автореферат диссертации по строительству, 05.23.08, диссертация на тему:Комбинированный способ тепловой обработки (на примере конструкций из шлакощелочных бетонов)

РГб од

аАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСМЙ ИНСТИТУТ СТРОИЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Ш-ТОМСКОЙ ИНЖЕНЕРНО - СТРСИТЕЛШСМ ИНСТИТУТЕ

На правах рукописи

КУЧИН ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ

УДК 666.973 697.547.3

КОМБИНИРОВАННЫЙ СПОСОБ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ (НА ПРИМЕРЕ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ШЛАКОЩЕЛОЧНЫХ БЕТОЮВ)

05.23.08 - "Технология и организация промышленного и гражданского строительства"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой . степени кандидата технических наук

Томск 1993

Работа выполнена в Челябинском государственном техническом университете

Научный руководитель — доктор технических наук,

профессор Головнев С.Г.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Гныря АЛ. кандидат технических наук, доцент Бондарснко П.Е.

Ведущая организация - Институт "ПромстроШШпроект",

г.Челябинск

Защита состоится 25 июня 1993г. в .14°° на заселении специализированного совета Д 064.41.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора технических наук в Научно-исследовательском институте строительных материалов при Томском инженерно-строительном институте по адресу: 634003, г.Томск, ил.Соляная, 2, корп. 5, ауд. 307.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан 24 мая 1993 года.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять на имя ученого секретаря специализированного Совета. , '

Ученый секретарь специализированного совета Д 064.41.01 кандидат технических наук 4 -

Н.К.Скрипникова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИК! РАБОТЫ

О

Актуальность. Сокращение времени выдерживания бетона в опалубке при снижении энергозатрат и стоимости возможно за счет использования интенсивных технологий и применения эффективных материалов, являщихся побочными продуктами и отходами производстве»

Выдерживание бетона в опалубке является, как правило, наиболее длительным процессом в технологии бетонных работ. Сокращение продолжительности бетонных работ возможно за счет уменьшения времени достижения бетоном требуемой прочности путем интенсификации тепловой обработки. Учитывая необходимость увеличения объемов монолитного и сборного бетона и железобетона, потребность в сокращении сроков строительства, можно говорить об актуальности исследований, направленных на разработку эффективных способов тепловой обработки бетона и их сочетаний. Одним из них является сочетание предварительного разогрева бетонной смеси с последующим периферийным обогревом. Такой комбинированный способ термообработки может быть использован при выдерживании конструкций из бетонов на клинкерном вяжущем, но его большая эффективность проявляется при тепловой обработке конструкций из шлакощелочных бетонов. Комбинированный способ ножет применяться при выдерживании монолитных, сборных конструкций с.модулем поверхности 3-10

Целью работы являемся разработка регламента комбинированной тепловой обработки (на примере конструкций из шлакощелочных бетонов), включающей предварительный разогрев бетонной смеси и последующий периферийный обогрев, обеспечивающий сокращение продолжительности бетонных работ при установленном уровне качества.

, Йаучная новизна работы. Г. Предложен порядок расчета технологических параметров тепловой обработки конструкций, учитывающий изменение термонап-

ряженного состояния и физико-механических свойсте твердеющего бетона.

2. Установлено.влияние состава шлакощелочного бетона, условий выдерживания не изменение его физико-иеханических свойств в процессе твердения, таких, как коэффициент л-инейного расширения, прочность не растяжение, модуль упругости, интенсивность тепловыделения вяжущего.

3- Предложена и экспериментально подтверждена возможность использования призмы квадратного сечения с центральным круглым отверстием для определения прочности бетона на растяжение (при изгибе образца по четырехточечной схеме нагружения).

Автор защищает:

рекомендации по определению времени начэла периферийного " обогрева, скорости подъема температуры бетона и продолжительности тепловой обработки конструкций;

результаты исследований физико-механических характеристик ■бетонов в процессе твердения при различных температурах;

подход к определению прочности бетона на растяжение.

