автореферат диссертации по строительству, 05.23.08, диссертация на тему:Обоснование режимов возведения бетонных и железобетонных конструкций на основе оптимизации энергетического потенциала технологических процессов. Результаты исследований, основы моделирования и прогнозирования

в

БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОЛИТЕХНИЧЕСКАЯ ' АКАДЕМИЯ

СОВЕТ ПО ЗАЩИТЕ ДИССЕРТАЦИЙ Д 02.05.05

УДК 693.5/547.3

БОБКО ФАДЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМОВ ВОЗВЕДЕНИЯ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА ОСНОВЕ ОПТИМИЗАЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ, ОСНОВЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ

05.23.08 - ТЕХНОЛОГИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО И ГРАЖДАНСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ ДОКТОРА ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК

МИНСК-1998

Работа выполнена в Брестком политехническом институте РБ

и Политехнике Ченстоховской РП

Официальные оппоненты:

Академик МАИСА

доктор технических наук,

профессор Б.В. Прыкин

Доктор технических наук, профессор

Политехники в КошалинеРП А. Свитоньски

Академик БелИА

доктор технических наук,

профессор А.И. Рубахов

Оппонирующая организация- Белорусскими научно-исследовательский институт по строительству

Защита состоится " 20 " марта 1998 г. в 14 часов, в ауд.202 на заседании специализированного совета Д 02.05.05 при Белорусской государственной политехнической академии по адресу: г.Минск, Проспект Ф. Скорины, д. 65. Просим принять участие в защите и направить Ваш отзыв по адресу: 220027, г.Минск, Проспект Ф. Скорины, д. 65, Белорусская Государственная Политехническая академия, учёный совет. Автореферат разослан февраля 1998 г. Учёный секретарь совета по защите диссертаций кандидат технических наук, доцент ^^Баранов @ Белорусская государственная _V

политехническая академия

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Решение задач экономического и социального развития требует постоянного совершенствования технологических процессов в целях повышения производительности и качества труда, снижения себестоимости продукции, сокращения сроков выполнения работ, экономного использования всех видов ресурсов и повышения, в конечном счете, эффективности производства.

Весьма актуальной проблемой, практически во всем мире, в условиях энергетического кризиса является проблема оптимизации количества энергии, потребляемой для реализации процессов возведения зданий, сооружений, а также их энергосберегающей эксплуатации. Решение задач, связанных со снижением потребления количества всех видов энергии в строительстве не вызывает сомнений, особенно при возведении монолитных конструкций в зимнее время с ориентированным расходом тепловой энергии.

Расходы и стоимость тепловой энергии в широко используемых технологиях зимнего бетонирования составляют от 46.1 до 956.4 МДж/м^, что в мировых ценах соответствует 1.5 * 33.47 $/м3. Необходимость оптимизации величины расхода тепловой энергии очевидна, особенно с учетом сложности и энергоёмкости процессов возведеня монолитных бетонных и железобетонных конструкций и сочетанием совокупности организационно-технологических решений, методов и средств производства. Это, прежде всего, учет влияния при оптимизации различных видов материальных ресурсов: цементов, бетонов, опалубок, металлов; строительных машин и методов зимнего бетонирования; ряда вероятностных организационно-технологических факторов: климатических, температурных и временных ресурсов по выдерживанию бетона и, наконец, конструктивных особенностей: вида и массивности конструкций с широким пределом степени насыщенности их металлом. В связи с изложенным, за основу формирования технологических процессов возведения монолитных конструкций при отрицательных температурах наружного воздуха принята совокупность вероятностных сочетаний влияющих факторов и их групп с установлением зависимостей между ними; построение и оптимизация технологических параметров с использованием предпочтительных математических моделей, обеспечивающих достижение проектируемых параметров требуемых организационно-технологических режимов процесса возведения конструкций с учетом их надежного функционирования.

Учеными и инженерами стран СНГ внесен значительный вклад в теорию и практику возведения бетонных и железобетонных конструкций,

в том числе и в технологию зимнего бетонирования, что позволяет повышать технический уровень их возведения. Формирование современной теории и практики строительства из монолитного бетона, в том числе и в экстремалных климатических условиях, связано с именами известных отечественных учёных С.С.Атаева, С.В.Александровского, И.Н.Ахвердова, А.С.Арбеньева, Н.П.Блещика, П.П.Бухта, Ю.А.Баженова, П.И.Боженова, И.И.Богатырёва, Р.В.Вегенера, Г.И.Горчакова, ВЛ.Гендина, В.П.Ганина, С.Г.Головнёва, О.А.Гершберга, Н.Н.Данилова, И.Г.Заседателева, И.Д.Запорожца, Ф.М.Иванова, И.А. Киреенко, Б.А.Крылова, А.А.Комисарова, Б.М.Красновского, В.Д.Копылова, В.СЛукъянова, В.ПЛысова, А.В.Лагойды, В.ЭЛейриха, О.П.Мчедоова-Петросяна, С.А.Миронова, Л.И.Малининой, Н.А.Мощанского, А.В.Нетушила, В.Г.Петрова-Денисова, Б.В.Прыкина, А.К.Рети, Б.Г.Скрамтаева, В.Н.Сизова, И.Г.Совалова, А.В.Саталкина, В.Д.Топчия, В.Ф.Утенкова, С.В.Шестопёрова и многих других.

Анализ научных результатов, полученных упомянутыми исследователями, показывает, что существует дальнейшая необходимость повышения эффективности и надежности производства бетонных и железобетонных конструкций, учитывающая множество дополнительных факторов, комплексно воздействующих на эффективность процесса. Можно предположить, что эффективность производства будет повышена, за счет комплексного многовекторного моделирования с постановкой функций цели, с установлением эффективных областей использования влияющих факторов на процесс набора прочности бетона, обеспечивающей криогенную стойкость его структуры при замерзании.

Решение таких задач требует применения определённой математической базы, состоящей из математических функций, на основе которых стало бы возможным построение предпочтительных математических моделей, пригодных для моделирования и оптимизации взаимосвязей между числовыми величинами параметров и факторов процесса возведения конструкций. Для этого была необходима разработка системы определителей пригодности и предпочтительности математических моделей описания организационно- технологических взаимосвязей параметров и факторов, в том числе, способов планирования, реализации и анализа комплексных исследований процесса зимнего бетонирования при помощи групп одно- , двух- , многофакторных и интегральных систем математических зависимостей. Использование таких систем дает возможность определить близкие к оптимальным значения технологических режимов, повысить эффективность

строительсгва из монолитного бетона и железобетона путем сокращения сроков выполнения работ, снижения материало- и энергоемкости производства, дополнительных затрат труда и достичь экономии материальных и энергетических ресурсов.

Цель диссертационной работы состоит в создании теоретических основ и научно-методичесой концепции, разработки режима возведения бетонных и железобетонных конструкций в условиях зимнего бетонирования за счет оптимизации теплового энергетического потенциала технологического процесса, обеспечивающего достижение криогенной стойкости структуры бетона заданного класса при замерзании. Энергетическим тепловым потенциалом процесса набора прочности бетона, обеспечивающей криогенную стойкость структуры композита при замерзании, является оптимальный запас эффективной тепловой энергии, необходимый и достаточный для создания условий осуществления технологических режимов твердения бетона конструктивных элементов при пониженных температурах наружного воздуха. Достижение поставленной цели осуществляется за счет разработки таких методов реализации строительных процессов и их технологических режимов, которые обеспечивали бы набор морозостойкости твердеющего бетона в зимних условиях умеренного климата при минимальном использовании тепловой энергии. Такая постановка задачи потребовала разработки математической базы в форме уравнений и их систем, формирующих предпочтительные математические модели, отражающие технологические производственные процессы, а так же способов определения их пригодности при моделировании энергосберегающих технологий зимнего бетонирования на основе алгоритмов и компьютерных программ.

Для достижения этой цели решены следующие задачи:

- определены понятия и установлены величины теплового энергетического потенциала процесса набора прочности бетона, обеспечивающие показатели морозостойкости твердеющего бетона, противодействующие деструкции его при замерзании;

- определены понятия энергетической потенциалоемкости, энтропии технологических процессов зимнего бетонирования и обоснованы их величины, установлены области применения энергосберегающих технологий возведения монолитных бетонных и железобетонных конструкций при отрицательных температурах окружающей среды в умеренном климате;

- установлены нормативы формирования величины экзотермического тепла

гидратации цемента, обеспечивающие набор прочности бетона, гарантирующей криогенную стойкость структуры бетонного композита при замерзании;

-обоснованы рациональные пределы изменения величины теплового энергетического потенциала, дифференцирующие технологию производства бетонных работ на энергосберегающую и энергоемкую, а так же построены математические модели линий и поверхностей, описывающие их граничные состояния;

- разработаны группы интегральных математических моделей, определяющие величину энергетического теплового потенциала в зависимости от конструктивно-технологических и климатических факторов, создающие возможность формирования нормативной базы использования тепловой энергии, необходимой при реализации технологических процессов возведения монолитных бетонных конструкций в условиях отрицательных температур умеренного климата.

- установлены близкие к оптимальным режимы возведения монолитных бетонных и железобетонных конструкций, обеспечивающие набор криогенной стойкости структуры бетона при пониженных температурах умеренного климата с минимальными затратами тепловой энергии.

Методы многовекторного моделирования и алгоритмизации зависимостей между конструктивными, технологическими и климатическими факторами, а так же математическая обработка экспериментальных данных, представленные в виде технологических режимов, находят широкое применение в реализации технологических процессов возведения бетонных и железобетонных конструкций при пониженных температурах умеренного климата. Построенные автором и представленные в настоящей диссертации математические модели, алгоритмы и разработанные на их основе программы дом ПЭВМ, дают возможность в практических условиях оптимизировать процесс набора прочности бетона с учетом деструктивных явлений протекающих при его замерзании.

Объектом исследований являются технологические процессы производства работ по возведению монолитных бетонных и железобетонных конструкций и сооружений, выполняемых при пониженных температурах наружного воздуха до -25°С. При этом исследовались конструкции различной массивности 6 < Мр й 16 м"1 и степени насыщенности металлом 0.0127 < < 6.3694%, с использованием для изготовления бетона различных цементов, с выдерживанием бетона в опалубке до приобретения требуемой прочности, уходом за ним и контролем производства, а так же различные режимы выдерживания

бегона при термосных методах зимнего бетонирования в условиях индустриального возведения объектов государственными и частными строительным« фирмами.

