автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Гибкая гелиотермообработка бетона на основе использования теплоаккумуляторов и дублирующих источников тепла

0.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

РОСТОВСКАЯ-НА—ДОНУ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА

на правах рукописи

ХАПШЕВ ОСМАН АБДУЛ-МАЖИТОВИЧ

ГИБКАЯ ГЕЛИОТЕРИООВРАБОТКА БЕТОНА НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕЛЛОАГОМУЛЯТОРОВ Н ДУБЛИРУЮЩИХ ИСТОЧНИКОВ ТЕПЛА

Специальность 05.23.05 - Строительшо ма*ериалы и изделия

А В ТО РЕФ Е Р А Т диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ростов-на-Дону 1995

Работа выполнена на кафедре "Строительное производство" в Грозненском нефтяном институте имени академика И.Д. Миллионщикова

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки и техники

Российской Федерации и Чечено-Ингушской Республики, доктор техни-•ческих наук.'профессор Айрапетов Г. А.

Официальные оппоненты:

Академик Российской Академ^! архитектурно-строительных наук, доктор технических наук, профессор Крылов Б. А.

Кандидат технических наук,профессор ¡Ондин А. Н.

Ведущая организация: Ростовский "ПромстройНИИПроект"

Защита состоится

" ' -. 1996 года в _часов

на заседании специализированного совета Д.063.64.01 по присуждению ', ученой степени кандидата технических наук в Ростовской-на-Дону государственной академии строительства по адресу: 344022, г.Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, дом 162, ауд. N 232.

Автореферат расослан.

.1996 г;

Ученый секретарь, специализированного совета кандидат технических наук, доцент

Веселев Ю. А.

- 3 -

Общая характеристика работы Актуальность работы Производство сборного железобетона в настоящее время особенно остр нуждается в применении новых, прогрессивных, экологически чисть технологий, направленных, прежде всего, на снижение общей энергоен кости и повышение качества изготавливаемых конструкций.

Как известно, около 70% общепроизводственного тешюпотребленн приходится на долю тепловой обработки сборного железобетона, чт с авит проблему энергосбережения в этом технологическом процессе , ряд наиболее актуальных.

В последнее десятилетие на некоторых предприятиях строительнс индустрии южных районов страны стали применять различные мето; гелиотермообработки (ГТО) бетонов,основанные на использовании энег гии солнечной радиации в сочетании с различными организационными технологическими приемами.

Однако, использование солнечной радиации-нерегулируемого источ! ка энергии существенно ограничивается из-за нестабильности режиме гелиотермообработки бетона, связанных с изменением ■ интенсивное! солнечной радиации как_в различные месяцы года, так и в течеш суток. Нестабильность теплового воздействия на бетон в процесс ускоренного твердения за счет использования солнечной радиащ делает невозможным организации ритмичного производства сборных ж лезобетонных конструкций и выпуск _продукции о заданной распалубо' ной или отпускной прочностью бетона. "

Целью диссертационной работы является разработка гибкой техне логии гелиотермообработки железобетонных изделий в заводских приобъектных условиях на основе совместного использования парафине содержащих теплоаккумуляторов и дублирующих источников тепла.

Для достижения поставленной цели в работе необходимо было реши!

\

следующие основные задачи:

- обосновать целесообразность применения парафиносодержащих продуктов переработки нефти в качестве теплоаккумулирующих материалов и возможность их совместной работы с дублирующими источниками тепла:

- установить закономерности формирования физико-механических свойств бетона в зависимости от теплотехнических параметров тепло-аккумуляторов и параметров режима гелиотермообработки;

- разработать методику проектирования теплоаккумулирующей оснастки на основе парафиносодержащих веществ и теплоэлектронагревателей для гелиотермообработки бетона плитных изделий;

- установить закономерности формирования основных физико-механических свойств бетона после ГТО и в послераспалубочный период в зависимости от вида цемента, условий его твердения с обоснованием оптимальной величины распалубочной прочности изделий;

- разработать методику подбора и.оптимизации параметров гелиотермообработки бетона с использованием теплоаккумуляторов и дублирующих источников тепла с учетом вида используемого, цемента;

- выполнить " 'промышленную апробацию результатов • теоретических ■ и практических исследований

- составить рекомендации по проектированию, изготовлению и применению теплоаккумулирующей оснастки.