Практическая значимость.

Рвзработанная программа расчета на ЭВЫ температурных и прочностных полей конструкций, зависимости физико-механических характеристик твердеющих бетонов, рекомендации по назначению технологических параметров тепловой обработки позволили с научно обоснованных позиций подходить к разработке технологии возведения, производства конструкций с использованием.комбинированного способа тепловой обработки, обеспечивающей сокращение продолжительности бетонных работ, снижение затрат при установленном уровне качества.

Внедрение результатов. Комбинированный способ тепловой обработки бетона использовался при производстве фундаментных бло- о ков стен подвалов на комбинате строительных материалов и изделий "Челябметаллургстроя", при возведении монолитных конструкций нулевого цикла на объектах СПК Вкуралстрой.

Апробация работы проводилась на третьей Всесоюзной научно-практической конференции "Шлакощелочные цементы, бетоны и конструкции" (Киев, 1989), на научно-техническом семинаре "Интенсификация бетонных работ в строительном производстве" (Челябинск, 1939), на XXII Международной конференции молодых ученых и специалистов в области бетона и железобетона (Иркутск, 1990), на совещании-семинаре "Непрерывный электроразогрев бетонной смеси в строительстве" (Ленинград, 1991), на конференции по проблеме ге-лиотехнологии и долговечности бетонов в условиях сухого жаркого климата (Бухара, 1992), на 43 и № научно-технических конференциях Челябинского технического университета (1990, 1991).

Достоверность результатов исследований, выводов и рекомендаций обоснована достаточным количеством проведенных экспериментов, применением современных методов математической обработки экспериментальных данных, сопоставлением результатов расчета на ЭВМ с результатами экспериментов, выполненных в лабораторных и производственных условиях на реальных конструкциях.

Публикации. Основные положения представленной работы изложены а 5 печатных работах, получены авторское свидетельство и положительное решение на заявку на изобретение.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка использованной литературы, включающего 161 наименование, приложения и содержит 156 страниц, 42 рисунка, 23 таблицы.

б

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность, поставлена цель, а также представлены научная новизна,- основные защищаемые положения и практическая значимость работы.

В первой главе проведен анализ методов тепловой обработки бетона, рассмотрены возможности применения методов зимнего бетонирования для конструкций из илакощелочного бетона. Развитие технологии монолитного бетона и железобетона отвечает требованиям интенсификации строительства и проявляется в сокращении сроков и уменьшении стоимости объектов строительства без снижения их эксплуатационных свойств.

В настоящее время продолжается исследования» направленные на - развитие методов производства зимних бетонных работ. Это обусловлено тем, что доля монолитного бетона увеличивается при возведении конструкций нулевого цикла и надземных частей зданий и сооружений в зимнее время.

При разработке технологии производства бетонных работ необходимо проводить расчеты не только нарастания прочности бетона, но и возникающих в нем температурных напряжений. Для того, чтобы на основе результатов расчета обоснованно проводить назначение технологических параметров, следует осуществлять контроль трещиностойкос-ти бетона. Для этого необходимо располагать данными об изменении во времени таких характеристик твердеющего бетона, как модуль упруг сти, коэффициент линейного расширения, прочность на растяжение.

Целесообразность использования того или иного способа тепловой обработки бетона определяется, в основном, условиями производства работ, возможностями строительных организаций.

Одним из эффективных способов тепловой обработки монолитных

конструкций является предварительный разогрев бетонной смеси. Он характеризуется наиболее полным использованием экзотермии эяжу- о щего, небольшим расходом электроэнергии, благоприятным термонапряженным состоянием бетона я т.д.

