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

РГ Б ОД

- 2 Я И В 1395

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО БШИЕ, ОБРАЗОВАНИЮ

НАУЧНО-ИЗСДЩОВАТЕЛЬСКИй ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ТОМСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНОЙ АКАДЕМИИ

На правах рукописи УЖ 656.972.035.5:697.329

0Р03БЕК0В МУХТАР 0Р03БЕК03ИЧ

КОМБИНИРО ВАННАЯ ГЕЛИО ТЕРМООБРАБОТКА СБОРНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА В УСЛОВИЯХ ЕАРКОГО КЛИМАТА

05.23.08 - Технология и организация строительства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Работа выполнена в Ошскэм высшем технологическом колледже гЛинистерства образования и науки Киргизской Республики

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

Официальные оппоненты: член-норр. Академии транспорта России, доктор технических наук, профессор Солэвьянчик 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 бетона и железобетона (НИИ2Б)

Защита состоится " ¿Ь " _ 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 пл.Соляная 2, в ауд. № 307/5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии Автореферат разослан ^_1994 г.

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

Ученый секретарь специализированного Совета кавд.техн.наук

Н.К.Скрипникова

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Дртуальнэст;ь'дроблемы. 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 горизон-

О

тальную поверхность составляет 1700-1900 хЗт.ч/м , является весьма актуальной.

В развитие гелиотехнологии бетона большой вклад внесли: М.М.Абдуллаев, А.Б.Ашрабов, А.М.Борбоев, И.В.Быкова, М.М.Вахитов, 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.Гемкин, К.Ч.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 железобетона в формах со

светопрозрачным теплоизолирующим покрытием (СВИТАП), которая позволила в регионах о жарким климатом в течение 6-7 мес. в году практически полностью отказаться от традиционного пуодаривания.

Неизбежная сезонность использования солнечной энергии, периодичность радиашш в течение суток, нестационарность 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 гелиотермообработки железобетонных изделий не только в гелиоформах с покрытием СВИТАП, но и в других установках, в т.ч. в гелиокамерах.

Настоящая работа выполнялась в соответствии с заданиями целевой комплексной научно-технической программы О.Ц.031 и комплексной Кыргазской республиканской научно-технической программы 1.9.8.

Цедьв. ДИССАЛаШЗВЙЭЙ да Зла ЯВДШЙЯ 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 пели было необходимо решить ряд теоретических и практических задач:

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

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

сопротивление;

3. Создать номограммы для определения параметров комбинированной ге ли отермообработки железобетонных изделий в зависимости от климатических, конструктивно ^технологических и физических факторов.

4. Установить влияние интенсивности обезвоживания 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 теплоаккумулирующих гелиокамерах.

6. Изучить влияние теплофизических 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 гелиотермооб-работки бетона в практику строительства и разработать производственные схемы изготовления сборных железобетонных изделий.

Автор, зддидаэт;

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 СВИТАП 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 снижение трудовых, материальных и энергетических затрат при КГТО их.

6. Разработанные номограммы для определения параметров комбинированной гелиэтеомообработке 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 обработки сборных железобетонных изделий в зависимости от 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.

Итвдя, новизна;

1. Разработаны теоретические и технологические параметры и на уровне изобретений различные способы комбинированной гелиотермообработки 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 гелиотермообработка бетона в различных тепловых агрегатах обеспечивает максимальное использование эффекта экзотермии цемента.

4. Доказано существование при определенных параметрах 5 и $ особой влагонасыщенной зоны меаду поверхностью бетона и гелиокрыш-кой камеры, в которой в основном происходят массэобменные процессы между твердеющим бетоном и средой камеры, независимо от параметров среды самой камеры.

5. Установлено, что физико-механические свойства бетона.подвергнутого комбинированной гелиотермообработке 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.

Практическое значение, работы и оеади,задия ее результатов:

- 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 йаркосо климата сэкономить летом 95-100/5 и осенне-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 окружающую среду;

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

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

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

1. Пособия по гелиотермообработке бетонных и железобетонных изделий с применением покрытий СВИТАП (к СНиП 3.09.01-85) НЙИЖБ Госстроя СССР, Москва, 1987.

2. Рекомендаций по комбинированной гелиотермообработке железобетонных изделий с применением покрытий СВИТЛ1 на полигонах круглогодичного действия. НИИЕБ Госстроя СССР, Москва, 1989.

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

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

Ддррбацря рдбо.ты. Основные 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

- У -

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

В 1988г. работа отмечалась серебряно?5 медалью ВДНХ СССР и в 1989г. премией Ленинского комсомола в области науки и техники.