Научная новизна работы:

- обоснована необходимость комплексного подхода при назначении величины прочности на момент распалубки с учетом вида бетона., параметров-тепловой обработки и условий послераспалубочного периода;

- разработана методика подбора и оптимизации параметров ГТО в широком диапазоне производственных и климатических • условий для бетонов на обычном и напрягающем цементах;

- установлены закономерности формирования основных свойств бетонов

в зависимости от режимов ГТО, параметров теплоаккумулятора и после дующих условий твердения;

- определены значения критической относительно влагопотерь прочное ти и критических влагопотерь на момент распалубки, обеспечивавши марочные свойства бетонов на обычном и напрягающем цементах;

- обоснована эффективность использования напрягающих цементов малой энергией самонапрякения в гибкой технологии гелиотермообрабс ки бетона;

- разработана методика проектирования теплоаккумулирующей оснастг на основе использования парафиносодеркащих веществ и электронагрер телей, которая защищена авторским свидетельством.

Практическое значение работы: ,

- разработанная гибкая технология гелиотермообработки бетона обеа чивает требуемые свойства бетона изделий при минимальных энергоза1 ратах на тепловую обработку в установленные сроки распалубки.;

- разработана конструкция теплоаккумулирующей оснастки с дублуру щим источником тепла для гелеотермообработки плитных изделий

' заводских и"приобъектных условиях;

- предложенная методика подбора и оптимизации параметров ГТО бето обеспечивает гибкость технологического проектирования процессов Г в широком 'диапазоне производственных и климатических условий;

- установленные уровни критических значений прочности и влагопоте на момент распалубки обеспечивают возможность оптимального нормиг вания распалубочной прочности и" повышения эффективности произве ства.

Внедрение работы: Результаты исследований внедрены 'на Грозненском заводе ЖБК ПС "ЧечИнгстрой" при изготовлении плит покрытия лотков теплотрасс I! г проектировании теплоаккумулирующей оснастки для произволе!

доборных элементов на объектах ППСО "Союзкурортстрой" в г.г.Геленджике и Анапе. Разработаны"Рекомендации по проектированию,изготовлению и применению теплоаккумулирующей оснастки для производства железобетонных изделий". Автор защищает:

- результаты исследования по влиянию . различных технологических и климатических параметров ГТО с использованием парафиносодерксащих теплоаккумулирующих веществ (TAB) на формирование основных свойств бетонов на основе обычного и напрягающего цементов;

- результаты исследований по.влиянию, условий выдерживания бетонов после ГТО на формирование их физико-механических свойств;

- целесообразность и эффективность применения парафиносодержащих продуктов переработа нефти(гача, парафинового дистиллята)'в качестве теплоаккумулирующих материалов в сочетании с дублирующим источником тепла в ГТО бетона для повышения ее гибкости;

- методику подбора оптимальных параметров гелиотермообработки бетона с использованием теплоаккумуляторов и дублирующих источников тепла;

- методику расчета и проектирования теплоаккумулирующей оснастки для гибкой гелиотермообработки бетона (A.C. N1651467);

- результаты опитно-прстшлттого внедрения гибкой гелиотермообработки железобетонных изделий в заводских условиях.

Апробация и публикация работы: Основное содервание работы было доложено на:

- Всесоюзной конференции"Ресурсосберегающие технологии железобетонных конструкций на основе напрягающих цементов"(г.Грозный,сентябрь 1989 г.): ' • . '

- 5-й Национальной конференции с международным участием в Народно! Республике Болгарии "Эффективные строительные технологии"(г.ПрИмор-

ско, май 1989 г.);

- Научных конференциях Грозненского нефтяного института (1989. 1990.1991 г. г);

- ТГаучной конференции с международным участием в Ростовской-на-Дону Государственной академии строительства(1994г.).

Основные результаты диссертационной работы бтражены в восьми публикациях, '

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, четырех приложений,]! .списка использованной литературы из 164 наименований. Работа содержит 168 страниц,включая 139 машинописного текста,17 таблиц и 34 рисунка. Диссертационная работа выполнялась в 1988-1991 года'-: в лаборатории интенсификации твердения бетонов кафедры"Строительное произшдстео'Трозпакжого нефтяного института имени академика М. Д. Мгдашогодикова под руководством Заслуженного деятеля науки и техники Российской Федерации и Чечено-Ингушской Республики,д.т.н..профессора Г.А.Айрапетова л научного консультанта к. т. н., доцента- А. И. Панченко,

Содержание работы

В первой главе "Современное состояние вопроса и задачи исследо-•ваниГ дан анализ теоретической и практической части существующих технологий по использованию солнечной энергии длр ускорения твердения бетонов в условиях заводов, полигонов и строительных площадок. Этой проблемой как в России, так и за рубежом активно начали заниматься в начале 60-х годов. В России этой проблеме посвящены рабой научных школ НИИЖБа.МГСУ ШИСИ им.В.В.Куйбышева),ВНИПИТеплопроекта ВНШелезобетона и других,что позволило принципиально по-иному оце нить возможность использования климатических факторов южных районо

