автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Основы термосиловой технологии изделий из специальныхбетонов

г* л г> " a.. l- „

С Vj Ькйтськии НАЦЮНАЛЬНИИ УН1ВЕРСИТЕТ БУД1ВНИЦТВА I АРХ1ТЕКТУРИ

ДУДАР Irop Никифорович

УДК 666.97.033; 035.56

ОСНОВИ ТЕРМОСИЛОВО'1 ТЕХНОЛОГИ ВИРОБ1В 13 СПЕЩАЛЬНИХ БЕТОН1В

05.23.05 - Бyдiвeльнi матер1али та вироби

Автореферат дисертаци на здобуття наукового ступеня доктора техшчних наук

Кшв-2000

4

Дисертащею е рукопис.

Робота виконана у Вшницькому державному техшчному ушверс1ггст1 Ммпсгерства освгги 1 науки Украши.

Науковий консультант: - доктор техшчних наук, професор

Ушеров-Маршак Олександр Володимирович

Харивський державний техшчний ушверситет бу/шшшггва та архгтектури, професор кафедри фшисо-шичноУ мехашки 1 технологи будгвсльних материал ¡в 1 виробт

Офщшш опоненти:

- доктор техшчних наук, професор Чистяков Валерш Васильевич

Кшвський иацюнальний ушверситет буд1внищва 1 архгтектури, професор кафедри бу/ивельних матер!ал1в

- доктор техшчних наук, професор Пунапн Володимир Миколайович

Придншровська державна акадс.\пя буд1вництва та архгтектури, завиувач кафедрою технолог!! буд1вслышх матер1агцв, вироб1в 1 конструкций

- доктор техшчних наук, професор Вандаловський Олександр Георпевич,

Харивський державний техшчний утверситег буд1вництва та архпгектури, професор кафедри теодези

Провщна установа

-Харивський державний автомобшьно-дорожнш техшчний ушверситет, кафедра технологи дорожньо-буд1всльних матер1ал!в, Мшютерство оевпп ! науки Украши, м. Харгав

Захист вщбудеться 2000р. о /3 год. на засщашп спещашзовано!' вченоТ

ради Д 26.056.05 "Пщвалини та фундамента. Буд1вслып матер1али та вироби " Кшвського нацюнального ушверситету буд1вницгва 1 архгтектури за адресою: 03037, Кшв, 11ов1троф;ютський проспект, 31.

3 дисерташао можна ознайомитись у б1бл1отеш КиУвського нацюнального ушверситету оудшництва 1 архпектури за адресою: 03037, м.Кшв-37, Повпрофлотський проспект, 31.

Автореферат розюланий "а&сТёяьж гооор.

Вчений секретар спещал1зовано1 вчено\' ради

к.т.н.

Бродко О.А.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Виготовлення вироб1в спещального призначення з високими фиико-мехашчними власгивостями бетону за м'щшстю, Щ!лыпстю, морозостжюс-тю, водонепроникшстю обумовлено традицшно ¡з значними витратами цементу.

Проте е можлив1сть досягнути необхщних властивостей бетону за умови вдосконалення технолопУ його виготовлення. Так, використання ¡н-тенсивних технолопчних вплив1в, наприклад, тиску 1 температури, дасть змогу бЬьш повно викорнстовувати потенцшш в'яжуч1 властивост1 цементу, змщнити контактну зону "цемент-заповнювач" 1 формувати бьчьш тонко-дисперсну бездефектну м1кроструктуру цементного каменю.

Актуалыпсть теми. Одним ¡з мапстральних шляхт реал1зацп задач забезпечення високих фпико-мехатчних властивостей бетону, перш за все мщносп 1 щ1льносп, е сумкне або шдивщуальне прикладання впливш, як! назван! нами термосиловими впливами (ТСВ), на початковш стадм твердп!-ня.

Аналп шдтверджуе, що в ¡снуючих не багаточисельних 1 досить розрь знених працях вчених краУн сшвдружноеп та заруб1жних дооидмишв питания вдосконалення 1 оптимпацп методт ТСВ на бетон, не дивлячись на значш переваги та висом ф13ико-мехашчш властивост1 таких бетошв, ще не мають свого повного виршення ! достатнього використання у виробництв1.

Методи отримання високомщних вироб1в за допомогою силового впливу тиску (СВТ) на бетон не вимагають збшьшення витрат цементу в поршиянш ¡з звичайними бетонами 1 дозволяють на основ! портландцементе марки 500 одержувати вироби мщшстю 60-80 МПа.

Дисертащя присвячена теоретичним та експериментальним дослш-женням вдосконалення технологи зал1зобетонних вироб1в (ЗБВ) за рахунок використання ТСВ з метою шдвищення ефективносл виробництва 1 покра-щання якост! продукшУ.

Робота е узагальненням широкого кола питань \ оптимпащУ окремих стадш термоснлових вплив1в на бетон при виготовленш ЗБК з обгрунту-ванням встановлення головних технолопчних критерпв на кожшй стадн, дослщженням ф!зико-мехашчних властивостей вироб1в 1 визначенням перспектив Ух застосування.

Зв'язок роботи з науковнми програмамн, планами, темами. Дисер-тац1ю виконано у Вшницькому державному техшчному ун'шерситет'1 в'1дпо-в1дно до галузевих плашв НДР кафедри технолопУ будтельного виробництва: "Впровадження вдосконалених режимт 1 мегод(в термообробки В1-

бропдропресованих труб", № держ. per. 01823019642 (вщповщальний вико-навець); "Впровадження технолог» i обладнання по скороченню циклу тер-мообробки в1брогщропресованих труб", № держ. per. 02890033571 (в1дпов1-дальний виконавець); "Розробка метсдав економп теплово'1 енергп при про-ектуванш i виготовлешп буд1вельних конструкцш i деталей", № держ. per. 019402514 Цвщпов!дальний виконавець); "Розробка, дослщження та впровадження засоб1в та метод1в прискорення тепловоУ обробки залЬобетонних в1бропдропресованих труб", № держ. per. 57083738 (вщповщальний виконавець).

Робота виконана зпдно до постанови Ради MimcTpie СРСР В1д 3.07.81 р. "Про посилення роб1т по економп i рацюнальному використанню сиро-винних, паливно-енергетичних та ¡нших матер!альних pecypcie"; постанови Ради MinicTpiB УРСР вщ 8.04.81 р. № 170 "Про заходи по прискоренню i розширенню обсяпв впровадження досягнень науки i техшки i подальшого тдвищення техшчного р1вня виробництва у буд1вництвГ'; плашв найважли-Bimoi тематики Мшосвгги УРСР i Швдено-захщного центру Академн наук УРСР (1981-1991 pp.).

Результати наукових досл!джень i техшчних розробок дисертацп сприятимуть вдосконаленню технологи зал13обетонних вироб1в на ochobi силових i температурних вплив1в на бетон, щодо яких Укра'ша мае розвину-ту промислову базу. Термосилова технолопя надае певного нового напрям-ку в наступному етат розвитку uici галуз1 буд!вельного виробництва.

Мета i задач! дослижеипя. Метою роботи е розробка основ техноло-ri'i спещальних бетошв та вироб1в з шдвищеними показниками мщност1 i щшьносп з використанням метод1в термосилового впливу на процеси стру-ктуроутворення.

Для досягнення поставлено! мети необхщно виршити таю задача

- створити режими термосилового впливу на процеси тверднення та струк-туроутворення на пщстав! функц1онально взаемоузгоджено!' дп тиску i тем-ператури та уявлень про виникнення синергетичного ефекту при форму-ванн1 мкроструктури бетону в умовах об'емного стиску;

- запропонувати методолопчш засоби спостереження та контролю проце-ciB тверднення та формування структури бетону ультразвуковими та елект-poxiMi4HHMH параметрами для реалпащ1 рацюнальних енергозбер1гаючих режим1в в технолопях вироб1в ¡з спещальних бетошв в умовах дн термоси-лових вплив1в;

- розробити основи reopi'f температурного силового впливу з визначенням швидкост1 поширення тиску i температур в oS'e.vii виробу, характеру \'х роз-псдалу в залежност! в!д властивостей бетону та зовшшшх умов. Встановити

основн1 законом!рносп поширення град1ентш тиску та температур в середо-виин ЗБВ;

- створити науково-методичш основи теорп ущшьнення бетону дина-м1чним силовим впливом та визначити його ращональш режими I експлуа-тацшш характеристики. Запропонувати енергозбер1гаюч1 технологП' термо-силових вплив1в на вироби ¡з спещальних бетошв та методи Ух управлшня;

- встановиги особливост1 напруженого стану бетону при комплексному термосиловому вплиш на стад'шх шдйому '1 зниження тиску '1 температури в процес1 виготовлення ЗБК та встановити критерп оптим1зац1У на кожнж з цих стадш.

