W бетона: Марки бетона по водонепроницаемости (W2, W4, W6, W8)

4 посредством срабатывания. Возникающие таким образом силы противодействуют отклонению в пассивном состоянии. Адаптивное состояние U u адаптивные ( F , P ) зависят от обеих внешних нагрузок F и давление P внутри приводов.

упассивный (F) + неактивный (p) = уадаптивный  (F,p)    (2)

В предложенной концепции давление p зависит от внешней нагрузки F . Если внешняя нагрузка F увеличивается, давление p также должно увеличиваться, чтобы отклонение u _{адаптивное} оставалось низким или равным нулю. Для значительного повышения производительности u _{адаптивный} должен быть как можно ниже.

упассивный(F) + иактивный(p(F)) = уадаптивный  (F,p(F))≅ 0    (3)

В зависимости от того, находятся ли приводы в зоне сжатия или растяжения балки, необходимо расширение или сжатие для противодействия прогибам. Также возможно размещение приводов как в зоне сжатия, так и в зоне растяжения (Kelleter et al., 2018). Представленные исследования сосредоточены на срабатывании в зоне сжатия.

Рисунок 1 . Концепция адаптивных балок со встроенными приводами.Пассивное состояние (Вверху) ; активное состояние (средний) ; и адаптивное состояние (Внизу) .

Чтобы доказать эту концепцию, в разделе «Аналитический подход» используется аналитический подход, который численно и экспериментально проверяется на бетонной балке 1200 × 200 × 100 [мм3] в разделах «Численное моделирование» и «Экспериментальная проверка» с использованием метода конечных элементов (МКЭ). ) и универсальной испытательной машины (УТМ) соответственно.

Аналитический подход

Каждый привод индуцирует пару нормальных сил F A, I A, I и пара изгибающих моментов M M _{A, I} .Принцип срабатывания не влияет на поперечные силы внутри балки. Полученная сила F A A A , индуцированный в поперечное сечение через привод, рассчитан из гидравлического давления P _{A A} и доступный привод по сечению А _А (Яноча, 2004). Принимаются проектные меры для обеспечения того, чтобы состояние гидростатического напряжения от приложенного гидравлического давления в исполнительных механизмах в значительной степени ограничивалось одной заданной осью.Таким образом, может быть обеспечена отчетливая ориентация результирующей силы F _A , лежащей строго на продольной оси балки. Поскольку привод расположен в зоне сжатия, расстояние между центром привода и осью тяжести балки h _A дает момент M 9034 A (см.Фигура 2). Для одного привода i отношение можно записать как:

MA,i = FA,i·hA,i = AA,i·pA,i·hA,i. (4)

Первый подход к определению необходимых давлений p _A заключается в использовании равновесия моментов. Момент, порожденный приводами M _{A A A} должен быть равен моменту от внешней нагрузки M _Q :

MA + Mq = 0    (5)

Рисунок 2 . Деталь балки с одним приводом.

Диаграммы теоретических изгибающих моментов

Если пассивный момент M _q увеличивается, индуцированный активный момент должен быть соответственно увеличен на ту же величину, но с противоположным знаком. Поскольку активный изгибающий момент одного привода M _A,i действует только локально, по всей продольной оси компонента должно быть расположено более одного или, скорее, несколько приводов.Теоретическая диаграмма изгибающего момента для одномерной балки с использованием простой модели распорки и связи с 10 исполнительными механизмами показана на рисунке 3.

Рисунок 3 . Однопролетная балка с 10 приводами с одинаковым гидравлическим давлением (Верх) и диаграммой теоретического изгибающего момента (Внизу) .

В частности, для строительной отрасли прогнозирование возникающих нагрузок очень сложно, а во многих случаях даже невозможно. Следовательно, желательна регулировка отдельных активных изгибающих моментов M _A,i , создаваемых исполнительными механизмами.Это можно сделать, изменив расстояние H _{A A A} исполнительных механизмов к нейтральной оси, за счет уменьшения размера каждого привода площадью A A, I или путем индивидуальной регулировки давления p _A,i . Из этих параметров можно многократно изменять только регулировку гидравлического давления p _A,i .Таким образом, эта концепция будет продолжена. Путем адаптации давления диаграмма изгибающего момента от приводов может быть адаптирована для противодействия изгибающему моменту, вызванному внешней нагрузкой.

На рис. 4 показана диаграмма изгибающего момента при испытании на четырехточечный изгиб. В этом примере давление в некоторых приводах должно быть разным. Внутреннее гидравлическое давление должно быть одинаковым для всех приводов между положением приложения двух точечных нагрузок и ниже для приводов по направлению к опоре, создавая диаграмму противоположно направленного изгибающего момента (см. рис. 5).

Рисунок 4 . Однопролетная балка с двумя одинарными нагрузками и соответствующей диаграммой изгибающих моментов.

Рисунок 5 . Индуктивные моменты от 10 приводов (Верх) и диаграмма изгибающего момента как реакции на две симметричные нагрузки (Внизу) .

Другие примеры можно найти у Kelleter et al. (2019).

Диаграмма теоретической нормальной силы

До сих пор все показанные примеры (см. раздел Теоретические диаграммы изгибающих моментов) определялись статически, что часто предпочтительнее, чтобы избежать удерживающих сил. Нормальные силы, создаваемые исполнительными механизмами, локально замыкаются накоротко вдоль каждого исполнительного механизма, поскольку балка может свободно расширяться или сжиматься. Это означает, что области между приводами теоретически свободны от напряжений, а области вокруг приводов — нет (см. рис. 6).

Рисунок 6 . Диаграмма нормальных сил статически неопределимой (Вверху) и статически неопределимой (Внизу) однопролетной балки.

Если удлинение балки ограничено (статически неопределимо), можно управлять не только напряжением в области приводов, но и напряжениями между приводами.Точнее, можно сжать промежутки между исполнительными механизмами за счет расширения последних (см. рис. 6). Хотя ограничений обычно избегают, для бетонных балок со встроенными исполнительными механизмами это, по-видимому, приводит к распределению, состоящему только из сжатия.

Соотношение сжимающих сил в балке на рис. 6 между исполнительными механизмами (синие) и растягивающими силами (красными) вокруг исполнительных механизмов зависит от соотношения жесткости этих областей. В предыдущих исследованиях адаптивных ферменных конструкций проводилось различие между параллельным и последовательным срабатыванием (Weidner et al., 2019). Поскольку привод со всех сторон окружен бетоном, показанную концепцию привода можно считать параллельной (см. рис. 2). Если жесткость вокруг исполнительных механизмов равна нулю, эта концепция срабатывания будет ближе к последовательному срабатыванию. В этой статье об интегрированных приводах основное внимание уделяется уменьшению прогиба и изгибающего момента; поэтому нормальные и поперечные силы далее не обсуждаются. Параллельное и последовательное приведение в действие ферменных конструкций более подробно рассматривается Steffen et al.(2020).

Пример

Показанный аналитический подход применяется к выбранной адаптивной балке (1200 × 200 × 100 [мм ³ ]), нагруженной в установке четырехточечного изгиба (см. рис. 1, 4), с расстоянием между опорами 1000 мм (см. раздел «Экспериментальная проверка») в качестве первого упрощенного подхода к определению необходимого давления. Предполагается, что обе точечные нагрузки F составляют 4 кН, что приводит к максимальному изгибающему моменту M _q , равному 1.33 кНм.