Публикации. Основное содержание диссертационно» 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 170 наименований и приложений. Диссертация изложена на 278 страницах, включая 202 страниц машинописного текста, 83 рисунка и 32 таблицы.

ССЕКАНИЕ РАБОШ

Регионы с сухим жарким климатом характеризуются продолжительным знойным летом (более 100 дне1"* в году), высокими температурами воздуха - абсолютно1" максимально^ самого жаркого месяца, равно1'1 или превышающе{* 2У-30°С при средней 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 Ю-80°С), а ночью резкому остыванию (до 20-30°С).

Сухо"' жарниЯ 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 - Ъ ; его относительную влажность - <р и скорость ветра -W) в основном к разряду негативных, приводящих к серьезным осложнениям в производстве бетонных работ,уделялось нейтрализации дегствля этих факторов и, в

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

первую очередь, защите свежеуложенного бетона от солнечно? радиации и вредного воздействия ветра. В нормативно-инструктивных документах содержатся требования по ограничению максимально!5 температуры бетонной смеси, по защите бетона как сборного, так и монолитного от солнечной радиации путем устройства влагоемких пок-

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 влажностнне условия твердения, весьма успешно нейтрализуют действие солнечно"- радиации и поэтому не позволяют использовать солнечное тепло для ускорения твердения бетона.

Вместе с тем, анализ традиционно?1 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. Проведении" анализ поз юлил составить классификацию возможного использования этих факторов в технологии бетона (рис.£). Как следует из это" схемы, и солнечную радиацию, и повышенную температуру воздуха можно использовать на различных технологических переделах при изготовлении сборных и монолитных та дели"- и конструкцк": 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 солнечно1"' радиации в сочетании с повышенно1"' температуро"- окружающе" среды наиболее эффективно - тепловая обработка изделие и конструкций, поскольку это и наиоолее энергоемкий процесс в производ-

- и -

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 парнико во го . типа;

- гелиотермообработка железобетонных изделий с применением разлииных с вето прозрачных теплоизолирующих покрытий;

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

- тепловая обработка изделий в теплоаккумулирующих гелиостен-

дах;

- тепловая обработка бетона в теплоаккумулирующих гелиокамв-

рах.

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

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 температурный фактор, а атадностные условия при гелиотермообработке 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 из-за следующих недостатков: сложности обеспечения в объеме камеры требуе-адэ>" 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 тепловой обработки при совместном использовании солнечно* и дополнительно?5 энергии.

К началу проведения настоящей работы аналогичное положение существовало и в отношении термоооработки изделий в гелиоформах с применением покрытии СВИТАП. Покрытие СВИТАП представляло со-бо" конструкцию из двух слоев светопрозрачного материала с организованными воздушными прослойками между Ними (82) и между све-жеуложенным бетоном и покрытием (&•)). Данная гелиотехнология, разработанная в конце 70-х годов институтами НШШБ и ВНШИТепропроект, при всей своей простоте и эффективности также оказалась, по существу, сезонной. Исследования по КГТО изделий в гелиоформах и гелиокамерах с применением СВИТАП практически не цедились, хотя она должна приводить к значительно'/ экономии тепловой ¡энергии.

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

экзотермии цемента и дополнительной энергии, была сформулирована рабочая гипотеза о том, что КГТ0 изделий в формах и гелиокамерах с применением покрытий ОБИТАЛ может оказаться весьма эффективной энергосберегающей технологией тепловой обработки сборного железобетона, позволяющей значительно снизить расход традиционной тепловой энергии за с4ет использования солнечной радиации даже невысокой плотности, теплозащитных и теплоаккумулирующих свойств покрытий и ограждающих конструкций при значительном участии экзотермии цемента и обеспечении высокого качества изделий.

Основная часть исследований проводилась в лабораторных условиях НИИЖБ и ОшВТК, а также в естественных условиях г.Ташкента и Оше на заводе ГБИ № 2 ИЮ "Узстройиндустрия" и ЕБИ Госагропрома Кыргызстана. При проведении экспериментов в НИИЕБ 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 проводились 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 снабжены плоскими электронагревателями. Исследования теплозащитных свойств СВИТАП, путей их улучшения и установления оптимальных параметров покрытий проводились на затвердевших бетонных блоках по разработанной оригинальной методике. При этом оценка теплозащитных свойств СЗИТАП осуществлялась с помощью количества градусочасов, полученных бетоном при остывании под различными покрытиями ( б ). которое использовалось в качестве сравнительного показателя. Прогрев блоков существ ля лея при темп эра туре воздуха в камере +200^ в течеш1е €—10 ч под покрытием СВИТАП. После достижения бетоном заданных

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

При исследовании эффективности покрытий с позиций экономии дублирующей энергии блоки под СВИТАП ив открытой форме прогревались по одинаковому летнему режиму (за счет регулируемого подвода тепловой энергии различной мощности), обеспечивающему приобретение бетоном в суточном возрасте 45-55% ^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 были разработаны и созданы лабораторные теплоаккумулирующие гелиокамеры с различной величиной И, (толщина теплоаккумулирующего слоя стенок), конструкция которых позволяла в экспериментах изменять величину ^ (расстояние между твердеющими бетоном и гелиокрышкой) и величину &

(коэффициент заполнения гедиокамеры).

