автореферат диссертации по строительству, 05.23.08, диссертация на тему:Комбинированная гелиотермообработка сборного железобетона в условиях жаркого климата

Г I о ин

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВиСШ, ОБРАЗОВАНИЮ

НАУЧНО-ЖСЛВДОВАТЕЛЬСЗаЙ ИНСТИТУТ СТРОИТЕльшх МТЕРИМОВ ПРИ ТОМСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ АРХИТЕКТУРНО -СТРОИТЕЛЬНОЙ АКАДЕМИИ

0Р03БЕК0В ШШР 0Р03БЕК0ВИЧ

КОМБИНИРОВАННАЯ ГЕЖОТЕРМООБРАБОТКА СБОРЮГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА В УСЛОВИЯХ ЕАРКОГО КЛИМАТА

05.23.08 - Технология и организация строительства

На правах рукописи УДК 666.972.035.5:697.329

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Работа выполнена в Ошском высшем технологическом колледже Министерства образования и науки Киргизской Республики

Научный консультант: Заслуженный деятель науки и техники России, академик РААСНйМА, доктор технических наук, профессор Крылов Б.А.

Официальные оппоненты: член-корр. Академии транспорта России, доктор технических наук, профессор Соловьянчик А.Р.

член-корр. АН Белоруссии, доктор технических наук, профессор Лысов В.П.

доктор технических наук, профессор Гныря А.И.

Ведущая-организация - ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт батона и железобетона (НШЗБ)

Защита состоится - « XI „ 1994 г. в часов

,на заседании специализированного Совета Д 064.41.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора технических наук в научно-исследовательском институте строительных материалов при Томской государственной архитектурно-строительной академии по адресу: 634003, г.Томск пя.Соляная 2, в ауд. № 307/5.

С диссертацией мо&но ознакомиться в библиотеке академии Автореферат разослан " 24 " X_ 1994 г.

Просим Вас принять участие в защите и направить Ваш отзыв по адресу: 634003 г.Томск, дл.Соляная 2, ТГАСА, Ученый совет

Ученый секретарь специализированного Совета канд.техн.наук

Н.К .Скрипникова

- 3 -

ОБЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

,Аутуальност;ь проблема. В настоящее время в условиях все возрастающей ограниченности невоспроизводимых топливно-энергетических ресурсов и удорожания их добычи развитие капитального строительства в Кыргызской Республике тесно связано с последовательным усилением режима экономии материальных ресурсов при обеспечении высокого качества продукции и реализации экологически чистых технологических процессов. При этом предусмотрено превратить ресурсосбережение в решающий источник удовлетворения растущих потребностей промышленности, для чего необходимо комплексно использовать -природные и материальные ресурсы, шире применять нетрадиционные возобновляемые источники энергии, к которым относится и солнечная энергия. Поэтому проблема использования солнечной энергии для тепловой обработки сборного железобетона, относящейся к наиболее энергоемким технологическим переделам, в районах жаркого климата, где количество солнечных дней в году приближается к 300, а годовое поступление солнечной энергии на горизонтальную поверхность составляет 1700-1900 кВт.ч/м^, является весьма актуальной.

В развитие гелиэтехнологии бетона большой вклад внесли: М.М.Абдуллаев, А.Б.Аирайов, А.М.Борбоев, И.В.Быкова, МЛЛ.Вахитэв, Л.Н.Дубинин, И.Б.Заседателев, Т.З.Зияев, Б.А.Крылов, В.Е.Малин-ский, Е.Н.Малинский, Ш.Р.Мирзаев, Н.И.Подгорнов, А.Р .Соловьянчик, Г.И.Ступаков, Е.С.Темкин, КЛ.Чощшиев, С.А.Шифрин, Нгуен Тхук Ту-ен, Сусуму Исимура, Тэн Хонгуан и др.

В последние годы разработаны и внедрены в производство различные способы тепловой обработки железобетонных изделий с использованием солнечной энергии. Наиболее эффективным среди них является тепловая обработка сборного келезобетона в формах со

светопрозрачшм теплоизолирующим покрытием (СВЙТАП), которая позволила в регионах с жарким климатом в течение 6-7 мес. в голу практически полностью отказаться от традиционного допаривания.

Неизбежная сезонность использования солнечной энергии, периодичность радиации в течение суток, нестаоионарность дневного потока радиации и влияние метеорологических условий на ее величину, увеличение в ряде случаев производственных площадей гелио-полигонов по сравнению с традиционными полигонами (когда изделия пропариваются в камерах), а также дальнейшее широкомасштабное внедрение вызывает необходимость разработки технологии комбинированной гелиотермообрабэтки железобетонных изделий не только в гелиоформах с покрытием СВИТАП, но и в других установках, в т.ч. в гелиокамерах.

Настоящая работа вшолнялась в соответствии с заданиями целевой комплексной научно-технической программы О.Д.031 и комплексной Кыргызской республиканской научно-технической программы Г.9.8.

Целью. Я6Дд.9.Ш разработка научно-

обоснованной энергосберегающей экологически чистой технологии тепловой обработки железобетонных изделий и конструкций с круглогодичным использованием солнечной энергии в сочетании с дополнительными традиционными источниками тепла в зависимости от физических, климатических и конструктивно-технологических факторов, обеспечивающей высокое качество изделий при суточном цикле производства.

Для достижения этой цели было необходимо решить ряд теоретических и практических задач:

1. Разработать теоретические и технологические принципы комбинированной гелиотермообработки желёзэбетонных изделий и конструкций в полигонах круглогодичного действия;

2. Исследовать теплофизические характеристики светопрозрач-вдх теплоизолирующих покрытий (СВИТАП) и определить их термическое

сопротивление;

3. Создать номограммы для определения параметров комбинированной гелиотермообработки железобетонных изделий в зависимости от климатических, конструктивно-технологических и физических факторов.

4. Установить влияние интенсивности обезвокивания и величины влагопотерь при твердении бетона в различных термовлажностных условиях на формирование его структуры и прочности.

5. Исследовать физические процессы, протекающие в свежеуло-женном бетоне при тепловой обработке изделий в теплоанкунулирующих гелиокамерах.

6. Изучить влияние теплофизическик характеристик ограждающих теплоаккумулирующих конструкций гелиокамер и коэффициента их загрузки на режимы тепловой обработки бетона изделий.

7. Экспериментально-теоретически определить роль экзотермии цемента при гелиотермообработке бетона на стадии его разогрева и во всем суточном цикле.

8. Осуществить внедрение разработанных способов гелиотермообработки бетона в практику строительства и разработать производственные схемы изготовления сборных железобетонных изделий.

ЩРР.ЗШИШЗЗ'-

1. Классификации факторов, влияющих на экономию энергии при тепловой обработке железобетонных изделий, и негативных факторов, влияющих на производство бетонных работ при их изготовлении.

2. Результаты исследований теплофизических характеристик покрытий СВИТШ и разработанные конструктивные решения их с оптимальными теплозащитными свойствами.

3. Эффективность гелиотермообработки железобетонных изделий с применением светопрозрачных и теплоизолирующих покрытий.

4. Комбинированные методы гелиотермообработки железобетонных изделий с суточным циклом их производства в условиях жаркого

климата.

5. Технологические приемы изготовления изделий, направленные на сникёниз трудовых, материальных и энергетических затрат при КГТО их.

6. Разработанные номограммы для определения параметров комбинированной гелиотермообработке железобетонных изделий в зависимости от климатических, конструктивно-технологических и физических факторов.

7. Закономерности физических и физико-химических процессов, протекающих в свежеуложенном бетоне при тепловой обработке его в теплоаккумулирующих гелиокамерах.

8. Режимы тепловой обработки1сборных железобетонных изделий в зависимости эт теплофизических характеристик ограждающих конструкций гелиокамер и ее коэффициента загрузки.

9. Результаты практического применения разработанной технологии при производстве изделий и исследований особенностей структуры и основных свойств бетона.

Катана? довита:

1. Разработаны теоретические и технологические параметры и на уровне изобретений различные способы комбинированной гелиотермоэб-работки железобетонных изделий, позволяющий круглогодичное использование солнечной радиации даже невысокой плотности в сочетании с дополнительными традиционными источниками энергии.

2. С помощью разработанной и созданной оригинальной методики установлены величины термических сопротивлений покрытий СВИТАП и исследованы темп остывания бетонных изделий и конструкций в зависимости от количества прослоек и их толщины, наличия пограничного слоя на поверхности покрытий, причем процесс остывания конструкции и набор прочности бетоном тем больше, чем больше перепад температур поверхности и окружающей среды.