По полученной диаграмме пассивного изгибающего момента необходимое давление может быть рассчитано путем решения уравнения (4) для давления.

pA,i = Mq,iAA,i·hA,i    (6)

Предполагается, что все исполнительные механизмы представляют собой тонкие цилиндрические диски (см. раздел «Экспериментальная проверка») диаметром 80 мм, что дает площадь A _A 5026,5 мм ² . Каждый привод расположен в центре верхней половины поперечного сечения (см.Рисунок 2), ведущий к внутреннему рычагу h _A 50 мм. Положение было выбрано таким образом, чтобы плечо рычага h _A было максимально развернуто, при этом исполнительные механизмы были равномерно окружены бетоном. Десять приводов размещены вдоль продольной оси балки с интервалом 100 мм, причем первый привод размещен на расстоянии 50 мм от первой опоры. Равноудаленное расположение было получено с помощью анализа конечных элементов (см.раздел «Численное моделирование»). Расчетные значения давления представлены в таблице 1 и далее используются для численного моделирования в разделе «Численное моделирование».

Таблица 1 . Расчетное гидравлическое давление в каждом приводе.

Численное моделирование

Пример из раздела «Аналитический подход» дополнительно подтверждается посредством численного моделирования с помощью анализа конечных элементов. Определенные гидравлические давления при необходимости корректируются. Балка была смоделирована с помощью программного обеспечения ABAQUS и состоит из твердых элементов C3D10 с приблизительным размером элемента 2 мм (см. Рисунок 7). Элемент C3D10 представляет собой тетраэдрический элемент второго порядка с 10 узлами и четырьмя точками интегрирования. Сравнение модели, в которой актуаторы были полностью смоделированы, и модели, в которой актуаторы были упрощены как полость в балке, показало, что это упрощение не оказывает существенного влияния на точность решения. Поэтому актуаторы были идеализированы как полость с поверхностным давлением, приложенным к плоскости xy , которая установлена ​​на давление, указанное в таблице 1 (см. рисунок 7).

Рисунок 7 . Модель методом конечных элементов с нагрузками, граничными условиями и 10 приводами. Бетон в сером цвете и сталь в зеленом цвете.

Поскольку предполагается линейное упругое поведение (в лучшем случае балка вообще не прогибается), определяется линейно-упругий материал. Используется обычный бетон C35/45 с модулем упругости 34 000 Н/мм ² . Опорные плоскости и плоскости ввода нагрузки также были смоделированы в соответствии с экспериментальной установкой раздела «Экспериментальная проверка». Эти листы были изготовлены из стали с модулем упругости 210 000 Н/мм ² и соединены с восьмиузловыми кирпичными элементами C3D8R.

Симметрия балки используется для экономии времени расчета. Создается только половина луча и обеспечивается необходимыми граничными условиями (перемещение- х = вращение- y = вращение- z = 0) (см. рисунок 7). Одна опора ограничивает вертикальное (смещение — y = 0) и горизонтальное (смещение — z = 0) перемещение, а другая ограничивает только вертикальное перемещение.Для обеспечения возможности вращения опор их поступательные граничные условия применяются не по всей поверхности опорной плоскости, а только вдоль линии, параллельной оси х (см. рис. 7). Между стальными пластинами и бетонной балкой определяется контакт поверхности без трения с учетом слоя политетрафторэтилена, который будет помещен между стальными пластинами и сегментами цилиндра в экспериментальной установке.

Как поясняется в разделе Теоретическая диаграмма нормальных сил, силы, создаваемые приводом в поперечном сечении, действуют только локально. Во-первых, напряжения, создаваемые каждым исполнительным механизмом, затухают или выравниваются по длине балки в соответствии с принципом Сен-Венана (Мизес, 1945). Во-вторых, силы замыкаются накоротко, так как каждый актуатор окружен бетоном (параллельное срабатывание). Несколько приводов должны быть разнесены в зависимости от этого эффекта. Таким образом, для оценки расстояний между исполнительными механизмами был проведен отдельный КЭ-анализ. Имитируется балка только с одним приводом с гидравлическим давлением 53 бар (см. таблицу 1) и без внешней нагрузки (см. рисунок 8).Максимальное напряжение в продольном направлении от срабатывания возникает в зоне рядом с пускателем (5,3 Н/мм3). Поскольку поля напряжений двух соседних исполнительных механизмов перекрываются, расстояние между исполнительными механизмами определяется расстоянием, на котором максимальное напряжение, создаваемое одним исполнительным механизмом, снижается не менее чем на 50%. В данной модели максимальное напряжение уменьшается с 5,3 Н/мм ² до 2,66 Н/мм ² на расстоянии примерно 50 мм, в результате чего расстояние между приводами составляет 100 мм. Это приводит к 10 приводам для заданного пролета 1000 мм. Качество этой оценки оценивается посредством экспериментальных исследований и при необходимости модифицируется.

Рисунок 8 . Балка с одним приводом для расчета расстояния между приводами.

Моделирование с 10 приводами показывает, что отклонение, вызванное двумя внешними точечными нагрузками по 4 кН каждая, и постоянной нагрузкой на балку может быть уменьшено с до _{пассивного} = 0.00815 мм до u _{адаптивный} = 0,00285 мм (см. рис. 9). В этом моделировании все приводы имеют гидравлическое давление 53 бар, так как в ходе испытаний давление не настраивалось индивидуально для каждого привода (см. раздел «Экспериментальная проверка»).

Рисунок 9 . Вертикальные смещения адаптивной балки под внешней нагрузкой с внутренним давлением 0 бар (сверху) и с 53 бар (снизу) , увеличенные в 200 раз.

Экспериментальная проверка

Результаты, полученные в результате КЭ-анализа, экспериментально подтверждены серией испытаний на четырехточечный изгиб. Балка опирается на две опорные пластины, которые, разделенные промежуточным слоем политетрафторэтилена, опираются на полуцилиндры. UTM прикладывает внешнюю нагрузку через две стальные пластины, а отклонение балки измеряется в середине пролета с помощью двух индуктивных датчиков смещения. Экспериментальная установка визуализирована на рисунке 10. Испытание проводится, сначала позволяя конструкции деформироваться под действием внешней нагрузки, а затем компенсируя отклонение гидравлическим давлением в исполнительных механизмах.Этот процесс происходит последовательно, чтобы наблюдать за поведением луча в каждом состоянии. Для простоты в этой серии испытаний давление не изменяется для каждого привода отдельно, как показано в разделе «Аналитический подход». Вместо этого одно и то же давление прикладывается к каждому приводу одновременно.

Рисунок 10 . Экспериментальная установка для испытаний на четырехточечный изгиб. Все размеры в сантиметрах.

Приводы

Приводы были специально разработаны для встраивания в бетонные балки.Поскольку техническое обслуживание невозможно, изнашиваемые детали не используются. Из-за минимальных деформаций бетона приводы также должны создавать минимальные смещения. Таким образом, чтобы полностью исключить использование изнашиваемых деталей, используются только упругие деформации исполнительных механизмов. Однако для приведения в действие балки необходимо создавать большие силы. Среди многих принципов работы привода был выбран гидравлический, поскольку он может создавать требуемые силы и в то же время быстро реагировать.Кроме того, гидравлическое давление может передаваться непосредственно на бетонную конструкцию.

Каждый привод состоит из трех слоев, двух внешних стальных листов с толщиной стенки 1 мм и внутреннего сердечника толщиной 2 мм, который придает жесткость приводу в радиальном направлении. Несмотря на гидростатическое внутреннее давление, силы могут быть приложены исключительно в осевом направлении балки при соответствующем расположении исполнительных механизмов. Приводы имеют форму диска диаметром 80 мм (см. рис. 11).Три слоя свариваются по периметру и соединяются с линией подачи гидравлического масла диаметром 4 мм. Наглядный прототип, показывающий сечение бетонной балки, изображен на рис. 12. Каждый исполнительный механизм соединен с гидравлическим силовым агрегатом через свой подводящий трубопровод (см. рис. 11). Давление в каждом исполнительном механизме можно индивидуально регулировать с помощью электромагнитных клапанов и датчика гидравлического давления, которые оба присоединены к гидравлической силовой установке (для простоты в этой серии испытаний давление в исполнительных механизмах не регулируется индивидуально).Контур управления со всеми дополнительными компонентами показан в Kelleter et al. (2019).