- розробити основи теорп 1 дослщити процеси структуроутворення бетону та режими тепловоУ обробки в умовах дм перегр1тоТ пари та створити техт-чш засоби УУ одержання;

- провести в умовах промислового виробництва досл1дження розроблених метод1в 1 режим!в виготовлення виробш з бетошв на основ! використання термосилових вплив1в та виршшти питания практично! реал1зацн розробок з оцшкою Ух техшко-економ1чноУ ефективность

Об'ект дос.пджень - технолопя бетону з використанням термосилових вплив1в для одержання вироб1в ¡з бетошв з шдвищеними фпико-мехажчними характеристиками.

Предмет досл1дження - процеси структуроутворення бетону шд дкю технолопчних термосилових вплив1в рЬноУ ¡нтенсивност!, оптим1зац1я цих процес1в та розробка на Ух основ! конструкшй технолопчного обладнання для виготовлення вироб1в спещалыго призначення (труб, плит та ¡нш.) за розробленою технологию.

Методи дослЬджень. Для вир'илення поставлених задач, як'1 в сукупно-ст1 становлять науково-техжчну проблему в промисловост1 збфного зал1зо-бетону виконано комплексш дослщження, що включають:

- Теоретичш дослшження з побудовою математичних моделей процеав:

• ф1льтрацшноУ консолщашУ у инльненоУ тд д1сю СВ'Г бетонноУ сумш'ц

• статичного 1 динамшного термосилового впливу;

• особливостей поширення ТСВ в масив! виробш;

• нагр1вання та охолодження бетону при ТСВ, з врахуванням одночасноУ Д11' градютв тиску, температури ! вологост1 по об'сму виробш.

- Фвико-хш1чш та фпико-мехатпчш дослщження тверднучого при ТСВ цементного каменю, розчину та бетону та Ух експлуатацшних характеристик.

Л -

- Прикладн! дослщження, як! направлен! на вивчення конкретних технолопчних процес1в ТСВ на бетон ЖБК.

Дослщження виконували у вщповщност! з дпочими нормами, за при-йнятими методиками на пов!реному обладнанш. Результата експерименив оброблялн методами математично!' статистики, за допомогою ЕОМ.

Наукова новизна одержаннх результате:

- розроблено науков! основи ново! технологи вироб1в ¡з бетону щшь-но'1 структури, яка базуеться на комплексному взаемоузгодженому термосиловому вплив1, пщ д1ею якого в результат! вцщимання надлишково! води виникае пластичне деформування та модифшащя структури, що створюеть-ся. В результат! упорядкування та ущшьнення компоненпв структури фор-муеться бетон з гндвищеними фпико-мехашчними властивостями;

- встановлено нов! матсматичш законолнрност! оцшки швидкост! по-ширення термосилового впливу в бетош як при статичному, так 1 динам1ч-ному IX прикладанш. Показано, що забезпечення високого ступеня ущшьнення бетону можливе тшьки за рахунок поеднання пластичного деформування структури шд Д1сю статичного навантаження з впливом ¡мпульсноТ динам!чноТ хвили яка створюе навантаження ¡з стрибками лшшних приско-рень. Доведена залежшсть м1ж ступенем ущшьнення 1 параметрами режиму динашчного силового впливу (амшнтудою, частотою, величиною тиску). Встановлено, що визначальним фактором ущшьнення сум1ш1 е величина л1-шйних прискорень, що надаються Тй;

- встановлено, що в результат! дп на бетонну сум1ш термосилових вплив!в вщбуваеться збшьшення внутр!шньо'1 енергн, шдвшцуеться х1м1чна актившсть р1дкоГ фази, яю реал!зуються в процесах пдрато- 1 структуро-утворення шд час взаемоди цементу ! складових компонент1в. Це \ забезпе-чуе шдвищення ефективност1 процес1в ущшьнення ! формування бшьш цц-льноТ первинно!" структури бетону;

- встановлена роль штенсивносп ! тривалосп прикладання ТСВ у синтез! мщност! бетону на р!зних стад!ях змши його структури та Тх вплив на процеси пдратацп ! структуроутворення. Доведено, що шд д1ею ТСВ в стиснутих умовах робота на шдвищення внутр1шньо1 енергн бетону витра-чаеться не на деструктивш процеси, як в традицшнш технологи, а на шдвищення щшьност!, однор!дност! структури, що створюеться;

- розроблено новий шдхщ до забезпечення силового впливу за рахунок використання термоактивного середовища з коефодентом об'емного розширення, який значно перевищуе вщповщш характеристики тверднучого бетону, створюючи тим самим всестороннШ об'емний стиск при формуван-

ш структури, що дозволяе значно зменшити деструктивш процеси та гпд-вищити характеристики бетону;

- розроблено нову структурну модель з використанням вщомого принципу визначення коефщ1е!тв тепло- та температуропров1дност1 бага-тошарових конструкщй 1 встановлена залежшсть ¡нтенсивносп поширення ТСВ в бетош вироб1в вщ теплофЬичних характеристик компоненте бетону та шар1в. Показан! шляхи оптим1зацп тепло- I масообмшу в таких конструк-цшх.

Практичне значения одержаннх результате. Розроблено техноло-пчш основи виготовлення вироб'1в ¡з бетону з використанням термосилових вплив1в на процеси структуроутворення, яю дають змогу обгрунтувати 1 впровадити ефективш методи 1 режими увольнения та синтезу заданоТ структури бетону в умовах дточих шдприемств зб1рного залпобетону.

Вперше створена науково обгрунтована методика оцшки характеру розподЬу та швидкостт поширення термосилового впливу в бетош на р1зних етапах технолопчного процесу при статичному \ динам1чному прикладашн.

Запропоновано новий спос1б динам!чного ТСВ, який забезпечуг ви-соку ступшь уицльнення за рахунок посднання пластичних деформацш шд д'гао статичного навантаження з впливом ¡мпульсноТ динам'шноТ хвнл'1.

Розроблена структурна модель теплопровщност1 багатошарових конструкций, яка забезпечила розрахунково-експериментальне визначення кое-фщ1ент1в теплопров1дност1 таких конструкций в залежност1 вьт тсплофпич-них властивостей Тх складових компонентш.

Запропоновано \ теоретично обгрунтовано з позицп термодинам1ки новий спос!б ТСВ на бетон в термоактивних силових формах, який протжае в стиснутих умовах ¡зохорного процесу \ забезпечуе виготовлення вироб1в ¡з гидвищеними ф1зико-механ1чними властивостями.

Знайдено критери керування термосиловим впливом як на початковш стадп, так 1 в перюд зниження температури I тиску в залежност! в1д стану структури бетону, що покращуе яюсть вироб1в.

Запропоновано нов! акустичний та електрофвичний методи контролю процеив пдратаци 1 структуроутворення бетону при термосиловому вплив1, я к! захищен1 авторськими св'щоцтвами на винаходи.

Запропоновано способи 1 режими термосилових впливт на бетон зал1-зобетонних труб I дорожшх виробт та розроблено обладнання для Тх реал1-зацн, що захищеш авторськими свщоцтвами на винаходи та забезпечують таю експлуатацпии I технко-економшш характеристики, як! перевищують показники вщомих аналопв з ефектившстю у 2-3 рази. 2'

Виконаш теоретичш i експериментальш дослщження забезпечили можливкть розробки нових i вдосконалення ¡снуючих технолопй вироб-ництва спец1альних ЗБВ на ochobi використання ТСВ.

На промислових тдприемствах Укра'ши та Pocii були впроваджеш розроблеш способи i режими тверднення в1бропресованих труб, обладнання для ix реал1зацп, методи контролю тверднення бетону тд тиском. Дослщна riapTi'i водопровщних нашрних в1бропдропресованних (ВГП) труб (бшыне 200 штук) пройшла випробуванням на водонепрониклив^сть, тр1щиностшшсть, мщшсть, як! показали пщвищеш показники поршняно з нормативними.

На Вшницькому завод1 ЗБК було запроваджено cnociö динам!чного пресування i установка для його реал1зацп. Загальна економ1чна ефектив-Hicib розробок i результате дослщжень склала близько 500 тис. крб., еконо-м1чний ефект вщ впровадження т1льки в галуз1, що виробляе нашрш ВГП труби, досягае 1,5-2,5 млн.крб. в piK в цшах 1990 р.

Особистий внесок здобувача полягае в виконанш експериментальних дослщжень, обробщ отриманих результаив та впровадженш результате робота у виробництво. Особистий внесок здобувача в науков1 пращ 13 ствав-торами:

1.Дударь И.Н., Ушеров-Маршак A.B., Савчук А.Я. Совершенствование термообработки железобетонных виброгидропрессованных труб.- М.гВНИИЭСМ, Обзорная информ., 1985, вып. 2,- 53 с. (Запро-поноваш Hoei методи термообробки труб, конструкцн установок, що зменшують затрати енергп i час виготовлення труб).