Научной новизной диссертации являются:

- постановка многовекторной комплексной задачи по достижению минимального востребования энергетического потенциала при выборе организационно-технологических процессов возведения монолитных конструкций в зимнее время умеренного климата;

- моделирование взаимосвязей теплового энергетического потенциала процесса набора прочности бетона, обеспечивающего требуемый показатель морозостойкости твердеющего бетона;

- описание уравнений связи энергетической потенциалоемкости и энтропии технологических режимов в области энергосберегающих технологий возведения монолитных бетонных конструкций при отрицательных температурах окружающей среды в умеренном климате;

- выявление закономерностей изменения параметров технологических режимов в зависимости от влияющих факторов;

- установление влияния конструктивно-технологических, климатических факторов и их групп на изменение величины теплового энергетического потенциала с последующей разработкой моделей их взаимосвязей;

- разработка научных основ оптимизации математических моделей, описывающих воздействие технологических факторов на величину теплового энергетического потенциала процесса набора прочности бетона, противодействующей деструкции структуры бетона конструкции при замерзании.

Основные положения диссертации, выносимые па защиту:

- научно-методические положения выбора энергосберегающих организационно-технологических процессов возведения монолитных бетонных и железобетонных конструкций;

- виды сформированных зависимостей и их групп, обеспечивающие моделирование теплового энергетического потенциала, а так же главных критериев, определяющих его величину, в процессе возведения монолитных бетонных и железобетонных конструкций при отрицательных температурах наружного воздуха;

- методы определения границ рационального использования технологн-гических параметров процесса производства бетонных и железобетонных конструкций при достижении минимального расхода энергии;

- математические модели предпочтительного выбора взаимосвязей технологических факторов и их влияния на величину энергетического потенциала процесса набора криогенной стойкости структуры бетона при замерзании;

методы разработки аналитических и графических моделей прогнозирования энергетических затрат, а так же параметров технологических режимов процесса возведения монолитных конструкций с учетом вероятностных условий производства.

Достоверность результатов и обоснованность выводов подтверждаются:

- сходимостью в пределах допустимого данных теоретических и экспериментальных исследований;

оценками моделей по критерию минимальных отклонений, корреляционному отношению, коэффициентах корреляции и детерминации, остаточной сумме квадратов отклонений, критерию Фишера, степени точности модели, степени кривизны линии и поверхности, функционалам гладкости поверхности и длине линии;

- сопоставлением значений исследуемых показателей с результатами работы строительных организаций и фирм;

- использованием разработок в реальных условиях производства работ и получаемым экономическим эффектам;

- обсуждениями результатов исследований на научных семинарах, совещаниях и конференциях, положительными отзывами и заключениями.

Практическая значимость работы заключается: в установлении величины теплового энергетического потенциала процесса, обеспечивающего набор прочности бетона, способного противостоять разрушающим воздействиям криогенных явлений в свежеуложенном бетоне, исследовании её зависимости от динамики влияющих факторов и их групп;

- в установлении величины энергетической потещиалоёмкости и энтропии процесса набора прочности бетона в конструкциях различной массивности, возводимых в зимних условиях;

- в разработке системы расчётов, моделей и графиков, которые позволяют в производственнх условиях оптимизировать организационно-технологические режимы зимнего бетонирования при помощи величины теплового энергетического потенциала;

- в создании методик по оптимизации сочетаний технологических факторов и их групп в процессе возведения монолитных конструкций и многовекторной комплексной их оценки при разработке проектов организации и производства работ;

- в установлении рациональных технологических режимов, обеспечивающих минимализацию энергоемкости процесса возведения монолитных железобетонных конструкций в условиях зимы умеренного климата;

Апрсбация и внедрение работы. Основные положения диссертации и практические результаты докладывались на общегосударственных и международных конференциях, совещаниях и семинарах, проведенных в Минске, Днепропетровске, Бресте, Люблине, Ченстохове (Польша). Материалы диссертации докладывались на отчетных научных конференциях Брестского политехнического института и Политехники Ченстоховской в период с 1976 по 1997 годы.

Разработанные автором рекомендации используются строительными организациями и фирмами при подготовке технологических режимов набора прочности бетона при отрицательных температурах наружного воздуха, технологических карт и проектов производства работ. Аналитические и графические способы определения пределов изменяемости технологических факторов и их групп, способствующих оптимизации энергетического теплового потенциала процесса набора криогенной стойкости структуры бетона и его компонент, изложены автором в форме, доступной широкому кругу инженеров-стороителей и научных работников. Возможность расчета требуемых параметров и выбора оптимальных режимов производства работ с использованием вычислительной техники, позволяет еще на стадии подготовки к строительству, обоснованно прогнозировать результаты деятельности и выбирать лучшие варианты организационно-технологических решений возведения конструкций в условиях зимы умеренного климата.

Разработки по выбору оптимальных технологических режимов процесса набора требуемой прочности бетона использовались в период с 1994 по 1997 годы в строительных организациях Белоруссии и фирмах Ченстоховского региона в Польше. Общий экономический эффект составил соответственно 40 и 25 тыс. долларов США или 7-5-24% по отношении к стоимости энергоносителя на 1 м^ уложенного бетона.

По вопросам организации и возведения монолитных констру кций автором разработаны и опубликованы 60 работ, из них по теме диссертации 32, в том числе одна монография и одно учебное пособие.

Объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 9 разделов, основных выводов и приложения, содержит 328 страниц текста, в том числе 60 рисунков и 202 таблицы. Список литературы имеет 255 наименований, из них 40 на иностранных языках. Основное содержание диссертационной работы изложено в 32 публикациях , в том числе монографии и учебного пособия на польском языке.

Структура диссертационной работы приведена в методической схеме исследований =>

этап 1 этап 2 этап 3 этап 4

Проблема формирования энергетического потенциала в процессе набора прочности бетона, обеспечивающей криогенную стойкость структуры бетона Исследование динамики изменения составных частей энергетического потенциала под влиянием технологических факторов Двухфакторный анализ зависимости энергетического потенциала от основных параметров факторов производства Интегральный тепловой энергетический потенциал

V

Расчет величины теплового энергетического потенциала в конкретных производственых условиях

V

V Определение рациональных областей сочетания организационных н технологических режимов возведения монолитных бетонных конструкций

V Характер изменения во времени тепла гидратации цементов и прочности бетона в зависимости от температуры твердения

Принципы формирования энергетического потенциала процесса выдерживания бетона, обеспечивающего заданные условия получения критической прочности бетона в конструкции

V

Алгоритм решения задачи

V

Установление рациональных границ величины энергетического потенциала процесса набора морозостойкости бетона

V

Анализ количества и интенсивности тепла гидратации цемента, обеспечивающего требуемый энергетический потенциал V

Определение типов и параметров зависимости энергетического потенциала процесса набора морозостойкости бетона с учетом массивности и степени насыщенности конструктивных элементов металлом

V

Технологии возведения монолитных бетонных конструкций при пониженных температурах в регионах с умеренным климатом

V

Разработка метода практического приложения теоретических предпосылок достижения минимального энергетического потен циала в процессе возведения бетонных конструкций в условиях пониженных температур умеренного климата

V

Регулируемые технояогиеские режимы, обеспечивающие достижение прочности бетона при рациональных затратах энергии

V

Анализ энергоемкости процесса набора прочности бетона в условиях пониженных температур умеренного климата

V

Анализ скалярного поля энергетического теплового потенциала

V V

Проблема и концепция исследования Исследование величин теплового энергетического потенциала под влиянием отклонений от нормативных условий твердения бетона:

V

V Многофакторный анализ энергопопо-требления при возведении бетонных конструкций:

Построение дерева цели

V

V Решение оптимизационных организационно-технологических задач возведения бетонных конструкций V

Методы исследований

V

Лабораторный анализ и натурный эксперимент Математическое - массивности,

- арматурных элементов, - теплозащитных <1 кг =ЯМр,АМ2Л) к2 -Р(Тр)и др.

моделирование свойств опалубки Выводы

ГГроблема формирования энергетического потенциала в процессе набора прочности бетона, обеспечивающей криогенную стойкость структуры

композита при возведении бетонных и железобетонных конструкций при пониженных температурах в регионах с умеренным климатом решается на основе исследований энергоемкости используемых технологий при подтверждении выдвигаемых гипотез:

1) Для достижения бетонном требуемого класса при пониженных температурах наружного воздуха конструкция должна получить определенный тепловой энергетический потенциал, достаточный для обеспечения криогенной стойкости его структуры при замерзании. Величина компонент и критерии формирования потенциала зависит от принятых технологических режимов производства (температура бетона, степень насыщенности конструкции металлом, степень тепловой защищенности конструкции, вид и активность вяжущего); климатических условий (температура наружного воздуха, скорость ветра и др.). Исходя из этого можно допустить, что существуют такие сочетания указанных факторов, при которых достигается требуемый класс бетона при минимальной величине энергетического теплового потенциала Щ.

2) Предполагается, что существует такая интегральная величина (норматив) экзотермического тепла реакции гидратации цемента, при достжении которой обеспечивается набор прочности бетона, способной противостоять развитию деструктивных криогенных процессов £)2 .

3) Можно полагать так же, что существуют такие параметры тепловой изоляционности опалубок, использование которых обеспечивает необходимый класс бетона при минимальной величине теплового энергетического потенциала. Количество тепловой энергии, аккумулированное в утепяённыой опалубке (¿ц, при этом, требует компенсации за

счет естественных или искусственных источников энергии.

4) Предполагается, что компенсируется также от естественных или искусственных источников тепловой энергии количество тепла, аккумулированное в армирующем материале и закладных деталях

5) Можно предположить также, что существуют такие определители пригодности разрабатываемых математических моделей, описывающих изменение величины теплового энергетического потенциала, компонент и критериев, его формирующих, используя которые, можно построить предпочтительные математические модели взаимосвязи изменения величины теплового энергетического потенциала под воздействием множества конструктивных, организационо-технологических и климатических факторов и их совокупностей,

обеспечивающих криогенную стойкость структуры бетона при миниальном потреблении энерпш.

Исследование закономерностей изменения величины энергетического потенциала во взаимосвязи с факторами производства, их оптимизация по критериям энергетических затрат при помощи одно-, двух-, многофакторных и интегральных уравнений связи, позволяют установить близкие к оптимальным технологические режимы производства бетонных работ и достичь минимально возможного расхода энергии, обеспечивая требуемую прочность бетона при замерзании. Модель формирования энергетического потенциала представляется рисунками 1 и 2. Энергия, МДж/м

А £

_ ч '—1 >—( >—ч 1—ч 1

13) / с 0 у >14]

С * ■га * ,о

[6] р |||.> --; Врем ) ч, час

Рис.1. Предлагаемая модель формирования теплового энергетического потенциала при ^ > 20°С , где

[1] - изменение величины энергетического потенциала во времени,

[2] - изменение величины начальной тепловой энергии бетона во времени,

[3] - процесс повышения энергетического потенциала за счёт тепла гидра-

тации цемента,

[4]- условная граница формирования норматива экзотермш цемента,

[5] - процесс аккумуляции тепла в арматурной стали и закладных деталях,

[6] - процесс аккумуляции тепла в конструкции утеплённой опалубки.