Рисунок 11 . Привод, используемый при экспериментальной проверке.

Рисунок 12 . Прототип только наполовину залит бетоном и имеет 10 встроенных приводов. Длина = 1200 мм.

Результаты испытаний

На рис. 13 показаны результаты испытаний с активированной балкой под четырехточечной изгибающей нагрузкой.

Рисунок 13 .Результаты испытания на четырехточечный изгиб: внешняя нагрузка (Верх) , прогибы балки в середине пролета (Середина) , гидравлическое давление внутри встроенных приводов (Внизу) .

Первоначально балка нагружена 8 кН. Эта нагрузка сохраняется постоянной под контролем силы до конца испытания. После достижения максимальной внешней силы гидравлическое давление внутри встроенных приводов непрерывно увеличивается с шагом 10 бар. Как видно на нижней диаграмме на рис. 13, прогиб в середине пролета полностью компенсируется при давлении ок.47 бар. При дальнейшем увеличении давления балка может даже изгибаться вверх (положительная кривизна).

При давлении выше 50 бар первые трещины появляются на внешних торцах на верхней поверхности балки, т. е. в нормально сжатой зоне. Такое поведение при отказе совпадает с теорией. Так как сжимающие напряжения от изгибающего момента меньше (над опорами изгибающий момент практически равен нулю), давление исполнительных механизмов, не адаптированное к моментной характеристике, приводит к разрушению на этих участках.В испытанных балках отсутствует арматура в верхней части, которая сжимается в пассивном состоянии и под напряжением при отрицательном вертикальном прогибе балки, хотя в реальных балках, скорее всего, имеется арматура в зоне сжатия и растяжения, т.к. вторичное армирование.

Результаты испытаний и результаты моделирования методом конечных элементов сравниваются на рис. 14. В безнапорном состоянии смоделированный прогиб больше, чем измеренный прогиб. Это связано с тем, что актуаторы не моделируются (см. раздел Численное моделирование) и поэтому не учитывается поддерживающее действие корпуса актуатора. Между 10 и 40 бар наблюдается хорошее соответствие между численными и экспериментальными результатами. Отклонение при 50 бар связано с моделью идеального упругого материала, на которой основано моделирование. Из-за растрескивания бетона, когда балка поднимается вверх, эта модель не может точно предсказать реакцию конструкции.

Рисунок 14 . Компенсация прогиба (Верх) и деформации (Низ) в результате гидравлического давления.

Другим параметром, используемым для проверки, являются штаммы.К балке прикреплены два тензорезистора. Один на верхней поверхности и один на нижней поверхности, оба расположены в середине пролета. Рассчитанные деформации очень близки к измеренным, что подтверждает модель FEM (см. рис. 14). Оба значения деформации значительно снижаются. Деформация на верхней стороне балки уменьшается намного больше, чем деформация на нижней стороне. Это наблюдение находится в хорошем соответствии с теоретическими предсказаниями. Это связано с тем, что исполнительные механизмы не только уменьшают изгибающий момент и, следовательно, прогиб, но и индуцируют пару нормальных сил (ср.раздел «Численное моделирование»). Вверху, где привод ближе к поверхности, эффект удлинения за счет пары нормальных сил больше, чем внизу (принцип Сен-Венана).

Заключение

В этой статье было показано, что отклонение бетонной изгибающейся балки можно свести к минимуму с помощью встроенных гидравлических приводов. На основе представленного примера балки в уменьшенном масштабе концепция была получена с помощью предварительных аналитических соображений и моделирования методом конечных элементов.Результаты моделирования подтверждены экспериментально. Имеется хорошее соответствие между численными и экспериментальными результатами в области линейной упругости.

Полная компенсация прогиба компонентов, подвергающихся изгибу, позволяет использовать новый способ определения размеров. Подход интеграции актуаторов в поперечное сечение позволяет, в отличие от многих других адаптивных конструкций, реагировать на широкий диапазон загружений оптимальным образом. Преобразовывая проблему жесткости балок в проблему прочности, этот подход имеет большой потенциал экономии массы и энергии.Сколько материала и энергии будет сэкономлено, зависит от индивидуального сценария (пролет, максимальные уровни нагрузки внешних нагрузок, вероятности возникновения и т. д.). Однако в показанном примере полная компенсация прогиба является весьма многообещающей.

Следующим шагом является расчет экономии материала, которая может быть достигнута с помощью показанной концепции. Это повторяющийся процесс, поскольку уменьшение поперечного сечения означает, что приводы также должны быть уменьшены в размерах. Как следствие, результирующая сила привода ниже для данного давления.Проверенная концепция в этой статье ограничена статическими нагрузками, но разработанные приводы также могут компенсировать вибрации. Гидравлический силовой агрегат может повышать давление практически в режиме реального времени, поскольку достаточно небольших изменений объема.

Заявление о доступности данных

Оригинальные вклады, представленные в исследовании, включены в статью/дополнительный материал, дальнейшие запросы можно направлять соответствующему автору/ам.

Вклад авторов

WS инициировал исследовательский проект.TB и CK провели экспериментальные испытания под руководством WS, HB и LB. Аналитический подход был разработан CK. Численные исследования проводились под руководством WS by CK. Первый черновик был написан TB и CK. Все авторы активно пересмотрели, рассмотрели и одобрили окончательный вариант.

Финансирование

Работа, описанная в этом документе, была проведена в рамках Совместного исследовательского центра 1244 «Адаптивная оболочка и конструкции для искусственной среды завтрашнего дня/проекта C02 Интегрированные гидравлические приводы», финансируемого Немецким исследовательским фондом (DFG — Deutsche Forschungsgemeinschaft).

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы признательны за щедрую финансовую поддержку и хотели бы выразить свою признательность за это.

Каталожные номера

Бергер Т., Патрик П. и Ханс Георг Р. (2013). Einsparung von Grauer energie bei hochhäusern. Beton Stahlbetonbau 108, 395–403. doi: 10.1002/best.201300019

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Блок П., ван Меле Т., Матиас Р. и Ноэль П. (2017). Beyond Bending: переосмысление компрессионных оболочек: DETAIL Special. 1-е издание . Мюнхен: Издание DETAIL.

Академия Google

DIN Немецкий институт норм (2009 г.). Еврокод 1: Einwirkungen Auf Tragwerke – Teil 1-3: Allgemeine Einwirkungen, Schneelasten; Deutsche Fassung (Берлин: Beuth Verlag GmbH).

Академия Google

Домке, Х. (1992). Актив Трагверке . Опладен: Westdeutscher Verlag.

Академия Google

Домке Х., Баке В., Мейр Х., Хирш Г. и Гоффин Х. (1981). Активный verformungskontrolle фон bauwerken. Активный контроль деформации зданий. Bauingenieur 56, 405–412.

Академия Google

Гросс Д. , Вернер Х., Шредер Дж., Уолл В. А. и Хавьер Б. (2018). Инженерная механика 2: Механика материалов. 2-е издание . Берлин, Гейдельберг: Springer Berlin Heidelberg.

Академия Google

Яноча, Х. (2004). Приводы: основы и применение . Берлин, Гейдельберг: Springer.

