Математичне моделювання процесів насичення бетонних зразків під дією гідроімпульсного навантаження

Abstract

З огляду на розвиток технологій насичення рідинами виробів на основі бетону, на сьогоднішній день є актуальною задача побудови математичної моделі імпрегнування бетонних зразків за рахунок створення гідроімпульсного навантаження. На основі аналізу фізичних явищ, які приймають участь в процесі насичення бетону, в даній роботі приведено і обґрунтовано математичне моделювання руху рідини в капілярно-пористих структурах бетонного зразка при застосуванні гідроімпульсного обладнання, що спричинює гармонічні коливання тиску просочувальної рідини за синусоїдальним законом. На підставі проведеного математичного моделювання отримано результати у вигляді математичних залежностей, які дозволяють визначити основні технологічні параметри процесу імпрегнування бетонних зразків. Розглянуто механізм руху рідини в порах і капілярах твердого тіла, що зумовлений перепадом тиску в порожнинах зразка при застосуванні імпульсного режиму насичення. Враховано взаємовплив тиску капілярних сил, імпульсів тиску, втрат тиску на подолання сил тертя в капілярі (порі), а також опору затиснутого повітря в закритій порі. Проаналізовано геометричні особливості структурної будови цементного каменю, на основі яких прийнято геометричну модель пори та капіляра. Встановлено зв'язок між зміною рівня просочувальної рідини в порі та швидкостей на вхідному і вихідному капілярах протягом інтервалу часу імпрегнування. Крім того, дані параметри описано в математичній залежності від радіуса пори та площі перерізу приєднувальних капілярів, що дає можливість застосовувати математичну модель у випадку імпрегнування бетонних зразків різної щільності та пористості. В роботі також запропоновано використання математичних залежностей для визначення перепаду тиску просочувального складу в замкнутих та відкритих порах з вхідними та вихідними каналами, через які відбувається заповнення пори просочувальним складом.

Considering the technologies, that used impregnation concrete based product are used today, a mathematical model is being relevant for developed that has impregnated concrete sections for the use of impulse pressure loading. As for the physical results, they reach saturation in their lives, and in this case mathematical modeling of models in capillary-porous structures of concrete analysis is presented and justified when using hydro-impulse equipment, which may correspond to a harmonic cycle of pressure of impregnation form for sinusoidal. According to the mathematical modeling, the obtained results were obtained in mathematical rulers, which allow to see the basic technological parameters of the process of impregnation of concrete samples. The placement of the products of production occurs in pairs and in capillaries of the solid body, which is caused by a pressure drop in dense samples when applying a pulsed saturation mode. In doing so, the internal pressure of the capillary forces was taken into account, the pressure was pulsed, the pressure was lost to overcome the strong friction in the capillary (pore), and also the air was retained in a closed pore. Analyzing the geometric features of the crystal structure of the cement stone, it is necessary to make a geometric model of the pore and capillary. Updated the link between the change between the flat impregnating fluid in the fields and quickly located on the inlet and primary capillaries on the Internet, impregnation time. In addition, the parameters were described in the mathematical system by the radio-determination of the pores and the junction area of the connecting capillaries, which used a mathematical model in the case when concrete samples that were very important and porosity were impregnated. We also propose to use mathematical delays to block the pressure of the impregnating composition in closed and open pores with the inlet and outlet ducts by which the pores of the impregnating composition were filled.

Учитывая развитие технологий насыщения жидкостями изделий на основе бетона, на сегодняшний день является актуальной задачей построение математической модели импрегнации бетонных образцов за счет создания гидроимпульсной нагрузки. На основе анализа физических явлений, которые принимают участие в процессе пропитки бетона, в данной работе приведено и обоснованно математическое моделирование движения жидкости в капиллярно- пористых структурах бетонного образца при использовании гидроимпульсного оборудования, которое вызывает гармонические колебания давления пропиточной жидкости по синусоидальному закону. На основании проведенного математического моделирования получены результаты в виде математических зависимостей, которые позволяют определить основные технологические параметры процесса импрегнирования бетонных образцов. Рассмотрен механизм движения жидкости в порах и капиллярах твердого тела, обусловленный перепадом давления в полостях образца при применении импульсного режима пропитки. Причем учтено взаимовлияние давления капиллярных сил, импульсов давления, потерь давления на преодоление сил трения в капилляре (поре), а также сопротивления зажатого воздуха в закрытой поре. Проанализированы геометрические особенности структурного строения цементного камня, на основе которых принято геометрическую модель поры и капилляра. Установлена связь между изменением уровня пропиточной жидкости в поре и скоростей на входном и выходном капиллярах в течение интервала времени пропитки. Кроме того, данные параметры описаны в математической зависимости от радиуса поры и площади сечения присоединительных капилляров, что позволяет применять математическую модель в случае импрегнации бетонных образцов различной плотности и пористости. В работе также предложено использование математических зависимостей для определения перепада давления пропиточного состава в замкнутых и открытых порах с входными и выходными каналами, через которые происходит заполнение поры пропиточным составом.