Энергетический тепловой потенциал процесса набора прочности бетона, обозначенный на рнсунках 1 и 2 линиями ОБ - ОВ + ОС - (ОЕ + ОР), формируется в соответствии с уравнением

+ о >

где ()1-компенсирующая часть интегрального энергетического потенциа-циала (ИЭП), поступающая от естественных или искусственных источников энергии, направленная на покрытие дополнительной к нормативной величине ИЭП, МДж/м^; (~22 - нормативная величина ИЭП, получаемая от естественных источников энергоносителя, достаточная для достижения заданного класса бетона, МДж/м^; (¿¡+0(4 - дополнительная к норматив-

¿2«е тия, МД* /м3 эн Тех :ргос юло б ере ия гаюи. эя

г. <в ерхн 1Й ГЦ едел

7"1

Тех юло ерго ия ¡мка > и -1 ^ , т 1— ч

1 пое дел! у

\ [31

¡0) -

Р и [ в >емя час.

х

-у

Рис. 2. Предлагаемая модель формирования теплового энергетического потенциала при 0<^< 20°С ной величина интегрального энергетического потенциала, возникающая под влиянием отклонений от нормативных условий твердения бетона и требующая дополнительных источников энергии, МДж/мЛ Модель расчета интегральной величины теплового энергетического потенциала в пределах обозначенных отрезков времени х} и х2, при измененяющейся величине его компонент представляется уравнением

т2 гг Г2 Г2 п

1 П П П 1

Подтверждение выдвинутых гипотез и связанное с ним решение поставленных задач основываеся на постановке экспериментальных и теоретических исследований процесса набора криогенной стойкости структуры бетона при созревании его в условиях пониженных темпера-

тур зимнего времени. Выполнены исследования процесса набора прочности во времени и температуре бетона В15, В20, ВЗО, В40 и изменений величины теплоты реакции гидратации цемента отечественного производства ШПЦЗО, ПЦЗО, ПЦ40, ПЦ50, БТЦ60, а так же производимого польскими фирмами Хэлм 35z, 35, 45; Гураждже 35, 35р; Стшельце Опольске 35z; Новины 35, 35р; Малогощ 35/90, 45, используемых в процессе возведения бетонных и железобетонных конструкций при пониженных температурах умеренного климата. Исследования основаны на математических методах планирования и анализа эксперимента таких как: полный факторный эксперимент; полный факторный эксперимент с дробной репликой; ротатабельное планирование второго порядка; пассивный эксперимент; регрессионный, корреляционный, интегральный и векторный анализы, позволяющие исключить недостатки обычных традиционных методов экспериментирования, связанных с необходимостью изучения влияния каждого фактора отдельно при фиксированных значениях других факторов.

Исследования изменения прочности бетона в температуре и во времени проводились с применением как разрушающих, так и неразруша-ющих методов испытания согласно стандартам стран СНГ и б. СЭВ.

Для определения изменения количества экзотермического тепла реакции гидратации цемента во времени и температуре использовались известные методы калориметрии, в том числе по ГОСТ 310.5-80 Цементы. Методы испытания, применяемые в странах СНГ.

Для моделирования температурно-климатических условий созревания бетона использовались климокамеры КТК-3000 и KTBV-8000/2 с програмным обеспечением. Исследование режимов остывания бетона в конструкциях производилось на образцах-фрагментах и натурных бетонных и железобетонных конструкциях с использованием хромель-копелевых термопар. Измерение ЭДС термопары осуществлялось переносным потенциометром ПП-63. Температура смеси льда и талой воды, помещенные в сосуде Дюара, принимались как температура в нулевой точке. Измерения температуры наружного воздуха осуществлялись ртутными термометрами ТА-б с ценой деления 0.5°С (ГОСТ 215-73).

Разработка и систематизирование математических моделей состояний и взаимосвязей одно- и многофакторных систем организационно-технологических параметров основаны на исследованиях процесса возведения бетонных конструкций при помощи четырех групп моделей: - модели первой группы, используются для описания однофакторных зависимостей изменения энергетического потенциала и критериев, его

формирующих, во взаимосвязи с конструктивно-технологическими и климатическими факторами у - Р (х). Анализ однофакторных зависимостей технологических параметров процесса строительного производства проведен с использованием математических моделей, предпочтительность которых установлена при сравнении пригодности простейших аппроксимирующих функций.

- модели второй группы служат для описания двухфакторных зависимостей энергетического потенциала и критериев, его формирующих, от сочетания двух влияющих факторов у = Р (х¡, х^) и г = Р(х, у). Математические модели двухфакторных взаимосвязей построены с использованием функции двух переменных и полинома второй степени при количестве переменных к = 2, экспериментов п = 13, повторений j = 2.

- модели третьей группы отражают многофакторные взаимосвязи энергетического потенциала и критериев, его формирующих, образовывающиеся под влиянием совокупности трех и более конструктивных, организационно-технологических и климатических факторов у - Р (х¡,Х2,хЗ,---> хп )• при помощи полиномаов первой и второй степени.

Математические модели четвертой группы предназначены для описания интегральных величин энергетического потенциала и закономерностей их изменения под воздействием сочетаний влияющих факторов. Динамика взаимосвязей энергетического потенциала, его компонент с влияющими факторами и их совокупностью рассмотрены в эвклидовом пространстве ЕР при п = 1...3.

Определение изменений количества тепла гидратации цемента ПЦ40 и ПЦ50 во время протекания процесса твердения бетона класса В20 и ВЗО проводилось при ротатабельном планировании эксперимента. Функции цели (величина тепла гидратации цемента и прочность бетона) определялись в зависимости от температуры твердеющего бетона и времени набора требуемой прочности Н = Р( г), %Я28 ~ ^('Су Исследование пригодности функций для построения предпочтительных математических моделей подтверждает соответствие полиномома второй степени у/ю = Ъ0 + Ь1х1 + Ъ2х2 +Ь12хгх2 + Ьпх] + Ъ22х\ ( 3 )

для описания зависимостей Н х) при Ур0 <=> Н, КДж/кг; ^ о

Х2 о г, ч, и ~ ПРИ Уро "/',к28 о г, ч.

Адекватность и существенность моделей проверена и подтверждена тестированием величины функции Фишера при соблюдении условий РШ>РЬ и Р^ < Р1г. Определены, линейный и ориентированный параболлический тип зависимостей Ки = Р(II) и Н = Р(Ки), математиче-

ские модели, их описывающие и позволяющие непосредственно рассчитывать количество тепла гидратации цемента в зависимости от величины достигнутой прочности бетона; закономерности изменения прочности бетона в зависимости от количества тепла гидратации цемента. Существенность полученных математических моделей проверена сравнением параметра функции F, = R\N-k)l(k-\)(l~Rz), где R2 -коэффициент детерминации; к- число членов уравнения (количество коэффициентов регрессии); N - количество экспериментов, с критической величиной Fmr_lir_t. При Ры г Fb исследуемая модель существенна.

Построение подели взаимосвязей параметров регулируемых технологических режимов, обеспечивающих достижение заданного класса бетона при рациональных затратах тепловой энергии предусматривает моделирование: зависимостей изменения температуры бетона, закономерностей влияния массивности, степени насыщенности конструкции металлом на изменение температуры твердеющего бетона во времени, обеспечивающих рациональные затраты энергии; влияния средней температуры твердеющего бетона на величину энергетического потенциала; изменения энергетического потенциала во времени; зависимости изменения величины энергетического теплового потенциала при изменении температуры окружающей среды.

Изменения начальной и средней температуры твердеющего бетона (ij и t6) в рациональных пределах продолжительности набора прочности бетона, обеспечивающей криогенную стойкость структуры композита при замерзании, в конструкциях с Мр = 6 *■ 16 м"1 и изменяющейся температуре твердеющего бетона Ф const, представлено семейством параболических функций (деформаций) у = Ь0 + Ь,х+Ъг х2, при х «> г;у <=> if, и xotjo t6. Установлены минимально возможная 2.2<tj< 4.6 °С , О < t6 < 1 "С и максимально допустимая величны начальной и средней температуры твердеющего бетона 19.8 ¿tj i 34.2 °С, t6 < 12 °С .

С уменьшением массивности конструктивных элеменнтов линейно возрастает величина начальной температуры бетона иеармирован-ных конструкций и армированных при степени насыщенности металлом О < ц< 2.5478 % ( < 200 кг/м3). При увеличении степени армирования от 200 до 500 кг/м3 (2.5478 < ц < 6.3694 %) закономерность tx = F(Mp)

соответствует показательной функции у-Ь0х", где х о Мр- модуль

поверхности конструкции, м"1; у est j - начальная температура бетона, °С; ft- степень насыщенности конерукции металлом,%. Снижение массивности бетонных строительных конструкций ведет к увеличению начальной температуры бетона. Рациональные границы изменения ее при Мр-

const и 0.0127 < jui 6.3694 % имеют замкнутые пределы: для Мр- 6 м'1 — от 4.6 до 19.8+27.8 °С; д ля Мр= 12м'1— от 2.2 до 24.6+34.2 °С; для Мр= 16 м'1 — от 2.2 до 27.8 +34.2 "С.

Изменение начальной температуры твердеющего бетона немассивных конструкций в зависимости от степени насыщенности их металлом соответствует закономерностям изменения показательной функции, представленной в виде математической модели: для Мр= 6 м"' — = 24.64//"", пригодность которой определяется точностью (/=0.111%, ве-личной остаточной суммы квадратов отклонений Sost ~ 0.838, коэффициентом корреляции R-0.9994 и величиной средней кривизны функции £^=0.132; для 12 < Мр < 16 м"' предпочтительной моделью является логарифмическая парабола: для Мр= 12 м"1 = 28.48 + 5.371g/< +1.761g'//, где ¿/=3.56%, Sost = 0.522, /{=0.9852, £„=0.0087; для Мр= 16 м-' tx = 30.44 + 5.781g// + 2.731g'>, где^= 3.78%, Sost = 0.418, Ä=0.9809, А:„=0.007.

Полином у,ю! ~Ь0 + bjX, + b2x, +- bnXjX2 + Ьих/ + Ь:2х,2 яячяется предпочтительной математической моделью, описывающей зависимости изменения величины начальной температуры бетона и температуры конструкции с учетом влияния модуля поверхности и степени насыщенности конструкции металлом tj=F(Mp,ju) и i-> =/YMp.fi).