Академия Google

Келлетер, К., Тимон, Б., Хансгеорг, Б., и Вернер, С. (2018). «Концепции срабатывания для конструкционных бетонных элементов под напряжением изгиба», в Трудах 6-го. Европейская конференция по вычислительной механике (твердые тела, конструкции и связанные задачи) ECCM 6, под редакцией Международного центра численных методов в инженерии, г, ред.С.Л. Huelva (Испания, Cornellà de Llobregat: Artes Gráficas Torres), 127–37.9, 08940. Доступно в Интернете по адресу: http://www.eccm-ecfd2018.org/frontal/docs/Ebook-Glasgow-2018-ECCM-VI-ECFD. -VII.pdf

Академия Google

Келлетер, К., Тимон, Б., Хансгеорг, Б., и Вернер, С. (2019). «Приведение в действие конструкционных бетонных элементов под напряжением изгиба с помощью встроенных гидравлических приводов», в Достижения в области инженерных материалов, конструкций и систем: инновации, механика и приложения: материалы 7-й Международной конференции по проектированию конструкций, механике и вычислениям (SEMC) 2019 г. , ред. А.Зингони (Бока-Ратон: CRC Press), 1005–1009.

Академия Google

Миллиман, Дж., и Сивицки, Дж. П. М. (1992). Геоморфо-тектонический контроль сброса наносов в океан: значение малых горных рек. Дж. Геол. 100, 525–44. дои: 10.1086/629606

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Мизес, Р. В. (1945). По принципу Сен-Венана. Бык. амер. Мат. Соц . 51, 555–563. дои: 10.1090/S0002-9904-1945-08394-3

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Нойхойзер, С.(2014). Untersuchungen zur homogenisierung von spannungsfeldern bei Adaptiven schalentragwerken mittels auflagerverschiebung. (докторская диссертация). Institut für Leichtbau Entwerfen, Konstruieren, Universität Stuttgart.

Академия Google

Пачеко П., Андре А., Тереза ​​О. и Педро Б. (2010). Автоматизированная надежность систем строительных лесов усилена органическим предварительным напряжением. Автомат. Построить. 19, 1–10. doi: 10.1016/j.autcon.2009.09.001

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Шлегль, Ф., Хонольд С., Лейстнер С., Альберхт С., Рот Д., Хассе В. и соавт. (2019). Интеграция LCA на этапах планирования адаптивных зданий. Устойчивое развитие 11:4299. дои: 10.3390/su11164299

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Шнелленбах-Хельд, М., Даниэль, С., Абдалла, Ф., и Оливер, К. (2014). Adaptive spannbetonstruktur mit lernfaehigem fuzzy-regelungssystem. Bauingenieur 89, 57–66.

Академия Google

Скривенер, К., Вандерли, Дж., и Эллис, Г. (2016). Экологически эффективные цементы: потенциальные экономически выгодные решения для производства материалов на основе цемента с низким содержанием CO2. Цемент Бетон Res. 114, 2–26. doi: 10.1016/j.cemconres.2018.03.015

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Сенатор Г., Филипп Д., Пит В. и Крис В. (2018). Контроль формы и оценка энергии на протяжении всей жизни адаптивной конструкции прототипа «бесконечно жесткой». Умный мастер. Структура . 27:1.дои: 10.1088/1361-665X/aa8cb8

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Сенаторе Г., Филипп Д. и Питер В. (2019). Синтез адаптивных структур с минимальной энергией. Структура. Мультидиск Оптим. 60, 849–77. doi: 10.1007/s00158-019-02224-8

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Академия Google

Штеффен С., Стефани В., Лучио Б. и Вернер С. (2020). Использование матриц влияния в качестве инструмента проектирования и анализа адаптивных ферменных и балочных конструкций. Передний . Застроенная среда . 6, 1–12. doi: 10.3389/fbuil.2020.00083

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Тойфель, П. (2004). Адаптивная структура Entwerfen: lastpfadmanagement zur optimierung tragender leichtbausstrukturen. (тел.Д. Диссертация). Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren, Университет Штутгарта.

Академия Google

Вайднер С., Саймон С. и Вернер С. (2019). Интеграция адаптивных элементов в высотные конструкции. Междунар. J. Высотные здания 8, 95–100. doi: 10.21022/IJHRB.2019.8.2.95

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Вейднер С., Кристиан К., Паула С., Уолтер Х., Флориан Г., Тимон Б. и др. (2018). Внедрение адаптивных элементов в экспериментальное высотное здание. Стальная конструкция. 11, 109–17. doi: 10.1002/stco.201810019

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Яо, JTP (1972). Понятие структурного контроля. Дж. Структура. Отдел 98, 1567–74.

Академия Google

Использование двуокиси углерода при отверждении или смешивании бетона может не принести чистую пользу для климата

Обзор литературы для классификации CO

₂ использование в бетоне

Мы провели обзор литературы, чтобы получить 99 наборов данных из 19 исследований, представляющих материалы и энергию жизненного цикла. инвентаризационные данные и технологические параметры производства монолитного бетона и обычного бетона.Обзор литературы выявил 19 исследований ^{16,19,22,23,31,32,33,35,38,40,51,52,53,54,55,56,57,58,59} , так как они были только те, кто сообщает о следующих трех пунктах (i) проектная смесь, состоящая из запасов энергии и материалов, необходимых для производства обычного бетона и бетона CCU (раздел 2 SI). Запасы энергии и материалов необходимы для определения влияния жизненного цикла производства обычного бетона и бетона CCU; (ii) количество CO ₂ , используемое при смешивании или отверждении бетона.Это необходимо для определения воздействия на жизненный цикл CO ₂ улавливания, транспортировки и использования CO ₂ , используемого при производстве бетона CCU; и (iii) прочность на сжатие CCU и обычного бетона в конце 28 дней, что помогает объяснить изменение свойств материала между обычным и CCU бетоном. Прочность на сжатие через 28 дней является одним из наиболее широко используемых технических параметров для оценки качества бетона, классификации составов бетонных смесей ⁶⁰ и лежит в основе расчетов конструкций бетона ^61,62 и поэтому выбрана в качестве функционального свойства на основе на котором сравниваются обычный бетон и бетон CCU. В зависимости от того, используется ли CO ₂ в бетоне CCU для отверждения или смешивания, и если в расчетной смеси использовался SCM, 99 наборов данных были организованы в четыре категории.

1. (я)

   Категория 1: CO ₂ используется при отверждении бетона, и только OPC используется в качестве вяжущего материала в расчетной смеси ^{22,31,33,38,40,56,57,58,59} . Эта категория содержит 50 наборов данных.

2. (ii)

   Категория 2: CO ₂ используется при отверждении бетона, а комбинация OPC и SCM используется в качестве вяжущего материала в расчетной смеси ^23,32,35,55 .Эта категория содержит 20 наборов данных.

3. (iii)

   Категория 3: CO ₂ используется при смешивании бетона, и только OPC используется в качестве вяжущего материала в расчетной смеси ^16,19,51 . Эта категория содержит 8 наборов данных.

4. (4)

   Категория 4: CO ₂ используется при смешивании бетона, а комбинация OPC и SCM используется в качестве вяжущего материала в расчетной смеси ^{16,51,52,53,54} .Эта категория содержит 21 набор данных.

SCM представлял собой либо молотый гранулированный доменный шлак, который является побочным продуктом производства чугуна ⁶³ , либо летучую золу, которая является побочным продуктом производства электроэнергии на угольных электростанциях.