страны и выдвинуть концепцию широкого их внедрения в производство сборных железобетонных конструкций. Существующие технологии гелио-термообработки обеспечивают.при достаточной интенсивности солнечной радиации получение бетонов с прочностью 45-70% от марочной при суточной оборачиваемости форы в течение 5-7 теплых месяцев года. В основном,.в существующих технологиях ГТО прогреваемое изделие рассматривается как своеобразный гелиоприеыник, имеющий специально сконструированные крышки (гелиокрышки) с определенными светотехническими и теплотехническими параметрами. Как правило, гелиокрышки представляют собой конструкцию из нескольких слоев светопрозрачного материала С воздушными прослойками между ними, а также между свеже-уложенным бетоном и покрытием. Анализ показал, что работа гелиополи-гонов ограничивается максимально .5-7 месяцами . работы в году и, кроме того, существуют достаточные трудности в обеспечении ритмичности их работы в зависимости от погодных условий и 'интенсивности солнечной радиации в течение суток. Расширить возможности гелио-териообработки бетонов и сделать ее относительно независимой от нес-тационарностй потока солнечной радиации возможно при использовании дополнительных источников тепла, теплоаккумуляторов, быстротвер-деющих и высокоэкзотермичных цементов, добавок, ускорителей твердения и других технологических мероприятий. Использование дополнительных техно-логических мероприятий превращает гелиотермообработку в комбинированный процесс, что позволяет существенно снижать затраты энергий на тепловую обработку бетонов. 1

Сотрудниками НИИЖ и ВШПИТеплопроект предложен ряд конструкций гелиоформ. позволяющих осуществлять дополнительное аккумулирование тепловой энергии. К ним относятся гелиоформы с аккумулирующими бортами (ГЕФАЕ) и гелиоформы с аккумулирующими поддонам!: (ГЕФАП) с использованием различного вида теплоаккумулирующих. веществ (TAB).

многие из которых апробированы различными исследователями для условий ГТО. Так, например, в качестве жидкой аккумулирующей среды ' возможно использование воды; в качестве твердой - различных торных пород, тяжелого бетона, имеющих однако много теплофизических' и технологических недостатков. Наибольший интерес для изготовления железобетонных изделий по гелиотехнологии представляют теплоаккуму-ляторы фазового превращения, которые из-за целого ряда присущих им свойств могут быть использованы в ГТО бетона.- Анализ показал, что, в принципе., в качестве TAB фазового превращения могут быть использованы гидраты неорганических солей, синтетические жирные кислоты, органические и неорганические эвтектики,парафины или парафиносодер-жащие составы. Однако многие из них. имея относительно низкую стои-.мость, обладают серьезными недостатками, осложняющими использование их в качестве TAB.

Наибольший интерес представляют парафины и парафиносодержащие составы, имеющие достаточно высокие величины удельной теплоты фазового перехода, стабильные во времени,неагрессивные относительно металлов свойства,

Известно, что разработанные раннее энергосберегавщие способы ГТО бетона не получили широкого распространения в практике из-за нестабильности технология ГТО и отсутствия гибкости производстве при изменении погодных условий. Главный критерий гибкост! производства при ГТО бетона определяется возможностью обеспечения f .заданные сроки его отпускной прочности при ми.ч:.:.алькых энергетических, материальных и других видах затрат, анализ существующих моделе ГТО показывает, что они имеют большое число нерегулируемых парапет ров, которые могут привести к срыву всего процесса гелиотермообра ботки бетона, либо к тому, что этот .процесс пройдет по малоэффектин ной схеме. Поэтому, при разработке средстз технического оснащеш:

ГТО, необходимо стремиться к максимальному расширению числа как контролируемых, так и регулируемых параметров. В этой связи только использование теплоагасуыулирущих веществ не решает еще проблему регулируемости процесса ГТО и его гибкости. Проведенный анализ, а также научно-исследовательские работы, ' выполненные на■ кафедре "Строительное производство" Грозненского нефтяного института имени академика"Й.Д. Миллионщикова, показали,что наиболее существенные направления по повышению гибкости, гелиотермообработки бетона связаны:.

- , с определением комплекса технологических параметров,обеспечивающих требуемые'свойства железобетонных изделий в заданные сроки;

- с разработкой форм, обеспечивающих аккумулирование поддоном или ' бортовыми элементами этих форм солнечной радиации или энергии

иного источника тепла;..