Изменение величины энергетического теплового потенциала от средней температуры твердеющего бетона IQ - F(t^) при ц ~ const, исследовано на плитах и балочных конструкциях с 6 < Мр < 16 м"' при 0.0127 < р < 6.3694%. Конструкции выполнялись из бетона В20 на ПЦ40 при расходе цемента 330 кг/м^ и w/c = 0.59. Температура окружающей среды изменялась -1 ä t5 г -25°С. В процессе набора прочности бетона Ru - 40%R28 в конструкциях с Мр - 10 м"1 например, рациональная

~ о

величина параметров изменялась в пределах 4,6 < ij <, 32.6 С, 0.250 < ^ < 0.480 Вт/(м^-К), 1 > t(5 > !ГС. Установлены пределы изменения рациональной величины средней температуры твердеющего бетона при Мр = 6 м'1 гб = 1+ 8°С, при Мр = 8м'1 t6 =1+10°С, при Мр = 12м'1 t6 = 1+12°С, при Мр - 14 m"j t6 = 1+12°С, с Мр = 16 м'1 t6 = 1 + 12 °С. Показатель прочности созреваемого бетона по истечении 70+131 часов Ru > 40%R2g. Закономерности изменения величины энергетического потенциала при изменяющейся средней температуре твердеющего бетона 2Q=F(tfi), гдех О t6; у ЪО, соответветствует закономерностям изменения параболы y = ba+bjX+b2x . Парабола, описывающая верхнюю допустимую границу зависимости UQmv ~ F{t6), имеет форму выпуклой, гладкой, дифференцируемой на рассматриваемом отрезке. Величина

энергетического потенциала увеличивается по мере увеличения температуры твердеющего бетона. Скорость изменения потенциала составляет от 4.87 до 0.59 МДж/(м^-°С) и снижается по мере увеличения температуры твердеющего бетона. Ускорение имеет постоянную величину, независимую от температуры, уменьшающуюся по мере увеличения теплового энергетического потенциала и составляющую 0.419

+0.223 (МДж(м^-°С))/с'С. Функция, описывающая нижнюю возможную границу зависимости = Е(1б), является параболой вогнутого

очертания, гладкой, дифференцируемой на рассматриваемом отрезке. Энергетический потенциал увеличивается по мере увеличения температуры твердеющего бетона, а скорость изменения потенциала

•3 О

составляет от 2.91-5-6.96 МДж(м->- С), возрастает с увеличением температуры твердеющего бетона и снижается при увеличении модуля поверхности конструкции. Такую тенденцию можно объяснить заметным влиянием большой поверхности охлаждения конструкции и повышенной скоростью остывания. Ускорение имеет постоянную величину, независимую от температуры твердеющего бетона, уменьшающуюся по мере увеличения энергетического потенциала и составляющую 0.400-г-

1 О о

0.244 (МДж(м->- С))/ С. Подтверждением приоритета параболической модели взаимосвязи Щ - в сравнении с уравнением прямой

является величина остаточной суммы квадратов отклонений, которая у параболы в 17 раз меньше. Это не исключает, однако, возможности применения в инженерных расчетах линейной модели, построенной на основе функции у = Ьв + Ь1х.

Количественной мерой внутренней неупорядочкости состояния процесса твердения бетона при пониженных температурах служит энтропия

" ш

■J-

, < (4 )

ч

В исследованых массивах армированных бетонных конструкций с Мр = 6 м'1 при 1< /g £ 8°С и 131> т > 89 часов и закономерностях изменения температуры твердеющего бетона во времени t6 = 27.233-0.251 г+0.0004 т2 при Söst = 0.044; d = 0.0361; R = 0.999819;

L3(y) = 0.0682; Krs = 0.000735 величина энтропии S = 4.55 МДж/(м3-°С). В армированных конструкциях с Мр - 16 м'1 при t6 = 29.992-0.301г+0.001г^; Söst = 0.061; d = 0.031; R = 0.999845; Krs =

0.000099 величина энтропии ¿Г = 23.33 МДж/(м^-°С). Установлено, что величина энтропии возрастает с уменьшением массивности конструкции. Это явление объясняется увеличением интенсивности теплообмена с окружающей средой и служит термодинами ческой характеристикой процесса созревания бетона. Определена нтегральная величина энергетического потенциала процесса набора прочности бетона, обеспечивающей криогенную стойкость структуры композита при замерзании, в пределе изменения /6 = 1- п и представлена уравнением

л

и(х,у) = ^{ь,+Ъ1х+Ь2.х2)Лс, (5)

/

где л о /6-средняя температура твердеющего бетона,°С; у<^> Щ - аппроксимированная величина энергетического потенциала процесса набора прочности бетона, МДж/м^; 1](х,у)- интегральная величина энергетического потенциала в пределе изменения (х,у) при = ¡■■■п.

Изменения теплового энергетического потенциала от кинетики набора прочности бетона, вызванной воздействием отрицательных температур, исследованы на основании экспериментальных и расчетных данных изменения температуры остывания конструкции во времени. Установлены следующие закономерности: уменьшение величины энергетитического потенциала с увеличением продолжительности процесса набора прочности бетона; рациональные пределы изменения времени, в течении которого потери тепла не превышают 5%, составляющие: для Мр = 6 м*' от 89 до 131 часа, для Мр = 8 м"' от 79 до 131 часа, для Мр = 10 м'' от 74 до 131 часа, для Мр = 12 м"1 от 70 до 131 часа, для Мр = 14 м'1 от 74 до 131 часа, для Мр = 16 м"! от 70 до 131 часа; зависимости величины энергетического потенциала -£Отах ~

= г); = .Р(г)от кинетики набора прочности бетона в

процессе твердения описывается квадратным трехчленом. Функция, описывающая верхнюю допустимую границу изменения зависимости Ц2пш = Р(г), имеет форму выпуклой параболы, гладкой, дифференцируемой на рассматриваемом участке. Скорость изменения потенциала возрастает с увеличением продолжительности процесса набора прочности бетона от 0.18 до 0.77 МДж/(м^ч), а так же при увеличении модуля поверхности конструкции от 0.18 до 0.43 МДж/(м^ч). Ускорение уменьшается от 0.01 до 0.0035 (МДж/(м^-ч))/ч по мере увеличения модуля поверхности конструкции. Функция, определяющая нижнюю возможную границу зависимости Д2„,„ = т), имеет форму вогнутой параболы, гладкой, дифференцируемой на рассматриваемом отрезке. Энергетиче-

ский потенциал нижней возможной границы предела уменьшается по мере увеличения времени набора прочности бетона. Скорость изменения потенциала составляет от 1.30 до 0.40 МДж/(м^ч) и снижается по мере увеличения времени набора прочности бетона. Ускорение имеет постоянную величину, независимую от времени набора криогенной стойкости структуры бетона и модуля поверхности конструктивного элемента, равную 0.015 (МДж/(м3-ч))/ч.

Изменение величины теплового энергетического потенциала во времени под воздействием изменяющихся совокупностей факторов называется потещиапоемкостью процесса набора прочности бетона

Тг

конструкции ил[( f ^ ^ МДж/(м^-ч) (6).

dr J г п

Зависимость изменения энергетического потенциала от температуры окружающей среды в процессе набора прочности бетона исследованы на фрагментах конструкций с Мр=6 и 10 м"' при 0.0127 < р <, 6.3694 %. Фундаменты конструкций на строительной площадке ыполняпись из бетона В20 на ПЦ40 при количестве цемента 330 кс/м? и w/c = 0.59 при условиях: -5 > г5 > -25°С, 4,6 < t} < 16.6°С, 0.722 <к2< 0.489 Вт/(м--К), t6 = 1°С. Прочность бетона по истечении 131 часа превышала 40%R.28- Установлена закономерность изменения зависимости IQ = F(t$), описываемая параболой с очень малой величиной кривизны y = b0+b1x+b2x2, что создает возможность пользования линейной зависимостью. Увеличение количества арматурной стали в конструкции до 500 кг/м^ ведет к уменьшению величины энергетического потенциала на 8%. Оределены тип, параметры, коэффициенты регрессии и определители пригодности функции у - b0 + bjX + bjX2 и у = b0 + bjX (*) при

1 0

условиях, Мр = 10 м"1, р = const, t6- 1 С. Скорость изменения теплового

энергетического потенциала составляет 2.095 ч- 2.324 МДж(м^-°С), что соответствует среднему углу наклона прямой Zeo = 72°. В то время, когда скорость изменения энергетического потенциала процесса возведения неармированных монолитных конструкций составляет 1.857 МДж/(м^-° С), что соответствует углу наклона прямой линии 68.5°. Точность модели 2.5%. Пригодность модели подтверждается высокой величиной коэффициента корреляции, малыми значениями остаточной суммы квадратов отклонений и высокой точностью модели.

Разработана методика прогнозирования расчетной температуры наружного воздуха в зимнее время в регионе с умеренным климатом.

Исследование величин теплового энергетического потенциала,

возникающих под влиянием отклонений от нормативных условии твердения бетона и требующих дополнитнльных источников энергии,

связанных с образованием новых конструктивно-технологических особенностей в процессе набора криогенной стойкости структуры композита при замерзании, таких как: фактор формы конструкции, называемый модулем поверхности-, арматурные элементы и закладные детали в конструкциях; теплозащитные свойства ограждения. Исследования процесса набора криогенной стойкости структуры бетона при замерзании, закономерностей изменения величины энергетического теплового потенциала во взаимосвязи с влияющими факторами проводились на образцах-фрагментах конструкций и натурных конструктивных элементах таких, как: фундаменты под технологическое оборудование, стены и каркас промышленных и гражданских зданий при Мр = 6 м"1 и размерах 100 х 100 хЮО см; колонны технологических площадок я каркасов зданий при Мр = 8 м'1 и размерах 50 х 50 х 400 см; обвязочные балки и ригели при Мр - 10 м"1 и размерах 30 х 60 х 560 см; монолитные стены подвалов и инженерных сооружений при Мр = 12м"1, размерах 20 х 80 х 625 см; плиты перекрытий и покрытий при Мр - 14 м" размерах в плане 205 к 350 см и толщине 14 см, а так же при Мр - 16 м"', размерах в плане 230 х 350 см и толщине 12,5 см.

