Структурно-физические модификации в процессе диспергирования парафина в водной среде

Структурно-физические модификации в процессе диспергирования парафина в водной среде

Рассмотрены структурно-физические изменения, происходящие в дисперсионной среде (воде) и дисперсной фазе (парафине) при воздействии четырех роторных насадок разного типа: диск, пропеллер, конфузор, конфузор-диффузор, работающих в режиме механоактивации. Выбор парафина для процесса водного диспергирования обусловлен тем, что парафин не смешивается с водой, имеет ленточную структуру, и

поэтому в режиме обычного перемешивания получить гранулы парафина в воде невозможно [1, 2].

Перемешивание в режиме механоактивациипозволяет получить гранулы парафина. При этом насадки разной конструкции в процессе водного диспергирования имеют существенно разный процентный выход гранул парафина, различающихся по дисперсному составу.

Процесс образования гранул протекает при активном участии ионов воды, образующихся в процессе механоактивации. Разрыв внутримолекулярных связей в молекулах воды и изменения в связи с этим структурного состояния дисперсионной среды оценивалось по изменениям рН воды [3].

Исследовано влияние скорости вращения ротора и типа насадки на изменение дисперсного состава частиц парафина. Эффективность диспергирования оценивалась по размерам и процентному выходу получившихся гранул при оборотах ротора в интервале 400 - 1400 об/мин. Использование насадки типа конфузор-диффузор позволяет получить самый большой процентный выход гранул и оказывает наиболее сильное влияние на их размеры. Более того только насадка этого типа при числе оборотов выше 1300 об/мин приводит к образованию нового по структуре состоянию парафина [4]: пористого парафина рис.1.

Рис.1 Пористый парафин

Показано, что высокая эффективность насадки конфузор-диффузор связана с особенностями создания метастабильного кавитационного состояния водной среды в области перехода конфузора в диффузор.

ЛИТЕРАТУРА

Переверзев, А.И. Производство парафинов / А.И. Переверзев // М.:Химия, 1973. - 224с.

Лебедев, Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза / Н.Н. Лебедев // М.: Химия, 1988. - 592с.

Зиновьева, Е.В. Особенности механоактивационных процессов в дистиллированной воде / Е.В. Зиновьева // Разработка машин и агрегатов, исследование тепломассооб-менных процессов в технологиях производства и эксплуатации строительных материалов и изделий: сб. науч. тр. по материалам круглого стола, посвященного науч. шк. акад. РААСН, д-ра техн. наук, проф. С.В.Федосова/ Иван. гос. политехн. ун-т. - Иваново: ПресСто, 2013. -с. 128-131

Гуюмджян, П.П Интенсификация процесса диспергирования парафина при перемешивании / П.П. Гуюмджян, Е.В. Зиновьева //Информационная среда вуза: материалы XVII Международной научно-технической конф./Иван. гос. архит.-строит. университет - Иваново,2010.-с.589-592

УДК: 624.01 614.8

Анализ современных отечественных методов исследования поведения строительных материалов на основе цементных композитов в условиях высокотемпературных воздействий

Н.Ф. ЛЕВАШОВ, М.В АКУЛОВА, Т.А. БАЖЕНОВА, О.В. ПОТЕМКИНА

(Ивановская пожарно-спасательная академия Государственной противопожарной службы МЧС России;

Ивановский государственный политехнический университет)

В настоящее время в России интенсивно развивается строительство зданий и сооружений из бетонных и железобетонных конструкций. Различные виды цементных композитов в составе элементов строительных конструкций в целом по-разному ведут себя в условиях воздействия пожара и высоких температур [1]. Существуют различные экспериментальные методы и расчетные методики по определению различных теплотехнических характеристик цементных составов в составе строительных конструкций и оценке их поведения при воздействии различных стационарных и нестационарных температурных режимов, а также моделировании влияния на них стандартного пожара [2¬7].

В данной статье рассматриваются действующие экспериментальные и расчетные методы и методики по оценке и прогнозу поведения цементных композиций как от-дельно, так и составе строительных конструкций. Анализ существующих экспериментальных методик по оценке поведения негорючих цементных составов в условиях по-вышенных температур показывает, что в основном рассматриваются нормативно-технические характеристики, которые выявляются в ходе их проведения, а также условия, на основании которых определяется поведение строительных материалов на основе цементных композиций в составе строительных конструкций в условиях повышенных температур. Так по ГОСТ Р 30247.1.94 «Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость» [2] определяется потеря несущей способности (при проведении натурных испытаний вследствие теплового воздействия на строительные конструкции различного типа) (R), которая характеризуется полным или частичным обрушением кон-струкции или возникновением какого-либо рода деформации. Например для изгибаемых конструкций она наступает, когда при воздействии заданной нагрузки и установленного температурного режима прогиб достигает величины равной 1/20 к длине искомой конструкции или скорость нарастания деформаций достигает L2/(9000 h, (см/мин)), где L длина конструкции, h - расчетная высота сечения конструкции. Потеря теплоизолирующей способности (I) определяется так же при натурных испытаниях [2], повышением температуры в местах не подверженных тепловому воздействию более чем на 1400С или более чем на 1800С в любой точке испытуемого образца в сравнении с температурой до начала испытания. Потеря целостности определятся исходя из образования в искомых образцах сквозных трещин или отверстий, через которые способно пробиться пламя или тепловой поток такой интенсивности, чтобы выполнилось условие возникновения тления или загорания тампона выполненному по ГОСТ Р 30247.0.-94 [2] и помещенного со стороны обратной тепловому воздействию на расстоянии 20-25мм. Данная методика достаточно точно и относительно достоверно показывает влияние воздействия пламенного горения на цементные составы в строительных конструкциях, а так же изменение их свойств, касающихся основных физических характеристик. Однако ее реализация достаточно затратна, вместе с этим она не отражает поведение отдельных элементов состава цементных композиций на уровне микроструктуры и физико-химических процессов, которые могут дать ответ на вопросы, связанные с оценкой влияния тех или иных компонентов состава на прочностные и другие значимые характеристики цементных составов.