При определении (оптимизации) значений и ^ учитывали температуру бетона ("Ъ ,°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 МПа).

Основные физико-механические свойства бетонов: прочность, морозостойкость и юдонепроницаемость 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 1)н =Ю°С количество градусочасов (£с), полученное бетоном при остывании под СВИТАП (,<¿¡+<¿0 мм), превышало количество градусочасов (5отй, полученное бетоном в открыто'"' форме, в среднем по высоте сечения олока в 1,37 раза, а при1<Ар= -10 и -2и°С, эти величины соответственно составляли 1,уо и ¿.¿Л Эффективность покрытие СВИТАП тем выше, чем ниже температура окружающей среды и чем ближе зоны блоков к открыто"- поверхности бетона. Увеличение в конструкции СВИТаП с 20 до <¡50 мм не приводит к существенному повышению теплозащитных свойств существующих покрытий (увеличение 5е лишь на 4-5/о), однако позволяет усовершенствовать их конструкцию, установив верхни-" ело"* свегопрозрачного материала под углом к горизонту.

Теплозащитные свойства покрыта"- СВИТАП можно существенно улучшить увеличением числа слоев светопрозрачного материала в них и соответственно воздушных прослоек. Многослойные покрытия СВИТАП выполнялись на основе пленки ПВХ(В) с толщино" воздушных прослоек 20мм. К существенному увеличению 5 с привело применение З-слоРногс покрытия, При "Ьн.в =-20°С оно позволило повысить 2е бетона верхних

зон по сравнению с 2-слойным покрытием на 12%, при"Ьн.ь=-Ю°С -на ^,7%, при"Ьи»= 0°С - на 7,4% и при"Ьи.в=Ю°С на 5,6%. При 4-слойном СВИТАП 5е возрастает по сравнению с 3-слойнш СВИТАП всего на 2-4%. Учитывая, что каждый дополнительный слой светопрозрачного материала в конструкции СВИТАП при наличии солнечной радиации в жаркий период года снижает S на 3-5%, был сделан вывод о том, что при'Ьн.в<0оС целесообразно применение трехслойной конструкции СВИТАП, а приЪиъЮ°С - двухслойной. С целью дальнейшего совершенствования конструкции СВИТАП в экспериментах при tm.e =-Ю°С толщину третьей воздушной прослойки (Ss) изменяли до 250 мм. Поскольку увеличение 5 при этом было также весьма незначительным, в дальнейших исследованиях SV была приня- . та равной 20 мм.

Для повышения солнце восприятия 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. № 121525^).

Аля отработки оптимальных параметров КГГО, режимов прогрева различных изделий и построения соответствующей номограммы неохо-димо было определить термическое сопротивление покрытий СВИГАП различных конструкций. Определение этой величины расчетным путем представляло доюльно сложную задачу и приводило к значительным отклонениям от фактических значзний, поэтому была предложена, разработана и апробирована методика экспериментального определения общего термического сопротивления этих покрыти"-, сущность которо» заключается в определении эквивалентно"* толщины теплоизоляционного материала (с известным коэффициентом теплопроводности), 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"Ьи.ь =-Ю°С соответственно равны 0,445 и и,ьгь м^.°С/Вт, а коэффициенты теплопередачи составляют при этом 2 ,¡¿5 и 1,5 Вт/(м2.°С).

Изучение влияния покрытий СВИТАП на прогрев и прочность бетонов, твердеющих при различных температурах окружающей среды, показало, что при подводе к ним дублирующей энергии одинаковой мощности степень зрелости бетона в суточном возрасте при прогреве под СВИТАП в 1,6 - 2,8 раза превышает степень зрелости бетона, прогреваемого в отбытых 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% й^д.

Исследованиями эффективности СВИТАП при различном подводе теплотой 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 = -Г0°С составляют 92,7 - 126,4 кВт.ч/мэ, а в зависимости от толщины изделий (0,25; 0,15 и и,и5 м) при В/Ц=и,55 и ~Ьн.в= =-10°С, 61,У - '¿Ы., 3 кВт.ч/м3 (см табл.! ) При этом перерасход дублирующей энергии тем выше, чем ниже "Ь н.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 па сравнению с открытым бетоном (Н=0,15м, В/Ц=0,55) лишь на ¡¿0-25 кВт.ч/м3.