- с использованием дублирующих источников энергии и их совмещением с теплоаккумулирующими элементами форм;

■ - с использованием в^ качестве теплоаккумулируквдх веществ парафино-. содержащих продуктов;

- 'с дифференцированным подходом к выбору цементов и эффективным-использованием их тепловыделения в сочетании с характером работы

• теплоаккумулятора. В условиях гибкой гелиотермообработки-бетона этот технологический передел должен рассматриваться как циклический процесс с суточной оборачиваемостью форм, длительность которого должна составлять 14-22 часа с обеспечением оптимальной величины прочности бетона на момент распалубки. В главе приводится также подробный, анализ всех технологических параметров гибкой гелиотермообработки бетона и возможные пути оптимизации сроков распалубки в условиях нестабильности солнечной радиации и сроков начала Формования железобетонных изделий. В первой главе изложена также научная гипотеза. • цели и задачи исследований, вытекающие из проведенного

. - и -

анализа.

Во второй улаве"Использованные материалы и методика исследований" приводится информация об основных свойствах портландцемента марок М400 и М500 Чечено-Ингушского цементного завода и напрягающего цемента с малой энергией самонапряжения НЦ-10 Подольского цементного завода. Приводится'также информация об основных строительно-технических свойствах крупного и мелкого заполнителей, использованных химдобавках, составах -бетонных смесей, подобранных по стандартным методикам.'

Исследование гелиотермообработкн бетонов.в лабораторных условиях проводилось на автоматизированной гелиостанде "Солнце".созданном с участием автора,который обеспечивает радиационный реглм в диапазоне ' от 200 до 1000 Вт/мг и позволял:

- задавать в автоматическом' рошше радиационный режим для исследования гелиотермообработкн бетона на площади 0,75 м2;

- изменять в автоматическом режиме угол падения радиационного потока на поверхность бетона;

- моделировать нестационарной режим температурно-влажностного состояния среды с изменением, скорости обдува поверхности бетона.

Для проведения исследований по гедиотермообработке бетона был »разработан и изготовлен универсальный-теплоаккумулирующий блок.состоящий из комплекта форм (теплоаккумулирущих поддонов с резервными источниками тепла и бортовых элементов) и светопрозрачных многослойных покрытий с системой автоматического управления режимами тепловой обработки бетона. ■

При исследовании свойств цементов к батонов использовались стандартные методики. Характер поровой структуры цементного камня изучался с применением метода ртутной порометрии высокого давления. Водонепроницаемость определялась на специально созданной установке

- 12 - '

в соответствии с ГОСТ 12730.5-84 с максимальным давлением *воды до 20 атм. Тепловыделениэ.цементов при твердении по заданному температурному режиму определялось по способу; позволяющему регистрировать тепловыделение цемента,твердевшего при нестационарном тепловом воздействии. •

Серии экспериментов проводились с использованием математического планирования. В частности,использовались планы дробного эксперимента для построения'квадратичных моделей: пятифакторный план типа На5 и четырехфакторный план Бокса-Бенкина. Обработка экспериментальных данных велась методами математической статистики.

В третьей главе"Использование и разработка параметров гелиотермообработки бетона на осноЕе использования парафиносодержащих веществ и дублирующих источников тепла" рассмотрены принципы технологического обеспечения совместной-• работы теплоаккумуляторов и дублирующих источников тепла для эффективной тепловой обработки бетона в различных производственных и климатических условиях.

.В работе на основатши экспериментально-теоретических исследований предложено в качестве теплоаккумуляторов использовать ¡промежуточные продукты производства парафинов-дистиллят и гач. представляющие собой смеси нормальных алканов с нефтяными маслами, .наличие которых в их-составе обеспечивает более низкую температуру плавления (38,..45 °С) и более высокую теплопроводность в сравнении с чистыми парафинами. Предложенная автором и защищенная патентом конструкция форм- с теплоаккумулирующим поддоном совмещает теплоаккуму-лятор с дублирующим "источником тепла, обеспечивает контакт TAB с верхней частью поддона, стабильность производства и качества бетона при формовке изделий в различное время суток и при неблагоприятных 'погодных условиях. Показано, что наибольшего эффекта можьс достичь при сочетании предложенной конструкции формы с использоьанием в ка-

- 13 -

честве теп'лоаккумулирующих веществ гача или дистиллята.