При отрицательных температурах наружного воздуха, среднем и сильном ветре происходит быстрое остывание бетона периферийных зон конструкции после укладки вследствие того, что часть тепла расходуется на нагрев холодной опалубки и утеплителя и на теплообмен с окружающей средой. Существует вероятность недобора требуемой прочности бетоном периферии, особенно в угловых зонах конструкции, не исключена возможность замораживания бетона до достижения им критической прочности. Эти недостатки проявляется в большей степени в случае использования шлакощелочного бетона, который, по сравнению с бетоном на клинкерном вяжущем, характеризуется меньшим тепловыделением. Применение дополнительного утепления не всегда приводит к желаемому эффекту, т.к. часть тепла идет • на нагрев утеплителя, возрастают затраты материальных и трудовых ресурсов. Исключена возможность регулирования температурным режимом бетона в случае резкого снижения температуры окружающего воздуха.

Некоторых недостатков предварительного разогрева лишен периферийный обогрев конструкций. Возможно регулирование количества тепла, подводимого с периферии, следовательно, этот метод менее зависим от изменения погодных условий. При использовании термоактивной опалубки возможно подвергать тепловой обработке конструкции с любой степенью армирования. Однако при увеличении толщины обогреваемых конструкций возникает вероятность появления значительных температурных перепадов и термонапряжений, которые -неблагоприятно сказываются на качестве бетона. Поэтому с увзли-

чением массивности конструкций ограничивают скорость подъема температуры бетона а максимальной температуры тепловой обработки.

Избежать недостатков этих методов и использовать их преиму-аества можно, если использовать комбинированную тепловую обработку, а именно, укладывать в опалубку предварительно разогретую бетонную смесь и через некоторое время проводить периферийный обогрев. В этом случае температура бетона во время выдерживания более высокая, чем при использовании каждого из методов в отдельности и, следовательно, сокращается время достижения бетоном требуемой прочности. Можно предположить, что это ведет к сокращении продолжительности бетонных работ, повышению оборачиваемости опалубка. Исследования Б.А..Крылова, других исследователей свидетельствуют об эффективности использования комбинированной тепловой обработки бетона при отрицательных температурах.

Рабочая гипотеза диссертационной работы заключается в следующем. Считая термонапрякенное состояние бетона одним из основных критериев выбора методов зимнего бетонирования, который влияет на параметра выдерживания, необходимо разработку регламента комбинированной тепловой обработки конструкций проводить с учетом термо-нгпряженного состояния.

В связи с этим была поставлена цель, состоящая в разработке регламента комбинированной тепловой обработки Сна примере конструкций из шлакощэлочных бетонов), включающей предварительный разогрев бетонной смеси и последующий периферийный обогрев, обеспечивающей сокращение продолжительности бетонных работ при установленном уровне качества. . _ •

В процессе реализации поставленной цели решались следующие задачи:

- исследовать тепловыделение шлакощелочного вяжущего для

его учета "при расчете температурных полей;

- разработать математическую модель, описывающую развитие с температурных полей в конструкциях, учитывающую тепловыделение вяжущего;

- установить зависимости прочности на растяжение, модуля упругости, коэффициента линейного расширения от состава бетона, времени и температуры выдерживания;

- разработать регламент комбинированной тепловой обработки конструкций;

- провести технико-экономическую оценку комбинированного • способа тепловой обработки в зависимости от различных факторов.

При решении перечисленных задач использовались результаты исследований Головнева С.Г., Глуховского В.Д., Заседателева И.Б., Зубкова В.И., Красновского Б.М., Крылова Б.А., Мчедлова-Петрося-на О.П., Гныри А.И. и др.

За оказанную помощь и консультации при выполнении работа автор выражает признательность кандидату технических наук, доценту кафедры "Технология строительного производства" ЧГТУ Вальту А.Б.

Вторая глава посвящена разработке модели расчета температурных, прочностных полей, напряжений в бетоне, возникающих в процессе его тепловой обработки и остывания.