Все приведенные результаты относятся к бессолнечной погоде, при наличии солнечной радиации эффективность покрытий СВИТАП должна быть еще более высокой.

Для реализации преимуществ СВИТАП в солнечную погоду необходимо бьшо раэработать> способ регулирования подачи дополнительно-дублирующей энергии при КГТО.

Термообработка плит марки П-5 (3,0x2,4x0,16 м) и5 бетона М300 в условиях 42°с. ш. (г.Ташкент) в течение июня-августа, как правило,обеспечивает достижение бетоном в суточном возрасте 60% Rg3 и более. Гелиотермообработка этих же плит, осуществленная в марте на заводе ЖБИ № 2 при "Ь н.в=+Ю°С, показала, что в этот период одной солнечной радиации для суточной оборачиваемости форм (Rj = 45-55% Rpg) недостаточно. При этом максимальная температура бетона при прогреве достигала не выше 36-37°С, а выставляло 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--II0Q град.ч.

С целью обеспечения постоянных физико-механических свойств бетона независиш от погодных уеловий<эксплуатации.гелиополигонов и для расширения географической зоны применения гелиотехнологии нами предложен способ интенсификации твердения изделий в гелиофор-мах (A.c. № I3I7865) предусматривающий совместное воздействие на их поверхность через покрытие СВИТАП солнечной радиации и регулируемого дополнительного подвода снизу тепло вой энергии, количество котороv определяется из условия:

■ а)

где (Ь в)1и ("Ьн^ - температуры верхней и нижней поверхностей изделия в любой Ь момент времени; ({>б)1 и(Г„)ь ~ установленные согласно эталонному режиму температуры соответственно тех же поверхностей изделия в Ь -1" момент времени.

При осуществлении предложенного способа предварительно рас-четно-экспериментальным путем для конкретного типоразмера изделиг"« 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% К^д при минимальных энергетических затратах. При реализации условия (I) не имеет значения, будет ли изделие прогреваться только солнцем или только дублируицем источником энергии, или их сочетанием. Ко гда (и)1 +(и)1< (1,в)1+(Гн)1

, 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 солнечной 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 (ВД1=0,55) при потоке солнечной радиации, соответствующем марту месяцу в условиях г.Ташкента (при йи.в=+8°С), а также в естественных условиях. КГТО изделиЧ по предложенному способу

- -

характеризуется почти полным отсутствием температурных перепадов по сечению прогреваемого бетона в течение примерно 6 ч, а также весьма незначительными перепадами температуры (не более Ь°С) на стадии условной изотермическом ввдержки. При этом прочность выпиленных образцов-кубов в суточном возрасте была не ниже Ь0-/о К^у при 5 = 1и24 град.ч), а расход дополнительной энергии составлял 28 кВт.ч/м3 вместо 41,1 кВт.ч/м3 <.см. таол.1), полученного в аналогичных условиях, но при отсутствии солнечной радиации. Примерно 13 кВт.ч/м3 в данном случав 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 теплою" энергии при КГТО из дели* зависит от времени года (плотности потока солнечной радиации, температурь воздуха), марки бетона, размеров изделий, теплотехнических характеристик гелиоформ и других факторов.

При изготовлении изделий (Н=0,15 м) из бетона М300 в марте в условиях г.Ташкента №10 их с применением покрыти" СВИТАП позвс ляет снизить расход электроэнергии на 56 кВт.ч/м3 по сравнению с применением влагонепроницаемо? полимерно"' пленки и на 74,4 кБт.ч, по сравнению с прогревом изделий в рткрытых формах (см.табл.1). При этом величины среднемесячной экономии тепло вой энергии толью