2. Дударь И.Н., Савчук А.Я. Совершенствование технологии производства изделий из вибропресованных бетонов. - М.: ВНИИЭСМ, Обзорная информ., 1989, вып.2.- 84 с. (Запропонований новий метод пульсацшного уццльнення бетону шд тиском, проведеш дослщження тверднення та ущшьнення такого бетону).

3.Друкованый М.Ф., Дударь И.Н., Загреба В.П. Уплотнение бетонных смесей импульс-прессованием //Строительные материалы и конструкции,- 1981.- № 2.- С. 32. (Запропонований метод уцдльнення бетону гид Д1ею пульсуючого тиску).

4.Друкованый М.Ф., Дударь И.Н. Способ измерения давления прессования в бетоне виброгидропрессованных труб ультразвуковым методом //Изв. вузов. Стр-во и архитектура, 1981.- № 3.- С.74-75. (Запропонований новий cnociö вим!рювання тиску в бетош).

5.Друкованый М.Ф., Дударь И.Н., Загреба В.П. Исследование характера изменения электродных потенциалов при тепловой обработке

вяжущего //Изв. вузов. Стр-во и архитектура.- 1983.- № 7.- С. 71-74. (Запропонований новий метод контролю за тужавленням ! твердшням бетону).

6.Новый способ контроля режимов тепловой обработки изделий. М.Ф. Друкованый, И.Н. Дударь, В.П. Загреба, В.В. Цулин //Строит, материалы и конструкции,- 1983,- № 4,- С. 26. (Розроблено метод контролю за режимами тепловоТ обробки конструкшй ¡з бетону).

7. Дударь И.Н., Савчук А.Я. Совершенствование термообработки железобетонных напорных виброгидропрессованных труб. ВНИИЭСМ. Сер. пром-сти сборного железобетона, вып. 5,- 1985.- С.2-6. (Запропо-нована методика визначення вграт тепловоУ енергм та шляхи П змен-шення).

8.Дудар 1.Н., Станчук В.М. Визначення економ1чноУ ефектив-ност1 впровадження в'1бропресування у технологи виробництва зб^рного зал1Эобетону //В1сник ВП1.- 1994,- № 3.- С.37-39. (Запропоно-вана методики визначення економ1чноУ ефективност1 в1д використамня силового впливу в технологи залпобетонних конструкцш).

9.Дудар 1.Н., Аль-Адван Джамаль Гази. Споаб теплового оброб-лення бетону в термосилових формах //Вкник ВП1- 1995.- № 3.- С. 1618. (Розроблено енергозбер'1гаючий спос'16 термосилового впливу на бетон).

Ю.Дудар 1.Н., Аль-Адван Джамаль Гази. Вплив тиску на струк-туроутворення бетону в процесах його уийльнення \ тепловоУ обробки //В1сник ВП1,- 1996,- № 1-2.- С. 10-13. (Запропоновано основи теор1У структуроутворення бетону, то твердне тд дшо ТСВ).

1 1.Дудар 1.Н., Аль-Адван Джамаль, Волосенко Н.1. Основи теор1У ф^ьтрацН' р1дкоУ фази в бетоншй сум!ип тд д1ею тиску //В1сник ВП1.-1996.- № 3.- С. 19-21. (Запропоноват основн1 теорн початкового гра-д1енту фшьтрацП' рщкоУ фази з бетонноУ сумшп).

12.Дудар 1.Н., Аль-Адван Джамаль Гази. Деформативш власти-вост1 бетонноУ сум1ип при обробш тиском //В'юник ВП1.- 1996,- № 4.-С. 16-20. (Запропонована модель деформаци бетону при динам1чних впливах).

13.Дудар 1.Н., Аль-Адван Джамаль, Волосенко Н.1. Дослщження теплопров!дност1 пресованих бетошв 1 багатошарових конструкшй //В1сник ВП1.- 1997.- № 1,- С. 18-22. (Запропоновано структурну модель теплопров1дност\ багатошаровоУ конструкци).

14.Дудар 1.Н, Дудар МЛ. Дослиження ф1зико-мехатчних влас-тивостей бетону п1д час термосилових вплив1в //В1сник ВП1,- 1999.-

№6.- С. 9-15. (Дослужено структуроутворення бетону гид д1ею термо-силових вплив1в).

15.А.с. 814998 СССР, МКИ С 04 В 41/30. Устройство для термообработки железобетонных труб /Друкованный М.Ф., Дударь И.Н., Савчук А.Я (СССР). - № 2783847/29-33; Заявлено 22.06.79; Опубл. 23.03.81, Бюл. № 11,- 4 с. (Розроблено пристрш для термообробки за-л1зобетонних труб).

16.А.с. 881086 СССР, МКИ С 04 В 41/30. Способ управления процессом тепловой обработки строительных изделий / Друкованый М.Ф., Дударь И.Н., Загреба В.П., Цисарь И.А. (СССР).- № 2887506/2933; Заявлено 26.02.80; Опубл. 15.11.81, Бюл. № 42. -3 с. (Запропоно-вано кшець тепловоТ обробки визначати по контролю за спадом елект-рорушшно!' сили бетону).

17.А.с. 922101 СССР, МКИ С 04 В 41/30. Устройство для термообработки железобетонных труб / Друкованый М.Ф., Дударь И.Н., Сторожук И.М., Савчук А.Я., Дударь А.П. (СССР). - № 2930159/29-33; Заявлено 23.04.80; Опубл. 23.04.80, Бюл. № 15.-3 с. (Запропоновано конструкцию ковпаку ¡з з'еднаних м1ж собою нашвкамер з силовими цил'шдрами).

18.А.с. 975418 СССР, МКИ В 28 В 21/78. Устройство для термообработки железобетонных труб / Дударь И.Н., Лиховой В. А., Друкованый М.Ф., Савчук А.Я., Райдун Г.М., Троян А.И., Объещенко Г. А. (СССР).- № 3304581/29-33; Заявлено 17.06.81; Опубл. 23.11.82, Бюл. №43.-3 с. (Запропоновано конструкцию ковпаку, виготовленого ¡з з'еднаних шаршром двох нашвцилшдр1в).

19. А.с. 986792 СССР, МКИ В 28 В 1/10. Способ изготовления бетонных изделий /Друкованый М.Ф., Дударь И.Н., Загреба В.П. (СССР). -№ 2960972/29-33; Заявлено 13.07.80; Опубл. 07.01.83, Бюл. № 1.-3 с. (Запропоновано ущшьнення бетону виконувати прикладанням пульсу-ючого тиску).

20.Дударь И.Н., Ушеров-Маршак А.В. Особенности тепло- и мас-сопереноса при теплообработке железобетонных виброгидропрессо-ванных труб //Тез. докл. Науч.-техн. конф. "Влияние процессов тепло-переноса в бетоне раннего возраста на качество изделий и конструкций".- Грозный: ГНИ.- 1983.- С. 69-75. (Вивчена залежшсть величин и теплового потоку вщ властивостей гр1ючого середовища).

21.Дудар 1.Н., Аль-Адван Джамаль. Досл1дження процесу пресу-вання бетонноТ сум1нп //Тези доп. наук. техн. конф. "1ндив1дуальний

житловий будинок" - Вшниця: ВДТУ.- 1996,- С.61. (Розроблена мате-матична модель поширення ¡мпульс1в тиску в масив! бетонноТ cyMiuii).

Aiipooauiii результатов днсертацп. Матер1али дисертацп допов1-дались i обговорювалнсь на 24 пауково-техшчних конференциях i семшарах науково-дослщних оргашзащй i вуз1в, в тому числк на 3aciflaiini ceKui'i Держкомггету по наущ i техшш СРСР (м. Грозний, 1981 р.), НД13Б (Москва, 1987 р.), ЦМ1ПКБ при М1Б1 (Москва, 1987 р.), ПДАБА (м. Дшпропет-ровськ, 1994, 1996 рр.), ХДТУБА (м. Харюв, 1999 р.), КНУБА (м. КиТв, 1999 р.), ВДТУ (м. Вшниця, 1983-1988 рр., 1993-1999 рр.) та in.

Публ1кацм. OcHOBni положения дисертацй' опубл!кова1м в 3 моногра-ф1ях, 22 статтях в наукових журналах, 4 тезах доповщей наукових конфере-нцп, 6 авторських свщоцтвах на винаходи, в тому числ1 24 публ1кацй" в наукових фахових виданнях.

Структура i обсяг диеертацП". Дисертацп складасться з вступу, дев'я-ти роздЫв, bhchobkib, перелп<у використаних джерел з 323 найменувань i 3 додатк1в. Робота викладена на 265 сторшках основного тексту, вмщус 20 таблиць, 74 рисунки.

3MICT РОБОТИ

У ecmyni науково обгрунтована актуальшсть теми дисертацй", наведена загальна характеристика роботи, сформульоваш мета та задач! дос.мд-жень, наведено найбшьш важлив1 положения, що лягли в основу виконаних наукових досл!джень i розробок.