Процесс нестационарной теплопроводности, происходящий в бетонном массиве, описывается дифференциальным уравнением в частных производных. Аналитическое решение такого уравнения с краевыми условиями возможно только в частных случаях, имеющих ограниченное практическое значение. Для анализа процесса передачи тепла в бетоне использован метод конечных разностей - один из наиболее распространенных методов. Решение дифференциального уравнения

теплопроводности на каждом временном ваге сводится к выполнение несложных операций. Математическая модель включает также поэтапный контроль прочности и температурных напряжений (см. рис.). Необходимость поэтапного контроля можно объяснить тем, что температурный фактор при твердении шдаксщелочного бетона имеет бо-лег весомое влияние на показатели прочности по сравнению с бетоном на клинкерном вяжущем, и определение прочности по средней температуре за время выдерживания ведет к занижению набранной прочности. Кроме того, интенсивность тепловыделения цемента зависит не только от времена, но и от температуры твердения, которая не является постоянной.

На кафедре "Технология строительного производства" были проведены исследования кинетики роста прочности шлакощеггочных бетонов. Установлено, что в качестве параметра, комплексно учитывающего вид, расход шлака, состав бетона и т.д. целесообразно использовать время достижения бетоном в нормальных условиях прочности

25% от $2.8 ~ ^25 *

Проведенные исследования показали, что тепловыделение шлако-щелочного вяжущего по величине сопоставимо с тепловыделением шла-копортландцамента марка 300, поэтому необходимо его учитывать при расчете температурного поля конструкции. Исследовалось тепловыделение шлакощелочного вяжущего в зависимости от растворошлакового отношения, температуры твердения, вида щелочной составляющей. Для расчета количества выделившегося тепла предложена зависимость

С?,..^[¡аб ~аог(!пгГа;

где А = 0,85 тг5 .+ ? ; ^ = -0,006Тг6- + 0,5* ; п. « 5,05 - 0.11 г2{; ;

"'»У- - параметры, зависящие от состава бетона.

Блок-схема программы расчета температурных, прочностных полей, напряжений при комбинированной тепловой обработке бетона

Введение значения удельной мощности-нагревателей опалубки

Задание времени работы нагревателей опалубки

Печать "температура, прочность, напряжения, мощность нагревателей, время обработки"

Сопоставление температурных полей, расчитанных по методу сеток с учетом предложенной зависимости тепловыделения и полученных экспериментальным путем, показало удовлетворительную сходимость.

Для реализации математической модели на ЭВМ необходимо установить зависимости прочности бетона на растяжение, модуля упругости, коэффициента линейного расширения от состава бетона, температуры и продолжительности твердения.

В третьей главе описаны методики проведения экспериментов, приведены результаты исследований влияния различных факторов на физико-механические характеристики твердеющего шлакощелочного бетона.

В исследованиях использовались молотый доменный гранулированный шлвк Челябинского металлургического комбината с удельной о

поверхностью 3000 см /г, модулем основности 0,91 и портландцемент марки 400 (для сравнения). В качестве щелочного компонента использовался содощелочной плаэ - огход капролактамового производства химического комбината г.Тольятти. Крупным заполнителем служил щебень фракции 5-20 мм, мелким - кварцевый песок с модулем крупности 2,31.

Коэффициент линейного расширения определялся с использованием призм размером 100x100x400 мм с установленными индикаторами часового типа. Исследованиями установлено, что коэффициент линейного расширения бетона на портландцементе в процессе твердения изменяется незначительно и может быть принят постоянным. Величина коэффициента линейного расширения шлакощзлочного бетона увеличивается с возрастанием, расходом шлака в составе бетона и с ростом его прочности и находится в пределах оС *(Ь,7б-1,25>10 -5.

Графики изменения коэффициента линейного расширения были

аппроксимированы зависимостью

сС = & Я + С ;

где ; С= 0.53 ЧО

В, С - параметры, зависящие от состава бетона;

Я - относительная прочность бетона. Исследования прочности на растяжение, начального модуля упругости проводились на бетонах различных составов при температурах выдерживания 20, 30, 40, 60 и 80 °С.