3. Установлено, что комбинированная гелиотермсобработка бетона в различных тепловых агрегатах обеспечивает максимальное использование эффекга экзотермии цемента.

4. Доказано существование при определенных параметрах £ и $ особой влагонасшценной зоны мевду поверхностью бетона и гелиокрыш-кой камеры, в которой в основном происходят массообменные процессы между твердеющим бетоном и средой камеры, независимо от параметров среда самой камеры.

5. Установлено, что физико-механические свойства бетона,подвергнутого комбинированной гелиотермообрабогке по высоте сечения конструкций равномерны. Это вследствие равномерного формирования температурных полей и полей влажности за счет снижения градиента тепломассообмена, что положительно сказывается на формировании свойств бетона.

¿а.бР?и. й- ДдДЖЗЗДЛЯ. е.9_¿5.зуда.т,а.тза:

- Разработанная энергосберегающая экологически чистая технология тепловой обработки железобетонных изделий и конструкций с круглогодичным использованием солнечной энергии в сочетании с дополнительными традиционными источниками тепла позволяет в условиях нйркого климата сэкономить летом 95-10С$ и эсенне-зимне-весенние периоды года 55-65^ топливно-энергетических ресурсов при установленном уровне качестве бетона изделий.

- Выявлена возможность изготовления гелиотермообрабатываемых изделий из тяжелого бетона в течение всего светового дня, благодаря использованию тепла, аккумулированного самими изделиями и ограждающими конструкциями гелиокамер, и снижению теплопотерь гелиора-зогретого бетона в экрухсающую среду;

- Показана возможность до 4-краткой экономии традиционной энергии при тепловой обработке железобетонных изделий даже в холод-

ный период года ( tн = -Ю°С) при отсутствии солнечной радиации за счет эффективности применения покрытий СВИТАП;

- Разработанная гелиотехнолэгия доведена до практического использования на предприятиях стройиндустрии Кыргызстана, Узбекистана, Таджикистана и Туркменистана, а также результаты исследований использованы институтами ПИ-2 Госстроя России, ГипроНЖселъ-стройиндустрии и Кыргызпромстроект при проектировании гелиозаводов и мобильных гелиополигонов, НИЖЕ Госстроя России при разработке нормативных документов, в том числе:

1. Пособия по гелиэтермообработке бетонных и железобетонных изделий с применением покрытий СЗИТАП (к СНиП 3.09.01-85) НИИКБ Госстроя СССР, Москва, 1987.

2. Рекомендаций по комбинированной гелиэтермообработке железобетонных изделий с применением покрытий СВКТАП на полигонах круглогодичного действия. НЯИЕБ Госстроя СССР, Москва, 1989.

3. Рекомендаций по гелиотермэобработке изделий из тяжелого бетона в теплоаккумулирующих гелиокамерах однорядной загрузки. НИЖЕ Госстроя России, Москва, 1992.

Результата работы используются при чтении курса лекции для студентов-строителей и включены в учебную программу.

Ддробац^яирзД¡одОсновные положения диссертационной работы докладывались более чем на десяти международных, всесоюзных и республиканских научно-технических конференциях, в том числе: на XXII международной конференции молодых ученых в области бетона и железобетона (Иркутск, 1990 г.), на международной научно-технической конференции по проблеме гелиотехнологии и долговечности бетонов в условиях сухого жаркого климата (У координационное совещание по проблеме "Технология бетонных работ в условиях сухого жаркого климата)(Бухара, 1992 г.), а также рассматривались

на заседаниях секции по технологии бетона научно-технического Совета НИИЖБ Госстроя РФ и на заседаниях Ученого Совета Ошского высшего технологического колледжа.

В 1988г. работа отмечалась серебряной медалью ВДНХ СССР и в 1989г. премией Ленинского комсомола в области науки и техники.

Публикации. Основное содержание диссертационноз работы изложено в монографии объемом 14 п.л., в 33 научных статьях и докладах, по теме диссертации получено 2 авторских свидетельства.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, основных выводов, списка литературы из IVO наименований и приложений. Диссертация изложена на 278 страницах, включая 202 страниц машинописного текста, 83 рисунка и 32 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Регионы с сухим жарким климатом характеризуются продолжительным знойным летом (более 100 дне"" в году), высокими температурами воздуха - абсолютно" максимально^ самого жаркого месяца, равно1"' или превышающей 29-30°С при средне"' относительно>"' влажности воздуха менее 50-55% и их большими перепадами в течение суток. В результате интенсивной солнечно" радиации открытые по -верхности строительных конструкций днем подвергаются сильному нагреву (до 60-80°С), а ночью резкому остыванию (до 20-30°С).

Сухо'" жарки" климат оказывает негативное влияние на производство бетонных изделий и конструкций (рис.1).

Поэтому традиционная технология бетона в условиях сухого жаркого климата относила основные климатические факторы (солнечную радиацию - S ; температуру воздуха - t ; его относительную влажность — <р и скорость ветра -W) в основном к разряду негативных, приводящих к серьезным осложнениям в производстве бетонных работ,уделялось нейтрализации действия этих факторов и, в

1 ЗНАЧИТЕЛЬНАЯ ЛПАСТИНЕС*Л1 УСАДИ» КТОНА.РАИЕЕ

РМТРСаИЗАНИ£ ГОНСТМКЦИЙ ТЩШЕНИЕ ОСНС-8НЫ1 1 Ы0МСТВ И РЕЗМОЕ СНИЖЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ

VI Е Л И

^НИЫХ ГАБОТ. ПОВЫШ

факторы

п^.ср.ш) \

приводящие /

к: /

ТРАНСПОртц РОВАНИ И ВЫДЕРЖИВАНИИ ДО РМV и ОПАЛУБКУ

ТРУДНОСТИ В Р£Г«ШР09АЬМЙ СадЕГЖАКир ВОВЛЕЧЕННОГО ВОЗДУХА В СПССЯХ .ИМЕЮЩИХ ПОВЫШЕННУЮ ТРМП'ЕРАТУ»*

Рис. I. Климатические факторы жарких районов, негативно влияющие на производство бетонных работ при изготовлении изделий и конструкций.

первую очередь, защите свежеуложенного бетона от солнечной радиации и вредного воздействия ветра. В нормативно-инструктивных документах содержатся требования по ограничению максимально? температуры бетонной смеси, по защите бетона как сборного, так и монолитного от солнечной радиации путем устройства влагоемких ток-

рытий, постоянно поддерживаемых во влажном состоянии или покрывающих водных бассейнов.

Предусматривается применение светлых пленкообразующих составов, осветление темных пленок после их формования на поверхности бетона или устройство теплозащитного слоя, применение готовых влагонепроницаемых полимерных пленок преимущественно светлых тонов, отражающих солнечные лучи или других пленок, в том числе прозрачных в сочетании с гидрофильными материалами. Все эти меры обеспечивая бетону благоприятные влажностные условия твердения, весьма успешно нейтрализуют действие солнечно"' радиации и поэтому не позволяют использовать солнечное тепло для ускорения твердения бетона.

Вместе с тем, анализ традиционно» технологии и исследования, проведенные в последние годы, позволяют принципиально по иному подойти к проблеме воздействия климатических факторов южных регионов СНГ при изготовлении железобетонных изделий и конструкций и выдвинуть концепцию широкого их использования. Проведении1" анализ позволил составить классификацию возможного использования этих факторов в технологии бетона (рис.2). Как следует из это"- схемы, и солнечную радиацию, и повышенную температуру воздуха можно использовать на различных технологических переделах при изготовлении сборных и монолитных издели« и конструкци»: при изготовлении гелиоразогретой бетонной смеси повышенной температуры, рабочих растворов различных химических добавок, при гелиотермическом натяжении арматуры, при организации ухода за твердеющим бетоном и в других случаях.

Один из технологических переделов, где использование солнечно" радиации в сочетании с повышенно температуре" окружающе" среды наиболее эффективно - тепловая обраОотка издели:1 и конструкций, поскольку это и наиоолее энергоемки1"' процесс в производ-

Рис, 2. Классификация климатических факторов жарких районов, влияющих на экономию энергии при изготовлении сборных и монолитных железобетонных изделий и конструкций

стве сборного железобетона.