В першому poidi.ii проведено огляд результате уццльнення бетонноТ сумнш в умовах об'емного стиску, виконано анал1з та класиф1кащю спосо-6ie пресування, розглянуто процеси тверднення i пдратаци в умовах Д1У шд-вищених TucKiB i температур.

Частково положения теорп i практики виробництва ЗБВ з бетошв, тверднучих тд тиском, розроблеш в працях в!тчизняних вчених Й.М. Ах-вердова, Н.П. Блещика, А.Г. Вандаловського, М.Т. Елбаюдзе, 1.Р. Снукаш-в5л1, Н.В. Михайлова, Л.О. Maniiiinoi, О.П. Мчедлова-Петросяна, П.В. Кри-венко, O.I. Кр1кунова, В.М. Пунагша, 1.Ф. Руденко, A.B. Саталкша, М.А. Сторожука, Б.Б. Хасанова, A.JI. Цюнського, В.В. Чистякова, B.I. UJeiHa i ¡нш., а також зарубгжних вчених: М. Венюа, Г. Гонда, А. Гумеля, Т. Клюза, Р. Лерм1та, Т. Пауерса, С. Пенса, Д. Роя, Е. Фрейсше та ¡нш.

Бетон, що твердне шд д\ею тиску i температур (БТТ) характеризуемся шдвищеною мщшстю, водонепроникливктю, корозшною стшю'стю, довго-в1чшстю, при цьому для його виготовлення можуть використовуватися тра-

дицшш заповнювач!. Це 1 визначае ту защкавлешсть, яку викликас обробка бетону ТСВ, не дивлячись на складшсть дослщжень дано1 проблеми.

Другий роздш присвячено методологи забезпечення дослщжень, а са-ме: розробш конструкций лабораторного обладнання, його ¡нженерному розрахунку, характеристик матер1алш, що використовуються.

В третьему роздШ виконано анал1з особливостей структурних зв'яз-юв води в бетош та розглянуто основи теорн фшьтрашУ води.

В уинльненш шд значним тиском бетоннш сум1ин вода знаходиться у вигляд1 тонких пл!вок. Головним технолопчним критер!ем оптим!заци е ви-б5р такого режиму унцльнення, який забезпечуе максимальну ццльшсть упаковки частинок, найбшьшу структурну мщшсть св1же-в1дформованого бетону.

В процеш СВТ спочатку вщжимаеться ф1зико-мехашчно зв'язана вода ! частинки твердо!" фази зближаються, торкаючись поверхневих шар1в, при незначних витратах енергп. Подальше зближення твердо!' фази буде вимага-ти значних витрат енергп на переборювання розклинюючого тиску 1 сил вщштовхування. Використовуючи методи теорн опору матер!ал1в, можна визначити загальну роботу Wc•г, яку необхщно затратити на ущшьнення ви-робу площею 8, товщиною Ь:

E6.S-S2 Pnp-5k_gnp-S-5k ст 2-h 2 2

де Eg - модуль пружноеп бетону; 5К - кнщева деформация стиску; °пр" кшцеве значения питомого тиску; Рпр - тиск пресування.

У випадку раптовоТ дн зовшшнього тиску (сгПр = const) робота сил ущшьнення збшыииться в 2 рази.

ГПд час СВТ роботу виконують не ильки зовшшш сили, а й внутрпн-н! (сили пружностО, яку можна гидрахувати по залежностп

1 Snp-S2-h Рпр'h E-S-дЬ2 E-S-h-e2 V0-E-s2

WHH —----=-=------, (Z)

BH 2 E-S 2E-S 2-h 2 2

де V0 - початковий об'ем виробу.

В npoueci СВТ виникае накопичення виутргшньо! потеши йноУ енергп в бетош, яке прямо пропорцшне добутку квадрата вдаосноГ пружноТ дефор-мацн на модуль пружноеп бетону i об'ем виробу. Це i е головною bíamíhhí-

стю метсдав СВТ вЦ шших способш формування ЗБВ. Проведет дослщ-ження дозволили встановити критерш оцшки ефективност1 рЬних метод ¡в ущшьнення бетону, який полягае в тому, що чим бшьш як1сно ущшьнений бетон, тим бшьша кшынсть внутршньоТ потенцШноТ енергн в ньому нако-

ПИЧуеТЬСЯ п1д д1ею ЗОВШШШХ сил.

Результата експеримештв показали, що мщтсть структури обробле-ноТ тиском бетонноГ сум!нн ЯСТр значно вища, шж у в1броуиильненноТ при одному ! тому ж В/Ц 1 об'емних масах. В силу наявност1 застшних зон води, р13ного поперечного перер1зу кашляр!в, нертномфного розпод1лу тиску за товщиного виробу для вир1внювання ущшьнення необхщно використовува-ти В1брацшний вплив в комбшацп з СВТ.

Вивчення процесу СВТ, обгрунтування ршень, що шдвищують ефек-тившсть ущшьнення, неможливо без урахування особливостей взаемодп поверхонь твердоТ 1 рщинноТ фаз, що впливають на величину поверхневоТ енергп системи. Чим вища поверхнева енерпя заповнювач1в, тим бшьший тиск необхщно прикладати для вилучення задано! кшькост! рщинноТ фази.

Використовуючи залежност1 в-1Дом1 з теорп фшьтрацн грунтових вод, можна визначати товщину шнвок води, яка не приймае участ1 в рухов1 по кашляр1 1 величину град1енту напору 10, при якому весь катляр буде запов-нений рщиною 1 теч1я води припиниться:

(3)

яК а

де а- м1жмолекулярна вщстань, м; А- константа для оцшки адгезшно! взаемодп, Дж.

Дослщжено залежшсть 10 вщ величини рад1уса капшярш Я, мкм, (рис.1). Якщо величина град1енту напору значно перевищуе 10, то для оцшки фшьтрацшних потокт в бетоннш сум1ш1 треба користуватись законом Дарс1, в протилежному випадку необх1дно використовувати залежности що враховують поверхневу взаемод1ю твердо1 1 рщинноУ фаз.

В четвертому роздм приведен! основи теорп силового впливу при формуванш виробЬ ¡з бетонних сумшей, виведено р1вняння поширення СВТ, дослщжено особливосп розпод!лу тиску по висот1 виробу.

Закономфшсть розпод1лу тиску по перер1зу виробу мае суттеве значения, бо дозволяе оцшити передачу тиску на стшки форми, змшу ццльнос-т1 1 мщност1 бетону в об'ем1 в залежност1 вщ м1сця знаходження, а також 4-

встановити границю пошнрення зони ущшьнення бетонно'1 cyMiini гид дкю певноУ величини тиску.

н X

и

га

м С

е- s

в _? S ™

о ж н а г о С

ы о X (-

2,0 1,0

0

1.-ЦИ)

50 100 150

Pafliyc капшяра, R,mkm Рис. 1. Залежшсть початкового град ¡ситу тиску 10 вщ радиусу капшяра в 6eroHi R.

Законом1рн1сть поширения тиску по висоп прямокутного в плаш ви-робу шириною а, довжиною в i виссгою h можливо знайти, видшивши еле-мент виробу товщиною dx, (рис.2). Для цього визначимо проекщю Bcix сил на в!сь х:

Pxba - (Рх + dPx)ba + badxy - xh(2b + 2a)dx = 0,

(4)

4 » » t *,

HtJ « *J. '

♦ **•

r*

p,+ip.

Рис. 2. Схема елементарного шару виробу

ч

к

Виконавши ряд перетворень, одержано формулу розпод1лу тиску за висотою виробу:

де Кс.ф- коефщ!ент, який залежить в1д структури сумпш ! стану по-верхш прес-форми 1 дор1внюе:

Ь,- коеф'щ'1ент бокового тиску; ср0- кут зовншшього тертя бетону, град.; у- середня густина бетонноТ сумпш, кг/м3; а, Ь- розм1ри зразку, м.

В робот! досл1джено вплив р1зних фактор!в на характер розпод1лу тиску за висотою виробу, що обробляеться зовшшшм тиском РПр. У перш'|й серп дослиив вивчено вплив коефщкнту тертя Г = (р0 на розподш зовшш-нього тиску зразка перер130м а = 200 мм, при цьому параметр Г змпмовали вщ 0,1 до 0,5, (рис. За). Даш дослщжень свщчать про те, що чим мепший кут зовшшнього тертя tg ф0, тим быыие унильнюеться бетон виробу, так як на бшьшу глибину поширюеться б^ьше значения ефекгивного тиску пресу-вання Рх. Величина бокового тиску Ру дор1внюе ^Рх. Коефццент бокового тиску залежить в!д структури 1 типу матер1алу 1 для бетоиних сумиией може змпповатись вщ 0,3 до 0,5. Дослан показали (рис.36), що чим менша величина тим на быьшу глибину поширюеться тиск. Вивчено також вплив розм1ру квадратного перер1зу форми на характер поширення тиску. Встановлено, що при використашп форми бЬьшого поперечного перерЬу, виникае бйпьш ямсне уццльнення зразка в пор1внянш з формами малих роз-м1рт. Це зумовлено зменшенням вщношення нашвпернметра Ь до площ1 поперечного перерпу 8, що в свою чергу знижуе величину коефщтгга Кс ф Але величина Рх оберчено пропорцшна Кс ф Таким чином, чим бшьший перер1з зразка, тим бшыним буде тиск на заданш глибиш. Щоб встановити, яка форма поперечного перер1зу найдоцшыпша, було вивчено деюлька титв перер1зш: круглий, квадратний, прямокутний з вщношенням 1:2 I у вигляд1 елемснта довжиною 1 м ! перер1зом а. Найб1льш ефективним виявився вплив тиском на зразки у форм1 з поздовжжм або прямокутним перер1зом через те, що при цьому величина тиску на одшй ! тш же глибиш зростае в середньому на 20% у пор1внянш з круглим або квадратним перерь зом.