При выборе дублирующего источника тепла исследованы варианты с использованием электрической энергии и пара, предложены методики размещения источников дополнительного подвода тепла в термоформах в зависимости от типа и мощности дублирующих источников.размеров термоподдонов, состава TAB и толщины фор.муекых изделий. Исследования по суммарной солньчной радиации, толщине слоя TAB, его температуры на момент формовки, времени начала формовки и процентного содержания парафина в гачё и дистилляте -на' интенсивность набора прочности бетоном на основе портландцемента М500 и напрягающего цемента НЦ-10 (М500) показали,что увеличение толщины TAB более 80мм и увеличение содержания парафина в TAB более 30% приводит к снижению эффективности гелиотермообработки.В работе приводится подробный анализ влияния основных факторов на кинетику роста прочности и причин снижения эффективности ГТО бетона при неблагоприятном'сочетании иселедованых факторов, предложены математические зависимости,позволяющие оценивать изменение прочности на момент распалубки в меняющихся условиях производства. Все факторы (за исключением солнечной радиации), исследованные в нескольких сериях экспериментов,являются регулируемыми,что дает возможность обеспечивать эффективные режимы гелиотермообработки изделий..Сравнение распалубочной прочности бетонов на ПЦ и НЦ доказывает преимущество использования напрягающих цементог 'в гелиотермообработке изделий, что позволяет получать в среднем на 12-13% выше значений" расп?лубочной прочное ai бетона или сокращать длительность-ГТО.

В четвертой главе "Исследование влияния технологических и - климатических условий ГТО на формирование свойств бетона" показано, что назначение величины прочности на момент распалубки является одним из главных критериев для организации эффективной ГТО, который

олжен рассматриваться как комплексный технологический параметр елиотермообработки бетона.Заданная распалубочная прочность и усло-ия послераспалубочного периода должны обеспечивать проектную проч-ость бетона,прошедшего ГТО в различных условиях. Наиболее значимы-и факторами формирования проектных свойств бетона являются проч-ость бетона на момент распалубки, длительность послераспалубочного ериода или послераспалубочный возраст бетона, среднесуточная темпе-атура и среднесуточная влажность окружающей среды.

Исследованиями установлено, что прочность бетона на момент аспалубки в пределах 43...47% является гарантированной при ГТО для 2. ..44°с.и. в течение 5-6 месяцев. Показано,что критические влаго-ютери для условий теплого и каркого периодов составляют 8... 12% от ¡ачальной воды затворения, а для условий сухого и жаркого климата ¡лагопотери не должны превышать 2.. Л%,пщ этом прочность бетона на юмент распалубки должна быть не ниже 60% от R28. Для бетонов на НЦ ;ритические значения-рлагопотерь в среднем на 3-4% выше, а распалу-' ¡очная критическая прочность, на 12... 16% меньше, чем для бетонов на 1Ц/

Количество и кинетика перемещающейся и испаряемой жидкости существенно зависят от состояния капиллярно-пористой структуры-бетона. 1оказано,'что бетон на основе напрягающего цемента достигает большей ю сравнению с обычным бетоном прочности в одинаковых условиях ГТО, по в_ совокупности'с образованием повышенного количества этгрингита обеспечивает более мелкопористув структуру с меньшим объемом откры-гых пор,' что является причиной пониженных значений критической рас-налубочной прочности и более .широких пределов допустимых влагопо-герь по сравнению с бетоном на портландцементе.

Исследование кинетики набора прочности и изменения темаературы бетона класса В25 на ПЦ и НЦ в процессе ГТО показали (рис.1.а,б).

что бетон на основе НЦ более интенсивно набирает прочность, а его температура превышает на 8...12°С температуру бетона на ПЦ.твердевшего при аналогичных исходных параметрах ГТО. В данном случае ускоренный набор прочности бетона на НЦ обусловлен не только известным фактором создания на раннем этапе твердения начальной структуры из быстрообраэующихся кристаллов эттрингита, количество которого в НЦ в 3... 4 раза больше, чем в портландцементе, но й возрастающей разницей температуры бетонов. Опережающий рост температуры бетона на НЦ обусловлен его повышенным в 1,8...2.1 раза тепловыделением.

. Анализируя-температурные кривые 1 и 2 на рис. 1, можно заметить, что наметившееся после 6...7 часов твердения остывание вновь стабилизируется как в одном, так н в другом случае. При твердении бетона -на ПЦ это обусловлено теплотой фазового перехода гача при остывании бетона до 48...50 °С к девяти часам твердения. У бетона на НЦ можно заметить двойной эффект задержи скорости остывания 'на-уровне 8. ..11 часов твердения и затем,, при остывании до 50°С к 16 часам твердения.Первый эффект,как показали исследования тепловыделения НЦ (рис.1.в),. твердевшего по усредненному режиму, обусловлен повторным увеличением интенсивности тепловыделения НЦ в период 8...12 часов твердения. -

Удачное сочетание повторного повышения интенсивности тепловыделения- НЦ к 8...12 часам и выделение теплоты фазового перехода не завершающей стадии твердения обеспечивает более интенсивный набо{ ■ прочности бетона. Это с успехом можно использовать для сокращена продолжительности твердения и снижения необходимой температуры. чт< расширяет границы применимости ГТО и снижает ■ затраты энергии дла обеспечения требуемой расцалубочной прочности.

