Электронный научный журнал
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОНСТРУКЦИИ ТЕПЛОВОЙ ПЕНОПОЛИМИНЕРАЛЬНОЙ ИЗОЛЯЦИИ

Кольчатов Е.Ю. 1 Кочева М.А. 1
1 Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет
1. ГОСТ 25. 601-80. Методы механических испытаний материалов с полимерной матрицей (композитов) ; метод испытаний плоских образцов на растяжение при нормальной, повышенной и пониженной температурах. – М.: Издательство стандартов, 1980. – 30 с.
2. Ковылянский Я.А. и др. Снижение тепловых потерь при использовании полимербетона в качестве изоляции подземных теплопроводов// Энергетическое строительство , 1982 , № 9, – с. 32-34 .
3. Сазонов А.М., Ковылянский Я.А. Исследование прочностных и деформационных характеристик теплоизоляционной конструкции из полимербетона//Энергетическое строительство. – М., 10/92. -с.30-34.
4. Романовский С.П. О развитии генерирующих мощностей в Москве// Энергосбережение. №1, 2004. – С. 3-5.

«ВНИПИэнергопром» совместно с КИСИ [1] проведен комплекс исследований, в задачу которых входит определение адгезии ППМИ труб, при температурном перемещении под воздействием сезонных или суточных колебаний температуры теплоносителя, а также способности наружного коркового слоя выдерживать без разрушения нагрузки, передаваемые ему через грунт от наземного транспорта.

Пенополимерминеральная (ППМ) изоляция представляет собой трехслойную моноконструкцию с переменной по сечению плотностью: внутренний плотный, прилегающий к трубе слой, выполняющий функцию антикоррозионной защиты, срединный – теплоизоляционный, наружный плотный слой, выполняющий функции гидроизоляции и служащий для защиты от механических повреждений [2]. Прочностные и деформационные характеристики теплопроводов имеют определяющее значение при бесканальной прокладке тепловых сетей.

В программу исследований вошли лабораторные испытания, в ходе которых определены: деформационные характеристики наружного коркового и срединного слоев; характеристики теплоизоляционного слоя при сдвиге, в том числе разрыв срединного слоя, сдвиг трубы относительно внутреннего коркового слоя, отрыв срединного теплоизоляционного слоя от внутреннего коркового слоя; общая жесткость теплопровода; коэффициент постели теплогидроизоляционной конструкции.

Испытания на сдвиг дают возможность оценить адгезионную прочность контакта стальной трубы с изоляцией из ППМИ при температурном перемещении трубы.

Испытания конструкции на чистый изгиб были проведены для анализа ее поведения в условиях воздействия транспортных нагрузок, а также при возможной просадке грунтового основания.

Коэффициент постели, определение которого также входит в задачу исследований, необходим для расчета теплопроводов, прокладываемых бесканальным способом и в каналах.

Модуль упругости наружного коркового слоя изоляции из ППМИ определялен в соответствии с рекомендациями [1] на плоских образцах, имеющих рабочую длину 220-260 мм, ширину 30-36 и толщину 3,5–4,5 мм. на концы образцов наклеены накладки из шпона длиной около 80 мм с уклоном 1:25. для измерения деформаций на каждый образец с наружной и внутренней стороны наклеены тензодатчики. Регистрация деформаций производится с помощью цифрового измерителя ИДЦ-1а, имеющего чувствительность 10-5отн. ед. деформации.

Предварительно для образцов наружного коркового слоя были установлены: предел прочности на сдвиг (σв=3,5÷4,0 Мпа); и разрушающая нагрузка (Fmax=0,6÷0,7 кН).

После статической обработки результатов испытаний серии из пяти образцов определены исследуемые характеристики сечений и интегральная приведенная жесткость теплопровода с ППМИ при условном диаметре стальной трубы 50 мм (таблица).

Исследуемые характеристики сечений участка стального трубопровода

Элементы

комплексного сечения

теплопровода

Наружный диаметр Dн,см

Внутренний диаметр

Dв,см

Осевой

момент инерции

Iij,см4

Модуль упругости Еiх103, Мпа

Жесткость на изгиб

ЕiIiyх103Н·м2

Стальной трубопровод

5,7

4,9

23,5

20,58

48,336

Внутренний корковый

6,5

5,7

35,8

1,715

0,614

Наружный корковый

14,0

13,2

395,4

1,715

6,781

Срединный пористый

13,2

6,5

1402,6

0,389

5,456

Суммарная жесткость на изгиб всех элементов комплексного сечения составляет: Σ(ЕiIiy) = 61,187.

Критерием работоспособности системы металл-изоляция является ее деформативность. для оценки адгезионной прочности системы проведены испытания прямолинейных образцов труб с ППМИ Dy=50 мм. Исследования показали, что изоляция деформировалась без разрушения до момента, пока прогиб посередине пролета, равного 1 м, не достигал 8-9 см. При дальнейшем увеличении нагрузки и прогибов в изоляции в средней четверти пролета образовывались две поперечные трещины, которые возникают при потере стальной трубой несущей способности, а так же при образовании в изоляции пластического шарнира. Следовательно при работе трубопровода в период эксплуатации в упругой стадии адгезионный контакт между ППМИ и стальной трубой не приведет к нарушению.

Испытания, проведенные для теплопроводов условными диаметрами 50 и 100 мм, показывают, что коэффициент постели теплогидроизоляционной конструкции при незначительной интенсивности деформирования, соответствующий изменению температуры на 30°С, оказывается не ниже 45-50 МН/м3. [3,4]. Прочность на сжатие образцов ППМИ, определенна при испытаниях, оказалась достаточно высокой и составила 1,5-2 МПа.


Библиографическая ссылка

Кольчатов Е.Ю., Кочева М.А. ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОНСТРУКЦИИ ТЕПЛОВОЙ ПЕНОПОЛИМИНЕРАЛЬНОЙ ИЗОЛЯЦИИ // Международный студенческий научный вестник. – 2015. – № 3-1.;
URL: http://eduherald.ru/ru/article/view?id=12100 (дата обращения: 15.10.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074