Р

(5)

СФ

(6)

/

>, За

ю

о

о,

к ш 5а

га

н о 7а

о

X

И 9а

м

X

о о 11а

X

ч

£ 13а

Тиск

40 60

15а

80

1 =11,Ь

/\/й 3 J

/

Ч

/

/

4 в" " 10,11 % _ 0,37

/

/

/

/ г

Тиск

О 20 40 60 80 100%

Ю о £Х К и я н о о к

19

о X

з

а

За

5а

7а

; £ =

1 1 У

\ / \/ > 0,4

// £-0 3

1_ 10,0 0,30

/ Б

/

1 1

а)

б)

Рис. 3. Розподш зовшшнього тиску по висот1 виробу в залежносп:

а) вщ величини коефдаента тертя £ \пж поверхнею форми 1 бетонною суипшю;

б) вщ величини коефодента бокового тиску С,.

Юльюсгь води, яка витече з деякого об'ему бетону V, обмеженого поверхнею Б, за одиницю часу шд дкю тиску буде дор1внювати:

<3 = Дрлу^, 8

(7)

де Wn - вектор швидкост! течи води;

р - середня густина води, кг/м3. Для елементарного шару ёх на глибиш х по товщиш бетонно? сум'иш зменшення юлькосп води приблизно дор1вшое зменшенню загально'1 пористости:

100 %

9а

а

Враховуючи, що пористють пов'язана з коеф1щентом пористост1 е за-лежшстю П = е/( 1 + б) , одержимо:

(9)

(к 1 + еср дх. 1з теор1У уццльнеиня ввдомо, що:

— = -т —-, (10)

а ° а

де т0 - коефщ1ент стискання бетону, р1вний: ш0 = (ср 82):(РрР2) Шсля постановки одержимо:

оП ш„ оР. ш„5Р

й (1 + еср) А й Якщо шдставити вираз (11) в (9) то будемо мати:

(II)

або

0Р1У + (п|-рту)§ = О. (12)

¿•1У(рХу) + |П^-рт^ = 0, (13)

Виконавши ряд математичних перетворень, одержимо диференцшне р'шняння швидкост1 поширення тиску силового впливу в мааш бетону:

гР К

— = У:Р--— = а,, • V2Р , (14)

^ р(ПаА-т,.)

Вираз бшя оператора Лапласа ар названий коефщкнтом баропров1д-ност1 бетону. Коефнпснт ту визначаеться за формулою:

= = (15)

; Ь-(Р, -Р,) дР Е„рдР Е„р

6 ' 4 О 1 -

де ЕПр- модуль пружносп бетонноТ сум1ш1; Р - коефщент об'емного стиску; ДР=РГР2-

В початков!!! стадп СВТ (до тиску РПрес < 1 >6 МПа) коефщ1снт баро-провщност! ар р1зко зростае в основному за рахунок збшьшення модуля пружност1 Еб.с. В подалыпому ¡з-за штенсивного зниження Кф мае М1сце падшня величини коеф1щента баропров1дност1, (рис 4). Тому максимальна швидшсть розповсюдження тиску РПрес спостер1гаеться в початковий перь од ущшьнення в бетонних сум1шах з шдвищеним значения В/Ц.

к А, Е„

7,0 МПа. - 560

200 . 5,0 - 400

160 - -

120 _ 3,0 ~ 240

80 - -

40 - 1,0 " 20

Рис.4. Залежшсть коефщ1енту баро-пров1дност1 ар бетону (3) вщ змши кое-фщ1енту фшьтрацп Кф (1) 1 модуля пружносп Есп (2).

0,4 0,8 1,2 1,6 2,0

Тиск, Р, МПа

о

2.4

Р1вняння границ! розповсюдження зони ущшьнення силовим впливом в масив'1 бетону мае вигляд:

Ьа=— = --^-(16)

КСФ Яс1р 2(а + Ь)-2^Фф Кф

де Ястр ~ тиск, необхщний для подолання опору стисканню структури бетонно! сум1пл на глибиш МПа,-

В п'ятому роздан виконано дослщження динам1чного впливу тиском на процеси ущшьнення 1 властивост! бетонних сум^шей 1 бетону вироб'т.

В результата д!Т змшно!" об'емно!" сили при динам!чному СВТ о де-юлька раз!в знижусться величина тиску з одшеУ сторони I зменшуеться в'яз-к1сть та шдвищуеться текучесть бетошю1 сум'нш з друго'1 сторони. При цьо-му забезпечуеться бшьш пильне 1 р1вном1рне укладання суммтп, р!зко зменшуеться витрата енерпУ 1 потужшсть обладнання.

Запропоновано новий способ виготовлення ЗБВ, в основу якого иокла-дено ущшьнення бетонноТ сум1ш1 сум!сною д1ею статичного 1 динам!чного впливу тиском, який спочатку шдш'мають до задано!" величини, а пот!м роб-лять його коливання вщпов1дно до залежност!:

Де Рщах> Ргшп ~ макснмальне ! м!н!мальне значения тиску, МПа;

Ар- ампл!туда коливань; ю = 2тт-/ - кругова частота пульсацп, с"1, /- частота пульсацп, Гц.

При цьому на початку амплитуду зб!льшують, а частоту коливань чме-ншують, а в кшщ навпаки - ущ!льнення проводять при бшьш високих частотах, але з меншою ампл1тудою. Статичне навантаженпя в пер'юд м'|Ж "|м-пульсами становить 5-40% Ртах> забезпечуе створення складних форм коливань частинок сум'нш. Зменшення тиску нижче його критично!" вели-чини негативно впливае на ступшь унцльнення, разом з тим ! недостатн!й тиск (менше РПр.д) не забезпечуе створення складних форм коливань частинок бетонно!" сумиш ! викликае Тх заклинення.

Формування ЖБК за допомогою в!бращ'!' супроводжуеться лише зб!льшенням щшьносп укладання частинок сумиш, при СВТ ж проходить процес стискування середовища, якщо тиск перевигцуе границ! його пруж-ност! 1 текучост1.

При дииам!чному вплив! тиском ус! частки сумиш коливаються з од-наковою частотою, р1вною частот! зовшшнього впливу, тобто спостер!-гасгься резонанс. На основ! теоретичного анал!зу описано характер пове-дшки частинок бетонно!" сум!ш! в ои'ем1 прес-форми, при цьому показано можлив! шляхи ¡нтенснф1кац11 уццльнення. В процесс статико-динам!чно1 пульсуючо!" (СДГ1) д'|Т тиском зшмаються внутр!шн! напруги в структур!, зменшуються пружн! насл!лки у поршнянш з статичним СВТ ! ущ!льнення проходить без руйнування часток в зонах контакте, що особливо важливо при слабкому крупному заповшовачи

Критеркм уанльнення бетонноГ сулпцп може бути вщсутшсть втрат енергн при дослщженш процесу затухания коливань. При цьому у бетоннш сум1ци, обробленш СВТ, переважають пружш деформащУ, що може служи-ти способом контролю за процесом ущшьнення.

Пщ час динам1чного впливу найбшьш сильну д1ю мають перил ¡мпу-льси тиску, а наступи! - ущшьнюють сумш в меншш м1р1. Величина коефь щенту бокового тиску сум1ип Ъ, шдвищуеться в 2 рази при динам1чному впливов1 тиском в пор1внянш з статичним. Таким чином, бетонна сумш стае бшьш рухливою. 3 шдвищенням частота 1 ампл1туди коливань тиску зб1льшуеться ступшь ущ1льнення бетону 1 величина Найбшьш штенсивно зростае щшьшсть бетону 1 поверхнева тверд1сть Тод при тиску Р < 0,5 МПа, (рис.5). Величина лшшних нрискорень в долях С| повинна находитесь в межах 25-30 g (де g = 9,81 м/с2- прискорення земного тяжшня) для вЫх режи-м1в ущшьнення з вщношенням частот 1 ампл1туд, при якому забезпечуеться максимальна щшьшсть 1 мщшсть бетону. Основним фактором якосп ущ\-льнення сум1ин е величина лшшних прискорень, що на-даються Уй при ди-нам1чному вплив! тиску.