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

1 Н.в • II. м В/Ц Условия твеопе кия бетонных блоков

°С прогрев под СВЙТШ Прогрев в откр.формах Прогрев под пленкой йормальн; е

Я град.ч Вса'' ; * Н28 а; й ?Л1А ЧЗК'а? -П /о Кпд Я к Ш- /<, Н28 в Шаек у и

й28 м град.ч м град .ч м3

% 0? % 28 1 а* % % % *28

-10 0,15 0,4 1054 55,7 97,5 40,4 1029 20 ,6 3,4 ,3 50,1 83,5 133 - - 5.6 4Х.1 13,6 100

-10 0,15 0,55 1077 ттЗтв 45,1 1062 15,4 24,1 49^8 7Н/0 155,6 1075 - 130,9 Т%в шг

-10 0,15 0,7 1044 Л4 §2*2 ЩТ Ш75 52,6 1039 9.3 1762 179 1.6 ^9.3

46,2 8,3 ТОЙ

-10 0,05 0,55 1014 - - 101,1 1008 - 463,4 - - - -

-ю 0,25 0,55 1097 - - 41,5 1072 - 102,4 - - - -

+20 0,15 0,55 1044 1.4.9 31Л Т&74 39,6 1073 16,3 25^8 ШТ8 98,5 - - - Й7о шг

+10 0,15 0,55 1014 14.9 557Т №41Д 1011 ил ШД 116,9 - - - тт1з шг

+20 0,15 0,55 1044 - - 39,5 1074 - 98,5 1053 - 78,7 -

+10 0,15 0,55 1014 - - 41.1 1011 - 116,9 1026 - 97,0 -

+8 0,15 0,55* 974 537Б 105^4 27,0 - - - 971 &*£ ЭОЛ 5Т7Н 103Г 83$0 29.5 тттзтгои

+8 0,15 0,55г 1000 -зы 51,4 98,7 29§5 1012 17.2 23,7 73?7 103,9 - - 4 .,9 31, .,7 15,5 100

марте и октябре 30-40%, а в январе и декабре - 15-20%. Необходимо отметить, что само покрытие СВИТАП 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 влагонепроницаемо!* полимерной пленки снижает расход энергии всего лишь на 19-Ик.% (такова роль испарительного охлаждения в экономии теплою"' энергии).

Разогрев бетона изделие при КГТО в гелиоформах с покрытием СВИТАП со скоростью 4-6°С/ч и двухсторонний подвод к нему внешних тепловых воздействий поз юлили предположить значительное возрастание роли экзогермии 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 удельной 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-Ь57о тепла, поступающего к нему на стадии разогрева, и 45-Ь5% тепла в суточном цикле прогрева поставляет внутренний источник энергии - экзотермия цемента (первые цифры в обоих случаях относятся к бетонам М15и, а вторые - М4ш). Поэтому Кг-Ги следует рассматривать как метод ускоренного твердения изделий, при котором вне-нее тепловое воздействие обеспечивает особо высокую степень использования теплоты гидратации цемента.

С ц-»лыо определения при предварительных расчетах продолжительности гелиотермообработки изделий с применением СВИхАЛ, количества необходимой дополнительной энергии тр, 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;

Ц - расход цемента на I м3 бетона, кг/м3;

М - модуль поверхности изделий, м-''';

Н - толщина изделий, м;

. о

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 + ал.Р + Цп.и. -аз - йрад = С5-¿Я- Н ^шах'-ЬКн) + + См^и • Н Мп-Н ргпах^&н .

+ ЬрМпН^тахНн.в^Т^-^-Ц-Н-Арад; где «)

о

0^5" - тепло, неооходимое для разогрева бетона, кВт.ч/м ; - то же, для нагрева гелиоформы, кВт.ч/1/*;

0.П.Р - то же, для восполнения теплопотерь в окружающую

среду на стадии разогрева, кВт.ч/м^; йп.и ~ то же> на стадии изотермического прогрева, кВт.ч/м^;

Цэ - тепловыделение цемента, кВт.ч/м*";

- тепло, полученное бетоном от солнечной радиации г£3т.ч/м^

При разработке номограмм коэффициенты теплопередачи теплоизолированного поддона формы и ее торцов были приняты равными 0,67.Ю-3 и 7,14.Ю-3 кВт/м2.°С, К=кпр.Мп, а коэффициенты теплопередачи покрытия СВИТАП установлены нами экспериментальным путем. 0«тр 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 (Е^=50% В^) и передаточной (1?2=70% й^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 формование его структуры и прочность значительное влияние оказывает не только величина влагопотерь (общепринятый критерий оценки процесса обезвоживания), но и величина начальной интенсивности его I ^ ). 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-

• р

нии значительно" 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 обезвоживаниябетона в условиях сухого жаркого

Рис. 3. Номограмма для определения основных параметров КГТО изделий при набора бетоном суточной распалубэчнэй прочности.

климата в зависимости от размеров образцов позволило выявить размеры представительных образцов, по которым с определенно1" степенью достоверности можно судить об обезвоживании реальных изделий. 'Гак, при толщине изделий 11) см (MQT п=10м-1 ) представительными являются образцы с площадью испарения { F ) не менее ЬШ-б5и см , а для изделий толщиной 15 см (MQT п=6,67м~Ъ - образцы с Я2225-275 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 4-5 см. При проведении дан но" серии экспериментов было отмечено, что конденсатообразование при различных значениях S 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 свежеуложеаным бетоном при твердении его в TAL' с&-5 см при отсутствии движения воздуха создается особая "застойная" зона, в которой массообменные процессы твердеющего бетона со средо " происходят независимо от температурно-влажноет-ных услови"- паровоздушной 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 исследовали"" по оптимизации приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Параметры обезвоживания и прочность бетона, прошедшего гелиотермообработку при различных значениях К (2 А о ^ 80 см)

в

см

Максимальна^ темпера|Интен-|Манси-

тура,

сив-

мальн.

