Способ определения степени повреждения силосов элеватора из монолитного железобетона
METHOD FOR DETERMINING THE DEGREE OF DAMAGE TO ELEVATOR SILOS MADE OF MONOLITHIC REINFORCED CONCRETE

Изобретение относится к мукомольно-элеваторной промышленности и используется для контроля степени повреждения стен наружных силосов элеватора из монолитного железобетона.
Известен визуально-инструментальный метод, согласно которому осмотр производится изнутри силоса. Проверяющий при помощи лебедки с тросом спускается вовнутрь силоса и осматривает внутренние поверхности стен через бинокль или фотографирует и затем проводит анализ снимков, сделанных цифровым фотоаппаратом (ГОСТ 31937-2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния, выявления повреждений стен наружных силосов элеватора из монолитного железобетона»).
К недостаткам известного способа относятся:
- громоздкость и значительный вес конструкции лебедки;
- необходимость наличия у проверяющего действующего допуска к работам на высоте, в замкнутых пространствах и медицинской справки;
- значительные затраты ручного труда на перемещение лебедки (трудоемкость) и необходимость проведения высотных работ, опасных для жизни;
- длительность проведения испытания (3-5 рабочих дней);
- субъективность оценки факта протечки;
- недостаточно высокая точность, т.к. невозможно количественно оценить степень повреждения.
Известен способ определения степени повреждения силосов элеваторов из сборного железобетона, позволяющий определять повреждения межпанельных швов в местах ухудшения теплоизоляционных свойств. Способ заключается в том, что устанавливают тепловизионное устройство с чувствительностью ±0,1°C и длиной волны 2-12 мкм на расстоянии 1-100 м от наружной поверхности силосного корпуса элеватора под углом не более 20° при положительной температуре наружного воздуха и разности температур внутри и снаружи силоса не менее 4°C, осуществляют тепловизионную съемку исследуемой поверхности, получают термографический отчет (термограмму), по которому устанавливают максимальную и минимальную температуру на поверхности наружных стен силосного корпуса элеватора и по разности указанных температур определяют место и степень повреждения швов наружного силоса элеватора (патент RU №2525313 С2, 10.08.2014).
Недостаток этого способа заключается в том, что он не может быть применен для силосов элеваторов из монолитного железобетона, так как в монолитном железобетонном силосе отсутствуют межпанельные швы, стены имеют увеличенную по сравнению со сборным железобетоном толщину и, как следствие повышенную устойчивость к образованию трещин и более высокие теплоизоляционные свойства.
Технический результат изобретения заключается в повышении точности определения степени повреждения силосного корпуса элеватора из монолитного железобетона, сокращении длительности проведения испытания и снижении трудоемкости.
Для достижения указанного технического результата способ определения степени повреждения силосов элеватора из монолитного железобетона, характеризующийся тем, что на люк загрузки зерна пустого наружного силоса устанавливают компрессор, с помощью которого создают избыточное давление внутри пустого силоса 200-500 Па атмосферным воздухом. Затем подачу воздуха прекращают так, чтобы не было обратного хода воздуха. Далее измеряют время, в течение которого давление воздуха внутри силоса снижается на 50% от первоначально созданного. При этом если такое время равно или составляет более 40 с, то силос герметичный, если указанное время менее 40 с, то для определения степени повреждения и нахождения мест повреждений производят повторное нагнетание избыточного давления 200-500 Па атмосферным воздухом, подогретым на 10-15°C и проводят обследование наружной поверхности наружных стен силоса при помощи тепловизионного оборудования. Для этого устанавливают тепловизионное устройство с чувствительностью +/- 0,1°C и длиной волны 2-12 мкм на расстоянии 1-100 м от наружной поверхности наружного силоса элеватора под углом не более 20°C. Производят последовательную тепловизионную съемку наружной поверхности исследуемого силоса, получают термографический отчет (термограмму), по которому устанавливают максимальную и минимальную температуру на поверхности наружных стен силосного корпуса элеватора и по разности указанных температур определяют место и степень повреждения наружной стены наружного силоса элеватора.
Изобретение поясняется следующими фигурами:
Фиг. 1 - Термограмма распределения температур по высоте силоса №2, подтверждающая отсутствие повреждений наружной стены наружного силоса. Состояние хорошее.