Рассмотрение и анализ исследований, проведенных учеными позволяют обобщить существующие в настоящее время тенденции использования солнечной энергии для тепловой обработки железобетонных изделий и выявить следующие основные направления:

- гелиотермообработка железобетонных изделий в гелиокамерах парникового . типа;

- гелиотермообработка железобетонных изделий о применением разлитых светопрозрнчных теплоизолирующих покрытий;

- тепловая обработка изделий с применением гелиосистем с промежуточным теплоносителем (вода, масло и т.д.);

- тепловая обработка изделий в теплоаккумулирующих гелиостендах;

- тепловая обработка бетона в теплоаккумулирующих гелиокамерах.

Тепловая обработка изделий с применением гелиосистем с промежуточным теплоносителем в настоящее время не нашли широкого применения из-за весьма низкого значения КПД (не более 0,2-0,3), отсутствия надежного серийно выпускаемого гелиооборудования, а также исследований и рекомендаций по теплою? обработке крупноразмерных изделии.

Разработанные гелиокамеры парникового типа для одностадийной и двухстадийной термообработки бетона основываются на конструкциях обычных теплиц и в качестве основного критерия их эффективности был принят только температурные фактор, а влажностные условия при гелиогермообработке бетона, массообменные процессы, происходящие между твердеющим бетоном и средой камеры, и формирование структуры бетона при этом не рассматривались. Вместе с тем, существующие гелиокамеры также не нашли широкого применения и.з-за следующих недостатков: сложности обеспечения в объеме камеры требуемо1" влажности среды независимо от конструктивных особенностей гелиокамер, солнечная радиация подводится непосредственно только к верхним изделиям штабеля, а для остальных изделий передача тепла осуществляется через воздушную среду камеры при весьма низких значениях коэффициента теплопередачи: наличия градиентов темпера-

тур в среде и в изделиях по высоте: трудоемкости сооружения и эксплуатации камер, их дороговизна.

Гелиокамеры в основном ориентированы на сезонную эксплуатацию. При необходимости круглогодичной эксплуатации их предусматривается, как правило, альтернативное использование солнечно" энергии и традиционных источников тепла. Такое решение, хотя и обеспечивает круглогодичную эксплуатацию гелиокамер, не позволяет использовать солнечную энергию в зимний и даже осенне-весен-ни'"- периоды года в районах с жарким климатом. В литературе отсутствуют обоснованные критерии применения гелиотермообработки или необходимости подвода дополнительного тепла, исследования по технологическим параметрам и режимам тепло во» обработки при совместном использовании солнечной- и дополнительной энергии.

К началу проведения настоящей работы аналогичное положение существовало и в отношении термообработки изделий в гелиоформах с применением покрытий СВИХаЛ. Покрытие СВИхаП представляло со-бо" конструкцию из двух слоев свегопрозрачного материала с организованными воздушными прослойками между Ниш (82) и между све-жеуложенным бетоном и покрытием (&). Данная гелио технология, разработанная с конце 70-х годов институтами НИЖЕ и ВНШИТепро проект, при всей своей простоте и эффективности также оказалась, по существу, сезонной. Исследования по КГТО изделий в гелиоформах и гелиокамерах с применением СВИТАП практически не плодились, хотя она должна приводить к значительной экономии тепловой энергии.

Основываясь на теплофизических положениях о повышении термического сопротивления воздушных прослоек с понижением температуры среды, анализе климатологических данных по районам с жарким климатом, свидетельствующем о значительном количестве солнечных дней в году, а также учитывая мягкие режимы прогрева бетона при гелио-термообработке и одновременное воздействие солнечной радиации,

экзотермии цемента я дополнительной энергии, была сформулирована . рабочая гипотеза о том, что КГТО изделий в формах и гелиокамерах с применением покрытий СВИТАП может оказаться весьма эффективной энергосберегающей технологией тепловой обработки сборного яелезо-бетона, позволяющей значительно снизить расход традиционной тепловой энергии за счет использования солнечной радиации даже невысокой плотности, теплозащитных и геплоаккумулирующих свойств покрытий и ограждающих конструкций при значительном участии экзо-термии цемента и обеспечении высокого качества изделий.

Основная часть исследований проводилась в лабораторных условиях ШШБ и ОшВТК, а также в естественных условиях г.Ташкента и Оше на заводе ЕБИ й 2 ЕПО "Узстройиндустрия" и ЕБИ Госагропрома Кыргызстана. При проведении экспериментов в НИИЬБ материалы выбирались таким образом, чтобы они по своему составу и физико-механическим свойствам, по возможности, приближались бы к материалам среднеазиатского региона. Материалы были испытаны в соответствии с действующими ГОСТами.

Эксперименты в лабораторных условиях прово,дились в климатической камере "НЕМА" полезным объемом 4,5 м3 одновременно на четырех бетонных образцах - блоках размером 0,4x0,4x0,15 м, находящихся в теплоизолированных формах, которые снабкены плоскими электронагревателям. Исследования теплозащитных свойств СВИТАП, путей их улучшения и установления оптимальных параметров покрытии проводились на затвердевших бетонных блоках по разработанной оригинальной методике. При этом опенка теплозащитных свойств СВИТАП осуществлялась с помощью количества градусочасов, полученных бетоном при остывании под различным покрытиями ( 2 )» которое использовалось в качестве сравнительного показателя. Прогрев блоков сущесхвлялся при температуре воздуха в камере +20ас в течение С-Ю ч под покрытием СВИТАП. После достижения бетоном заданных

температур электронагреватели отключались и температура в камере снижалась до величин: +10; 0; -10 и -20°С при скорости движения среды 2-3. м/с.

При исследовании эффективности покрытий с позиций экономии дублирующей энергии блоки под СВИТАД и в открытой форме прогревались по одинаковому летнему режиму (за счет регулируемого подвода тепловой энергии различной мощности), обеспечивающему приобретение бетоном в суточном возрасте 45-55% й^д.

Исследования кинетики прогрева и прочности бетона блоков,подвергнутых КГТО проводились на стенде "Солнце" в котором плотность потока солнечной радиации заданного месяца обеспечивалась реализацией соответствующих программ. Во всех экспериментах в центре каждого блока (в плане) по высоте устанавливались ХК термопары в 5-мм от верхней и нижней поверхностей и в середине блока, показания которых записывались с помощью КСП-4. Прочность бетона определяли испытанием образцов, как правило, кубов с ребром 0,15 м, выпиленных из блоков через сутки после изготовления.

Исследования обезвоживания бетонов с различными В/Ц и его влияния на формирование их структуры и прочность проводились в лабораторной климатической камере, позволяющей путем изменения скорости движения воздуха, влажности и температуры среды создавать различные условия твердения бетона.

Для изучения физических процессов, протекающих в тяжелом бетоне при тепловой обработке его в ТАГ в условиях сухого жаркого климата, и оптимизации на этой основе параметров гелиокамер, на лабораторном гелиополигоне в условиях г.Ощ бьши разработаны и созданы лабораторные теплоаккумулирующие гелиокамеры с различной величиной К (толщина теллоаккумулирущего слоя стенок), конструкция которых позволяла в экспериментах изменять величину (расстояние между твердеющими бетоном и гелиокрьшкой) и величину &

(.коэффициент заполнения гедиокамеры).

При определений (оптимизации) значений $" и к учитывали, температуру бетона ( "Ь,°С), его зрелость (5,град,ч), величину влагопо- I терь (,%), максимальную интенсивность обезвоживания (^ ,кг/м^. ч) удельное электрическое сопротивление бетона , Ом.см), а также

прочность его при сжатии (йож, МПа).

Основные физико-механические свойства бетонов: прочность, морозостойкость и водонепроницаемость определялись по стандартным методикам.

Исследования показали, что при отсутствии солнечно1" радиации в условиях низких положительных и отрицательных температур среды СВИТАП являются весьма эффективными теплоизоляционными покрытиями. Так, при температуре среды количество градусочасов (£с),

полученное бетоном при остывании под СВИТАП (<;5+2и мм), превышало количество градусочасов (&тк), полученное бетоном в открыто? форме, в среднем по высоте сечения олока в 1,37 раза, а прийн.^ -Ю и -¡¿и°С, эти величины соответственно составляли 1,уо и <,¿1. Эффективность покрытий СВИТАП тем выше, чем ниже температура окружающей среды и чем ближе зоны блоков к открыто'" поверхности бетона. Увеличение в конструкции СВИтаП с '¿0 до <150 мм не приводит к существенному повышению теплозащитных свойств существующих локрыти* (увеличение -5° лишь на 4-5$), однако позволяет усовершенствовать их конструкцию, установив верхний ело" свегопрозрачного материала под углом к горизонту.