Прочность бетона на растяжение определялась на призмах раз-

о

иером 100x100x300 мм с центральным круглым отверстием диаметром, равным половине высоты образца, т.е. 50 мм. Образец помещали на опорах таким образом, что ось отверстия расположена на одинаковом расстоянии от опор и нагружали по четырехточечной схеме сипами, приложенными к образцу симметрично относительно оси отвер-зтия (схема нагружения такая же, как при определении прочности 5етона на растяжение при изгибе). Использование в качестве- образца призмы с отверстием позволяет определить прочность бетона на растяжение при воздействии на образец изгибающих усилий. Испыта-гая проводились на разрывной машине -2054 Р-5 с использованием ре-зерсора. Отверстие в образце позволяет разделить зоны растяжения г сжатия и выравнивает напряжения в расчетном сечении. Предложений подход к определению прочности на растяжение защищен автор-

жим свидетельством.

■ >

Сравнение графиков набора прочности на растяжение бетона на алакощелочаом вяжущем и портландцементе показало, что первый ха-¡актеризуется большими абсолютными'значениями прочности на растяжение. Так, при твердении в^нормальных условиях шлакощелочного

¡етона с растворошдаковым отношением 0,5 в течение 28 суток прочее

ность на растяжение составила 1,47 МПа, тогда как у бетона на портландцементе с водоцементным отношением 0,5 эта величина составила 1,17 МПа. —

Зависимость прочности илакощелочного бетона на растяжение от прочности на сжатие аппроксимирована выражением

Rt = ;

/ 0.06

где Ъ = О, D04 Г25- -гО,/Зт ; 3 - Q,^/ C2S .

. «У - параметры, зависящие от состава бетона. Использование зля испытаний разрывной машины с графопостроителем позволило определять на одном образце две характеристики бетона: прочность на растяжение и модуль упругости. На первом этапе нагружали образец ступенчатой нагрузкой, получали диаграмму деформирования для определения модуля упругости бетона, на втором - увеличивали нагрузку и доводили образец до разрушения, определяя прочность бетона на растяжение. Для измерения деформаций бетона в растянутой зоне использовался тензомегрический де-формометр. База деформомзтра 50 им, точность измерения деформаций +10"*^ е.o.s.

Исследования показали, что шхакощедочной бетон характеризуется меньшей величиной модуля упругости по сравнение с бетоном на портландцементе.

Анализ зависимости модуля упругости шлакощелочного бетона от прочности на сжатие показал, что основными факторами, влиявшими на величину модуля упругости, является; расгвороилаковое отношение и расход шлака. Влияние температуры выдерживания незначительно и не носит систематического характера. Для дальнейших расчетов термо-нелряженного состояния зависимость модуля упругости шлакощелочного бетона от прочности на сжатие аппроксимирована выражением

где Р~-0,01 -Саг 1Г= 0,01-Т^ +

Я. - кубиковая прочность бетона, МПа;

- параметры, зависящие от состава бетона.

Полученные зависимости коэффициента линейного расширения, прочности на растяжение, модуля упругости от состава.бетона, условий выдерживания использовались при расчете вариантов тепловой обработки, а именно, при исследовании скорости подъема температуры бетона, продолжительности и интенсивности тепловой обработки с уче- / том возникающих напряжений.

Четвертая глава посвящена разработке регламента комбинированной тепловой обработки. Регламент включает порядок определения времени начала периферийного обогрева, скорости подъема температуры бетона, времени и температура тепловой обработки до достижения бетоном заданной прочности.

Поэтапный конгроль нарастания прочности бетона при выдерживании проводится на основе расчета температурных полей. Процесс остывания конструкций, забетонированных с предварительным разогревом смеси, включает иррегулярную и регулярную стадии. На стадии иррегулярного режима практически невозможно точно указать температуру бетона в различных точках конструкции ввиду влияния большого числа случайных факторов.