Фиг. 2 - Термограмма распределения температур аномальной области силоса №3, свидетельствует об усилении разрушительных процессов на поверхности наружной стены наружного силоса. Происходит усиление разрушительных процессов.
Фиг. 3 - Термограмма распределения температур аномальной области силоса №4 свидетельствует о значительном повреждении наружной стены наружного силоса вплоть до полного нарушения структуры железобетона.
Способ осуществляют следующим образом.
Силосные корпуса из монолитного железобетона формируют путем послойного (снизу вверх) возведения опалубки с заполнением ее жидким железобетоном. После затвердевания железобетона на нижнем слое, опалубку перемещают на следующий слой вверх и снова заполняют жидким железобетоном, выдерживая до полного затвердевания железобетона и так далее. В результате такого возведения стен, неизбежно возникают технологические стыки в местах сцепления затвердевшего и жидкого железобетона. При эксплуатации силосов вследствие воздействия неблагоприятных факторов появляются горизонтальные и вертикальные трещины и щели в местах технологических стыков стен силосов элеватора из монолитного железобетона. Вода, проникающая через образовавшиеся повреждения, вызывает усиление разрушительных процессов в стыках и самих стенах при низких температурах, что приводит к появлению арматуры на поверхности и ее усиленную коррозию, повреждение несущих элементов, ухудшение санитарно-гигиенических условий, вследствие чего снижается водонепроницаемость стен силосов сокращается срок службы здания.
Установление места повреждения наружных стен силоса, степени его повреждения позволяет определить необходимость проведения профилактических, восстановительных или ремонтных работ по санированию железобетонных стен силосов элеваторов, а также спрогнозировать объем и время наступления таких работ в будущем.
С целью повышения точности, сокращения длительности проведения испытания и снижения трудоемкости место и степень повреждения силосного корпуса элеватора из монолитного железобетона устанавливают после проверки герметичности силосов. Если установлено, что силос негерметичен, то далее определяют место и степень повреждения силосного корпуса элеватора по разнице максимальной и минимальной температуры на поверхности наружных стен наружных силосов элеватора, измеряемых тепловизионным устройством, действие которого основано на измерении инфракрасного излучения объектов и преобразовании его в видимое изображение. Уровень инфракрасного излучения зависит от температуры поверхности объекта и от его излучательной способности. Это позволяет камере через формулу рассчитать и отобразить такую температуру.
Для определения степени повреждения наружных стен силоса элеватора из монолитного железобетона на люк загрузки зерна пустого наружного силоса устанавливают компрессор. С помощью компрессора создают избыточное давление внутри пустого силоса 200-500 Па атмосферным воздухом, затем подачу воздуха прекращают, так чтобы не было обратного хода воздуха. Далее измеряют период времени, в течение которого давление воздуха внутри силоса снижается на 50%.
Опытным путем было установлено, что снижение давления воздуха на 50% внутри силоса в течение интервала времени, равного или превышающего 40 с, свидетельствует о герметичности силоса и отсутствии повреждений стен, если такой интервал времени составляет менее 40 с, то герметичность нарушена из-за наличия повреждений в стенах силоса.
Поэтому, если время, в течение которого давление воздуха внутри силоса снижается на 50%, составляет менее 40 с, то производят повторное нагнетание избыточного давления 200-500 Па атмосферным воздухом, подогретым на 10-15°C, и проводят обследование наружной поверхности наружных стен силоса при помощи тепловизионного оборудования. Для этого устанавливают тепловизионное устройство с чувствительностью ±0,1°C и длиной волны 2-12 мкм на расстоянии 1-100 м от поверхности элеватора под углом не более 20°. При превышении угла наклона тепловизионного устройства более 20° происходит изменение коэффициента излучения, и как следствие возрастание погрешности измерения температурного поля. С увеличением расстояния до объекта измерения более чем на 100 м ухудшается детальность осмотра и искажаются истинные значения температуры. При чувствительности тепловизионного устройства более ±0,1°C и длины волны, выходящей за диапазон 2-12 мкм, снижается точность измерений.
Далее осуществляют тепловизионную съемку наружной поверхности силоса.
Обнаружение скрытых дефектов основано на использовании принципа сравнения текущей зоны контроля с эталонной (бездефектной) зоной и определение ее теплотехнических характеристик. Эталонная зона указывается из технологических соображений или определяется в ходе тепловизионного осмотра. При этом тепловизор (инфракрасный сканер) используют для измерения поверхностной температуры.