Теплозащитные свойства покрытиР СВИТАП можно существенно улучшить увеличением числа слоев светопрозрачного материала в них и соответственно воздушных прослоек. Многослойные покрытия СВИТАП выполнялись на основе пленки ЛВХ(В) с толщино1"' воздушных прослоек 20мм. К существенному увеличению 5 е привело применение 3-слоРногс покрытия, При 1н.в=-20°С оно позволило повысить 5е бетона верхних

зон по сравнению с 2-елойньгм покрытием на 12%, приЬи.&=-10°С -на 9,7%, при"Ьил= 0°С - на 7,4% и прийн.в =10°С на 5,6%. При 4-еложном СВИГАП S6 возрастает по сравнению с 3-слойнш СВИТАЯ всего на 2-4%. Учитывая, что каждый дополнительный слой светопрозрачно го материала в конструкции СВИГАП при наличии солнечной радиации в жаркий период года снижает £ на 3-5%, был сделан вывод о том, что при t>n.B<Ö°C целесообразно применение трехслойной конструкции СВИТАП, а при"Ьил*0°С - двухслойной. С целью дальнейшего совершенствования конструкции СВИТАП в экспериментах при tH.e =-10°С толщину третьей воздушной прослойки (£*» ) изменяли до 250 мм. Поскольку увеличение S при этом было также весьма незначительным, в дальнейших исследованиях была принята равной 20 мм.

Для повышения солнцевосприятия бетоном в холодный период года, термического сопротивления покрытия СВИТАП и с целью удаления атмосферных осадков с поверхности был предложен усовершенствованны" вариант СВИТАП для КГТО изделий, представляющий собой трехслойное покрытие (^з = ¿0 ... ¿50 мм), у которого верхний слой светопрозрачного материала расположен под углом, зависящим от широты местности и времени года (A.c. № I2I5259).

Для отработки оптимальных параметров КГТО, режимов прогрева различных изделий и построения соответствующей номограммы неохо-димо было определить термическое сопротивление покрытий СВИГАП различных конструкций. Определение этой величины расчетным путем представляло довольно сложную задачу и приводило к значительным отклонениям от фактических значзний, поэтому была предложена, разработана и апробирована методика экспериментального определения общего термического сопротивления этих покрыти1", сущность которой заключается в определении эквивалентно1" толщины теплоизоляционного материала (с известным коэффициентом тепло про во дно сти), при котором

- 1У -

количество градусочасов,- полученное бетоном при прогреве по заданному режиму в суточном цикле, соответствует количеству градусочасов, полученному бетоном под любым исследуемым покрытием СВИТАП. Проведенные с помощью этой методики исследования показали, например, что общее термическое сопротивление двух- и трехслойного покрытия СВИТАП при"Ьн.ь =-10°С соответственно равны 0,445 и о,ъ£ь м^.°С/Вт, а коэффициенты теплопередачи составляют при этом '¿,<& и 1,6 Вт/(м2.°С).

Изучение влияния покрытий СВИГАЛ на прогрев и прочность бетонов, твердеющих при различных температурах окружающей среды, показало, что при подводе к ним дублирующей энергии одинаковой ющ-ности степень зрелости бетона в суточном возрасте при прогреве шд СВИТАП в 1,6 - 2,8 раза превышает степень зрелости бетона, прогреваемого в открытых формах, а суточная прочность его - в 1,5 - 5,1 раза в зависимости отЪм.в и В/Ц. При этом перепад температуры по высоте сечения блоков, прогреваемых под СВИТАП, не превышал 9-14°С. В то же время, соответствующие перепады у блоков, прогреваемых в открытой форме, достигали 35-45°С, а потери прочности бетона при этом в месячном возрасте составляли 20-32%

Исследованиями эффективности СВИТАП при различном подводе тепловой энергии установлено, что его применение при термообработке изделий (Н=0,15 м, В/Ц=0,55) позволяет в зависимости от"Ьн.в на 59,0 - 110,5 кВт.ч/м3 снизить расход дублирующей энергии.

В зависимости от В/Ц (0,4; 0,55; и 0,7.) эти величины при Ь н.в = -Ю°С составляют У¡¿,7 - 126,А кВт.ч/м3, а в зависимости от толщины изделий (0 ,'¿5; и, 15 и и ,1)5 м) при В/Ц=и,55 и "Ъ н.в= =-Ю°С, 61,9 - 36с:, 3 кВт.ч/м3 <■ см табл.1 ) При этом перерасход дублирующей энергии тем выше, чем ниже "Ьн.в, тоньше изделие и выше В/Ц. В то же время, исключение испарительного охлаждения путем применения пленки, уложенной на бетон, позволяет снизить расход

- ¿U -

дублирующей энергии щ сравнению с открытым бетоном (Н=0,15м, B/U=ü ,55) лишь на 20-25 кВт.ч/и3.

Все приведенные результаты относятся к бессолнечной погоде, при наличии солнечной радиации эффективность покрыт"- СВИТАЯ должна быть еще более высокой.

Для реализации преимуществ СВИТАП в солнечную погоду необходимо было разработать-способ регулирования подачи дополнительно-дублирующей энергии при КГТО.

Термообработка плит марки П-5 (3,0x2,4x0,16 м) из бетона М300 в условиях 42°с.ш. (г.Ташкент) в течение июня-августа, как правило,обеспечивает достижение бетоном в суточном возрасте £0% R^g и более. Гелиотермообработка этих же плит, осуществленная в марте на заводе ЖБИ № 2 при ti н.в=+Ю°С, показала, что в этот период одной солнечной радиации для суточной оборачиваемости форм (Rj = 45-55% Rgg) недостаточно. При этом максимальная температура бетона при прогреве достигала не выше 36-37°С, а Б'составляло примерно 750 град.ч, что подтверждается результатами исследований, проведенных на стенде "Солнце" при имитации аналогичных погодных условий. В то же время, для обеспечения суточного технологического цикла производства указанных изделий бетон при максимальной температуре прогрева 50°С и выше должен набирать не менее 1000-—11СЮ град.ч.

С целью обеспечения постоянных физико-механических свойств бетона независимо от погодных условий-эксплуатации .гелио полигонов и для расширения географической зоны применения гелиотехнологии нами предложен способ интенсификации твердения изделий в гелиофор-мах (A.c. № I3I7866) предусматривающий совместное воздействие на их поверхность через покрытие СВИТАП солнечной радиации и регулируемого дополнительного подвода снизу тепловой энергии, количество которой определяется из условия:

где в)Iи (^н)I - температуры верхней и нижней поверхностей изделия в любой I момент времени;

И н)Ь - установленные согласно эталонному режиму температуры соответственно тех же поверхностей изделия в Ь-Р момент времени.

При осуществлении предложенного способа предварительно рас-четно-экспериментальным путем для конкретного типоразмера изделий по режимам их прогрева только за счет солнечной радиации устанавливаются параметры оптимального эталонного режима для КГТО. Оптимальность этого режима обусловливается достаточностью теплосодержания бетона в суточном цикле для достижения ^=45-55% И^д при минимальных энергетических затратах. При реализации условия (I) не имеет значения, будет ли изделие прогреваться только солнцем или только дублирующем источником энергии, или их сочетанием. Когда (и)и +(1;н)1< (й)1+(Ьи) I

, что будет иметь место при недостаточной плотности потока солнечной радиации в различные периоды года, к изделию подводится дополнительное тепло от дублирующего источника энергии до момента выравнивания измеряемых и установленных сумм температур.

Принципиальным отличием предложенного способа является возможность использования солнечно" радиации даже малой плотности за счет подвода только такого количества дополнительного тепла, которое восполняет ее дефицит.

Проверка эффективности предложенного способа и возможности его практического осуществления проводилась на стенде "Солнце" на блоках (В/Ц=0,55) при потоке солнечной радиации, соответствующем марту месяцу в условиях г.Ташкента (при'Ьи.в =

+8 С), а также

в естественных условиях. КГТО изделий по предложенному способу

- ¿а -

характеризуется почти полным отсутствием температурных перепадов по сечению прогреваемого бетона в течение примерно 6 ч, а также весьма незначительными перепадами температуры (не более 6°С) на стадии условно? изотермической выдержки. При этом прочность выпиленных образцов-кубов в суточном возрасте была не ниже Ь0-/о Й^ц при ■£ = юг4 град.ч), а расход дополнительной энергии составлял 28 кВт.ч/м3 вместо 41,1 кВт.ч/м3 I см. таол.1), полученного в аналогичных условиях, но при отсутствии солнечной радиации. Примерно 13 кВт.ч/м3 в данном случае поставляло мартовское ташкентское солнце.