Исследованиями взагшосвти факторов EQ-F(Mp) подтверждаются целесообразность способов возведения немассивных армированных бетонных конструкций при пониженных температурах зимнего времени в умеренном климате, обеспечивающго набор прочности бетона по методу

о

термоса; термосные методы, обеспечивают достижение небольших (<6 С) градиентов температуры по толщине сечення конструктции, исключающих деструктивное воздействие температурных напряжений, возникающих в бетоне. Пределы изменения рациональной величины энергетического потенциала в процессе возведения бетонных конструкций составляют: для конструкций с М„ = 6 м'!— 57.096+104.631 МДж/м3; с Мр = 8 м"! — 53.109+105.715 МДж/м , с Мр = 10 ,\Г! — 52.881+106.457 МДж/м3; Мр = 12 м"1 — 52.543+106.755 МДж/м3; Мр = 14 м'1 — 52.699+106.423 МДж/м3; Мр - 16 м"' — 52.102+103.32 МДж/м3. Наличие отмечаемых пределов подчеркивает справедливость предположения о изменяемости величины энергетического потенциала. При 6 > Мр <16 м*1, изменение минимально возможной величины энергетическогопотенциала приобретает закономерности гиперболической функции

у о ,=---(7)

0.0205А/ -0.0209

Обласгь определения функции ¿Ят1п2 = Р(Мр) является так же замкнутым пределом, содержащим соответствующие параметры:

- степень насыщенности конструктивного элемента металлом р < 3.1847%,

- температуру наружного воздуха - 5 <, г_у < -1 °С,

- начальную температуру твердеющего бетона 2.2<1 ¡< 4.6аС,

- среднюю температуру твердеющего бетона с^ £ 1 °С,

- продолжительность набора критической прочности бетона х > 131 ч,

- коэффицинт теплопередачи опалубки 0.619й а 0.059 ВтДм^-К).

При 6 < Мр < 16 м'1 зависимость изменения максимально допустимой величины энергетического потенци&ча имеет вид квадратного трехчлена

= 94.695+1.626Л/ -0.06756Л/; ( 8 )

с установленной областью определения функции 2~0.такя2 ~ Р(Мр) в виде замкнутого предела и граничных условий, при которых:

- степень насыщенности конструктивного элемента металлом 3.1847%,

- температура наружного воздуха = -25°С,

- начальная температура твердеющего бетона 26.2< 1] <34.2°С,

- средняя температура твердеющего бетона 1 12°С,

- продолжительность набора критической прочности бетона 89 <т < 131ч,

- коэффициент теплопередачи опалубки 0.842> ¿2 2 0.18 Вт/(м^-К).

Влияние арматурных элементов е конструкциях на изменение величины энергетического потенциала в процессе набора прочности бетона при пониженных температурах обусловлено, прежде всего, изменением количества аккумулированного в арматуре тепла и скорости теплообмена конструкции с окружающей средой. Установлена количественная характеристика степени насыщенности конструктивного элемента металлом, определяемая величиной коэффициента объёмного

Р. о/

армирования из выражения /л =--, %, эквивалентная расходу

Г,

армирующих элементов Р, = ^^, кг/м^. Расчет и оптимизация

количества потерь тепла в результате аккумуляции его в арматуре и закладных деталях соответствует алгоритму, содержащему:

- расчет величины снижения начальной температуры бетона в результате нагревания армирующего материала и закладных деталей

& = (9)

- расчет величины показателя снижения температуры по отношению к 1кг арматуры и закладных деталей при величине перепада между температурой наружного воздуха и температурой бетонной смеси равным

1°С (в случаях применения строительной стали показатель перепада температуры в расчете на 1 кг стали, определяется по формуле

£е= 1.963-0.061/J +0.00421//; (10)

-уточнение величины температуры бетона после нагревания материала арматуры и закладных деталей по формуле

(И)

- расчет количества тепла, аккумулированного в арматуре и закладных деталях

&=^¡йгГсЛ -1,) +Kc(t} ~t,)J (12)

Обозначения, принятые в формулах:

/л - степень насыщенности конструктивного элемента металлом, %, Рх- количество арматурной стали вместе с закладными деталями, кг/м3; ys -средняя плотность материала арматуры и закладных деталей, кг/м3; !] - начальная температура бетона, °С; г,- температура бетона с учетом аккумуляции тепла арматурой и закладными деталями,°С; iy температура наружного воздуха, °С; cs - удельная теплоемкость арматуры и закладных деталей, кДж/кг.

Конструктивно-технологические характеристики исследованных железобетонных конструкций в процессе их возведения: 6<Мр<\6 м"'-предел изменения величины модуля поверхности конструктивных элементов; 0.0127 < р ä 6.3694% - степень насыщенности конструктивных элементов металлом; В20 na СР40 - класс бетона и марка цемента; Ru > 40%R2s (12 МРа) - криогенная стойкость структуры бетона. Зависимость изменений максимальной величины энергетического потенциала от степени насыщенности конструкции металлом исследована при температуре окружающей среды /5 = -25°С, в пределе изменения величины коэффициента теплопередачи опалубки 0.924 > kj ä 0.18 Вт/(м2К); миннмаль-

О

ной — при температуре 5 С, в пределе изменения величины коэффициента теплопередачи опалубки 0.783 > к2 ä 0.06 Вт/(м^-К); средней —

о

при температуре -16.9 < fj< -17.5 С, в пределе изменения величины коэффициента теплопередачи опалубки 0.826 > ¿2 - 0.12 Вт/(м^-К). В процессе созревания бетона в конструкциях максимально возможная величина энергетического потенциала при снижении температуры наружного воздуха от -5 до -25"С возрастает по мере увеличения начальной температуры бетона от 19.8°С (Afp = 6 м"') до 27.8°С (Мр= 16 м"'): от 92.44 до 100.43 МДж/м3 в конструкциях с Мр = 6 м"1, от 96.18 до 105.16 МДж/м3 в конструкциях с Мр ~ 12 м"1, от 96.58 до 103.32 МДж/м3 в

конструкциях с Мр = 16 м"'. Увеличение количества арматуры в пределах 0.0127 ¿ /и < 6.3694% требует увеличения верхней допустимой границы предела изменяемости начальной температуры твердеющего бетона от 19.8 до 27.8еС для конструкций с Мр - 6 м'1; от 24.6 до 34.2°С для

I o !

конструкций с Мр =12м" , от 27.8 до 34.2 С для конструкций с Мр=\6 м.

Зависимость энергчгтического потенциала от степени насыщенности конструкции металлом, описывающая величину верхней допустимой границы предела изменения и изменение средней его величины, аппроксимирована показательной функцией

у = Ь,хь>, где * SQ, (13)

являющейся предпочтительной, в то время, как для нижней возможной границы изменения энергетического потенциала в конструкциях с Мр = 6 -5-8 м"1 предпочтительной функцией является квадратный трехчлен y = b0+bjX+b2x2,rß.c х <=> }г,у о SQ. (14) Теплозащитные евойста теплового ограждения являются фактором, влияющим на процесс набора криогенной стойкости структуры бетона при пониженных температурах наружного воздуха. В расчетах теплозащитной характеристики с учетом величины коэффициента теплопере-дачи опалубки следует вносить поправку на воздействие изменяющейся скорости ветра. Величина коэффициента теплообмена при помощи конвекции с большой степенью адекватности описывается выражением at=7.61v0í5, (15)

где 0 < v < 20 - скорость ветра м/сек. Пригодность модели обеспечивается малой величиной остаточной суммы квадратов отклонений Söst = 0.488, при R = 0.999898 и d - 0.02043%. Количество тепла, аккумулированное в слоях теплозащитного ограждения, условно принимая линейный закон изменения температуры в толще ограждения, определяется по формуле

= (16)

t-1

где tz¡ - средняя температура теплозащитного ограждения конструкции, "С. Предложен рад теплозащитных ограждений толщиной 3+370 мм, выполненых из эффективных теплозащитных материалов.

Двухфакторный анализ зависимости энергетического потенциала от основных параметров факторов производства предусматривает:

Определение рациональных областей сочетания технологических режимов возведения монолитных бетонных и железобетонных конструкций зимой основано на исследованиях зависимостей изменения энергетического потенциала IQ- F0¡,M) П°Д влиянием комплексного воздействия температуры окружающей среды и степени насыщенности

конструкции металлом, находящимися на предельной поверхности раздела области энергетического потенциала на энергосберегающую и энергоемкую при условиях: х tj = -1*-25вС, у <=> ц - 0.6369^6.37%, t^ * const, Модель предельной поверхности записываются выражением общего уравнения плоскостиz = Ь0 где х •»/,,><<=>/<, г<=>¿2- Уравне-

ния предельной поверхности, построенные для отдельной конструкции, являются ее деформациями. Для конструкций с Мр= 6 м"', например, предельная поверхность имеет вид, представленный на рисунеке 3.

МДж/м

0,6369 1,2748 1,9108 2,5478 3,1847 3,8217 6,3694

Рис. 3 Предельная плоскость разграничения 'энергопотребления и конструктивно- технологические параметры: V = 1 м3,В20,1<и -- 40%Н2,у, ПЦ40, С = 330 кг/и3, к/с = 0.591б = 1 +8°С, = 7.8 н- 27.8°С, г = 131-5-894, ¿2 = 0.479-й).24 Вт/(м2-К). Уравнением граничной линии раздела энергетического потенциала в неармированных конструктивных элементах есть предельная прямая г = Ь0 + Ьгх, где х <=> Щ.

Определение питое и параметров зависимости энергетического теплового потенциала с учетом массивности и степени насыщенности конструкции металлом Щ-Р{Мр,ц) представлено исследованиями

закономерностей изменения его величин: минимально воможной Щт{п = Р( Mp.fi), при /5 = - 5°С и - 1°С; средней 1<2$г -- Р( Mp.fi) при = -16 -17°С и Г,5 = Ы2°С; максимально допустимой Щтах ~ Р(Мр,р), при = - 20°С и -25 °С, = 1-г 12 "С. Исследование температурных режимов созревания бетона в конструкциях с М„ = 6 + 16 м"1 и ц - 0.0127 -1-6.3694% из В20 на ПЦ40 при С = 330 кг/м^и \у/с = 0.59 в процессе набора прочности при [(/я -¡я)/*,,]• 100¿5%и ¡(/;4 -гг,)//„]■ 100 <5% и

SQ = F(t},(6)явилось основанием для определения минимально возможной величины энергетического потенциала. Исследования проводились при

О

температуре окружающей среды, равной - 5 С в течении 131 часа. Началь-

О

ная температура бетона в то время уменьшалась от 4.6. до О С, средняя

О

не превышала 1 С. Величина коэффициента теплопередачи опалубки изменялась в зависимости от изменения величины модуля поверхности конструкции в пределах от 0.924 до 0.180 Вг(м^-К). Прочность бетона на сжатие составляла не менее 40%R2g. Величина энергетического потенциала отличалась на 7.2%, уменьшалась вместе с увеличением модуля поверхности и степени насыщенности конструктции металлом. Количество экспериментов, в которых отклонение превышает 5% - ный предел, составляло 20%. Это свидетельствует о зависимости изменения величины энегетического потенциала от модуля поверхности и о том, что энергетический потенциал, описываемый зависимостью IQ = F{Ue,p), не

является постоянной величиной. Увеличение содержания стали в конструктивном элементе снижает величину энергетического теплового потенциала в пределах 5%. Аппроксимирование экспериментальных данных по методу наименьших квадратов выполнено при помощи общего уравнения плоскости z = b0 +blx + b2y, удовлетворяющего условиям предпочтительности математической модели, где х <=> Мр -модуль поверхности конструкции, у о р - степень насыщенности конструкции металлом,%, z <=> Y.Q- минимально возможная величина энергетического потенциала строительного процесса, МДж/м3. Плоскость IQmjn-F(Mp,fj) наклонена по отношению к осям "х" и "у"- под углом 16°. Скорость изменения энергетического потенциала относительно осей координат одинакова и составляет 0.29 МДж/(м^-А/р и 0.29 МДж/(м^'/^. Определение изменения средней величины энергетического теплового потенциала выполнялось на основе экспериментальных данных температурных режимов процесса набора прочности бетона, равной 40%R28 при : -16 £ f3>-17°C; 104 ^ гг 125 час; 19 > t} г 12°С; 5.2 г161> 1.8°С; 0.826 >к2> 0.156 Вт/(м2-К). Увеличение энергетического потенциала процесса набора прочности бетона отмечается в центре потенциального поля при: Afp=6+10 м'1 и /j=i.9i08+3.i847%. В той области поверхности находится максимально допустимая величина энергетического потенциала. Величина потенциала, в точках, расположенных в периферийной области поля энергетического потенциала ниже на 8%. Количество экспериментов, в которых отклонение > 5% превышает 17.8%. Для анализа закономерностей распределения средних и максимальных величин

энергетического потенциала Ю-F(Mиспользован метод ротатабельного планирования эксперимента на основе полинома Ур ~ К +f\x, +b2x2 +Ьпхгг, +blrvI2 +Ь2гх2 при х, О х2 <=>

у о SQ — предпочтительной функцией для построения модели.

