Исследование разрушения бетона электрическим взрывом проводников с целью его утилизации

при переработке изделий с пространственным армированием — не более 7

Параметры разрушаемых изделий:

— размеры, м - 6,3x3,2x0,3

— масса, т - 10

Габариты установки, м - 12x12x4

Масса установки, т - 25

Второй этап переработки некондиционных железобетонных изделий после извлечения арматуры обеспечивает дробление бетона до фракций, пригодных к повторному использованию в новых

конструкциях.

Отсутствие металла в бетоне позволяет применять технологии, аналогичные используемым для получения естественных заполнителей, обычные механические дробильные установки (для переработки природного камня в карьерах), а также электроимпульсные дробилки, которые в отличие от традиционных позволяют в определенных пределах регулировать гранулометрический состав готового продукта путем подбора параметров источника импульсов.

Процентное содержание состава бетона по фракциям после додрабливания электроимпульсным способом приведено также в таблице 4. Наибольший процент составляет фракция 10—20 мм, которая соответствует размерам природного крупного заполнителя.

Результаты сравнительных испытаний образцов бетона, заполненного гравийным щебнем природного происхождения и фракцией 1.0— 20 мм, приведены в табл. 4

Таблица 4 - Результаты сравнительных испытаний образцов бетона

Таким образом, утилизация железобетона электроимпульсным способом имеет следующие особенности:

— извлечение арматурных каркасов и закладных элементов производится без их деформации;

— при додрабливании высвобождается природный заполнитель.

Преимущество предлагаемой технологии перед механическими способами состоит еще и в том, что срок службы породоразрушающего инструмента на несколько порядков выше, разупрочнение металла и бетона происходит эффективней.

Возможность повторного использования арматуры и природного заполнителя в производстве железобетонных изделий, щебня (в дорожных покрытиях, для отсыпки откосов, отработанной жидкости), для приготовления бетонных смесей со снижением расхода вяжущих материалов, делают электроимпульсную технологию не только ресурсосберегающей, безотходной, но и экологически благоприятной.

Вместе с тем при применении данной технологии требуется принять меры против отрицательных экологических факторов, вносимых при работе высоковольтных генераторов, входящих в состав устройств: волн звукового и радиодиапазонов, электрических полей высокой напряженности. Однако традиционные приемы (эффективное электрическое заземление, использование замкнутого вне земли рабочего контура для протекания импульсных токов, использование противошумных и радиозащитных экранов) приводят к локализации указанных факторов в области, непосредственно прилегающей к установкам, и сводят их к уровню, не превышающему требований стандартов.

Преимущества технологии:

• безотходность - возможноcть повторного использования недеформированной арматуры, природного заполнителя, щебня, отработанной жидкости;

• экологическая целесообразность и безопасность;

• износостойкость рабочего инструмента.

1.5 Электрический взрыв проводников

Электрическим взрывом проводников (ЭВП) называют явление взрывообразного разрушения металлического проводника при прохождении через него импульса тока большой плотности. Явление это сопровождается яркой вспышкой света, резким звуком, ударной волной, распространяющейся в окружающей проводник среде. Продуктами разрушения проводника являются пары и мельчайшие частицы металла, которые в определенных условиях могут взаимодействовать с окружающей средой, образуя различные химические соединения.

Рисунок 15 - LC-контур установки для электровзрывного получения УДП

Рисунок 16 - Типичные осциллограммы тока (I) и напряжения (U) в LC- контуре

Процесс электрического взрыва проводников делится на следующие стадии:

1. Емкостной накопитель энергии С заряжается от источника питания до напряжения U0. При замыкании цепи разрядником Р ток вначале определяется волновым сопротивлением контура, поскольку сопротивление проводника мало. Проводник нагревается джоулевым теплом, плавится в точке t1 (см. рис. 16).

3. В момент t3 ток прекращается, наступает пауза. Во время паузы напряжение конденсатора приложено к продуктам взрыва.

4. В момент t4 осуществляется пробой газообразных продуктов взрыва, наступает дуговая стадия разряда.

К основным направлениям использования явления ЭВП в науке и технике относятся следующие:

· получение высокодисперсных порошков,

· напыление тонких пленок для нужд микроэлектроники,

· создание мощных импульсных источников излучения для фотографирования скоростных процессов,

· оптическая накачка газовых лазеров,

· получение активных сред для лазеров на парах металлов,

· создание импульсных источников нейтронов и электромагнитного излучения ультрафиолетового и рентгеновского диапазонов,

· ускорение микрочастиц,

· создание быстродействующих электровзрывных размыкателей тока для высоковольтных и сильноточных электрических цепей,

· сварка металлов,

· развальцовка труб,

· разрушение горных пород,

· моделирование атомных взрывов,

· дефектоскопия и др.

При электрическом взрыве проводников потребляемая электроэнергия преобразуется в работу по нагреву материала проводника в конденсированном состоянии, плавлению, испарению металла, ионизации, образованию новых поверхностей с разрывом химических связей - распаду металла на кластеры, разлету продуктов взрыва в окружающую среду. Процесс энерговыделения можно охарактеризовать следующими характеристиками: разрядным током i, падением напряжения на взрывающемся проводнике u, его активным сопротивлением r, мощностью N, энергией W, введенной в проводник к данному моменту времени t.

 Скачать реферат