Эксперименты подтвердили практическую целесообразность и эффективность предложенного способа регулирования подачи дополнительно-дублирующей энергии при КГТО изделий в различные периоды года и показали, что при его реализации не только значительно снижается расход тепловой энергии при прогреве изделий в осенне-зимне-весенний периоды года, но и обеспечивается круглогодичный режим работы гелиополигонов, а также создаются предпосылки для получения бетона, имеющего однородные прочностные показатели по высоте сечения.

Снижение расхода теплою1" энергии при КГТО издели" зависит от времени года (плотности потока солнечной радиации, температуры воздуха), марки бетона, размеров издели", теплотехнических характеристик гелиоформ и других факторов.

При изготовлении изделий (Н=0,15 м) из бетона М300 в марте в условиях г.Ташкента КГТО их с применением покрыти"' СВИТАП позво ляет снизить расход электроэнергии на 56 к&т.ч/м3 по сравнению с применением влагонепроницаемой полимерно"- пленки и на 74,4 кВт.ч/ по сравнению с прогревом изделий в открытых формах (см.табл.1). При этом величины среднемесячной экономии тепловой энергии только

за счет использования солнечной радиации составляют, например, в

Таблица I

Количество необходимой энергии ( О ) для обеспечения бетону изделий суточной распалубочной прочности в зависимости от температуры окружающей среды, толщины изделий и В/Ц

,н.в

II. м

В/Ц

прогрев под СиЙ

^джш.______- -___

Прогрев в откр.формах Прогрев под пленкой

град.ч

1ШГ.

Ш' И

^28

о?

град.ч

НЕ

Во

е_

¿Пуз..

ч ' а'

в:

град.ч

к НЕТ

Кус

% ^28

шил

(Г

Кт

кормальн:

ск

Ша_

Ж

%8

-10 -10

-10

-10 -10

+20

+10

+20 +10

0,15 0,15

0,15

0,05 0,25

0,15

0,15

0,15 0,15

0,15

0,4

0,55

0,7

0,55 0,55

0,55

0,55

0,55 0,55

0,55* 0,55х

1054 4о,4

55,7 97,5

1077 Ш-Щб45'!

Йзт5 52-6 101,1 41,5

1044 39'6 9 2'

1044

1014 1097

1014

1044 1014

974 1000

,7

41,1

39,5 41,1

27,0

1029 ШЛ 50,1 83,5 133 -

1062 щв щ 155,6 1075

1039 1753 179 -

1008 - - 453,4 -

1072 - - 102,4 -

1073 5078 25,8 шТ? 98,5 -

1011 20.1 116,9 -

1074 - - 98,5 1053

ЮН - - 116,9 1026

130,9

5.,6 41,1

13,6 100

ЗЛ 30,.9' Т§76 дю

Д9.3

М32.Т о ШГ

78,7 97,0

971 8350

0,15 а,55*| 1000 2955)1012 Щ Щ - - - -

*) К]Л'0 бетона в "марте месяиё "в г.Ташкенте (при среднемесячной плотности солнечной радиации)

Г,3

21Л 15,5 100

-•¿А -

марте и октябре 30-40%, а в январе и декабре - 15-20%, Необходимо отметить, что с.амо покрытие СВИГАП за счет своих теплозащитных свойств даже в отсутствие солнечной радиации позволяет снизить расход энергии в 2-4 раза по сравнению с прогревом изделий в открытых формах, в то время, как применение влагонепроницаемоt* полимерной пленки сникает расход энергии всего лишь на lЧ-HiLy, (такова роль испарительного охлаждения в экономии тепловой энергии).

Разогрев бетона изделий при КГТО в гелиоформах с покрытием СВИТАП со скоростью 4-6°С/ч и двухсторонний подвод к нему внешних тепловых воздействие' позволили предположить значительное возрастание роли экзотермии цемента в общем процессе прогрева бетона. В работе степень участия экзотермии цемента при КГТО изделий определялась двумя способами: I. По сопоставлению температурных режимов твердеющего бетона и модельного тела (цемент был заменен молотым кварцевым песком той же удельно'? поверхности) при одинаковом расходе дополнительной энергии. 2. По сопоставлению расходов дополнительной энергии при КГТО твердеющего бетона и модельного тела по одинаковому температурному режиму.

Результаты исследований показали, что в зависимости от В/ц, 35-Ь570 тепла, поступающего к нему на стадии разогрева, и 45-bb% тепла в суточном цикле прогрева поставляет внутренний источник энергии - экзотермии цемента (.первые цифры в обоих случаях относятся к бетонам М15и, а вторые - М4ш), Поэтому Kl i'u слеруэт рассматривать как метод ускоренного твердения изделие, при котором вне-нее тепловое воздействие обеспечивает особо высокую степень использования теплоты гидратации цемента.

С цэлыо определения при предварительных расчетах продолжительности гелиотермообработки иэделиГ' с' применением СВИгАП, количества необходимой дополнительной энергии ( Цтр, кВт.ч/м*)и других параметров КГТО в зависимости от следующих факторов:

5 - плотность потока солнечной радиации, кВт.ч/м^; "Ьн - среднесуточная температура воздуха, °С; 11, - расход цемента на I м3 бетона, кгД?; М - модуль поверхности изделий, м-"''; Н - толщина изделий, м;

к - приведенный коэффициент теплопередачи гелиоформ, кВт.ч/м^.°С С помощью ЭВМ и графопостроителя "Калькомп" на основе уравнения теплового баланса (2) разработаны номограммы, позволяющие, кроме того, проводить анализ влияния одних факторов на другие и выбирать оптимальные решения.

ОгР = Ц5 + Цг + С1п.р + Gtn.rt.-Q3 - 0рад = н (¿тмсЧЯн) +

+ Снри • Н Мп-Н

+ £п.р • Мп-Н^тах-Ъц.в) "ТаЦ-Н-йраз; где и)

Д8" - тепло, неооходимое для разогрева бетона, кВт.ч/м , (Зг - то же, для нагрева гелиоформы, кВт.ч/м^;

^п.р - то же, для восполнения тепло потерь в окружающую среду на стадии разогрева, кБт.ч/м^; - то же, на стадии изотермического прогрева, кВт.ч/м^;

р

- тепловыделение цемента, кВт.ч/м ; йра^ - тепло, полученное бетоном от солнечно?» радиации ¡Фт.чД/"

-кб -

При разработке номограмм коэффициенты теплопередачи теплоизолированного поддона формы и ее торцов были приняты равными 0,67.Ю-3 и 7.14.10-3 кВт/м2.°С, К=кпр.Мп, а коэффициенты теплопередачи покрытия СВИТАП установлены нами экспериментальным путем. ОчТр в номограмме - то количество дополнительного тепла, которое необходимо подвести к бетону (без учета КПД различных нагревателей). Номограммы разработаны из расчета гарантированного набора бетоном изделий в суточном цикле распалубочной (В^=50% й^ц) и перед аточно? (1^=70% В^д) прочности. На рис.3 приведена номограмма, где бетон за сутки набирает распалубочную прочность.

Рассчитанная по номограмме (рис.3) среднегодовая экономия тепловой энергии .при КГТО изделий только за счет использования солнечной радиации, например,, в условиях г.Ташкента в зависимости от марки бетона и толщины изделий составляет 45-75%.

Исследования проведенные по тепловой обработке образцов в ге-лиокамерах показали, что при обезвоживании бетона в начальный период твердения на формирование его структуры и прочность значительное влияние оказывает не только величина влагопотерь (общепринятый критерий оценки процесса обезвоживания), но и величина начальной интенсивности его ( ). При значениях ^ > 0,7 кг/м^.ч прочность бетонных образцов на 30-40% превышает прочность образцов нормального твердения вследствие интенсивного удаления влаги из бетона и соответственно снижения В/Ц в период еще пластичного состояния бетонной смеси и уплотнения твердеющей системы при протека-

о

нии значительно1" пластической усадки. При значениях^0,6 кг/м .ч, которые характерны и для тяжелых бетонов, твердеющих в ТАГ, величина предельно допустимых влагопотерь из бетона в суточном возрасте меняется в зависимости от В/Ц и не превышает 20%, при этом чем выше В/Ц, тем ниже величина допустимых влагопотерь.

Исследование обезвоживания'бетона в условиях сухого жаркого

Я 3

И' ч 5'

о Ц о о и о

1г> см

5 " Игр

Ключ лолыоЗания

0,05•

К . ОМ'

0.03-

0.03

и

к

Рис. 3. Номограмма для определения основных параметров КГТО изделий при наборе бетоном суточной распалубочной прочности.