Анализ потенциалов скалярых полей энергетического потенциала, описывающих взаимосвязи средни температуры твердеющего бетона и температуры наружного воздуха U(t^t^), начальной температуры бетона и коэффициента теплопередачи опалубки U(tj,K2), температуры наружного воздуха и степени насыщенности конструкции металлом U(t$, f.i) при помощи семейства поверхностей г = \ + b1x+bzy, в условиях, когда: Up ~ const и /и = const, [(tzl ~ tzl) / fJ-100 < 5%, [(/г4 -tzl)l f J -100< 5%, -1 ¿ij>-25°C; 34.2 j> 2.1 °C; 12 2 Гб 2:I°C; 0.924 £ k2 > 0.059 Вт/(м2 К) свидетельствует о необходимости увеличения энергетического потенциала по мере: снижения температуры окружающей среды и увеличения средней температуры твердеющего бетона; снижения температуры окружающей среды и увеличения степени насыщенности конструкции металлом. Одновременное увеличение начальной температуры бетона и величины коэффициента теплопередачи опалубки ведет к увеличению энергетического потенциала Под влиянием комплексного воздействия начальной температуры твердеющего бетона и теплозащитных свойств утепленной формы раскрываются линейные закономерности изменения величины теплового энергетического потенциала при помощи общего уравнения плоскости только для конструкций с 6 < Мр ¿12м"'. При 14 < Мр < 16 м*' закономерность изменения зависимости 'LQ = F(thk2) начиненная и точность модели d > 5%. Установлена величина градиента потенциала скалярного поля энергетического потенциала U(t^t^), что создает возможности определения величины градиента энергетического потенциала, вектор которого, по абсолютной величине, равный производной потенциала относительно нормальной поверхности, эквипотенциальной в данной точке, направлен в сторону увеличения потенциала и равняется максимально возможной скорости увеличения потенциала скалярного поля энергетического потенциала,

Многофакторный анализ энергопотребления при возведении бетонных и железобетонных конструкций основан на комплексном многовекторном, одно- н многокритериальном моделировании взаимосвязей энергетического потенциала и параметров производственных органи-зационно-технологических факторов. Разработаны многофакторные модели, описывающие: комплексное влияние массивности, степени насыщенности конструкции металлом и времени твердения бетона на

изменение величины энергетического потенциала 2(3 = Р (Мр,ц,г}\ воздействие модуля поверхности, степени насыщенности конструкции металлом, эффекта изоляции утепленной опалубки на время набора проектной прочности и температуру конструктивного элемента; время набора проектной прочности бетона под воздействием технологических факторов г = Р(Мр,/а,к2), г = Р(Мр,ц,12) , х-изменения температуры конструкции под влиянием технологических факторов 12 = Р(Мр,/±к2); и = Р(Мр Л2): изменения теплозащитных свойств опалубки в зависимости от: процесса теплообмена с окружающей средой ¿2= Р(ап, у) ; модуля поверхности конструкции и температуры окружающей среды начальной температуры твердеющего бетона и температуры среды к2 = Р(1 ¡Л5); модуля поверхности, степени насыщенности конструкции металлом и кинетики бетона к2 = Р( Mp.fi, г); модуля поверхности, степени насыщенности конструкции металлом, температуры окружающей среды, температуры конструкции, температуры твердеющего бетона к2 - Р(Мр,цЛ^^б)-

Под интегральным тепловым энергетическим потенциалом понимается величина определенного однократного (двойного) интеграла от скалярной первообразной функции изменения теплового энергетического потенциала на отрезках, установленных граничными условиями, описываемых параметрами влияющих факторов процесса возведения бетонных и железобетонных конструкций.

Для вычисления определенного интеграла от функции использована формула Ньютона- Лейбница, в соответствии с которой определена интегральная величина энергетического потенциала в зависимости от изменяющейся температуры наружного воздуха и твердеющего бетона. При рассмотрении интегральной величины теплового энергетического потенциала в эвклидовом пространстве К2 установлены функционалы интегральной его величины в зависимости от изменения принятых сочетаний вектор-столбцов технологических факторов: температуры наружного воздуха и средней температуры твердеющего бетона температуры наружного воздуха и степени

насыщенности конструкции металлом ¿/(^/¿,20; изменений температуры наружного воздуха и расхода арматурной стали Q). Проведен анализ изменения величины функционалов и установлены типы предпочтительных функций, параметры и определители пригодности разработанных математических моделей, описывающих зависимости их изменения от динамики конструктивных, технологических и климатических факторов. Исследование закономерностей изменения

интегральнои величины энергетического теплового потенциала на математических моделях служит основой метода разработки нормативов использования тепловой энергии на технологические нужды в процессе возведения бетонных и железобетонных конструкций.

Расчет величины теплового энергетического потенциала в конкретных производственных условиях предусматривает исследование изменения теплового энергетического потенциала и его компонент во

о

времени снижения температуры твердеющего бетона до О С. Построены предпочтительные математические модели, описывающие зависимости'. 2g = F(r), Q. =F(r), ß2 =F(r)npn Ru = 40%R28, Q, = F(r),Qz = F(r) при

t6 = 5°C, 0,4 ~ F(t), Q2 ~ F(t) при t6 = 10°C, Q,=F(t) при 16 = 20°C, (Öi + Qima) = F(f), t6 = F{Mp)и графо-аналитические модели формирования величины энергетического теплового потенциала процесса набора прочности бетона В20, обеспечивающего криогенную стойкость структуры композита на портландцементе ПЦ40 в конструкциях при 6 < Мр < 16м'1. Модели, описывающие взаимосвязи факторов произвоодства исследованы при помощи анализа функций и их производных, регрессионного и интегрального анализа экспериментальных и расчетных данных. Предложен метод экстраполяции исходных технологических параметров процесса, основанный на интегрировании дифференциальных уравнений параметров производственных процессов. Построен алгоритм расчета величины теплового энергетического потенциала и предложены системы параметров технологических режимов возведения бетонных конструкций при пониженных температурах зимнего времени в умеренном климате, обеспечивающий минимальные затраты энергии. При = 20°С в конструкциях с Мр = 6 м"' величина энергетического потенциала составляет 147.91 МДж/м^ , в то время, как в конструкциях с Мр = 16 м"' она равняется 131.028 МДжлА Снижение величины энергетического потенциала наступает в результате оттока тепла на обогрев конструктивных элементов утепленной формы. В конструкциях с Мр = 6 м"' потери тепла, аккумулированные в утепленной опалубке, составляют в среднем 7.525 МДж/м^, в то время как в конструкциях с Мр = 16 м"' потери составляют 23.754 МДж/м^, Модель формирования энергетического потенциала про-цесса возведения бетонных конструкций с Мр = 6 м"' представлена на рисунке 4.

Линия [1]—у - 196.409 - 1.32jc + О.ООЗЗбх- - изменение энергетического потенциала при: Ru = 40%R.2g; -v <=>r, ч; у <=> IQ, МДж/м^. Линия [2] —

>'=171.275- 1.48л: + 0.00381х~ -величина энергия при укладке бетона, при: х «г, ч; у (2¡,.МДж/м3. Линия [3] - £>2 = Н-С-У- поцесс гидратации цемента при: Яи < 40%R28; = 48.9 Мдж/м3. Линия [4] - <22 = ЯСК-процесе гидратации цемента при: х <=> т,ч; <=> <2;>,_

41 44 47 50 54 58 61 66 70 74 79 84 89 94 100 106 112 118 124 131 ^час.

Рис. 4 Графо-аналитическая модель формирования энергетического потенциала у - -1.053 + 0.514х - 0.001Х2 МДж/м3.

Линия [5] - у - 10.833 - 0.071х + 0.00019*^ - потери тепла за счет аккумуляции его в арматуре где: л: о г, ч; у 2<2з> МДж/м3. Линия [6]- потери тепла за счет аккумуляции его в опалубке у = 13.028 - 0.094л: +0.00028*2, где: х о г, ч; >><=> (21ф МДж/м3. Линия [7] - д2=НСУ- процесс гидратации цемента у = -1.42 + 0.848л; - 0.0026л;2 МДж/м3, где.7^ =10°С; х »г,ч; КДж/кг. Линия [8] - {}2=НСУ- процесс гидратации цемента v = 8.822 + 1.09л - 0.00369л:2 при: х = х, ч;у = Н, кДж/кг; Г6=20°С; кДж/м3. Линия [9] - расход тепловой энергии Щтпх ~ 0-1 + 0-2 тах где: ч'< У &1<2тах,-у = 180.097 - 0.391л: +- 0.00012г%МДж/м3.