окружа

ющеи

среды

-¡ность ¡влаго-

среды !бетона¡обез во|потери

в !(в це-уживан.| ТАГ 1НТР0

¡оьраз-; ца ЮхЮх ,хЮсм)

.бетона)" v > \ р при

Прочность бетона на сжатие, МПа/ %, в возрасте, сут.

28

28

при твердении ¡при твердении I Нормальное

В ТАГ I сут., тввппвние а палее в нппм. твердение

в

ТАГ

(а далее в норм.• I условиях }

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 ее,о 0,38 15,0 13,3/53,6 24,6/99,2 24,8Д00

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 гелио прогрева бетона, его обезвоживания и изменения удельного электрического сопротивления, а также результаты определения относительно"' влажности среды гелиокамеры и визуальные наблюдения за процессом конденсатаобразоваяия на нижней поверхности гелиокрышки при твердении бетона в ТАГ позволили подтвердить существование при $ - 5 см и К 2. 0,2 особой влагонасы-ценно" зоны между поверхностью бетона и гелиокрышкой камеры, обеспечивающей благоприятные условия для гелиотермзобработки изделий из тяжелого бетона.

Как следует из табл.2 прочность на сжатие бетонов, подвергнутых в течение первых суток гелиотермзобработки в ТАГ при56.5см и К г 0,2, а затем твердевших в камере нормального твердения, в месячном возрасте превышает К^д, в то же время при твердении в ТАГ с £>5 см и К<^0,2 эта прочность составляла лишь 85% от В<>д. Проведенные комплексные исследования гозюлили оптимизировать величины 8 и К и установить, что наиболее благоприятные условия дл^ ускоренного твердения тяжелого бетона в ТАГ создаются при^б см и К>0 ,2.

Изучение кинетики гелиопрогрева тяжелого бетона с различными В/Ц показало, что температурные режимы прогрева, зрелость бетона из дели1" и стандартных образцов, подвергнутых тепловой обработке в тепло аккумулирующих гелиокамерах, вследствие всестороннего подвода аккумулированного стенками камер тепла к твердеющим образцам различно1" массивности практически не отличаются. Следовательно, контроль прочности оетона юделий, твердевших в ГлГ, можно осуществлять по результатам испытания стандартных кубов, как это принято при традиционной теплою1" 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 подвода аккумулированного тепла солнечной радиации к бетону позволяют существенно повысить Эффективность гелиотермообработки по сравнению с другими , способами. Так,суточная зрелость бетона, твердевшего в ТАГ, на 16-17% выше, чем у бетона, гелиотермообработанного под СВИТАП, 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 гелиотермообработке его в ТАГ (при ее начале и перво" половине дня) составляет примерно 5U70. При начале гелиотермообработке во второ" половине дня степень участия экзотермии цемента в прогреве бетона должна еще более возрасти из-за весьма медленного прогрева бетона в вечернее и ночное время при подводе тепла, аккумулированного ограждающими конструкциями ге-лтокамеры.

Исследования по оптимизации толщины теплоаккумулирующего слоя ограждающих конструкций гелиокамер показали, что суточная зрелость бетона при начале гелиотермообработки в камерах с Ь =0 (теплоизолированные гелиокамеры) в утренние часы до 26-28%, а суточная прочность на сжатие на 16-18% выше, чем у бетона, гелиотермообработанного год СВИТАП и соответственно на 8-10% и 5-j% выше, чем у бетона, твердевшего в ТАГ с ii =25 см (табл.2). В то ае время гелиотермообработка бетона в ТАГ с h =М 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 твердеющее бетону.

Результаты проведенных исследований, а также учет производственных требований позволили установить оптимальную толщину теллоа-ккумулирующего слоя ограждающих конструкций гелиокамер, как 5 см-й/г-бЮ см. Теплоаккумулирующий слой такой толщины, с одной стороны, успевает полностью прогреться под воздействием солнечно" радиации в течение всего светового дня, а с другой - обеспечивает условия активного термосного выдерживания 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, отформованных помещенных в гелиокамеру в 15 и 19 часов дня. Исследования показали, что зрелость и прочность в суточном возрасте бетона, отформованного и установленного в 'Ш' во второ;': половине дня в 15 и 19 часов незначительно отличаются от зрелости и прочности оетона, приготовленного в У и 11 часов утра. Установлено, что высокая эффективность ТАГ 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, превьиапцей ЬО-Ш% К^у.