Стадия регулярного режима характеризуется тем, что распределение температуры определяется формой и размерами конструкции, условиями теплообмен, геплофизическими характеристиками бетона и т.д. и может быть описано известными зависимостями. Это было показано в работах Головнева С.Г., Внусова Н.З., Зальта А.Б. Следовательно, моментом, когда аналитическое определение температурной кривой становится возможным, является время начала регулярного ре-

жима или, что то же, время окончания иррегулярного режима остывания конструкции. За время, равное иррегулярной стации, бетон приобретает некоторую прочность, формируется структура, способная воспринимать тепловые деформации. Был сделан вывод о том, что целесообразно начинать периферийный обогрев по окончании иррегулярного режима остывания конструкции. Построены номограммы для определения времени начала периферийного обогрева после укладки и выдерживания разогретой смеси в опалубке.

Результаты расчета на ЭВМ температурных полей показали, что наибольший температурный градиент при периферийном обогреве возникает в прилегающих к греющей опалубке слоях, возрастая к окончанию обогрева. В исследуемом диапазоне удельной мощности нагревателей опалубки его величина практически не зависит от массивности конструкции, начальной температуры бетона, условий теплообмена с окружающей средой, а определяется интенсивностью тепловой обработки и видом бетона

дъасС = к ,

, равный 6*10 для шлак<

3

3,7-10 для бетона на портландцементе;

где К - коэффициент, равный 6*10" для шлакощелочного бетона.

о

<■у, - удельная мощность нагревателей опалубки, Вт/м .

Анализ результатов расчета позволил сделать следующий вывод: величина напряжений, возникающих в бетоне при периферийном обогреве, определяется, в основном, массивностью конструкции и температурным градиентом в поверхностном слое, прилегающим к греющей опалубке. Таким образом, задавая величину удельной мощности нагревателей опалубки, можно прогнозировать напряжения, возникающие в бетоне и, тем самым, регулировать термонапряженное состояние бетонного массива.

При выдерживании бетона в греющей опалубке без предваритель-

ного разогрева скорость подъема температуры ограничивают в зависимости от модуля поверхности 5-10 °С/ч. Использование предварительного разогрева позволяет уменьшить температурный перепад по сечению, иГ как следствие, возникающие напряжения. Это позволяет назначать более высокую скорость подъема температуры бетона на поверхности конструкции. Рекомендуемые значения скоростей подъема температуры находятся в пределах 15-20 °С/ч.

На основе результатов расчета предложены номограммы для определения времени тепловой обработки до достижения бетоном прочности 50 и 70% от в зависимости от состава бетона, удельной мощности нагревателей опалубка, начальной температуры б^она в опалубке. В таблице приведено время тепловой обработки, в часах, до достижения бетоном прочности 70% от £28 (расход составляющих на I м смеси: шлак - 300 кг, раствор содощелочного плава - 200 кг, песок - 710 кг, щебень - 1190 кг).

Начальная температура бетона в опалубке, °С Удельная мощность нагревателей опалубки, Вт/и2 Толщина конструкции, м

0,3 0,48 0,66

40 300 19,0 - -

го же 200 22,9 20,5 14,7

100 27,1 24,0 18,5

50 300 15,5 - -

то же *е 200 18,6 15,5 10,5

100 22,3 17,5 14,5

60 200 14,4 9,0 5,5

то же 100 17,7 11,0 8,0

70 - 100 10,8 6,0 -

• 18

Пятая глава содержит результата исследований, проведенных в лабораторных и производственных условиях, а также технико-экояо-мическую оценку эффективности комбинированной тепловой обработки. ,

Для исследования температурных деформаций использовались модельные образцы в виде бетонных пластин размером 0,8x0,8x0,2 м с установленными в них датчиками. Ражим тепловой обработки был следующим: подъем-температуры бетона со скоростью 10 °С/ч - для нера-зогретой смеси, 15 °С/ч - для разогретой. Дальнейшее выдерживание при температуре 75 °С продолжалось до. набора прочности 70$ от ■ Предварительный разогрев бетонной смеси до 50-60 °С с последующим" периферийным обогревом позволили уменьшить деформации теплового расширения в 1,8-1,9 раз по сравнению со случаем периферийного обогрева неразогрегоР. смеси. Уровень растягивающих напряжений в срединной плоскости в процессе обогрева уменьшился в 1,7-1,6 раза, на поверхности в 2,1-2,2 раза. Таким образом, подтверждено предположение о том, что использование комбинированной тепловой обработки приводит к снижению напряжений в бетоне в процессе выдерживания по сравнена» со способами предварительного разогрева, периферийного обогрева, применяемыми в отдельности.