Функциональный блок

Использование CO ₂ во время смешивания или отверждения изменяет прочность на сжатие бетона CCU по сравнению с бетоном, полученным путем обычного смешивания или отверждения.Кроме того, энергозатраты (E _p кВт·ч) возникают для бетона CCU на электростанциях из-за энергии, связанной с улавливанием CO ₂ , который используется при отверждении или смешивании бетона CCU (φ _CCU , кг CO ₂ ). E _p не возникает при производстве обычного бетона, поскольку улавливание CO ₂ отсутствует. Следовательно, чистая выгода CO ₂ от замены обычного бетона CCU должна учитывать влияние CO ₂ от изменения прочности на сжатие и E _p , которое возникает на электростанциях только тогда, когда CO ₂ захвачен.

В результате мы используем функциональную единицу бетона с прочностью на сжатие 1 МПа и 1 м ³ объема и E _p кВтч электроэнергии.

Функциональная единица учитывает изменение прочности на сжатие и обеспечивает согласованность путем нормирования материалов и энергии, затраченных на производство 1 м ³ монолитного бетона и обычного бетона, к прочности на сжатие 1 МПа. Включение E _p кВтч электроэнергии в функциональную единицу учитывает разницу в выбросах CO ₂ от производства электроэнергии без улавливания CO ₂ в обычном бетонном пути и с улавливанием CO ₂ в бетонном пути CCU . E _p определяется на основе массы CO ₂ , захваченного электростанцией (дополнительная таблица 1, процесс 8).

Производство бетона CCU — граница системы и выбросы CO

₂

Обзор литературы показал, что общий жизненный цикл CO ₂ выбросов от производства бетона CCU представляет собой сумму выбросов CO ₂ от 13 ключевых процессов, необходимых для улавливать, транспортировать и утилизировать CO ₂ и производить материалы, необходимые для проектной смеси бетона (рис.1).

Выражение, используемое для определения общего жизненного цикла выбросов CO ₂ от производства бетона CCU на основе выбросов CO ₂ от 13 процессов, представлено в уравнении. 1. 13 выражений в скобках в уравнении. 1 соответствуют выбросам CO ₂ от 13 процессов (рис. 1).

$${\mathrm{TOT}}_{{\mathrm{CCU}}} = \, \left({{\upvarphi}_{\mathrm{C}} \ast {\mathrm{C}}_ {{\ mathrm{CCU}}}} \right) + \left({{\upvarphi}_{{\mathrm{CA}}} \ast{\mathrm{CA}}_{{\mathrm{CCU}} }}\right) + \left( {{\upvarphi}_{{\mathrm{FA}}} \ast{\mathrm{FA}}_{{\mathrm{CCU}}}} \right) + \left ({{\upvarphi}_{\mathrm{W}} \ast {\mathrm{W}}_{{\mathrm{CCU}}}} \right)\\ \, \quad{\,\,}+ \left({{\upvarphi}_{{\mathrm{SCM}}} \ast{\mathrm{SCM}}_{{\mathrm{CCU}}}}\right) + \left({{\mathrm{ D}}_{\mathrm{M}} \ast {\upvarphi}_{{\mathrm{TM}}} \ast{\mathrm{M}}_{{\mathrm{Conv}}}} \right) \\ \, \quad{\,\,}+\left( {\upvarphi}_{{\mathrm{CCU}}} \ast{\mathrm{j}}_{{\mathrm{MEA}}} } \right) +\left({{\mathrm{Alloc}}_{{\mathrm{elec}}} \ast{\upvarphi}{\mathrm{Not}}\;{\mathrm{Cap}} + { \upvarphi}_{{\mathrm{Avg}}}\ast{\mathrm{E}}_{\mathrm{p}}} \right)\\ \, \quad{\,\,}+ \left( {{\ upvarphi} _ {{\ mathrm {CCU}}} \ ast \ left ( {1 + 2 {\ mathrm {T}} _ {\ mathrm {w}}} \ right) \ ast {\ mathrm {D }} _ {{\ mathrm {CO2}}} \ ast {\ upvarphi} _ {\ mathrm {T}}} \right)\\ \, \quad{\,\,}+ \left({\upvarphi}_{{\mathrm{CCU}}} \ast{\upvarphi}_{{\mathrm{ Vap}}}\right) +\left({\upvarphi}_{{\mathrm{CCU}}} \ast \left({\upvarphi}_{{\mathrm{Inj}}} +\left(1 — \upeta \right)\right)\right)\\ \, \quad{\,\,}+\left({\upvarphi}_{{\mathrm{CO2}}\_{\mathrm{Cur}}} \right) +\left({\upvarphi}_{{\mathrm{Stm}}\_{\mathrm{Cur}}}\right)$$

(1)

Процесс 1–4 — производство обычного портландцемента (C), крупного заполнителя (CA), мелкого заполнителя (FA) и воды (W): воздействие CO ₂ является продуктом (i) жизненного цикла CO ₂ выбросы от производства материала (φ _C , φ _FA , φ _CA и φ _W в кг CO ₂ /кг материала) и (ii) и массу материала, использованного в расчетная смесь нормирована на прочность на сжатие бетона CCU (C _CCU , CA _CCU , FA _CCU и W _CCU в кг материала/МПа/м ³ ). Используемый материал и прочность на сжатие получены из обзора литературы (SI Раздел 2), а φ _C , φ _FA , φ _CA и φ _W получены из базы данных ecoinvent (дополнительная таблица 2). .

Процесс 5 — производство SCM: SCM _CCU представляет собой массу SCM, используемую в расчетной смеси, нормированную на прочность на сжатие бетона CCU (в кг материала/МПа/м ³ ).

Шлак и летучая зола, которые являются побочными продуктами производства железной руды и выработки электроэнергии из угля, используются в качестве SCM в расчетной смеси бетона.Три метода — расширение системы (SE), распределение на основе экономической ценности (EA) и распределение на основе массы (MA) — широко используются в LCA для определения выбросов CO ₂ побочных продуктов, генерируемых одной системой.

В SE выбросы CO ₂ от производства требуемой массы шлака определяются путем расширения системы, чтобы включить производство соответствующей массы железной руды (на основе отношения железной руды к шлаку, раздел SI 4). В случае MA и EA общие выбросы CO ₂ в процессе производства железной руды и шлака распределяются между железной рудой и шлаком на основе массы и экономической ценности побочных продуктов соответственно (разделы SI). 5 и 6).Чтобы изучить изменчивость выбросов CO ₂ от производства бетона CCU на основе метода распределения, в этом анализе применяются три метода при определении выбросов CO ₂ для шлака и летучей золы.

Влияние CO ₂ шлака (φSCM_slag в кг CO ₂ /кг шлака) определяется по уравнению. 2

$$\upvarphi _{{\mathrm{SCM}}\_{\mathrm{шлак}}} = {\mathrm{Alloc}}_{{\mathrm{шлак}}} * {\mathrm{7 }}{\mathrm{.7}} * \upvarphi _{{\mathrm{IO}}}$$

(2)

Стоимость шлака Alloc составляет 1, 0008.или 0,11 при выборе SE, MA или EA соответственно (SI, разделы 4, 5 и 6).

φ _IO представляет собой жизненный цикл выбросов CO ₂ при производстве 1 кг железной руды и составляет 2,2 кг CO ₂ / кг железной руды (SI Раздел 4).