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 приближаются к бетонам ормального твердений. По сравнению с пропаренными бетонами они отличаются меньшей величиной суммарной пористо ти раст-ворно" части, Иетс и 1?р и 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 гелиотехнолэгии 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 Институтами ПИ-2 Госстроя России, ГипроНИИсельстройин-дустрия и Кыргызпромстрой при проектировании мобильных гелиоза-водов и гелиополигонов, ШИШ Госстроя России при разработке нормативных документов.

ОЩЕ 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 теплоаккумулирующих гелиокамерах и гелиоформах. в которых ограждающие конструкции, являясь дополнительными тепло-аккумулирующими элементами, снижают теллопотери гелиоразогретого бетона в окружающую среду и обеспечивают подвод аккумулированного

тепла к изделию в несолнечное время суток.

При разработке комбинированно"' гелиотервдобработки (КП'О) из/ дели"' установлено, что существующие с вето прозрачные и тепло влаго-изолирукяцие покрытия (СВИТАП) даже при отсутствии солнечной радиации в холодный период года являются эффективными тепловлаго-изоляционными покрытиями. Их применение при црогреве, например, изделий толщиной и ,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 СВИТ АЛ 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 ( ¿н =*-Ю°С и -Ю°С соответственно); во-доцементного отношения - в 3,3-3,4 раза или на 92,7-126,4 кВт.ч/м3 при -¿Ц = -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 "Ьн = -Ю°С (Н=0,25 м и 0,05 м).

4. Увеличение толщины воздушно» прослойки в конструкции СВЙГАП до 250 мл приводит к повышению теплосодержания бетона всего на 5-6%, а применение трехслойно" 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 крыти" СВИТАП для КГТО изделий, у которых верхний ело'" светопрозрачного материала расположен под углом к горизонту. При этом для повышения

степени солнце восприятия 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 ОБИТАЛ различной конструкции и установлено, что величины термического сопротивления двух- и трехслойного покрытий СВИТАП при Ьн = -Ю°С соответственно составляют 0,445 и 0,626 м^.°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.

В- 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 М300 только за счет использования со тнечной 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 60%.

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 КпО изделий только за счет использования солнечной радиации, например, в условиях г.Ташкента в зависимости от марки бетона и толщины издели" составляет 45-65%, что подтверждено промышленным

опытом использования разработанной технологии.

Ю. При тепловой обработке тяжелого оетона в 1АГ' (в среде с]<о,Ь кг/м^.ч) величина предельно допустимых влаго потерь в суточном возрасте составляет в зависимости от В/Ц 10-20% при этом, чем вше В/Ц, тем ниже эта величина.

И» 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 ( $ ) 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 тепло вого расширения бетона и его пластической усадки, формирование плотной структуры и соответствующей прочности.

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

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

14. Структура бетона, подвергнутого гелиотермообработке, в основном аналогична структуре нормального твердения, что подт-

ч

верждается 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 "Гипросельстройиндустрия" Госагропрома и ПИ-2 Госстроя России и Кыргызпромпроект, при проектировании мобильных гелиозаводов и гелиополигонов круглогодичного действия, . а также НШШБ Госстроя России при разработке нормативных документов.

Основные положения диссертационной работы издожены в следующих публикациях:

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

'¿. Орозбеков И.О. Исследование теплозащитных свойств гелио-покрытий СВИТАЛ при различных температурах окружающей среды. // Расчет; конструирование и технолгия изготовления бетонных и железобетонных изделий. НШШБ, 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, 1986,В 8. - 34-üb с.

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

и сборного железобетона. - М., НИШЕ, 1У66. - ±1—üV с.

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

6. Малинский E.H., Орозбеков М.О. Определение термического сопротивления с вето прозрачных тепло изолирующих покрытий гелиоформ. В кн.: Использование солнечной энергии для тепловой обработки сбррного железобетона. - М., ВНИИШГГеплопроект, 1937. - 80-87 с.

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

- за -

СВШ'аП как теплоизоляционного покрытия в холодный период года. В кн.: Материалы 1У Всесоюзного координационного совещания по проблеме: "Технолгия бетонных работ в условиях сухого жарсого климата". - Душанбе, 1988, - IOO-IIO с.

8. Малинский E.H., Маслов В.П., Орозбеков М.О, Комбинированная гелиотермообработка изделий с применением покрытий СВШ'АП.

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

9. Орозбеков И.О., Акматов С.А. Использование солнечной энергии для термообработки железобетонных изделий. -.Информационный листок 125 (4262),

Ю. Малински" E.H., Орозбеков М.О. Комбинированная гелиотермообработка железобетонных изделий. // Бетон и железобетон.-М., 1988. - № 5. 4-7 с.