Комбинированная тепловая обработка использовалась при возведении объектов АО Челябметаллургсгрой (Кругдянский кирпичный завод, резервуар питьевой воды). При возведении монолитных стен толщиной 300 мм резервуара питьевой воды исследовалось распределение температур и напряжений по сечению. Коэффициент теплопередачи опалубки был равен 2,8 Зг/температура воздуха минус 16 °С К окончанию периферийного обогрева напряжения сжатия на поверхности, определенные экспериментальным путем, составили 0,47 МПа, расчетным 0,50 МПа. /

Технико-экономическая оценка эффективности комбинированной

тепловой обработки проведена для определения рациональной области ее применения. На основе разработанной на ЭВМ программы расчета было получено изменение дополнительных приведенных затрат в зависимости от'модуля пЬверхности конструкции (Мд ж 2-10 м-*), состава бетона ( = 1,5-5,5 сут.), температуры периферийного обогрева С ¿я а 60-90 °С), требуемой прочности бетона ( Ятр = 50-1003 от Яге )• Приведенные затраты составили 1,2-6,7 руб/м^.

Продолжительность возведения монолитных конструкций при использовании комбинированной тепловой обработки уменьшается на 25-301 за счет сокращения времени выдерживания бетона в опалубке (по сравнению со способом периферийного обогрева). Время1 тепловой обработки сборных конструкций уменьшается на 50-801. Экономический эффект комбинированной тепловой обработки складывается из снижения затрат на температурный контроль, утепление, электроэнергию, что связано с сокращением времени выдерживания бетона в опалубке.

ОБЩИЕ ВЫЗОДЫ

1. На основе изучения и анализа физических основ тепловой обработки бетона выявлены характеристики, влияющие на изменение его термонапряженного состояния: прочность на сжатие и растяжение, модуль-упругости, коэффициент линейного расширения. Учет изменения этих характеристик бетона при твердении позволит контролировать его трещиносгойкость, что необходимо при назначении параметров комбинированной тепловой обработки.

2. Разработал математическая модель расчета температурных полей, основанная на решении дифференциального уравнения теплопроводности конечно-разностным методом, учитывающая тепловыделение вяжущего. Модель включает в себя расчет прочностных полей, напряжений, что позволяет осуществлять пс апный контроль трещи-

ностойкости бетона при выдерживании.

3. Установлено, что при наборе шлакощелочным бетоном прочно ти от 30 до 100$ от его коэффициент линейного расширения н остается постоянным, увеличиваясь в 1,4-1,7 раз. Этого не наблюд ется у бетона на портландцементе. Установлена зависимость коэффи циента линейного расширения шлакощелочного бетона от его состава и прочности. ■

4. Установлено, что шлакощалочной бетон на кислом шлаке л с дощелочном плаве характеризуется более высокими значениями прочности на растяжение, чем бетон на портландцементе. Прочность на растяжение шлакощелочного бетона, твердеющего в нормальных условиях, составила 1,10-2,02 МПа, прошедшего тепловую обработку пр! 60 °С и хранящегося 28 суток в нормальных условиях достигла 3,73 МПа, Установлено, что шлакощелочной бетон является более д< формативным, чем бетон на. портландцементе. Для исследуемых составов модуль упругости находится в пределах от 14190 до 18690 М что в 1,4-1,5 раз меньше, чем у бетонов на портландцементе с та ким же расходом компонентов. Установлены зависимости прочности растяжение и модуля упругости от состава шлакощелочного бетона,

•¿г

условий выдерживания, необходимые для контроля трещиностойкости при расчете вариантов тепловой обработки.