Повышенная скорость набора прочности, вероятно, является причино! и повышения значения критических влагопотерь для бетона на НЦ. -На;

\ Время твердения, ч.

Рис.1 Температура б&тонз (а), кинетика набора его прочности (6!, и тепловыделение (в) портладского и напрягающего цемента.

1 - .бетон на НЦ

2 - бетон на ПЦ

3 - бетон нз ПЦ (твердение под светолрозрачным- покрытием

без поддона с TAB).

известно,влагопотерн бетонов,твердеющих в одинаковых температурао влажностных условиях.являются функцией времени. Как видно из рис.1, прц одинаковой продолжительности твердения.например,в течение в часов, бетон на НЦ достиг почти 60% марочной прочности, в то время как обычный бетон -43%. Из этого следует, что в первом случае, с одной стороны,структура бетона сформирована в большей степени.что затрудняет удаление влаги после распалубливания,а с другой,-такому бетону необходимо меньшее количество влаги для Достижения марочных значений прочности.Это и является причиной увеличения значения критических влагопотерь для бетона на НЦ.Кроме того,исследования интегральной пористости цементного камня на порозиметре высокого давления показывают, что структура затвердевшего НЦ представлена более мелки-.ми порами и капиллярами, а количество открытых пор по отношению к полной пористости у бетона на ПЦ составляет 61й, в то время как бетон на Щ имеет линь 43% открытых пор. Хотя исследования поровоя структуры бетонов проводились через 28 суток после ГТО, можно предположить, что на момент распалубки бетон на НЦ тоже имел больше мел-

I

ких и закрытых пор, испарение воды из которых в послераспалубочньй период будет' проходить . менее интенсивно, чем у бетона на основе портландцемента.

Если высокая водонепроницаемость бетонов на различных видах Н1 является вполне установленным фактом,особенно при средних и высоки> расходах цемента, то морозостойкость" исследована, в основном, длу . бетонов на основе НЦ с повышенной энергией самонапрянения (НЦ-20, НЦ-40). Кроме тога, представляет существенный интерес исследование критических влагопотерь "на момент распалубки,, не снижающих морозостойкость бетона на основе портландцемента и напрягающего цемента, т.к.это является гарантией эксплуатационной надежности конструкций, изготовленных по предлагаемой технологии.

Исследования показали, что во всех случаях напрягающий цемент обеспечивает повышение.морозостойкости бетона. Кроме того, более явные преимущества имеют бетоны повышенных классов. Этот вывод справедлив не только для морозостойкости, но- и для водонепроницаемости бетона.

Из сравнения результатов -испытаний на морозостойкость было установлено повышение морозостойкости- бетона на НЦ, прошедшего ГТО.в сравнении с бетоном нормального твердения. У обычного бетона, прошедшего ГТО,морозостойкость была одинаковой, а иногда и несколько ниже, чем у нормально.твердевшего бетона.

Снижение морозостойкости тянелого бетона'на основе ПЦ после тепловой обработки отмечалось многими исследователями, и в случае использования ГТО спо меньше,чем, например,после пропаривания из-за более мягкого режима подъема .- температуры со скоростью не более .10°С/ч, а у бетонов'класса В15 и В25 изменение морозостойкости не обнаружено.

. . Повышение морозостойкости термообработанного бетона на основе напрягающего-цемента имеет место и тем больше, чем выше класс.-бетона при большем расходе-цемента.

Электронно-микроскопический анализ микроструктур^' цементного камня из ПЦ к НЦ, термообработанных по режимам ГТО, показал, _ что значительная часть пор в камне НЦ частично или полностью занята кристаллами эттрингита в виде тонких призм. В камне ПЦ лишь иногда на- стенках пор можно было обнаружить кристаллы эттрингита.

Проведенные исследования по влиянию влагопотерь на момент распалубки на обеспечение марочных значений прочности и морозостойкости показывают, что величина критических влагопотерь зависит от сос-' тояния структуры бетона на момент распалубки, т.е. от величины рас-палуббчной прочности и дальнейших условий твердения.