Практическое использование теоретических обоснований

достижения прочности бетона, обеспечивающей криогенную стойкость структуры композита при минимальном энергопотреблении включает: прогнозирование исходной величины теплового энергетического потенциала и его трэнда в условиях изменяющейся температуры окружающей среды методами численного интегрирования; решение оптимизационных организационно-технологических производственных задач возведения бетонных конструкций посредством двух- и многофакторных моделей; разработку системы рациональных технологических режимов выдерживания бетона в конструкциях при пониженных температурах, обеспечивающих набор требуемой прочности бетона. Пример системы рациональных режимов процесса набора прочности R.u > 40% R28 бетона В20 на ПЦ40 при С=330 кг/м3, w/c=o.S9 в конструкцях с Мр = 12 м"1 и ¡л = const:

м f<;, °С f„ °с !> 4 къ Вт/(м2-К)

% ОТ ДО от ДО от ДО ОТ ДО от до

0.0127 •5 -25 4.6 24.6 1 6 131 100 0.273 0.355

1.2738 • 1 •25 2.2 29.4 1 9 131 84 0.193 0.366

2.5478 -1 -25 2.2 31.0 ! 10 13! 79 0.165 0.342

3.1847 -1 -25 2.2 31.0 1 10 131 79 0.152 0.322

Решения оптимизационных оргашаациоюш-технапогических производственных задач, возведения бетонных и железобетонных конструкций посредством одно-, двух- и многофакторных моделей взаимосвязи базируются на градиентном и безградиентном методах оптимизации, случайном поиске оптимальных сочетаний технологических критериев. Решены задачи оптимизации взаимосвязей критериев, формирующих величину энергетического потенциала. Представлены результаты оптимизации технологических взаимосвязей , определяющих близкую к оптимальной величину энергетического потенциала, непосредственно на моделях, описывающих

• однофакторные зависимости: ЬОщш = Р(М р), устанавливающие минимально возможную величину энергетического потенциала 2.(2т1П-52.102 МДж/м^ при М„ - 16 м'1 в условиях, когда 6 < Мр < 16 м"1 и ¿1 -3.1847%; определяющие максимально допустимую

величину энергетического потенциала 1.0,тах~ 104.472 МДж/м^, при Мр - 12.03 м"1 в условиях, когда 6 < Мр < 16 м"1 и ц = 3.1847% ; и величину градиента скалярного поля, отражающего изменение энергетического потенциала под влиянием массивности монолитной конструкции

W = F(Mp),которая позволяет установить близкое к оптимальному

значение W = 1.95 МДж/(м3 час) при Мр - 11.8 м"^;

• двухфакторные зависимости:

ZQ = F(Mp,ju), устанавливающие близкие к оптимальным значения

- минимум обеспечиваеся для Мр = 16 м"1, р - 3.1847% и равняется 54.85 МДж/м3, а максимум - для Мр = 6 м"1, ¡л = 0.0127% и равняется 59.114 МДж/м3 при условиях t5 = -5°С, a t6, = ГС;

- минимум которых обеспечиваеся для Мр = 13 м"', ц = 4.425% и равняется 76.26 МДж/м3, а максимум - для Мр = 6 м"', ц = 2.736% и равняется 80.687 МДж/м3 при условиях t5 = -16-н-17°С, а = 1°С;

- минимум которых обеспечиваеся для Мр - 11.3 м"', ц = 3.559% и равняется 87.08 МДж/м3, а максимум - для Мр = 10.86 м"', р. = 3.559% и равняется 99.3 МДж/м3 при условиях i5 = -20°С, 16.6 < /¡,< 34.2 °С,

1 <Гб<: 12°С;

- минимум которых обеспечиваеся для Мр - 10.8 м"', |i = 0% и равняется 95.4 МДж/м3, а максимум - для М„ = 10.75 м"', ц = 5.079% и равняется

■э г

103.52 МДж/м0 в экстремальных условиях температуры умеренного климата, при t5 = -25°С, 16.6 < th< 34.2 °С, а 1 ^ t6, < 12°С.

• многофакторная зависимость

- hQ = F(Mp,{i, г), позволяющая установить близкие к оптимальным

значения величины, для которых минимум обеспечиваеся при Мр = 7.1 м" р. = 3.191%, г = 100 часов и равняется 65.98 МДж/м3, а максимум — для Мр = 11 м"1, ц = 3.191%, т= 131 час и равняется 76.3 МДж/м3.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 1. В целях снижения энергетических затрат, связанных с возведением бетонных и железобетонных конструкций при пониженных температурах окружающей среды определено понятие теплового энергетического потенциала процесса набора прочности бетона, обеспечивающей его криогенную стойкость и установлена его величина; построены модели зависимостей изменения энергетического потенциала от влияющих конструктивных, организационно-технологических и климатических факторов и их сочетаний; разработаны методы их оптимизации и прогнозирования; предложено понятие энергетической потещшлоёмкости процесса набора прочности бетона, определяющее скорость изменения энергетического потенциала во времени; построена модель математического описания энергетической потенциалоёмкости и определена его величина для совокупности конкретных производственных факторов. Исследована изменчивость технологических параметров в зависимости от нестабильных условий производства.

2. Исследована энергоёмкость процесса набора прочности бетона, способного противостоять развитию деструктивных криогенных процессов при замерзании в условиях температур умеренного климата. Сформирована совокупность конструктивных, организационно-технологических и климатических факторов и определена их взаимосвязь методами полного факторного, полного факторного с дробной репликой и ротатабельного планирования экспериментов. Произведено аппроксимирование зависимостей и сделан регрессионный анализ при помощи методов прикладной математики и математической статистики, построены предпочтительные математические модели, одно- и многокритериальной оптимизации функций цели с применением элементов векторной алгебры и прогнозирования на основе методов численного интегрирования. Получены величины и записаны закономерности, в том числе квадратичного изменения энергетического теплового потенциала в зависимости от конкретных условий производства. Разработана математическая модель трэнда (вектора-столбца) минимально возможных значений теплового энергетического потенциала в зависимости от иссдедованых тенденций изменения оптимальной величины теплового энергетического потенциала процесса набора прочности бетона при изменяющейся температуре окружающей среды в умеренном климате.

3. Установлены предел изменения величины энтропии процесса набора прочности бетона немассивных конструкций, обеспечивающей криогенную стойкость бетона при замерзании, 4.45 23.33 МДж/(м3-° С) и тенденция возрастания энтропии с уменьшением массивности конструкции. Предложен метод инженерного расчёта величины энтропии твердеющего бетона— степени внутренней неупорядоченности состояния остывающей при твердении бетона строительной конструкции, на основании которого можно утверждать, что энергетический потенциал является неубывающей функцией энтропии.

4. Устанавлено, что процесс набора прочности бетона, обеспечивающего криогенную стойкость структуры композита при замерзании, не развивается до момента аккумуляции в бетонной смеси определённого количества тепла, в том числе и экзотермического тепла реакции гидратации цемента. Определены нормативы экзотермического тепла -некоторые фиксированные числа, присущие данному виду цемента.

5. Получены модели одно-, двух-, и многофакторных взаимосвязей между технологическими и климатическими факторами, воздействующими на процесс набора прочности бетона конструкций в зимних условиях умеренного климата при минимальном потреблении тепловой

энергии.Установлен числовой ряд интегральных величин требуемого теплового энергетического потенциала при производстве бетонных работ и определены его рациональнные области в зависимости от сочетания влияющих факторов и их совокупностей: температуры наружного воздуха; температуры наружного воздуха и средней температуры твердеющего бетона; температуры наружного воздуха и степени насыщенности конструкции металлом; температуры наружного воздуха и расхода арматурной стали; модуля поверхности конструктивного элемента при постоянной темперетуре твердеющего бетона. Установлены типы предпочтительных функций, параметры и определители пригодности разработанных на их основе математических моделей, описывающих зависимости интегральной величины энергетического потенциала от конструктивно-технологических, климатических и организационных факторов: модуля поверхности конструкции; степени насыщенности конструкции металлом; температуры бетона; времени набора прочности бетона. Разработаны алгоритмы решения практических задач с использованием программ и комгаотерной техники. Рекомендованный метод позволяет в течении нескольких часов определить технологические режимы производственного процесса возведения монолитных конструк-ций при пониженной и отрицательной температуре умеренного климата.

6. При использовании методики планирования эксперимента, основанной на положениях прикладной математики, оптимизации одно- и многофакторных зависимостей, а также разработанной группы определителей пригодности математических моделей, установлены: рациональные пределы изменений, средней температуры твердеющего бетона, при которых бетон конструкции достигает предела прочности, обеспечивающего криогенную стойкость структуры композита при замезании; рациональные временные пределы, в течение которых процесс набора прочности бетона при пониженных температурах обеспечивает условия энергосбережения; группа факторов, под влиянием изменения которых величина теплового энергетического потенциала увеличивается: а) снижение температуры наружного воздуха, б) увеличение начальной температуры твердеющего бетона, в) увеличение температуры конструктивного элемента, г) увеличение средней температуры твердеющего бетона; группа факторов, под влиянием которых, величина теплового энергетического потенциала уменьшается: а) время набора морозостойкости бетона, б) степень насыщенности конструктивного элемента металлом, в) модуль поверхности конструктивного элемента; группа факторов по степени влияния на величину теплового энергетического потенциала при исполь-

зовании энергосберегающих технологий а) температура наружного воздуха, 6} экзотермическое тепло реакции гидратации цемента, в) начальная температура твердеющего бетона, г) модуль поверхности конструктивного элемента, д) коэффициент теплопередачи утепленной опалубки, е) степень насыщенности конструктивного элемента металлом.

7. Построены адекватные математические модели поверхностей

и линий, отражающих оптимальные границы эффективности производства с учетом технологических режимов. Это позволяет устанавливать пределы изменения рациональной величины энергетического потенциала процесса набора прочности бетона и область существования энергосберегающих технологических режимов.

8. Экономический эффект, получаемый в результате экономии тепловой энергии, составляет 7+24 % по отношению к стоимости энергоносителя в расчете на куб. метр бетона, уложенного зимой в умеренном климате.

Главными направлениями дальнейших исследований следует считать:

- разработку эффективных технологий производства и использования высокоэкзотермичных цементов и бетонов на их основе для использования в зимних условиях умеренного климата,

- создание универсальных опалубочных систем с достаточной степенью тепловой изоляционности заменяемых тепловых ограждений,

- разработку норм расхода цемента для зимних условий производства бетонных работ, исходя из величины норматива экзотермии цемента,

- разработка нормативной базы использования тепловой энергии.

Научные работы, отражающие основные положения диссертации, представлены монографией, учебным пособием и публикациями:

1. Бобко Ф.А. Опимизация конструкций теплозащиты при производстве бетонных работ вусловиях пониженных температур. Тезисы докладов на Первой Республиканской Конференции по проблемам Строительства и Архитектуры. Брест, Брестский инженерно-строительный институт, 1978. -10-15 с.

2. Бобко Ф.А. Влияние температурного фактора на выбор методов выдерживания бетонных конструкций в зимних условиях. Тезисы докладов на Всесоюзной научно-технической конференции по производству и применению искусственных строительных материалов в сельском строительстве. Брест, Брестский инженерно-строительный институт, 1979. 1-5 с.

3. Бобко Ф.А. Опимизация методов выдерживания железобетонных конструкций в зимних условиях.Тематический сборник научных трудов

"Проблемы сельскохозяйственного строительства". Минск, Ураджай, 1980. - 34-39 с.