климата в зависимости от размеров образцов поз юлило выявить размеры представительных образцов, по которым с определенной степенью достоверности можно судить об обезвоживании реальных изде-ли». 'Гак, при толщине изделий 1и см Шот п=1им~'1') представительными являются образцы с площадью испарения ( р ) не менее ьии-65и см , а для изделий толщине" 15 см (Мот =6,Ь7м""*) - образцы с Ре225-275 смг.

Исследованиями, проведенными в естественных условиях сухого жаркого климата, на бетонах с различными В/Ц, твердеющих в ТАГ, было установлено, что с позиции максимального использования тепла солнечной радиации и с учетом требований производства величина должна составлять не более 4-Ь см. При проведении данно" серии экспериментов было отмечено, что конденсатообразование при различных значениях 8 имеет различный характер. Так при значениях 8 до 5 см,площадь образовавшегося конденсата точно соответствует площади твердеющего бетонного образца, из которого происходит испарение влаги. А при 8 =10 см и более образование конденсата происходит уже по всей площади стекла в экспериментальном отсеке.

На основании положений по насыщению воздушной прослойки над образцами водяным паром и наших наблюдений было сделано предположение о том, что над свежеуложедаым бетоном при твердении его в ТАГ ссм при отсутствии движения воздуха создается особая "застойная" зона, в которой массообменные процессы твердеющего бетона со средой происходят независимо от температурно-влажност-ных услови" паровоздушно* среды камеры.

На основе изучения протекания физических процессов в бетоне были оптимизировании параметры ТАГ однорядной загрузки. Основными критериями оптимизации были выбраны параметры обезвоживания и прочность бетона. Результаты исследовани1" по оптимизации приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Параметры обезвоживания и прочность бетона, прошедшего гелиотермоойработку при различных значениях К (2 6 о 80 см)

I

см

Максимальная темпера'Интен-¡Макси-тура, С -ЛТЖТЭ^ -НО 1ГШ

кружа

деи

окл

ющес среды

¡сив- ¡мальн.

-¡ность ¡влаго-

среды !ротона(обез во|потери

ТАГ

(в це-;живан.| Щ. нтре | бетона;*^ ' oьpaз-j 1 \% при

ца ; о -ЮхЮх хЮсм)

Прочность бетона на сжатие, МПа/ сут.

в возрасте,

28

28

при твердении в

ТАГ

¡при твердении | ;в Ш I сут., ! I а далее в норм. | I условиях }

Нормальное твердение

0,420 38,0 50,0 72,0 0,30 13,5 13,2/46,6 28,6/101,1 28,3/100

0,280 33,0 46,0 64,0 0,47 15,0 9,3/43,0 22,5/104,2 21,6/100

2 0,160 39,0 57,0 68,0 0,38 15,0 13,3/53,6 24,6/99,2 24,8/100

0.86 40.0 52.0 71,0 _ _ 11,7/46,2 21.7/85.8 25,3/100

5 0,086 36,0 57,0 67,0 - - 12,2/49,0 21,6/86,7 24,9/100

0,290 34,0 48,0 54,0 0,28 13,5 12,7/49,6 24,1/94,1 25,6/100

10 0,160 37,0 54,0 61,0 0,37 15,5 12,7/47,6 24,7/92,5 26,7/100

0,087 37.0 57,0 65.0 0,28 14,5 10,7/43,0 21,4/85,9 24.9/100

50 0,0325 36,0 48,0 53,0 0,69 26,0 11,6/43,1 22,8/84,7 26,9/100

80 0,0225 35,0 44,0 43,0 0,62 27,5 8,8/38,4 20,6/89,У 22,9/100

Изучение кинетики гелиопрогрева бетона, его обезвоживания и изменения удельного электрического сопротивления, а также результаты определения относительно Г* влажности среды гелиокамеры и визуальные наблюдения за процессом конденсатаобразования на нижней поверхности гелиокрышки при твердении бетона в ТАГ позволили подтвердить существование при см и К >0,2 особой влагонасы-щенно'" зоны между поверхностью бетона и гелио крыш Ко г- камеры, обеспечивающей благоприятные условия для гелио термообработки изделий из тяжелого бетона.

Как следует из табл.2 прочность на сжатие бетонов, подвергнутых в течение первых суток гелиотерюобработки в ТАГ при$¿.5см и К а 0,2, а затем твердевших в камере нормального твердения, в месячном юзрасте превышает К^д, в то же время при твердении в ТАГ с £>5 см и К ¿.0,2 эта прочность составляла лишь 85% от й^д. Проведенные комплексные исследования позволили оптимизировать величины и К и установить, что наиболее благоприятные условия дл^ ускоренного твердения тяжелого бетона в ТАГ создаются при(?£5 см и К>0,2.

Изучение кинетики гелиопрогрева тяжелого бетона с различными В/Ц показало, что температурные режимы прогрева, зрелость бетона издели1*-' и стандартных образцов, подвергнутых тепловой обработке в твплоаккумулирующих гелиокамерах, вследствие всестороннего подвода аккумулированного стенками камер тепла к твердеющим образцам различно"' массивности практически не отличаются. Следовательно, контроль прочности оетона изделий, твердевших в ГлГ, можно осуществлять по результатам испытания стандартных кубов, как это принято при традиционной теплого" обработке бетонов в пропарочных камерах.

Как и предполагалось, теплоаккумулирующие гелиокамеры с оптимизированными параметрами не только обеспечивают благоприятные условия твердения бетона, но вследствие исключения его теплопотерь

в окружающую среду и дополнительного подюда аккумулированного тепла солнечной радиации к бетону позволяют существенно повысить Эффективность гелиотермообработки по сравнению с другими способами. Так,суточная зрелость бетона, твердевшего в ГАГ, на 16-17% выше, чем у бетона, гелиотермообработанного под СВШ'АП, примерно на 20% выше, чем у бетона, гелиотермообработанного с применением пленкообразующих составов; на 76% выше зрелости бетона, твердевшего с применением влажностного ухода и на 56% выше, чем у бетона, твердевшего в естественных условиях сухого жаркого климата без ухода.

Исследования, проведенные с твердеющим бетоном и модельным телом, показали, что степень участия экзотермии цемента в процессе прогрева бетона при гелио термообработке его в ТАГ (при ее начале и перво" половине дня) составляет примерно 5и%. При начале гелиотермообработке во второ"' половине дня степень участия экзотермии цемента в прогреве бетона должна еще более юзрасти из-за весьма медленного прогрева бетона в вечернее и ночное время при подводе тепла, аккумулированного ограждающими конструкциями ге-лто камеры.

Исследования по оптимизации толщины теплоаккумулирующего слоя ограждающих конструкций гелиокамер показали, что суточная зрелость бетона при начале гелиотермообработки в камерах с h =0 (теплоизолированные гелиокамеры) в утренние часы до 26-28%, а суточная прочность на сжатие на 16-18% выше, чем у бетона, гелиотермообработанного под СВИТАП и соответственно на 8-10% и 5-У% выше, чем у бетона, твердевшего в ТА!1 с Ii =25 см (табл.2). В то же время гелио термообработка бетона в ТАГ с ¡1 =Ю см при начале ее во второ" половине дня (после 12-13 часов) существенно эффективнее гелиотермообработки в теплоизолированных гелиокамерах, главным образом, за счет дополнительного подвода аккумулированного тепла

к твердеющему бетону.

Результаты проведенных исследований, а также учет производственных требований позволили установить оптимальную толщину теплоа-ккумулирующего слоя ограждающих конструкций гелиокамер, как 5 CM-^ll^IO см. Тепло аккумулирующий слой такой толщины, с одной стороны, успевает полностью прогреться под воздействием солнечно1" радиации в течение всего светового дня, а с другой - обеспечивает условия активного термосного вьщерживания бетона (с подводом к твердеющему бетону аккумулированного тепла) в несолнечное время суток.

С целью выявления возможности изготовления изделий в различное время суток проведены эксперименты по изучению прогрева бетонных блоков, отфоршванных помещенных в гелиокамеру в 9,11, и 19 часов дня. Исследования показали, что зрелость и прочность в суточном возрасте бетона, отформованного и установленного в 'Ш1 во второй половине дня в 15 и 19 часов незначительно отличаются от зрелости и прочности оетона, приготовленного в у и И часов утра. Установлено, что высокая эффективность TAI' позволяет увеличить продолжительность сезонного периода эксплуатации гелиополи-гонов и изготовлять изделия из тяжелого бетона в течение всего светового дня, при этом бетон в течение 6-7 мес. в году достигает в суточном возрасте прочности, превшалще"' 50-öJ% Rvy.