Когда летучая зола используется в качестве SCM, воздействие CO ₂ на кг летучей золы (φ _{SCM_ash} в кг CO ₂ /кг летучей золы) определяется по уравнению. 3

$$\upvarphi _{{\mathrm{SCM}}\_{\mathrm{ash}}} = {\mathrm{Alloc}}_{{\mathrm{ash}}} * {\mathrm{22 }}{\матрм{.7}} * \upvarphi _{{\mathrm{Elec}}\_{\mathrm{Уголь}}} * \upalpha _{{\mathrm{Cap}}}$$

(3)

Значение Alloc _золы составляет 1, 0,02 или 0,06 при выборе SE, MA или EA соответственно (SI Разделы 4, 5 и 6). φ _{Elec_Coal} , который представляет собой выбросы CO ₂ в течение жизненного цикла при производстве 1 кВтч электроэнергии на угле, составляет 1,25 кг CO ₂ /кВтч (SI Раздел 4). α _Cap составляет 0,1, если CO ₂ улавливается на угольной электростанции и используется в производстве бетона CCU.α _Cap равен 1, если углерод не улавливается на угольной электростанции, т. е. когда CO ₂ улавливается из электростанции с комбинированным циклом природного газа и используется в производстве бетона CCU.

Процесс 6 — Транспортировка материалов: Выбросы CO ₂ при транспортировке материалов являются продуктом 5 материалов, используемых в расчетной смеси (M _CCU в кг/МПа/м ³ ), CO ₂ интенсивность используемого вида транспорта (φ _M в кг CO ₂ на кг-км) и расстояние, на которое транспортируются материалы (D _M в км).M _CCU представляет собой C _CCU , FA _CCU , CA _CCU , W _CCU и SCM _CCU из процессов с 1 по 5. получено из средних значений по стране для бетонной промышленности США (SI Section 7) ⁶⁰ . φ _M для четырех видов транспорта взяты из базы данных Ecoinvent (SI Section 7).

Процесс 7 — Производство моноэтаноламина (МЭА): CO ₂ влияние улавливания углерода является продуктом массы CO ₂ , который улавливается и используется при отверждении или смешивании бетона CCU (φ _CCU , кг CO ₂ ) и выбросы жизненного цикла CO ₂ от производства моноэтаноламина (МЭА) после сжигания CO ₂ системы улавливания (φ _МЭА ). φ _MEA получен из обзора литературы по 21 исследованию ^{44,64,65,66,67,68,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80, 81,82,83} (SI Раздел 3).

Системы МЭА рассматриваются, поскольку они улавливают CO ₂ с высокой эффективностью (90 %) ^64,65,84 , улавливают CO ₂ из разбавленных концентраций ⁸⁵ , могут быть модернизированы для действующих электростанций и являются коммерчески зрелой технологией ^86,87 . На энергетический сектор приходится 28% общих выбросов CO ₂ в США.S ⁸⁸ и поэтому является хорошим кандидатом для улавливания углерода. В результате мы рассматриваем улавливание СО ₂ с электростанций. Улавливание после сжигания считается более распространенным, чем кислородно-топливные системы и системы предварительного сжигания ^65,85 . Читатель может обратиться к ^65,85 для получения дополнительной информации об основных физических принципах улавливания углерода с использованием МЭА, что выходит за рамки данной работы.

Процесс 8 — Производство электроэнергии электростанцией: При производстве бетона CCU общие выбросы CO ₂ электростанции представляют собой сумму двух компонентов.

$$\left( {{\mathrm{Alloc}}_{{\mathrm{elec}}} * \upvarphi _{{\mathrm{Not}}\;{\mathrm{Cap}}} + \upvarphi _{{\mathrm{Avg}}} * {\mathrm{E}}_{\mathrm{p}}} \right)$$

Alloc _elec количественно распределяет выбросы CO ₂ от угля электростанции между побочными продуктами электричества и летучей золы, которая используется в качестве SCM в производстве бетона в определенных наборах данных. Alloc _elec составляет 0,98 или 0,94, поскольку экономическое или массовое распределение распределяет 0,02 и 0.06 от общих выбросов CO ₂ от угольной электростанции в побочный продукт летучей золы (SI, разделы 5 и 6). Alloc _elec равен 1, когда электроэнергия поступает от электростанции с комбинированным циклом, работающей на природном газе, или когда используется расширение границ системы (вместо экономичного или массового распределения). φ _{Not Cap} отвечает за 10 % CO ₂ , который не улавливается, поскольку эффективность улавливания системой MEA составляет 90 % ^64,65,84 .

Второй компонент учитывает выбросы CO ₂ в результате компенсации штрафа за электроэнергию (E _p в кВтч), который возникает, когда CO ₂ улавливается электростанцией.Второй компонент является произведением E _p и CO ₂ интенсивности электричества, используемого для компенсации E _p (φ _Avg в кг CO ₂ /кВтч).

E _p определяется следующим образом: {{\ mathrm {heat}} _ {{\ mathrm {ccu}}} * {\ mathrm {hte}} * {\ mathrm {0}} {\ mathrm {0,277}}} \right) + {\ mathrm {E}}_{{\mathrm{насос}}} + {\mathrm{E}}_{{\mathrm{liq}}}} \right]$$

(4)

φ _CCU — это масса CO ₂ , который улавливается электростанцией и используется в производстве бетона CCU. тепло _ccu представляет собой тепло, необходимое для регенерации МЭА (от 2,7 до 3,3  МДж/кг CO ₂ , дополнительная таблица 5), которое можно было бы альтернативно использовать для выработки электроэнергии на электростанции ^70,89,90,91 . hte – коэффициент преобразования тепла в электричество (от 0,09 до 0,25, дополнительная таблица 5), который используется для определения электрического эквивалента тепла 90 173 ccu 90 174 . E _pump — это электроэнергия, необходимая для питания насосов и вентиляторов в блоке улавливания углерода (16.от 6 до 30,6 × 10 ⁻³  кВтч/кг CO ₂ , дополнительная таблица 5) и E _liq — это электричество, необходимое для сжижения захваченного CO 3 «CO ₂ Сжижение»)).

Этот анализ соответствует стандартам, рекомендованным Национальной лабораторией энергетических технологий (NETL) ⁹² для определения CO ₂ интенсивности электричества, используемого для компенсации штрафа за электроэнергию. NETL рекомендует компенсировать энергетический штраф за счет внешнего источника электроэнергии, который является репрезентативным для региона, в котором проводится анализ ⁹² .φ _Avg варьируется от 0,38 до 0,56 кг CO ₂ /кВтч, что представляет собой нижний и верхний предел средней CO ₂ интенсивности электроэнергии, вырабатываемой в различных регионах энергосистемы США в 2020 г. ⁹² .

Процесс 9 — CO ₂ Транспортировка: Этот анализ предполагает, что захваченный CO ₂ перевозится в грузовике с полуприцепом (SI Раздел 3 «CO ₂ Транспортировка»), поскольку это необходимо для поставки CO ₂ от места захвата до территориально рассредоточенных установок по твердению или смешиванию бетона, до которых в основном можно добраться по дороге ²¹ .Выбросы CO ₂ при транспортировке CO ₂ являются произведением общего веса (φ _CCU плюс собственный вес), расстояния, на которое осуществляется транспортировка (D _CO2 в км), и CO ₂ интенсивность транспортных выбросов грузовика с полуприцепом (φ _T  = 112 g CO ₂ на тонно-км, дополнительная таблица 11). Перевозка 1 кг CO ₂ требует перевозки дополнительной массы тары (T _w ) равной 0.4  кг при дальнейшей поездке на завод по производству бетона CCU (дополнительная таблица 7). На обратном пути мы учитываем выбросы CO ₂ при транспортировке только собственного веса. В результате Т _w равно 0,8. Мы предполагаем, что D _CO2 составляет 810 км, что равно наибольшему расстоянию, на которое CO ₂ может транспортироваться в США ⁹³ .