Затем результаты тепловизионной съемки обрабатывают на компьютере и получают термографический отчет (термограмму), по которому устанавливают максимальную и минимальную температуру на поверхности наружных стен силосного корпуса элеватора и вычисляют разность указанных температур.
Экспериментально установлено, что при отсутствии повреждений вся наружная поверхность стены силоса должна находиться в интервале температур не более 1,5°C и степень повреждения при этом составляет от 0 до 5%, обусловленная разными коэффициентами излучения монолитной бетонной поверхности, подвергающейся негативному воздействию наружной среды. В случае наличия повреждений, воздух с более высокой температурой изнутри силоса проникает на наружную поверхность и повышает ее температуру. При таких условиях интервал температур увеличивается до 2,0°C, что свидетельствует об усилении разрушительных процессов с характерной степенью повреждения стен от 5 до 60%. В таком случае дальнейшая эксплуатация возможна, но рекомендуется проведение профилактических работ. Опытным путем также установлено, что интервал температур с разницей в 2,5°C и более свидетельствует о значительном повреждении стен, возможности проникновения в силос атмосферной влаги, и как следствие нарушение требуемых условий хранения зерна, снижения его качества или порчу. В этом случае необходимо проведение работ по санированию наружных железобетонных стен силоса.
Далее устанавливают место и степень повреждения наружной стены наружного силоса элеватора.
Место повреждения силосного корпуса элеватора из монолитного железобетона устанавливают по термограмме на участке наружных стен с температурой поверхности ниже их максимальной температуры на этом же участке термограммы более чем на 1,5°C.
Степень повреждения наружной стены наружного силоса элеватора устанавливают по признакам, указанным в таблице.
Предлагаемое изобретение поясняется на следующих примерах.
Пример 1
На люк загрузки зерна пустого наружного силоса №1 из монолитного железобетона устанавливают компрессор, с помощью которого создают избыточное давление внутри силоса 500 Па атмосферным воздухом. Затем подачу воздуха прекращают, так чтобы не было обратного хода воздуха. Измеряют время, в течение которого давление воздуха внутри силоса снизилось на 50%, а именно с 500 Па до 250 Па, и получают значение 60 с. Полученное значение времени составляет более 40 с, следовательно, стены силоса герметичные и не имеют повреждений. Проведение тепловизионной съемки в этом случае не требуется. Наружные силосы пригодны для хранения зерна.
Пример 2
На люк загрузки зерна пустого наружного силоса №2 устанавливают компрессор, с помощью которого создают избыточное давление внутри силоса 400 Па атмосферным воздухом, затем подачу воздуха прекращают, так чтобы не было обратного хода воздуха. Измеряют время, в течение которого давление воздуха внутри силоса снизилось на 50%, а именно с 300 Па до 150 Па, и получают значение 30 с. Полученное значение времени составляет менее 40 с, следовательно, требуемая герметичность не обеспечена. Для определения степени повреждения и нахождения мест повреждений силоса производят повторное нагнетание избыточного давления 400 Па атмосферным воздухом, подогретым до температуры 39°C, и проводят обследование наружной поверхности наружных стен силоса при помощи тепловизионного оборудования.
Напротив стены силосного корпуса элеватора устанавливают тепловизионное устройство с чувствительностью ±0,1°C и длиной волны 2-12 мкм на расстоянии 25 м от поверхности элеватора под углом 5° при температуре наружного воздуха 26°C. Осуществляют тепловизионную съемку, результаты обрабатывают на компьютере и получают термографический отчет, по которому устанавливают максимальную и минимальную температуру на поверхности наружных стен силосного корпуса элеватора, составляющих 24,8 и 23,4°C соответственно (фиг. 1). Из полученных результатов вычисляют разность указанных температур, которая составляет 1,4°C и сравнивают ее со значениями признаков установления качественного состояния наружной стены наружного силоса элеватора из монолитного железобетона. Затем устанавливают место и степень повреждения наружной стены силоса. Места повреждения силоса устанавливают по термограмме на участке наружной стены с температурой поверхности ниже их максимальной температуры на этом же участке термограммы более чем на 1,5°C (фиг. 1). Делают вывод об отсутствии повреждений, хорошем состоянии наружных стен силоса элеватора, и, что степень их повреждения не превышает 5%. Наружные силосы пригодны для хранения зерна.