Результата исследований основных параметров гелиотермообработ-ки,которыми определяется прочность бетона на момент распалубки, явились основой для разработки методики расчета параметров гибкой технологии гелиотермообработки. В соответствии с разработанной методикой, на первом этапе определяется величина требуемой прочности на момент распалубки, исходя из конкретных условий производства;, вида изделия и с учетом влагопотерь бетона к концу ГТО. На втором этапе производится расчет необходимой температуры теплоаккумулятора при ра: шчных значениях продолжительности ГТО. Расчет производится на ЭВМ с использованием полученных математических зависимостей, в которых прочность на момент распалубки и интенсивность солнечной радиации принимаются в качестве исходных параметров. При отсутствии ЭВ8' на заводе .или полигоне аналогичный расчет выполняется по разработанной для этой цели номограмме -(Рис. 2).Номограмма представляет собой графическую интерпретации математических зависимостей, полученных в результате экспериментальных исследований с использованием математического . планирования и разработана с учетом совместной использования теплоаккумулятора и дублирующего источника тепла. .Этс позволяет оперативно определять необходимую температуру теплоаккумулятора и-оптимальное время .формовки в зависимости от требуемое прочности на .момент распалубки и ютенсивности солнечной радиации.

В пятой главе "Внедрение габкрй технологии ГТО аелезобетонны; изделий .с использованием парафшюсодеркащих теплоаккумуляторов ) дублирующих источников тепла" излагается опыт внедрения результата исследований при производство плит покрытия лотков подземных коммуникаций, плит облицовки каналов на заводе Еелезобетонных конструкци! (ЗЖБК) ПО "Стройиндустрия" ПСКО в г. Грозном и доборных железобетон ных элементов (плит-скорлуп, балконных плит и лестничных маршей) I условиях приобьектного полигона при. строительстве санаторных корпу

Рис. 2 Номогракна расчета параметров гибкой технологии гелиотермообработки бетона при совместном использовании теплоаккумулятора и дублируюшего источника тепла.'

где:--прочность на момент распалубки бетона на ПЦ:

--- прочность на момент распалубки бетона на НЦ:

Б. - интенсивность солнечной радиации. Вг ч/м2'. Тт.- требуемая температура теплоаккумулятора °С: Хф~ время начала формовки, ч: 66 - толщина изделия мм.

требуемая темперэтурз теплоаккумулятора. "С;

сов из монолитного железобетона в г.г.Геленджике и Анапе Краснодарского края.

Все расчеты по определению технико-экономической эффективности использования ГТО в производстве сборных железобетонных изделий в условиях гелиополигонов приведены для региона от 12 до 44°С с.ш.. для которого интенсивность поступления солнечной энергий в июле месяце колеблется в пределах 0.82 кВт ч/мг. Натурные исследования по затратам всех видов тепловой энергии (солнечной энергии, тепловы-;зления цементов и теплоаккумулягоров), имеющих место в : процессе теплового воздействия на бетон при ГТО, показали.что только за счет тепловыделения компенсируются при применении портландцементов около 70 МКал/м3 бетона и для бетонов на напрягающем цементе около 100 МКал/м3,что составляет от 30 до 50% общих затрат тепла на ГТО бетона.

В главе дан анализ нескольких конструкций телиоформ с ТАВ и дублирующими источниками тепла в виде электроэнергии и пара.Показано, что использование.гибкой ГТО в условиях 42. ..44°с.ш; позволяет восполнить затраты энергии, требуемые на тепловую обработку железобетонных изделий в зимних условиях на 15. ..30% и до 100% в летних условиях. ;

Общие вывода

1. Разработана гибкая технология гелиотермообработки железобетонных изделий в заводских* и приобъектных условиях на основе использования парафиносодержащих теплоаккумуляторов и дублирующих источников тепла.

2. Обоснована эффективность круглогодичного использования разработанной гибкой технологии ГТО при экономии тепловых затрат на 15...

- 22 -

30А в зимних и до 100% в летних условиях.

3. Обоснована целесообразность и эффективность использования, гача \ парафинового дистиллята в качестве тёплоаккумулирующей среды, совмещенной с дублирующим источником тепла, разработаны принципы' конструирования теплоаккумулирущей оснастки(А.С. N1651476),включающиб расчет параметров дублирующих источников тепла.

4. На основе результатов исследований предложено рассматривать 'про* ность бетона на момент распалубки, как комплексный технологически; параметр, зависящий от используемого режима гелиотерм^обработки \ последующего хранения изделий.

5. Разработана методика для расчета параметров режима гибкой ^елиотермообработки, исходя из/требуемой распалубочной прочности бетона к климатических условий в период ГТО. которая реализуется с использованием ЭВМ или номограммы, разработанной на основе полученных математических зависимостей.