4. Бобко Ф.А., Комаровский Г.Ф., Ивасюк П.П. Моделирование величины энергопотребления процесса выдерживания монолитных конструкций в зимнее время. Материалы научной конференции.Брест, 1987. - 92 с.

5. Бобко Ф.А., Атаев С.С. Моделирование процесса электроразогрева бетонной смеси. Материалы научной конференции. Брест, 1981.

6. Бобко Ф,А. Моделирование влияния опалубки на себестоимость бетона. Материалы научно-практической конференции. Брест, 1981.

7. Бобко Ф.А. Влияние количества арматурной стали в железобетонной конструкции на температуру бетона. Материалы трудов научной конференции "Проблемы использования современных строительных конструкций и технологии их реализации". Минск, 1982.

8. Бобко Ф.А., Афонин В.Г. Энергопотребление процесса выдерживания монолитных конструкций -критерий оценки термосных методов. Материалы научно-технической конференции. Минск, 1985.

9. Бобко Ф.А., Атаев С.С., Пашков АЛ. Выбор эффективных методов производства работ в условиях реконструкции в зимнее время. Материалы Всесоюзной конференции Технология и организация реконструкции промышленных предприятий. Днепропетровск, 1985.

10. Бобко Ф.А., Котович Е.Г. Определение диоксида кремния в золе-уносе фотоколориметрическим методом. Библиографический указатель депонированных рукописей, Выпуск 4. М., 1985.

11. Бобко Ф.А., Котович Е.Г. Фотоколориметрическое определение алюминия с алюминоном в золе-уносе Берёзовской ГРЭС. Библиографический указатель депонированных рукописей. Выпуск 4. Москва 1985.

12. Бобко Ф.АЧ Котович Е.Г. Зависимость результатов фотоколориметрических определений оксидов железа и алюминия и диоксида кремния от способа получения плава золы-уноса. Библи ографический указатель депонированных рукописей, Выпуск 4. М., 1985.

13. Бобко Ф.А., Атаев С.С. Полнее использовать возможности термосных методов. Материалы научной конференции. Минск .1986.

14. Бобко Ф.А., Котович Е.Г., Донской В.Н. Определение натрия в силикатных материалах методами понометрии. Библиографический указатель депонированных рукописей, Выпуск 2. М., 1987.

15. Бобко Ф.А., Котович Е.Г. Определение оксида железа в золе Берёзовской ГРЭС. Библиографический указатель депонированных рукописей, Выпуск 2. М., 1987.

16.Бобко Ф.А., Васильченко В.Т., Васнльченко C.B. Пути использования золы Березовской ГРЭС в сельском строительстве. Библиографический указатель депонированных рукописей, Выпуск I. М.,1987.

17. Бобко Ф.А. Исследование энергоёмкости процесса выдерживания монолитных конструкций в зимнее время. Научные труды Политехнки Ченстоховской. Ченстохова (Польша), 1990. №144, - 113-117с.

18. Бобко Ф.А. Методика моделирования количества экзотермического тепла. Тезисы докладов юбилейной научно-технической конференции, посвящённой 25-летию института. Часть II, Брестский политехнический институт. Брест, 1991.- 133 е..

19. Бобко Ф.А. Методика расчёта процесса подогрева бетонной смеси в смесителях циклического действия. Тезисы докладов XX научно-технической конференции в рамках проблемы Наука и Мир. Часть 1, Брестский политехнический институт. Брест, 1992. - 9-13 с.

20. Бобко Ф.А. Определение потерь тепла при транспортировании бетонных смесей в условиях пониженных температур. Тезисы докладов XX научно-технической конференции в рамках проблемы Наука и Мир. Часть I, Брестский политехнический институт. Брест,1992 - 41-44 с.

21. Бобко Ф.А. Систематизация параметров процесса выдерживания монолитных конструкций при пониженных и отрицательных температурах. Тезисы докладов XXI научно-технической конференции в рамках проблемы Наука и Мир. Часть III, Брестский политехнический институт. Брест, 1995. - 45-46 с.

22. Бобко Ф.А. Методика расчёта количества тепла в бетоне с учётом нагревания арматуры и закладных деталей. Тезисы докладов XXI научно-технической конференции в рамках проблемы Наука и Мир. Часть III, Брестский политехнический институт. Брест, 1995. - 134-136 с.

23. Бобко Ф.А. Основы моделирования энергетического потенциала процесса набора прочности железобетонными конструкциями зимой. Материалы научно-технической конференции, посвящённой 30-летию института. Часть 2, Брестский политехнический институт. Брест, 1996. -157с.

24. Bobko Т.: Metoda obliczania wskaznika zuZycia ciepia przy pielçgnowaniu betonu w okresie zimowym. Prace Naukowe Politechniki Lubelskiej 1989, nr 190, s. 41-45.

25. Bobko T., Sobczyk Z.B. Technologia procesôw budownictwa uprzemyslo-wionego. Czçsc П. Czçstochowa, Wydawnictwo Politechniki Czçstochowskiej, 1990. - 133 s.

26. Bobko T.: Projektowanie energooszczçdnych technologii wznoszenia obiektôw monolitycznych. Zeszyty Naukowe Politechniki Czçstochowskiej 1994 nr 149, Budownictwo 5, s. 69-79.

27. Bobko T.: Optymalizacja strat cieplnych na ogrzanie stali zbrojeniowej. Zeszyty Naukowe Politechniki Czçstochowskiej 1994 nr 149, Budownictwo 5, s. 65-68.

28. Bobko T., Kamiriski T..- Energia cieplna a procès dojrzewania betomi. Uwanmkowania i efekty. Materialy konferencyjne nt. Problemy budownictwa w Regionie Czçstochowskim do roku 2000,Instytut Pods taw Budownictwa i Procesów Budowlanych Politechniki Czçstochowskiej. Czçstochowa 1994, s. 3-9.

29. Bobko T., Respondek Z.: Modelowanie procesów zaoszczedzania energii w budynkach mieszkalnych. Konferencja Naukowa nt. Budownictwo ekologiczne, poswifcona XX-leciu Wydziahi Budownictwa Politechniki Czçstochowskiej. Czçstochowa 1995, s. 129-138.

30. Bobko T., Respondek Ъ.: Analiza regresji miçdzy wspólc2ynnikiem formy a zu-zy ciem energii w budynkach mieszkalnych. Ogulnopolska Konferencja Naukowo-techniczna nt. Budownictwo mies2kaniowe w2000 roku. Kierunki i perspektywy rozwoju. Wydzial Budownictwa Politechniki Czçstochowskiej. Czçstochowa 1995,s. 21-25.

31. Bobko T., Kaminski T.: Optymalizacja nakladów energii cieplnej procesu dojrzewania betonu w temperaturach zimowych. Zeszyty Naukowe Politechniki Czçstochowskiej 1995 nr 150, Budownictwo 6, s. 5-14.

32. Bobko T. F., Optymalizacja potencjalu energetycznego tçzenia mieszanki w aspekcie zapewnienia wymaganej mrozoodpomosci betonu i elementów konstrukcyjnych. Wyniki badaá. Podstawy modelowania i prognozowania. Monografía 47. Politechnika Czçstochowska. Czçstochowa, 1997.-243 s.

АННОТАЦИЯ

Ключевые слова: режимы возведения; тепловой энергетический потенциал процесса, энергосберегающие технологии; зимнее бетонирование; моделирование и оптимизация взамосвязей; формирование прикладной математической базы.

Бобко Ф.А. Обоснование режимов возведения бетонных и железобетонных конструкций на основе оптимизации энеретического потенциала технологических процессов. Результаты исследований, основы моделирования и прогнозирования.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.23.08 - Технология и организация промышленного и гражданского строительства. Белорусская государственная политехническая академия. Минск, 1998.

В работе представлены теоретические и экспериментальные исследования по изучению режимов возведения бетонных и

железобетонных конструкций на основе оптимизации энеретического потенциала технолошческих процессов, осуществляемых при пониженных температурах умеренного климата. Сформулированы основные принципы реализации энергосберегающих технологий с заданными параметрами энергопотребления в процессе набора прочности бетона, обеспечивающей криогенную стойкость его структуры. Разработана прикладная математическая база, предложена концепция оптимизации взаимосвязей энеретического потенциала технологических процессов.

АНАТАЦЫЯ

Ключавыя словы: рэжымы узвядзення; цяплавы энергэтычны патенцыял працэсу; энергаашчадныя тэхналёги; з1мовае бятонаванне; мадэляванне 1 аптьмзацыя узаемных сувязяу; уформаванне стасаванай матэматычнай базы.

Бобко Ф. А. Абгрунтаванне рэжымау узвядзення бятонных 1 жалезабятонных канструкцыяу на падставе аптым^зацьй энергэтычнага патэнцыялу тэхналапчных працэсау. Вынш даследванняу, падставы мадэлявання 1 прагназавання.

Дысэртацыя на узысканне вучонага стопня доктара тэхтчных наук па спецыяльнасщ 05.23.08 - Тэхналёпя \ аргашзацыя прамысловага 1 грамадзянскага будаунщтва. Беларуская дзяржауная пал1тэхн!чная акадэм1я. Мшск, 1998.

У працы паказаны тэарэтычныя \ экспфыментальныя даследваню па вывучэнню рэжымау узвядзення бятонных 1 жалезабятонных канструкцыяу на падставе аптым1зацьп энергэтычнага патэнцыялу тэхналапчных працэсау, як1я выконваюцца пры адмоуных тэмпэратурах зшовага часу у стрэфе з умеркаваным кл1матам. Сфармуляваны галоуныя прынцыпы застасавання энергаашчадных тэхналёпяу з заданым1 парамэтрам1 знергазужывання у працэсе набору вытрымаласщ бятону, забяспечваючай крыягэшчную стойкасць яго структуры. Распрацавана стасаваная матэматычная база, запрапанавана канцэпцыя аптым1зацьн узаемных сувязяу энергэтычнага патэнцыялу тэхналагичных працэсау.

SUMARY

Opinion on the conditions of constructing concrete and reinforced concrete stiyktures with aid of method for optimization of the energetic potential of technological processes. Research rezults, simulation and forecasting.

Thesis of a candidate for a degree of assistant profesor in the speciality 05.23.08 - Technology and organisation of the industrial and ciwil engineering. Bia3oruoe State Politechnical Academy. Minsk, 1998.

The work contains the results of theoretical and experimental researches concentrated on the conditions of constructing and reinforced concrete structures and optimization of the energetic potential for technological processes realized in low winter temperatures of the mezothermal climate.

The basic rules of functioning the energy-sawing technologies have been defined including the given parameters and the level of saving energy during the process of reaching the frost resistance and cryogenic properties by the concrete structure. The applied mathematic base have been elaborated; theve hage been proposed the method of optimization for mutual relations of technological processes energetic potential.