5. Предложен порядок определения времени начала периферий» го обогрева после укладки в конструкцию предварительно разогрет бетонной смеси, состоящий а расчете продолжительности иррегуля{ ного режима остывания конструкции. Определение продолжительное! выдерживания перед периферийным обогревом в соответствии с прег ложенным порядком позволяет определять температуру бетона в любой точке конструкции.

6. Проведение предварительного разогрева позволяет уменыш

температурный перепад по сечению конструкции при последующем периферийном обогреве и, как следствие, возникающие в бетоне напряжения. Поэтому проведение периферийного обогрева бетона возможно-со скоростью, в '¿-3 раза превышающей нормативную скорость подъема температуры на поверхности. Рекомендуемая скорость подъема температуры бетона находится в пределах 15-20 °С/ч.

7. На основе результатов расчета вариантов тепловой обработки установлено влияние состава бетона, начальной температуры бетона в опалубке, удельной мощности нагревателей опалубки, массивности конструкции на продолжительность тепловой обработки. Предложены зависимости времени тепловой обработки до достижения бетонйм требуемой прочности от перечисленных факторов.

8. Результаты диссертационной работы внедрена в подразделениях СПК Южуралсгрой, позволили снизить себестоимость и трудоемкость бетонных работ за счет сокращения их продолжительности, снижения затрат на температурный контроль, увеличения оборачиваемости опалубки. Экономический эффект составил 148,3 тыс.руб.

Основные положения диссертации представлены в следующих опубликованных работах:

1. Кучин В.Н. Комбинированный способ термообработки конструкций // Интенсификация бетонных работ в строительном производстве: Тез. докл. научн.-техн. семинара. - Челябинск, 1989. - с. 50-52.

2. Вальт А.Б., Коваль С.Б., Кучин В.Н. Предварительный электрора-зогрэв шлакощелочных бетонных смесей // Шлакощелочные цементы, бетона и конструкции: Тез. докл. 3-й Всесоюзной научн.-практ.. конф. Т. 2. - Киев, 1989. - с. 133-135.

3. Вальт А.Б., Шилкин О.П., Кучин В.Н. Комбинированный и внешний

способы термообработки конструкций из тлакощелочных бетонов

Ъ ■

// Материалы XXII международной конференции молодых ученых и »

специалистов в области бетона и железобетона. Т. I. - Иркутск, 1990. - с. 165-166.

4. Вальт А.Б., Кучин В.Н., Фраге 1.Р. Учет тепловыделения шлакоще-лочных бетонов при расчете технологических параметров предварительного разогрева смеси // Непрерывный электроразогрев бетонной смеси в строительстве: Тез. докл. совещания-семинара. -Ленинград, 1991. - с. 17-19.

5. A.c. » 1733958 СССР, о. G Ol V 3/20. Образец для определения прочности материалов при испытании на изгиб / А.Б.Вальт, Ю.П. Шилкин, С.И.Шульженко, С.Б.Сапожников, В.Н.Кучин. - К 4849793/28; заявлено 10.07.90; опубл. 15.05.92, бюл. i 18.

6. Кучин В.Н:, Головнев С.Г., Вальт А.Б. Прочность тяжелых бетонов на растяжение при температурном воздействии // Материалы международной научн.-гохн. конф. по проблеме гелиотехнологии и долговечности бетонов в условиях сухого жаркого климата. Кн. 2. -Бухара, 1992. - с. 54-56.

7. Решение о выдаче авторского свидетельства по заявке 4945895/33/051108 о. Е 04 6 21/02 от 14.01.92 (Способ возведения монолитных бетонных и железобетонных конструкций). А.Б.Зальт, В.Н.Кучин, С.Б.Коваль, Л.Р.Фраге.