' | |_1_I_I

20 30 40 30 60 70 С Гц

Рис. 5. Змша ступеня ущшьнення бетону при динамйному силовому впливов1 в залежност! вщ:

1 - величини тиску;

2 - амшптуди коливань;

3 - частота коливань "Тиск

Амгиптуда Частота

3 теоретичних позицш розглянуто процес ¡мпульсного силового впливу на бетон. Доведено, що величина максимального тиску в любш точщ

об'ему виробу обернено пропорцшна вщсташ 1 коефщ1енту баропровщност1 аР-

При досл1дженш структурно-мехашчних властивостей бетону вивчав-ся вплив величини тиску 1 режи\пв його прикладання на К1лыасть вщжато!' води, залишкове В/Ц, швидюсть вщжимання води, и залежшсть В1Д складу бетонноТ сум1ип, часу витримування до прикладання тиску \ властивостей складових та ¡н. Головна задача полагала у знаходженш ефективних режи-м1в обробки тиском, при максимальному зниженш В/Ц.

Запропоновано методику 1 спомб контролю 1 керування процесами СВТ \ раннього структуроутворення бетону, що основаш на залежностях змщ швидкост1 ультразвука V, перюду переважаючого спектра хвил1 Т I часу реверберацп сигналу I вщ величини тиску 1 тривалост! процесу (а.с. № 815334).

Для бетону, що твердне шд тиском РПрес = 3,0 МПа, початок перюду тужавлення в1дпов1дае швидкост1 V = 1300 м/с (у в1броупильненому -1000м/с). Час юнця тужавлення цементного тюта при Рпрес = 3,0 МПа в1д-повщае швидкост1 1800-2100 м/с (без тиску V = 1300 м/с). Знания парамет-р1в акустичного поля дозволяе судити про процес структуроутворення бетону, так як збшьшення швидкосп ультразвуку V в1дображае ркт пружшх властивостей бетону, зменшення перюду Т характерно при змщненш струк-тури бетону, зменшення коефщ1енту затухания шдтверджуе зниження в'яз-ко-пластичних характеристик тша.

Дослщження властивостей бетону, ущщьненого за допомогою нового способу статико-динам1чного пресування (СДП) (а.с. № 986792), проводили з використанням спещальних установок. Для пор^вняння ефективносп уил-льнення здшснювали трьома способами: статичним, СДП пресуванням 1 в1броформуванням. Зразки готували ¡з сум1ип складу: 1:1,38:2,36:0,4 (Ц:П:Щ:В). Цемент застосовували марки М 400 МиколаТвського цементного комбшату (початок тужавлення 3 год 30 хв., кшець тужавлення 5 год 20 хв). Зразки тверднули в нормальних умовах на протяз1 28 д1б.

Дослщи показали, що застосування СДП силового впливу дозволяе на порядок знизити величину питомого тиску у пор!внянш з статичним пресуванням 1 в 3-4 рази скоротити час формування вироб1в. Приршт мщност1 бетону, уицльненого СДП, у В1Ц1 14 Д1б складае 70% у пор1внянш з мщшс-тю в1броущ1льненого бетону, що дозволяе па 20-30% знизити витрати цементу чи в 2-3 рази скоротити перюд досягнення бетоном задано!' мщностк

В шестому роздш розроблено науково-теоретичш основи процес!в тепло-масопереносу в бетош I багатошаровш конструкци прес-форми гпд Д]сю термосилових вшишв.

Швидккть поширення ТСВ при нагр1ванн1 ЗБВ насамперед залежить В1Д теплоф1зичних властивостей бетону, як! мало вивчеш для даноТ технологи. Для усунення цього недолгу нами було проведено дослщження параме-тр1в теплопереносу Л, а для бетону, який твердне при ТСВ.

При вибор1 рацюнальних режим1в ТСВ кр1м експериментальних мето-д1в визначення Л, а, с необхщно використовувати ! теоретичш модель тому що це дозволяе варповати вихщними даними, узагальнювати 1 прогнозувати результати д0сл1джень та вибирати ращональш схеми теплошдводу. У робой запропоновано структурну модель анал1тичного визначення коефвден-ту теплопровщност1 багатошарово! конструкций к ч и;1:

А. 1—Ь—а

-ш

(18)

де

Х1 = V! -Я, + У2 -Х2 + У3 -Хъ + У4 -ХА,

-г - г^

X] %2

(19)

(20)

Я.щ =

51+ +6'2 +5з + 5д

+ + + §4. М ?-•> ?Л \\

(21)

М ' У2, Уз, У4- В1дповщно коефш1енти теплопров!д-ност1, Вт/(мК), 1 в1Дносний об'емний вмшт компоненте в бетоншй сумшп (цементу, щебня, глску 1 води);

5 1, 5 2 ••• 5 п I X [, X 2... Я ц - товщина шар|'в конструкцп форми, м, г коеф!щенти теплопровщносл матер!ал1в шар1в конструкцп форми, Вт/(мК); а - вщносний об'емний вм1ст бетону в конструкцп стшки; в - те ж, багатошарово! стшки.

Дан! дослщжень показують, (рис. 6), що пщвищення вщносного вм1с-ту в об'ем1 бетону щебеню призводить до зб!льшення теплопровиноеп бетону тим бшьше, чим нижче цементно-пидане вщношення Ц:П. Для одного

I того ж складу бетону його теплопровщшсть буде бшьшою при меншому значенш В:Ц. При цьому, чим б1льша юльюсть теку в бетоннш сум1пп, тим вшце значения коефщктгга теплопров1дност1 бетону (при умов!, що Ап > Ящ).

Вмют щебеню, мас.%, ¡стотно впливае на величину коефщ1ента теп-лопров1дност1 бетону. Так, у випадку, коли > збшьшення

о о

Ы 2,0

10 20 30 40 50 60

Вм1ст щебеню, мас% Рис. 6. Залежтсть коефщ1ента теплопровщност! БТТ В1д вмкту щебеню 1 водоцементного вщношення при Я,„ = 4,64 Вт/(м-К): для складу бетону з сшввщношенням:

1 - Ц/П = 1:2;

2 - Ц/Г1= 1-л (цифрами 0,2; 0,3; 0,4 - показано В/Ц).

вмюту щебеню, наприклад, з 20% до 60%, збшьшуе теплопровщшсть бетону на 25%. Явище зниження коефвдента теплопров1дност1 спостер1гаеться при використанш в бетош щебеню з низьким значениям Хщ.

Термосилова обробка бетонних вироб1в передбачае широю можливос-Т1 для застосування високотемпературних теплоносй'в (ВТ) таких, як пере-гр1та пара, чи неконденсуюч! гази. В робот1 представлено споаб 1 пристрш, яю забезпечують перетворення вологоУ пари низького тиску в перегр1ту пару з температурою 200-350°С. Це дозволяе знизити втрати теплоти в паропроводах, створювати в теплових пристроях оптимальш параметри паропо-

в1тряно1 су\п1ш за волопстю, змшювати ентальпно пари, забезпечуючи тим самим автоматичне регулювання процесом ТВО.

Тверднення бетону пщ ТСВ 1 звичайного бетону (тшьки при тверд-ненш при температурах 1=50-55°С) ¡дентичне. Принципова вмзмшшсть в характер! деформатщ розширення в1броущ1льненого ! бетону при ТСВ в тому, що значна частина и (78%) для першого обумовлена розширенням паропо-впряно! сум11ш, а для другого - розширенням р1дкоТ фази (80%). Так, при збшыленш В/Ц з 0,27 до 0,5 деформацп розширення БТТ при нагрхванш до 90°С зросли на 30%.

При ТСВ на бетон, яйцо питомий тиск Рпрес перевищуе суму пар-щального тиску пари в порах Рн.п. й пов1тря Рп, деформащя розширення при нагр1ванн1 до 90°С не перевищуе 2,5 мм/м, що в 4,5 раз менше, шж для в!броущ1льненого бетону (рис. 7).

ы

'а

из 2

са к и о

X

ч

¡5

Температура бетону, °С

Встановлений головний технолопчний принцип оптимпацп режиму ТСВ на стадн нагр1вання виробу, у в1дповщност1 з яким визначальним е режим тверднення шару бетону, в якому мш1мальний тиск ! максимально допустима температура.

Разом з тим, б1ля поверхш, що протилежна прикладенню тиску тем-ператури, виникають скупчення рщкоУ фази, що знижуе якшть структури бетону (в ВГП трубах, сприяе появ1 вщшарування захисного шару). Вивчення особливостей процеЫв внутршнього масопереносу в першд при-кладання ТСВ дозволило дати ряд рекомендацш, направлених на ¡нтенсиф1-кащю вщжиму рщкоТ фази. Так, у випадку одностороннього названия ВГП труб рацюнальним буде режим шдводу теплоти з1 сторони, протилеж-нш прикладанню тиску.