Результаты изучения особенностей структуры и основных свойств бетонов, твердевших в различных условиях, свидетельствуют о высоком качестве бетона подвергнутого КГТО в гелиоформах и гелиокаме-рах. По основным структурным показателям эти бетоны приближается к бетонам ормального твердений. По сравнению с пропаренными бетонами они отличаются меньшей величиной суммарно"' пористо ти растворной части. Исж и Rp yi бетона, подвергнутого КГТО, в месячном возрасте несколько выше, чем у пропаренных, и мало отличаются от

этих величин у бетонов нормального твердения. Морозостойкость и водонепроницаемость бетонов, подвергнутых тепловой обработке в гелиокамерах и гелиоформах в ооновном такие же, как у бетонов нормального твердения, что свидетельствует об идентичности их структуры.

Производственное применение гелиотехнологии подтвердили.результаты теоретических и экспериментальных исследований и позволили резко сократить расход топливно-энергетических ресурсов на тепловую обработку сборных железобетонных изделий и конструкций за счет использования энергии Солнца.

Производственные внедрения были осуществлены начиная с 1987 года на предприятиях стройиндустрии Кыргызстана, Узбекистана, Таджикистана и Туркменистана, а также результаты исследований использованы Института™ ПИ-2 Госстроя России, ГипроНИИсельстройин-дустрия и Кыргызпромстрой при проектировании мобильных гелиоза-водов и гелиополигонов, ПИИНБ Госстроя России при разработке нормативных документов.

ОБШ ВЫВОДЫ

I. С целью повышения эффективности тепловой обработки сборного железобетона с использованием солнечной энергии, при которой прогреваемые в формах изделия выполняют функции гелиоприемников, а твердеющий бетон является их поглощающим и аккумулирующим элементом, предложена и разработана применительно к изделиям из тяжелого бетона энергосберегающая экологически чистая технология их тепловой обработки в тепло аккумулирующих гелиокамерах и гелиоформах. в которых ограждающие конструкции, являясь дополнительными тепло-аккумулирующими элементами, снижают теплопотери гелиоразэгретого бетона в окружающую среду и обеспечивают подвод аккумулированного

тепла к изделию в несолнечное время суток.

2* При разработке комбинированногелиотермзобработки (КГТО) из/ дели" установлено, что существующие светопрозрачные и тепло влаго-изолирующие покрытия (СВИТАЯ) даже при отсутствии солнечно1-* радиации в холодный период года являются эффективными тепло влагоизоляционными покрытиями. Их применение при прогреве, например, изделий толщиной 0,15м с подводом дублирующей энергии одинаковой мощности позволяет повысит степень зрелости бетона в суточном возрасте по сранению с прогревом в открытых формах в 1,6-2,8 раза,

а суточную прочность бетона - в 1,5-5,1 раза. При этом эффективность покрытий СВИТАП тем выше, чем выше В/Ц, скорость ветра и

ниже температура окружающей среды.

3. При обеспечении одинаковых теплосодержания и прочности бетона в суточном возрасте применение СВИТАП при тепловой обработке изделий в пасмурную погоду по сравнению с прогревом их в открытой форме позволяет снизить расход дублирующей энергии в зависимости от температуры окружающей среды в 2,8-3,5 раза или на 75,8-110,5 кВт.ч/м3 ( ¿м =+Ю°С и -10°С соответственно); во-доцементного отношения - в 3,3-3,4 раза или на 92,7-126,4 кВт.ч/м3 при = -Ю°С (В/Ц=0,4 и 0,7); массивности изделий в 2,5-4,6 раза или на 60,9-362,3 кВт.ч/м3 при Ъ = -Ю°С (Н=0,25 м и 0,05 м).

4. Увеличение толщины воздушно'" прослойки в конструкции СВИТАП до 250 мм приводит к повышению теплосодержания бетона всего на 5-6%, а применение трехслойно1" конструкции - на 10-12% по сравнению с двухслойной. При отрицательных температурах воздуха целесообразно применение СВИТАП трехслойной конструкции, а при положительных - двухслойной.

5. На уровне изобретений предложены новые варианты по крыт и" СВИТАП для КГТО изделий, у которых верхний ело"- светопрозрачного материала расположен под углом к горизонту. При этом для повышения

степени солнцевосприятия бетона, термического сопротивления покрытия и удаления атмосферных осадков угол наклона этого слоя обеспечивается изменением толщины воздушной прослойки до 250 мм в зависимости от широты местности и времени года.

6. Разработана и апробирована новая оригинальная методика определения общего термического сопротивления покрытий СВИТАГ1 различной конструкции и установлено, что величины термического сопротивления двух- и трехслойного покрытий СВИТАП при tн = -Ю°С соответственно составляют 0,445 я 0,626 м2.°С/Вт, а коэффициенты теплопередачи - 2,25 и 1,6 Вт/м2.°С.

7. На уровне изобретений разработан способ КГТО, позволяющий значительно снизить расход традиционной тепловой энергии за счет максимального использования солнечной радиации даже невысокой плотности и обеспечивающий высокое качество изделий при суточном цикле производства.

б» Экономия тепловой энергии при КГТО изделий зависит от плотности потока солнечной радиации, температуры среды, марки бетона, параметров изделий и других факторов. Экспериментально установленные величины среднемесячной экономии энергии при изготовлении изделий (Н=0,15 м) из. бетона МЗОО только за счет использования со-гнечной радиации составляют для условий г.Ташкента в марте и октябре - 30-40% , а в январе и декабре - 15-2и%. Среднегодовая экономия энергии при этом составляет примерно Ш%.

9* Разработанная с помощью ЭВМ и графопостроителя "Калькомп" номограммы позволяют определять параметры гелиотермообработки изделий, проводить анализ и выбирать оптимальные решения.

Рассчитанная по этим номограммам экономия тепло вой энергии при КлО изделий только за счет использования солнечной радиации,' например, в условиях г.Ташкента в зависимости от марки бетона и толщины издели1" составляет 45-65%, что подтверждено промышленным

опытом использования разработанное технологии.

10. При тепловой обработке тяжелого оетона в ТАГ' (в среде с]<о,Ь кг/м.ч) величина предельно допустимых влагопотерь в суточном возрасте составляет в зависимости от В/Ц 10-20% при этом, чем выше В/Ц, тем ниже эта величина.

II-Основными параметрами ТАГ, определяющими эффективность гелиотермообработки бетона, наряду с толщиной теплоаккумулирующего слоя их ограждающих конструкций, являются расстояние между верхней поверхностью изделия и нижней поверхностью гелиокрышки ( 8 ) и коэффициент заполнения ТАГ (К).

12. Исследованиями установлено, что при обезвоживании бетона в начальный период твердения на формирование его структуры и прочность, помимо величины влагопотерь (общепринятого критерия процесса обезвоживания бетона)-, значительное влияние оказывает величина их начальной интенсивности, которая была нами принята

в качестве основного критерия оптимизации параметров ТАГ, поскольку об ело вливает взаимную нейтрализацию теплового расширения бетона и его -пластической усадки, формирование плотной структуры и соответствующей прочности.

13. Определенная разными способами степень участия экзотерши цемента при гелиотермообработке изделий показала, что в зависимости от В/Ц 35-55$ тепла, поступающее к бетону на стадии разогрева

и 45-65% тепла - в суточном цикле прогрева, поставляет внутренний источник энергии - экзотермия цемента.

14. Структура бетона, подвергнутого гелиотермообработке, в основном аналогична структуре нормального твердения, что подтверждается их характеристиками по прочности, морозостойкости и водонепроницаемости. ^

15.Резульаты исследований подтверждены в производственных условиях и внедрены на предприятиях стро»индустрии Кыргызстана,

Узбекистана, Таджикистана и Туркменистана.

Кроме того, результаты работы использованы институтами "Г'ипросельстр^индустрия" Госагропрома и ПИ-2 Госстроя России и Кцргызпромпроект, при проектировании мобильных гелиозаводов и гелиополитонов круглогодичного действия, • а также НИИЖБ Госстроя России при разработке нормативных документов.

