настоящее время действуют стандартные методы измерения теплопроводности для дорожно-строительных материалов. Используются следующие методы определения теплопроводности:

– метод определения теплопроводности цилиндрическим зондом по ГОСТ 30256, погрешность метода при доверительной вероятности 0,9 составляет 7%;

– импульсный метод определения теплопроводности поверхностным преобразователем применим в лабораторных и полевых условиях; недостаток метода: «разрушение» целостности образца, необходимой для установки зонда;

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11