12

20

40

60

100

Рис. 7. Деформацп розширення бетону при нагр1ванн1 в процес! тепловоТ обробки:

1 - в!броуицльненого;

2 - тверднучого шд тиском Р = 1,0 МПа

У сьомому роздш приведен! дослщження процсспв структуроутворен-ня бетону, що твердне шд д1ею ТСВ.

Ступшь пдратацп цементного ткта шд д1ею ТСВ дещо нижча, шж у в1броущ1льнених зразюв, а штенсившсть реакцп виша. Обумовлено це зро-станням проникаючо! зд1бност1 молекул води шд Д1ею ТСВ й збшьшенням тим самим поверхонь взаемодн, зниженням внутршшх структурних зв'язюв в об'ем1 адсорбцшних шпвок, що обкутують зерна в'яжучого, шдвищенням р1вня насиченост! рщкоТ фази продуктами реакцш. Тиск здатний збшьшува-ти розчиншсть речовин, а, отже, 1 збшыиувати швидюсть викр1стал1зацп новоутворень. 1з-за бшьшого перенасичення розчину шд д1ею ТСВ забезпе-чуеться покращення контакту в зазорах м1ж кристалами новоутворень.

Ркт мщност1 бетону шд д1ею ТСВ запропоновано визначати по залежное«:

Япр = Ястр + Япр • Апрес ■ 1+ Апр • + Атв • , (22)

де КСТр -мщшеть структури шеля в!броунцльнення бетонноГ сум1цн; Апрес> АПр, Атв - штенсившсть росту мщносн бетону в процеЫ СВТ, ТВО 1 подальшого тверднення, яку можливо визначити як

А;=(1*т2-КТ1 >/1е(т2-т1 ),

де тп, тв, тПр, ттв - час СВТ, витримування до СВТ, приведений тер-мш за перюд ТВО I час наступного тверднення;

КПр- коеф1ц1еит, що враховуе режим СВТ.

Експериментально виявлено, що роль тиску не обмежуеться тшьки видавлюванням води. Так, при зниженш В/Ц з 0,38 до 0,28 в процес1 СВТ теоретичний приркт мщносп, визначений по формул! Б.Г. Скрамтаева складае не бшыне 25%, але фактично мщшеть такого бетону ЫПр перевищи-ла звичайного бетону в 1,44-1,50 раз. Таким чином, зниження В/Ц за-безпечуе Т1льки 50%-й приркт мщноеп бетону при ТСВ.

В процес1 дослщжень вивчено залежност1 мщност1 бетону ТСВ вщ ве-личини питомого тиску. Встановлено зв'язок м 1 ж величиною Рпрес * диаметром пор структури бетону, яю можуть зберегтися в процес1 СВТ. Так, на-приклад, тиск величиною Р = 3,0МПа може скоротити рад-1уси великих пор до г = 0,5-10~4 см, незалежно В1д \'х початкових розм1р!в.

Завдяки СВТ цементне т1сто вдавлюсться в пори 1 трщини заповню-вача, забезпечуючи кращий контакт розчину з зернами щебеню, усуваючи макродефекти по контактному шарь яи зв'язаш з недостатшм ущшьненням 1 седиментацшними процесами.

В робот1 дослщжували кшетику тверднення 1 структуроутворення бетону в умовах дп ТСВ. Експериментально встановлено, що в перин 3 год ТСВ спостер!гаеться лшшна залежшсть м!ж швидкютю ультразвуку V 1 т. В стадн прогршання максимальна р1зниця мЬк Ур 1 Ув заф1ксована при форсуючих режимах ТСВ.

У восьмому роздШ виконано анал1з напруженого стану бетону на ста-дп зниження тиску I температур. Щоб уникнути можливого руйнування структури бетону вщ "закипания" вологи в його порах в перюд зниження тиску Рцрес необх1дно, щоб в будь-який момент часу на протяз1 всього пе-рюду охолодження дотримувались умови:

Р' +дРзап, (23)

прес ^ юо)

Сакс^Ю0^Р^-д1зап, (24)

де Д1зап 1 АРзап враховують можлив1 град1енти температури I 1 тиску по перер1з1 1 служать коеф1щентами запасу в1д можливого пароутворення в окремих шарах.

В бетош теля зниження тиску РПрес на внутршне поле напруги, що викликане усадочними деформашями, неоднорщтстю в об'ем1 вологи, температури, тиску, рЬними мехашчними 1 теплоф1зичними властивостями в мжрооб'емах та ш., накладаеться додаткове поле напруг, що виникае за ра-хунок р1зних модулем деформацш заповнювач1в 1 розчину (Ер < Езап).

Проведен! дослщження показують, що при одному й тому ж тиску РПрес максимальш напруги в затвердшй розчиннш складовш (шеля зниження РПрес) виникають в бетон! з крупним заповнювачем при зниженому вм1ст1 розчину.

Запропонований критерш оптим1зацп режшшв зниження параметр1в ТСВ можна сформулювати так: сума величин власних напруг в будь-якш точщ об'ему В1Д перепад1в тиску, температур, вологов\йсту 1 вщ зниження технолопчного тиску помножена на коефщ1ент запасу не повинна переви-

щувати границю мщноеп бетону на розтяг, а максимальна температура мае бути нижчою температури насичення пари при заданому тиску:

Теоретично обгрунтовано бшьш високе значения коефщ!ента трвди-ностшкост! бетону при ТСВ, що викликано наявтстю деформацш, яю про-тилежно направлен! усадочним I обумовлеш зниженням тиску.

В дев 'ятому роздиг приведен! результата виробничих дослщжень но-вих метод!в 1 режим!в термосилових вплив1в, способ1в Ух контролю та керу-вання, ощнена економ1чна ефектившсть вщ реал!зашУ результате дослщ-жень.

На основ! використання оргашзованого примусово направленого теплового впливу з допомогою спещальних пристроТв розроблено ряд нових метод!в теплозабезпечення термосилових форм, як! ¡нтенсифшують режими ТСВ, скорочують Ух тривалкть, забезпечують економпо тепловоУ енергп до

Запропоноваш нов! способи ТСВ на бетон труб з зовшшшм обк-р!ванням перегркою парою на основ! оргашзованоУ примусово направлено!' дн гр!ючого середовища. При цьому скорочуються в 1,5-2,0 рази затрати тепловоТ енергн ! на 40-50% цикл виробництва. 80% труб ¡з дослщноУ групи, що пройшли на Гшванському завод1 спецзал!зобетону виготовлення по за-нропонованому способу ТСВ на протяз! 6-7 год (замкть прийнятих 12 год) вщповщали I ! П класам нап!рност!.

Для промислового втшення прискорених ТСВ були спроектоваш 1 ви-готовлею ряд нових теплових установок (а.с. №№ 814998, 922101, 975418). Одна з них складаеться з 4 телескошчних секщй з конусними фланцями 1 забезпечена шдигпдуалыгого системою зб\рки. Через 1 год прогр!вання труб 0=500 мм бетону досягла 90-100 °С. Шсля прискореного ТСВ на бетон, установка збираегься на висоту одшеУ секцп! переставляеться на наступний термопост, що забезпечуе мобшьшсть I високу ефектившсть використання таких установок. При цьому потреба в них не перевищуе 3-4 шт для одшеУ технолопчноУ л1н1Т, а цикл ТСВ труб скорочуеться до 5-6 год. Для забезпе-чення втшення в виробництво розроблеш дек1лька тип!в таких установок, пристосованих до мюцевих умов дточих п!дприемств. При використанш нових установок, юлькють теплово! енерпУ, затраченоУ на корисне названия ВГП труб, збшьшилась за рахунок швидкоплинност1 роз!гр1вання- бе-

(25)

50-70%.

тону до 24-25 %, або в 20 раз1в у портнянш з ¡снуючими способами ТВО. При цьому затрата пари скорогились в » 3 рази i склали 210-280 кг/м3 (0,60,8 МДж/м3).

Вщпрацювання оптималышх рсжим1в ТСВ на бетон зд1Йснювали ви-м1рюванням параметр1в акустичного поля (V, Т, tp) за допомогою зондш спещальноТ конструкци. Момент закшчення прискореного тверднення бетону встановлювали в перюд стабшзацн швидкосп повздовжшх ультразвуко-вих коливань, коли диференцшна залежшсть прямуе до нуля i сповшьнюе-ться приркт М1цност1 бетону.

Виконано дослщження кшетики структуроутворення бетону за допомогою нового способу (а.с.№881086), заснованого на вимфах рЬнищ елект-ричних потенщал!в на електродах, контактуючих з тверднучим бетоном, як1 показали, що момент падшня елекгрорушшноТ сили на електродах свщчить про настання перюду сповшьнення гщратащя цементу i доцшьноси припи-нення ТСВ.