Основные положения диссертационной работы издожены в следующих публикациях:

I. Орозбеков М.О. Комбинированная гелиотермообработка сборного железобетона. - Бишкек из-во "Наука", 1994. - '¿¿Ь с.

'¿. Орозбеков М.О. Исследование теплозащитных свойств гелио-покрытий СВИГАП при различных температурах окружающей среды. // Расчет; конструирование и технолгия изготовления бетонных и железобетонных изделий. -М., НИИЖБ, 1985. - 79-81 с.

3. Заседателев И.Б., Малинский E.H., Орозбеков М.О. Роль экзотермии цемента при комбинированной гелиотермообработке бетона. // Архитектура и строительство Узбекистана. - Ташкент, I9B6.-» 8. - 34-3b с.

4. Малинский Е.Н,, Орозбеков М.О. Комбинированная гелиотер-мообраоотка железооетонных изделий при круглогодичной эксплуатации полигонов. В кн.: Энергосберегающие методы ускорения монолитного

и сборного железобетона. - Ы., НИШБ, I'JÜb. - 11-27 с.

5. Орозбеков М.О. Влияние покрытий СВИТАП на прогрев и прочность твердеющего бетона. // В кн. : Технология, расчет и конструирование железобетонных конструкций. - М., НИИЖБ, 1986. - 74-79 с.

6. Малинский Е.Н,, Орозбеков М.О. Определение термического сопротивления с ве то про зрачных тепло изол1фующ их покрытий гелиоформ. В кн.: Использование солнечной энергии для тепловой обработки сбррного железобетона. - М.., ВНИИПИТеплопроект, 1987. - 80-87 с.

7. Малинский E.H., Орозбеков М.О. Эффективность применения

- ЗЬ -

СВИТАЯ как теплоизоляционного покрытия в холодный период года. В кн.: Материалы 1У Всесоюзного координационного совещания по проблеме: "Технолгия бетонных работ в условиях сухого' жаркого климата". - Душанбе, 1988, - 100-110 с.

8. Малинский E.H., Маслов В.П., Орозбеков И.О. Комбинированная гелиотермэобработка изделий с применением покрытий СВИТАЯ.

В кн.: Материалы 1У Всесоюзного координационного совещания по проблеме: "Технология бетонных работ в условиях сухого жаркого климата". - Душанбе, 1988. - 75-86 с.

9. Орозбеков U.O., Акматов С.А. Использование солнечной энергии для термообработки железобетонных изделий. -.Информационный листок J* 125 (4262),

10. Медински* E.H., Орозбеков М.О. Комбинированная гелиотер-мообработка железобетонных изделий. // Бетон и железобетон.-

М., 1988. - № Ь. 4-7 с.

11. Орозбеков М.О., Медегбеков Ж.Д. Свойства бетонов подвергнутых комбинированной гелиотермообработке. // Архитектура и строительство Узбекистана. - Ташкент, 1УЭ0. - №3. - 30-32 с.

12. Орозбеков М.О., Абдуллаев М.Д. Использование солнечной энергии на предприятиях стро^индустрии. В кн., Материалы XXII международной конференции молодых ученых в области бетона и железобетона. - Иркутск, 1У30. - 213-215 с.

13. Орозбеков И.О., Калчороев А.К., А'<дарбеков З.Ш. Гелио-термообработка железобетонных изделий. В кн.: Материалы XXII международно« конференции молодых ученых в области бетона и железобетона. - Иркутск, Г.Э90. - 215-217 с.

14. Орозбеков М.О. Использование солнечно* энергии в народном хозяйстве. В кн.: Развитие научных исследований в 0щекот области - Бишкек: Илим, ГЛО. - 54-63 с.

15. Орозбеков М.О., Абдуллаев М.Д. Использование солнечной

энергии на заводах железобетонных изделий Кыргызстана. В кн.: Материалы республиканской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов Таджикистана. - Ленинабад, I9UJ. -П2-П7с.

16. Орозбеков М.О., Айдарбеков З.Ш. Гелиоэлектротермооора-оотка железооетонных изделий. В кн.: Материалы респуоликанской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов Таджикистана, - Ленинабад, 1УЖ. - 117-121 с.

17. Орозбеков М.О., Абдуллаев М.Д., Калчороев А.К. Термообработка железобетонных изделий с применением химических добавок. В кн.: Материалы республиканской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов Таджикистана. - Ленинабад. 1990. - 122-126 с.

18. Орозбеков М.О., Калчороев А.К., Айдарбеков З.Ш. Комбинированная гелиотермообработка сборных железобетонных изделий.

В кн.: Материалы международной научно-технической конференции го проблеме гелио технологии и долговечности бетонов в условиях сухого жаркого климата. - Бухара, 1992. - 212-214 с.

19. Орозбеков М.О., Матамаров А.Н., Темиров Б.Т. Возможности использования солнечной и электрической энергии на заводах ЖБИ Юга Кыргызстана. В кн.: Материалы международной научно-техничес-ко" конференции по проблеме гелиотехнологии и долговечности бетонов в условиях сухого жаркого климата. - Бухара, 1992. - с.224-227.

20. Орозбеков М.О. Актуальные проблемы использования солнечной энергии в условиях Кыргызстана. В кн.: Материалы международно« научно-технической конференции по проблеме гелиотехнологии и долговечности бетонов в условиях сухого жаркого климата. - Бухара, 19-72. - с. 200-204.

21. Орозбеков М.О., Борбоев A.M. Гелиотермообработка бетона в теплоаккумулирующих гелиокамерах // Сб.науч.трудов.Института КИПР АН Республики Кыргызстан, - Ош, 1993. - с,76-79.

22. Орозбеков M.O,, Лалчороев А.К., Айдарбеков З.Ш. Определение основных критериев автоматизации комбинированно'" гелиотермообработки сборного железобетона с помощью электрических схем-аналогов// Сб.науч.трудов проф.преподавательского состава посвященный 25-летию ФерПИ., _ Фергана, 1962.- с.112-115.

23. Орозбеков М.О, Использование солнечной энергии на предприятиях стро »индустрии // Сб.науч.трудов проф.-препод.со става ФерПИ., - Фергана, 1992. - с.115-117.

24. Орозбеков М.О., Борбоев A.M. Тепловая обработка изделий из тяжелого бетона в тепло аккумулирующих гелиокамерах // Сб.науч. трудов проф.-преп.состава ФерПИ., - Фергана, Г392. - c.117-120.

25. Орозбеков М.О. Круглогодичное использование олнечно« энергии на заюдах железобетонных изделий. // Сб. науч.трудов проф.-преп. состава ФерПИ., - Фергана, 1УУ2. - с.120-123.

26. Орозбеков И.О., Матамаров А.Н., Темиров Б.Т. Актуальные проблемы использования солнечной и электрической энергии на з водах-ЖБИ Кыргызстана // Сб.науч.трудов проф.преп,состава ФерПИ., -Фергана. 1У92 . с. 127-130.

27. Орозбеков И.О., Борбоев А.И. Оптимизация параметров ге-лиокамеры для тепловой обработки тяжелого бетона. // Сб.науч.трудов проф.-преп.состава ФерПИ. - Фергана, 1992. - с. 130-132.

28. Орозбеков М.О, Калчороев А.К., Айдарбеков З.Ш. Эффективность использования гелиокамер при применении предвариетельно разогретых бетонных смесей.// Межвузовски;1 сб.науч.трудов_-0ш-Фер~ гана, 1УУ4

¿У. Орозоеков И.О., АРдарОеков З.Ш., Калчороев А.К. Многомерное автоматическое управление процессом гелиотермооираоотки соорного железооетона // Межвузовский св. науч. трудо в. Ош-Фергана iy-J4.

$ . Орозбеков М.О., Борбоев A.M. Термообработка издели" из

31. Пособие по гелиотермообработке бетонных и железобетонных изделий с применением покрытий СВИТАП (к СНиП 3.U9.Ul-85).-M., НИМБ, 1У8У. - ü<i с.

32. Рекомендации по комбинированно * гелио термообработке железобетонных изделий с применением покрытий СВИТАП на полигонах круглогодичного действия. - М., НИИЖБ, 1989. - £0 с.

33. Рекомендации по гелиотермообработке изделий из тяжелого бетона в тепло аккумулирующих гелиокамерах. - М.,НИИЖБ, 1992.

34. A.c. № Ш5259 (СССР). Форма для изготовления «изделий из бетонных смесей при естественном твердении в условиях жаркого климата. В.И., 198Ь, № 8

ЗЬ. A.c. Г' 131786b (СССР) Способ тепловой обработки бетонных и железобетонных изделий. - Б.И., 1987, f? 6.