Процессы 10 и 11 — Испарение и впрыскивание CO ₂ : После транспортировки сжиженный CO ₂ необходимо перевести в газообразное состояние и ввести в образец бетона для отверждения или смешивания ⁹⁴ .Выбросы CO ₂ при испарении (φ _Vap ) и впрыске CO ₂ (φ _Inj ) являются произведением φ _CCU (кг CO ₂ ), 73 CO ₂ кг (13 CO Avg 2 /кВтч) и электроэнергии, необходимой для испарения (5,3 × 10 ⁻³ кВтч/кг CO ₂ , раздел 3 SI) и впрыска CO ₂ (37 × 10 ⁻³  9007 кг CO ₂ ) ¹⁶ соответственно. η представляет собой эффективность поглощения CO ₂ и представляет собой долю общего количества CO ₂ , которая поглощается во время смешивания или отверждения бетона (наборы данных 71–99).η колеблется от 50% до 85% во время смешивания ^16,19,52 . Для отверждения η равно 1 (т. е. поглощение 100%), так как наборы данных по отверждению (наборы данных от 1 до 70) сообщают, что CO ₂ используется как отношение массы абсорбированного CO ₂ к массе цемента.

Процессы 12 и 13 — CO ₂ и отверждение паром: CO ₂ выбросы от CO ₂ отверждение образца бетона (φ _{CO2_Cur} ) является продуктом φ _CCU

1 (7 кг CO

1 ), φ _Avg (кг CO ₂ /кВтч), требования к электроэнергии камеры отверждения (P _{CO2_Cur}  = 38.8 кВт/м ³ бетона) ^35,95 и продолжительность твердения (t _{CO2_Cur} в часах, СИ Раздел 2), которая определяется из обзора литературы ^38,96 . φ _{CO2_Cur} нормирован на прочность на сжатие образца бетона. В некоторых наборах данных для производства бетона CCU используется сочетание пара и отверждения CO ₂ . В этом случае анализ включает выбросы CO ₂ от парового отверждения бетона CCU.Выбросы CO ₂ при отверждении паром (φ _{Stm_Cur} ) являются произведением интенсивности CO ₂ отверждения паром (39,55 кг CO ₂ /м ³ /ч, дополнительная таблица 8) и продолжительности отверждение паром (t _{stm_Cur} в часах), которое определено из литературы (дополнительная таблица 1, процесс 13). φ _{Stm_Cur} нормируется на прочность на сжатие образца бетона.

Когда CO ₂ используется для смешивания бетона (наборы данных в категории 3 и 4), выбросы CO ₂ от CO ₂ и отверждения паром принимаются равными нулю, поскольку CO ₂ отверждение бетона не ведется.

Производство обычного бетона CO

₂ выбросы

Общий жизненный цикл CO ₂ выбросы от производства обычного бетона (TOT _Conv ) аналогичным образом количественно определены в уравнении. 5.

$${\mathrm{TOT}}_{{\mathrm{Conv}}} = \, {\mathrm{(}}\upvarphi _{\mathrm{C}} \ast {\mathrm{C }}_{{\mathrm{Conv}}}{\mathrm{)}} + {\mathrm{(}}\upvarphi _{{\mathrm{CA}}} \ast {\mathrm{CA}}_{ {\ mathrm {conv}}} {\ mathrm {)}} + {\ mathrm {(}} \ upvarphi _ {{\ mathrm {FA}}} \ ast {\ mathrm {FA}} _ {{\ mathrm { conv}}}{\mathrm{)}} + {\mathrm{(}}\upvarphi _{\mathrm{W}} \ast {\mathrm{W}}_{{\mathrm{conv}}}{\ mathrm{)}} \\ \,+{\mathrm{(}}\upvarphi _{{\mathrm{SCM}}} \ast {\mathrm{SCM}}_{{\mathrm{conv}}}{\ mathrm {)}} + {\ mathrm {(E}} _ {\ mathrm {p}} \ ast \ upvarphi _ {{\ mathrm {Pow}} \ _ {\ mathrm {Plnt}}} \ ast {\ mathrm {Alloc}}_{{\mathrm{elec}}}{\mathrm{)}} + \upvarphi _{{\mathrm{Stm}}\_{\mathrm{Cur}}} + {\mathrm{(D }} _ {\ mathrm {M}} \ ast \ upvarphi _ {{\ mathrm {TM}}} \ ast {\ mathrm {M}} _ {{\ mathrm {Conv}}} {\ mathrm {)}} $$

(5)

(Ep * φPow_Plnt* Allocelec) количественно определяет выбросы CO ₂ при производстве E _p кВтч электроэнергии на электростанции без улавливания углерода. φ _{Pow_Plnt} — это CO ₂ интенсивность электроэнергии, вырабатываемой на угольной или NGCC электростанции (кг CO ₂ /кВтч, дополнительная таблица SI 1).

Нетто CO

₂ анализ преимуществ и чувствительности

Разница между TOT _CCU (уравнение 1) и TOT _Conv (уравнение 5) определяет чистую выгоду CO ₂ от использования бетона CCU вместо обычного бетона .

$ $ {\ mathrm {Net}} \; {\ mathrm {CO}} _ {\ mathrm {2}} {\ mathrm {Преимущества}} = {\ mathrm {TOT}} _ {{\ mathrm {Conv }}}{\mathrm{ — TOT}}_{{\mathrm{CCU}}}$$

(6)

TOT _CCU и TOT _Conv обусловлены выбросами CO ₂ в результате 13 процессов, на которые, в свою очередь, влияют неопределенность и изменчивость основных параметров (дополнительная таблица 1).

При анализе точечной диаграммы 10 000 значений генерируются стохастически для материалов и товарно-материальных ценностей, а также параметров для 13 процессов, которые получены из набора данных (диапазоны и взаимосвязи представлены в дополнительной таблице 1). Стохастически сгенерированные значения применяются в уравнениях. 1, 5 и 6, чтобы определить выбросы CO ₂ от 13 процессов для обычного бетона и бетона CCU, а также чистую выгоду CO ₂ . Чистая выгода CO ₂ нанесена на ординате.По оси абсцисс отложена разница между выбросами CO ₂ для каждого из 13 сопутствующих процессов в обычном и бетонном производстве.

Для дальнейшей проверки результатов в этом анализе проводится независимый от момента времени анализ чувствительности ^25,29,30,97 для определения процесса (из 13 процессов), оказывающего наибольшее влияние на чистую выгоду от CO ₂ . Анализ чувствительности, не зависящий от момента, определяет индекс δ для каждого из 13 процессов. Индекс δ количественно определяет относительный вклад каждого из 13 процессов в функцию распределения вероятностей чистой выгоды CO ₂ .Моментный независимый анализ чувствительности предлагает методологические преимущества, поскольку он учитывает корреляцию между входными параметрами для 13 процессов и применим, когда входные параметры и выходные данные не связаны линейно ⁹⁸ . Это исследование определяет индексы δ для 10 000 прогонов Монте-Карло на основе подхода, представленного в Wei, Lu, and Yuan ⁹⁷ .

Добро пожаловать в мир бетона

ВАЖНО: Вы должны зарегистрироваться онлайн до WOC 2022, так как регистрация на месте проводиться не будет.

ВЫ НЕ ПОЛУЧИТЕ ЗНАЧОК ПО ПОЧТЕ, ПОЭТОМУ, ПОЖАЛУЙСТА, ПРИНЕСИТЕ СВОЕ ПИСЬМО-ПОДТВЕРЖДЕНИЕ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ С СОБОЙ НА ВЫСТАВКУ, ЧТОБЫ НАПЕЧАТАТЬ ЗНАЧОК.

ОБНОВЛЕНИЕ: World of Concrete уверенно движется вперед, безопасность в основе предстоящего личного мероприятия

World of Concrete 2022 пройдет 18-20 января (17-20 образования) 2022 года в конференц-центре Лас-Вегаса. Наше сообщество стремится восстановить связь, каждый день регистрируются новые посетители и экспоненты, и мы стремимся предоставить им эту платформу.