Пример 3
На люк загрузки зерна пустого наружного силоса №3 устанавливают компрессор, с помощью которого создают избыточное давление внутри силоса 250 Па атмосферным воздухом. Затем подачу воздуха прекращают, так чтобы не было обратного хода воздуха. Измеряют время, в течение которого давление воздуха внутри силоса снизилось на 50%, а именно с 250 Па до 175 Па, и получают значение 10 с. Полученное значение времени составляет менее 40 с, следовательно, требуемая герметичность не обеспечена. Для определения степени повреждения и нахождения мест повреждений силоса производят повторное нагнетание избыточного давления 250 Па атмосферным воздухом, подогретым до температуры 33°C, и проводят обследование наружной поверхности наружных стен силоса при помощи тепловизионного оборудования.
Напротив стены силосного корпуса элеватора устанавливают тепловизионное устройство с чувствительностью ±0,1°C и длиной волны 2-12 мкм на расстоянии 25 м от поверхности элеватора под углом 5° при температуре наружного воздуха 21°C. Осуществляют тепловизионную съемку, результаты обрабатывают на компьютере и получают термографический отчет, по которому устанавливают максимальную и минимальную температуру на поверхности наружных стен силосного корпуса элеватора, составляющих 22,3 и 20,2°C соответственно (фиг. 2). Из полученных результатов вычисляют разность указанных температур, которая составляет 2,1°C и сравнивают ее со значениями признаков установления качественного состояния наружной стены наружного силоса элеватора из монолитного железобетона. Затем устанавливают место и степень повреждения наружной стены силоса. Места повреждения силоса устанавливают по термограмме на участке наружной стены с температурой поверхности ниже их максимальной температуры на этом же участке термограммы более чем на 1,5°C (фиг. 2). Делают вывод об ослабленном состоянии наружных стен силоса элеватора, и, что степень их повреждения не превышает 60%. Такое температурное поле свидетельствует об усилении разрушительных процессов. Рекомендуется герметизация повреждений. Необходим дополнительный контроль мест повреждения после проведения ремонта.
Пример 4
На люк загрузки зерна пустого наружного силоса №4 устанавливают компрессор, с помощью которого создают избыточное давление внутри силоса 200 Па атмосферным воздухом. Затем подачу воздуха прекращают, так чтобы не было обратного хода воздуха. Далее измеряют время, в течение которого давление воздуха внутри силоса снизилось на 50%, а именно с 200 Па до 100 Па, и получают значение 4 с. Полученное значение времени составляет менее 40 с, следовательно, требуемая герметичность не обеспечена. Для определения степени повреждения и нахождения мест повреждений силоса производят повторное нагнетание избыточного давления 200 Па атмосферным воздухом, подогретым до температуры 33°C, и проводят обследование наружной поверхности наружных стен силоса при помощи тепловизионного оборудования.
Напротив стены силосного корпуса элеватора устанавливают тепловизионное устройство с чувствительностью ±0,1°C и длиной волны 2-12 мкм на расстоянии 25 м от поверхности элеватора под углом 5° при температуре наружного воздуха 23°C. Осуществляют тепловизионную съемку, результаты обрабатывают на компьютере и получают термографический отчет, по которому устанавливают максимальную и минимальную температуру на поверхности наружных стен силосного корпуса элеватора, составляющих 26,3 и 23,2°C соответственно (фиг. 3). Из полученных результатов вычисляют разность указанных температур, которая составляет 3,1°C, и сравнивают ее со значениями признаков установления качественного состояния наружной стены наружного силоса элеватора из монолитного железобетона. Затем устанавливают место и степень повреждения наружной стены силоса. Места повреждения силоса устанавливают по термограмме на участке наружной стены с температурой поверхности ниже их максимальной температуры на этом же участке термограммы более чем на 1,5°C (фиг. 3). Делают вывод об неудовлетворительном состоянии наружных стен силоса элеватора, и, что степень их повреждения превышает 60%. Такое температурное поле свидетельствует о значительном повреждении, вплоть до полного нарушения структуры железобетона наружной стены наружного силоса элеватора и необходимости проведения работ по санированию.
Таким образом, изобретение позволяет повысить точность, сократить длительность, снизить трудоемкость способа определения степени повреждения наружных стен наружных силосов элеватора из монолитного железобетона, а также оценить ее количественно.