Так же цементные композиты, используемые в составе строительных конструкций, относят по результатам испытаний на горючесть в соответствии с ГОСТ 12.1.044¬89. «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения» [3] по п. 4.1. к негорючим, исследуя в динамике такие параметры как разница в изменении температуры на поверхности образца, внутри образца и в самой печи (не должна превышать 500С), потеря массы с момента начала испытания и до завершения (не должна превышать 50% между начальной и конечной), продолжительность устойчивого горения за все время испытания, (не должна превышать 10с). Какой- либо дифференциации горючих материалов далее не проводится, однако имеет смысл, обратить внимание и на другие критерии и характеристики, способные оказывать влияние на поведение негорючих материалов в условиях пожара, что может создать пред-посылки к более детальному подразделению негорючих материалов в зависимости от вида, проявляемых свойств, а также от степени опасности для эвакуации людей в случае возникновения пожара.

В соответствии с ГОСТ Р 52393-2009 «Материалы вещества и средства огнезащиты. Идентификация методами термического анализа» [4] фиксируются такие иденти-фикационные значения как значимые характеристики - показания температуры при фиксированных потерях массы, определяющиеся по ТГ- кривым, потеря массы Am, % при конкретных температурных значениях, значения температуры при максимумах скорости потери массы по дТг - кривым, скорость потери массы (%/мин), и качественные характеристики - интервалы температур при которых происходят процессы деструкции по ТГ- и ДТГ- кривым, значения температуры начала и окончания протекания термоаналитических эффектов, тепловые эффекты (Дж/г) по ДСК - кривым. Данная методика проводится с целью выявления подлинности того или иного материала в сравнении с искомыми, контрольными образцами. В качестве исследуемых материалов так же исследуются и образцы на основе цементных композитов, что может позволить выявить определенные закономерности в поведении их при воздействии высоких температур, однако в указанной методике отсутствуют фиксированные значения критериев и термоаналитических кривых, по которым можно было бы определять и с определенной точностью прогнозировать поведение цементных составов в условиях повышенных температур.

Анализ существующих аналитических расчетных методик по определению огнестойкости строительных конструкций, в которые входят строительные материалы на основе цементных составов показывает, что данные методы расчета могут помочь определить характер и поведение цементных составов в условиях пожара. Так, например, в пособии [5] детально показан теплотехнический расчет огнестойкости железобетонных конструкций, таких как плита перекрытия, ригель, колонна, ферма, несущая стена, вы-полненных на основе обычного тяжелого бетона с силикатным и карбонатным заполнителем и арматуры классов А240-А1000. В пособии [6] представлены указания по расчету предела огнестойкости на примере железобетонных конструкций - ригель, колонна, плита перекрытия, так же выполненных из тяжелого бетона и арматуры различного класса. В пособии [7] представлены справочные величины по определению пределов огнестойкости различных групп строительных конструкций, совместно с комплексом строительных элементов, включающих так же и отделочные материалы. Подобные расчетные методики можно использовать не только для оценки поведения строительных конструкций в целом при нагреве, но также можно применять при оценке поведения различных термостойких материалов, используемых в качестве подстилающих слоев в составе цементных растворов в железобетоне.

Анализ рассмотренных выше методик показал, что практически не разработаны методы комплексного анализа поведения материалов при повышенных температурах в строительных конструкциях, а имеющиеся методики по определению огнестойкости и термостойкости носят односторонний характер, и не дают полной оценки пожарной опасности строительных конструкций и строительных материалов, из которых они выполнены. Необходимо совершенствовать методы и подходы расчетной и экспериментальной оценки поведения цементных составов для более точного и детального описания, прогнозирования и оценки поведения строительных материалов в цементных композитах на всех стадиях кратковременного температурного воздействия, в том числе и на стадии затухания пожара.

ЛИТЕРАТУРА

Федеральный закон «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». - М.: Ось-89, 2009. - 176 с. - (Федеральный закон).

ГОСТ 30247.0-94 Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Общие требования.

ГОСТ 12.1.044-89. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения. п.4. 1 Метод экспериментального определения группы негорючих материалов.

ГОСТ Р 52393-2009 «Пожарная опасность веществ и материалов. Материалы вещества и средства огнезащиты. Идентификация методами термического анализа»

Пособие к СТО 36554501-006-2006 «Пособие по расчету огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций из тяжелого бетона» /под ред. А.Ф. Милова- нова - М: 2008, 131 с.

Акулова М.В., Щепочкина Ю.А., Емелин В.Ю., Павлов Е.А. Расчет огнестойкости железобетонных строительных конструкций: учебно-методическое пособие для курсантов очной формы обучения и слушателей заочной формы обучения по специальности 280104.65 «Пожарная безопасность». - Иваново: ООНИ ИвИ ГПС МЧС России, 2011. - 103 с

Пособие по определению огнестойкости конструкций, пределов распространения огня по конструкциям и групп возгораемости материалов (к СНиП И-2-80)/ЦНИИСК им. Кучеренко. - М.:Стройиздат, 1985. - 56 с.

УДК 699.812: 666.972.16 691.6

Количество показов: 515