В то время как ваш успех является главным приоритетом, ваша безопасность тоже. Мы хотим заверить вас, что мероприятие состоится, и что мы поставим безопасность в центр событий, чтобы мы могли восстановить связь и вернуться к делу, сохраняя при этом безопасность нашего сообщества.

World of Concrete 2022 будет следовать всем местным рекомендациям по охране здоровья, в том числе предписанию штата Невада носить маски во всех общественных местах, независимо от статуса вакцинации. Правило применяется только в помещении и распространяется на все казино, конференц-залы и конференц-центры, а также рестораны/бары в Лас-Вегасе и по всей Неваде.

Маскировка

— важный инструмент, помогающий обеспечить более безопасную среду во время нынешнего всплеска Omicron, и мы ценим всех участников WOC 2022, которые соблюдают этот государственный мандат на благо всех, кому нравится приходить на WOC в этом и каждом году. Кроме того, у нас будут станции для дезинфекции рук по всему залу, а также усиленный график санитарной обработки и расширенные проходы для содействия социальному дистанцированию.

World of Concrete находится в тесном сотрудничестве и общении с городскими властями Лас-Вегаса и местными органами здравоохранения за их опыт и рекомендации, и будет продолжать держать вас в курсе любых изменений в нашей программе охраны здоровья и безопасности в будущем.

Мы рады приветствовать вас в январе в Лас-Вегасе и с нетерпением ждем начала 2022 года веселым, продуктивным, безопасным и успешным шоу!

Почему уплотнители и отвердители не всегда решают проблемы с пылью на бетоне?

Уплотнители и отвердители в основном используются для укрепления верхней части
поверхности на глубину проникновения для увеличения прочности, истирания и износа
устойчивость и долговечность поверхности. Распространенные типы уплотнителей и
отвердителями являются силикаты натрия, силикаты калия, силикаты лития, а теперь
совсем недавно — коллоидные кремнеземы.Они обычно используются в местах с интенсивным движением/интенсивным движением.
используйте гладкие затертые бетонные поверхности, обычно встречающиеся в гаражах, мастерских,
амбары и навесы, склады, распределительные центры, производство
объектов и т. д., где долгосрочная долговечность и износостойкость пола
важный. Еще одним применением уплотнителей и отвердителей является полировка.
упрочнение верхней части поверхности перед полировкой
для полированных/полированных бетонных поверхностей, таких как те, которые обычно встречаются в больших
Коробочные магазины.

Уплотнители и отвердители исключительно хорошо действуют на бетон
который имеет хороший дизайн смеси и был залит, уложен, обработан и отвержден
правильно. Они не предназначены для устранения дефектов бетонных поверхностей и,
как таковой, не всегда может полностью устранить такой дефект, как хроническое запыление или
меление. Проще говоря, нанесение уплотнителя и отвердителя на плохой бетон не поможет.
вдруг превратить его в хороший бетон. Со структурно прочным бетоном
у которого нет проблем с целостностью или наличия какого-либо текущего пыления или меления
проблемы, уплотнители и отвердители значительно повышают прочность (до 25%
улучшение) верхней части 1/8 дюйма или около того гладкого затертого или полированного бетона
поверхности, тем самым продлевая срок службы и износоустойчивость верхней части
поверхность. Тип напыления, которым обычно обладают уплотнители и отвердители.
эффективен при контроле любой будущей проблемы с пылью, которая является результатом износа
или выветривание верхней части поверхности, которое происходит
время.

Однако многие люди, как профессионалы, так и домашние мастера, ошибочно
предположить, что уплотнители и отвердители решат все формы проблем с пылью
в том числе связанные с дефектным бетоном, где поверхность была скомпрометирована при монтаже и
проблема пыли или меления уже присутствует в верхней части поверхности.Хотя уплотнители и отвердители могут принести некоторую пользу в таких ситуациях,
смягчение или уменьшение проблемы, особенно в случаях, когда дефект небольшой
а пыление или меление ограничены, уплотнители и отвердители не всегда могут
устранить проблемы с запылением, полностью или частично, где дефект более выражен
а проблема с пылью более серьезная. В случаях, когда уплотнители и отвердители
считаются подходящим решением (и подтверждены тестированием) на скомпрометированной поверхности для
укрепление верхней части поверхности и, по крайней мере, уменьшение пыления или
проблема с мелением, лучше всего записывать 2-3 полных аппликации
уплотнителя и отвердителя, следуя инструкциям производителя и позволяя
продукт полностью высохнет между применениями.

Итак, что рендерит плиту
неисправен и с самого начала вызывает проблемы с пылью или мелением? Пыль или
меление является результатом тонкого, слабого слоя, называемого цементным молоком, состоящего из
вода, цемент и мелкие частицы на верхней части поверхности. Есть много
возможные причины, но почти все они связаны с изменением отношения цемента к воде
в верхней части поверхности во время укладки и отделки или чрезмерного
испарение влаги в период отверждения.Ни один из сценариев не позволяет
бетон должен быть установлен должным образом с точки зрения его необходимой прочности, жесткости и
твердость. Вместо этого в результате получается мягкая, ломкая, сухая и «панковатая» поверхность.
склонен к пылению и мелению. Пораженная поверхность также легко царапается
ноготь, счищается без особого истирания и припудривается под легкой ногой или
движением транспортных средств или простым подметанием поверхности. Вытирая руку о такое
поверхность также может привести к скоплению пыли или мела на
рука.

Общие причины, которые могут привести к дефектам бетона и пыли и
мелением бетонной поверхности являются:

• Преждевременная затирка бетона с
  стравить оставшуюся на нем воду
• Вода, нанесенная на поверхность ненадлежащим образом во время
  процесс отделки
• Воздействие дождя, снега или другой влаги во время
  процесс отделки
• Затирка конденсата от теплого влажного воздуха назад
  в бетонную поверхность
• Некачественная смесь с низким содержанием цемента или слишком влажная
  смеси
• Прямое нанесение поверх влагозащитного слоя (напр.полиэтилен), который
  снижает нормальную абсорбцию снизу и увеличивает отвод воды сверху
  поверхность
• Нанесение сухого цемента на поверхность для удаления просачивающейся воды и
  ускорить финишную обработку
• Недостаточное отверждение (быстрое высыхание поверхности из-за тепла,
  низкая влажность или ветер) или обмерзание поверхности
• Двуокись углерода от обогревателей
  может вызвать карбонизацию верхней части поверхности, что значительно снижает прочность поверхности
• Недостаточно
  уплотнение или плохие методы отделки также могут привести к слабому верху.
  слой

Итог, при укладке и отделке бетона,
Цель состоит в том, чтобы не допустить попадания лишней воды и влаги.В период лечения,
цель состоит в том, чтобы сохранить как можно больше влаги.

Конечно, возраст
поверхности также может привести к пылению или мелению поверхности, но это
другой тип пыли, чем тот, который вызывается дефектным бетоном. Старый или в возрасте
поверхность, особенно та, которая подвергается интенсивному движению, использованию, износу или
выветривания, а также может покрыться пылью или мелом из-за того, что верхняя часть поверхности начинает
ослабевать или ухудшаться. Несмотря на то, что бетон является очень прочным строительным материалом, он
имеет конечную жизнь и в какой-то момент начинает разрушаться и разрушаться.Поверхность
пыль или меление — один из первых признаков ухудшения состояния старых поверхностей.
наряду с растрескиванием, точечной коррозией, накипью, отслаиванием, расслаиванием, солью/противообледенением
химическое повреждение, коррозия арматурной стали и, в конечном итоге,
рушится.