6. Установлено, что величина требуемой распалубочной прочности является функцией влагопотерь бетона на момент распалубки после ГТО и условий послерасладубочного твердения.Определены критические значения влагопотерь и распалубочной прочности на момент распалубки для бетонов на обычном и напрягающем цементах, обеспечивающих свойства затвердевшего бетона не ниже марочных.

7. Установлено, что использование напрягающего цемента с малой энергией самонапрякения ВД-10 позволяет повысить эффективность разработанной гибкой ГТО по сравнению с использованием портландцемента за счет пониженных значений требуемой критической прочности на момент распалубки и повышенных критических влагопотерь.

8. Увеличенное суммарное тепловыделение напрягающего цемента в сочетании с повторным повышением его интенсивности, совпадающим с выделением теплоты фазового перехода TAB, позволяет сократить время

твердения для достижения требуемой распалубочной прочности.

9. Морозостойкость бетона на портландцементе классов В25 и ниже не

i

изменяется после ГТО по гибкой технологии в сравнении с марочной, а при использовании напрягающего цемента морозостойкость повышаете! на 15...25% в зависимости от класса бетона.

Исследованиями микроструктуры цементного камня из ПЦ и НЦ,.терм( обработанных по режимам ГТО, показано, что значительная часть пор t камне на НЦ частично или полностью занята кристаллами эттрингита i .вИаЗ тонких призм, что является одной из главных причин повышени: морозостойкости бетонов на НЦ. •

10. Разработанная гибкая технология гелиотермообработки внедрена h¡ гелиополигоне ЗЖБК в г. Грозном производительностью 8,2 м3- в сутки : была использована в производстве доборных элементов на приобъектно полигоне при возведении монолитных домов в г. г. Геленджике и Анапе.

Основные положения диссертации опубликованы" в следующих работах

1. Айрапетов Г.А., Шахабов X.С.Дашиев О.А-М. Пути оптимизаци сроков распалубки бетонных и железобетонных конструкций.Условия способы ранней распалубки железобетонных изделий: Сборник научнь трудов. - Фрунзе: ФПИ, 198.8. - С. 28-37.

2. Айрапетов Г.А., Шахабов X.С.,Хашиев О.А-М. Теплоаккумулирующр поддоны на основе парафиносодержащих веществ и их использование гелиотермообработке бетона. Центральное. бюро научно-техническс информации Минюгстроя СССР. Строительная индустрия: Экспресс-инфо]: мация. Вып. 12,1988.-С. 5-7.

3. О целесообразности использования теплоаккумуляторов при гелис термообработке бетонов на напрягающих цементах /Айрапетов Г. А. Шахабов X. С., Марзаганов Р.Х-М.. Хашиев О.А-М. //Ресурсосберегащг технологии железобетонных конструкций на основе напрягающих цеме; тов: Тез-, докл. Всесоюз. конференции.-М., 1989.

-С.46-50.

4. Шахабов X.С.. Хашиев О.А-М. Прочность бетона после гелиотермо обработки с использованием теплоаккумулирующих поддонов. Передсво] производственный опыт, рекомендуемый Минюгстроем СССР для внедрени: в строительстве: Научно-технический информационный сборник, Вып. 3, -1989.-С. 38-42.

5. АИрапетов Г. А., Шахабов X. С.. Ткачев A.B., Хашиев О.А-М. "Форм; для тепловой обработки бетонных и железобетонных изделий".

,6. A.C. N1651476.СССР. Форма для тепловой обработка бетонных i железобетонных изделий. / Г.А.Айрапетов, X.С.Шахабов. А.В.Ткачев. О.А-М.Хашиев / 1990 г. '.

7. A.C. N1610732.СССР. Гелиоформа для изготовления изделий иг бетонных смесей. / X.С.Шахабов. А.В.Ткачев. О.А-М.Хашиев /1990 г.

8. Айрапетов Г.А,, Панченко А.И., Хашиев О.А-М. Гибкая технологи* гелиотермообработки ограждающих конструкций на основе обычного и напрягающего цементов. -У/Материалы международной научно-технической конференции."Эффективные технологии и материалы для стеновых и ограждающих- конструкций". Ростов-на-Дону,12-15 декабря 1994. с. 147-152.

ЛР 020818. Подписано В печать 28.12.95. Формат 10*84 1/16. Бумага писчая. Печать офсетная. Уч-изд.л.1,0. Тираж 80 экз.С 424. Редакционно-издательский центр Ростовской-на-Дону государственной академии строительства.344022.Ростов н/Д,ул.Социалистическая,162.