11. Орозбеков М.О., Медетбеков Ж.Д. Свойства бетонов подвергнутых комбинированной гелиотершобработке. // Архитектура и строительство Узбекистана. - Ташкент, 1990. - JK3. - 30-32 с.

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

13. Орозбеков М.О., Калчороев А.К., Айдарбеков З.Ш. Гелиотермообработка железобетонных изделий. В кн.: Материалы XXII международно" конференции молодых ученых в области бетона и железобетона. - Иркутск, I.7-JU. - 215-217 с.

14. Орозбеков М.О. Использование солнечной энергии в народном хозяйстве. В кн.: Развитие научных исследований в Ошской области - Бишкек: Илим, 1990. - 54-63 с.

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

- ЗУ -

энергии на заводах железобетонных изделий Кыргызстана. В кн.: Материалы республиканской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов Таджикистана. - Ленинабад, I9UJ. -iik!-II7c.

16. Орозбеков М.О., Айдарбеков З.Ш. ГелиоэлектротермоооРа-оотка железооетонных изделий. В кн.: Материалы респуоликанской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов Таджикистана, - Ленинабад, 199J. - 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 И.О., Калчороев А.К., Айдарбеков З.Ш. Комбинированная гелиотермообработка сборных железобетонных изделий.

В кн.: Материалы международно" научно-технической конференции по проблеме гелиотехнологии и долговечности бетонов в условиях сухого жаркого климата. - Бухара, I9J2. - <112-214 с.

19. Орозбеков М.О., Матамаров А.Н., Темиров В.Т. Возможности использования солнечно"- и электрической энергии на заводах ЖБИ Юга Кыргызстана. В кн.: Материалы международной научно-технической конференции по проблеме гелио технологии 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 международной научно-технической конференции по проблеме гелиотехнологии и долговечности бетонов в условиях сухого жаркого климата. - Бухара, 1932. - с.¡¿00-204.

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

22. Орозбеков М.О., _1Салчороев А.К., Айдарбеков З.Ш. Определение основных критериев автоматизации комбинированно^ гелю термообработки 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 стройиндустрии // Сб.науч.трудов проф.-препод.состава ФерПИ., - Фергана, 1992. - с.115-117.

24. Орозбеков М.О., Борбоев A.M. Тепловая обработка изделий из тяжелого бетона в теплоаккумулирующих гелиокамерах // Сб.науч. трудов проф.-преп.состава ФерПИ., - Фергана, 1992. - с.117-120.

25. Орозбеков М.О. Круглогодичное использование олнечно" энергии на заводах железобетонных изделий. // Сб.науч.трудов проф.-преп. со става ФерПИ., - Фергана, 1992. - с.120-123.

26. Орозбеков М.О., Матамаров А.Н., Темиров Б.Т. Актуальные проблемы использования солнечной и электрической энергии на з юдах ЖБИ Кыргызстана // Сб.науч.трудов проф.преп,состава ФерПИ., -Фергана. 1992 . с. 127-130.

2?. Орозбеков И.О., Борбоев А.И, Оптимизация параметров ге-лиокамеры для тепловой обработки тяжелого бетона. // Сб.науч.тру-дов проф.-преп.состава ФерПИ. - Фергана, 1932. - с. 130-132.

28. Орозбеков М.О, Калчороев А.К., Айдарбеков З.Ш. Эффективность использования гелиокамер при применении предвариетельно разогретых бетонных смесей.// Межвузовский сб.науч.трудов_-Ош-^ер-гана, 1УУ4

¿у. Орозоеков М.О., Айдарбеков З.Ш., Калчороев А.К. Многомерное автоматическое управление процессом гелиотершоираоотки соорного железооетона // Межвузовский св.науч.трудов. Ош-Фергана 1УУ4.

3J. Орозбеков М.О., Борбоев A.M. Термообработка издели" из

31. Пособие по гелиотермообработке бетонных и железобетонных изделий с применением покрытий СВИГАП (к СНиП 3.и9.01-85).-М., НИМБ, 1У0У. - Ь4 с.

32. Рекомендации по комбинированно'4 гелиотермообработке железобетонных изделий с применением покрытий СВИТАП на полигонах круглогодичного действия. - М., НИИЖБ, 1989, - 60 с.

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

34. A.c. № 1215259 (СССР). Форма для изготовления мизделий из бетонных смесей при естественном твердении в условиях жаркого климата. Б.И., 190b, № tí

35. A.c. Р 1317ü6b (СССР) Способ тепловой обработки бетонных и железобетонных изделий. - Б.И., 1987, и 6.