Визначена економ1чна ефектившсть В1д реал1зацп результате до-слщжень в технологи як уже освоених конструкщй ¡з бетону, що твердне пщ д1ею ТСВ, так i таких, що проектуються. В останньому випадку nopie-нювали вар1анти виробництва ЗБВ з високомщного бетону марок 500, 600 шляхом використання високояысних заповнювач1в i шдвищених марок цементу (М500, М600) з технолопею виготовлення вироб1в на ochobi використання термосилового впливу. Обгрунтоваш умови, при яких сконом1чно дощльно здшснювати випуск таких конструкщй.

Результата дослщжень включен] до роздЫв 5, 18 шдручника В.Н. Ко-кшарев, A.A. Кучеренко Тепловые установки.- К.: «Выща школа», 1990.-335с. для студенев ВУ31в, що навчаються за спещальшстю "Виробництво буд1вельних BHpoöiß i конструкщй".

Прискореш енергозбер1гаюч1 режими з модершзащею теплових форм були впроваджеш Ворошзькому завод1 зал1зобетонних вироб1в при вироб-ництв1 нашрних в1бропдропресованих труб. Розроблеш мобитып 36ipHi теп-лов! камери застосовувались на Гшваньському завод1 спецзал13обетону при виготовленш nanipHnx зал1зобетонних труб.

За результатами досл!джень на Гшваньському завод! спецзалпобетону здшснено впровадження як запропонованого способу встановлення ращо-нального режиму ТВО вироб1в (економ1чний ефект 20,67 тис. крб./р1к), так i 36ipH0i телескотчно\' камери для тепловоТ обробки нашрних труб (економ'|-чний ефект 43 тис. Kp6./piK )..

висновки

1. Сформульовано теоретичщ основи термосилово! технолог!!' бетону, обгрунтовано дощльшсть комплексного впливу на раншх стад1ях твердне-ння бетону ¡мпульсш тиску та температури з створенням синергетичного ефекту при 1х взаемоди, прискоренням процеив структуроутворення бетону, збшынення його мщност1, морозостшкость водонепроникливост1, за ра-хунок статико-динам1чного СВТ та ¡нтенснвного режиму названия ви-роб1в шд тиском.

Виконано анал1з та класифжащю термосилових вплив1в, нам1чено нов! шляхи IX реал1зацм в технологи бетону, показана економ1чна дошлыпсть Ух використання в умовах виробництва спещальних вироб!в та конструкцш.

2. Встановлено принципов! законом!рност1 та характеристики силового впливу на бетон, яю обумовлюють швидюсть поширення тиску, визна-чають межу зони уццльнення та законом1ршсть розподшу тиску за висотою виробу. Вперше дослужено вплив ф1зичних характеристик бетонноТ сум1цп на параметри, що обумовлюють швидюсть 1 характер поширення силових вплив1в в масив! бетону. За допомогою енергетичного методу доведено, що при термосиловш технолопУ бетону в ньому в пор1внянш ¡з звичайною, ви-никае внутр1шне накопичення потенцшноУ енергп, яке викликае зростання мщносп, щшьност! залежно в!д кшькоси ще'У енерпУ, що е головною особ-лив1стю даноУ технологи.

3. Дослужено структуроутворення цементного каменю 1 бетону в прочее! силового впливу тиском 1 шдвищених температур, а також при Тх комплексна взаемоди. Встановлено значш зм1ни в швидкост1 та глибиш пдра-тащУ, термЫв тужавлення, характер! новоутворень, яю визначають кшети-ку ф1зико-мехашчних властивостей цементного каменю та бетону, рют його мщностК ш,1льност1, довгов1чност1 та ш.

Встановлено анал!тичш залежност1 м1ж силовими зусиллями 1 параметрами акустичного поля: швидюстю, перюдом та часом затухания коли-вань, на основ1 яких визначаеться стан об'екту дослщження 1 можливе керу-вання технолопчними процесами.

4. Показано, що для забезпечення однаковоТ щшьност!, л^вщащУ аш-зотропних властивостей бетону необхщно здшенювати В1брацшний силовий вплив тиском (а.с. № 986752). При динам!чному СВТ зменшуються внутр1-шш напруги в структур!, уцдльнення проходить без руйнування часток в зонах, зменшуються пружш шсляд1У в матер1аль В М1ру унйльнення бетон-ноУ сум1ин рекомендуеться збшьшувати частоту со \ зменшувати амплЬуду коливань А. Виведено р1вняння поширення ¡мпульсу тиску в масив1 бетону та приведено його ршення. На основ1 дослшв особливостей процесу дина-

м1чного СВТ встановлено, що його використання зменшуе в 3-7 раз1в необ-хадну величину статичного тиску, в 2-3 рази час циклу формування вироб1в, значно знижуе енерго- та металомютюсть i соб1вартють виготовлення ЗБВ.

5. Розроблено структурну модель i методику визначення косфщкчтв тепло- i температуропроводност1 багатошарових ЗБВ в залежност1 вщ складу, po3Mipie i теплоф13ичних властивостей компонентш. Результати досл1-джень дозволяють прогнозувати режими температурних вплив1в, актив1зу-вати способи пщведення теплоти, визначати температурю поля. Теоретично обгрунтовано шляхи ¡нтенсифжацц процеав температурних вплив1в в багатошарових конструкщях за рахунок застосування примусово-направлено'1 дп гршчого середовища i neperpiToi пари.

6. Встановлено технолопчний принцип оттпзацн термосилових впливш на стади нагр1вання, у в1дпов1дност1 з яким визначальним е режим тверднення шару, в якому м1шмальний технолопчний тиск i максимально можлива температура при даному cnocoöi ТСВ. Вивчено особливост1 тепло-i масопереносу при р1зних способах ТСВ на бетон, що забезпечують керу-вання масопереносом i рацюнальний розподш рщкоТ фази за перер1зом ви-poöiß.

7. Встановлено принципову р1зницю в характер! деформацш бетону, що твердне шд тиском i в1броущшьненого бетону, яка полягае в тому, що для першого значна частка и (до 80%) обумовлена розширенням piflKo'i фази, а для другого - розширенням пароповпряно! cyMiiui (78%). Деформащя розширення БТТ тшьки при температур! 50-55°С однакова з деформашею в1броущ1льненого бетону, ¡з зростанням температури до 80-90°С вона в 44,75 рази менша, що сприяе формуванню бшьш щшьноТ структури.

8. Дослщжено характер наростання ф1зико-мехажчних i динам1чних характеристик бетону в умовах дш ТСВ. Виведено аиаштичш залежност! м1ж його мщшстю i динам1чними характеристиками, як1 дають змогу конт-ролювати i керувати структуроутворенням БТТ. Встановлено, що максимально вщношення швидкостей ультразвуку Vp/V0, р1вня 1,4-1,6, спостер1-гаеться на раншх стад1ях режимгв в БТТ i в1броущ1льненому бетош, яке по-TiM по Mipi тверднення знижуеться до 1,05-1,1. Виношення мщностей Rnp/R0 змшюеться при цьому з 3-5 до 1,3-1,60 у В1Ц1 28 д1б. Вивчено зале-жност1 мщност1, пористосп вщ 1нтенсивност1 ТСВ i складу бетонноТ cyMiuii.

9. Запропоновано критер1й оптим1зацп режим1В зняття тиску i охолод-ження вироб1в, який полягае в тому, щоб сума величин власних напружень в будь-яюй точщ об'ему в'1д перепад1в тиску, температур, вологовм^ту i вщ зняття тиску, помножена на коефщ1ент безпеки, не перевищувала границю

MiuHocTi бетону на розтяг, а максимальна температура була нижча темпера-тури насичення при даному тиску.

10. Виконаш дослщження дали змогу вдосконалити способи виготов-лення BHpo6iß з пресованих бетошв (а,с. № 986972), режими ТСВ i теплов1 установки. Запропоновано HOBi способи ТСВ в термоформах, що забезпе-чують примусово-направлену Д1Ю грточого середовища i застосування пари низького тиску з високим ступеней neperpißy, hobi конструкци теплових установок для ix реал1зацп, що захищеш 6 авторськими свщоцтвами на ви-находи. Розроблено i дослщжено принципово HOBi акустичний i електрофи зичний методи контролю i керування процесами структуроутворення бетону в nepiofl пресування i прискореного тверднення (а.с. №№ 815534, 881086).

Доведено, що застосування результатов дослщжень дозволяс пщвищи-ти яккть вироб1в, зменшити час ущшьнення i тепловоУ обробки i'x в 1,5-2 рази, знизити витрати цементу i теплово1 енергп, шдвищити економ1чшсть виготовлення вироб1в з бетошв, як за традищйними, так i за новими технологами.

11. Результат!! теоретичних дослщжень та конструкторських розробок теплових установок для удосконалення режим1в теплово'1 обробки залпобе-тонних nanipHHX труб включеш до тдручника В.Н. Кокшарев, A.A. Кучеренко Тепловые установки.- К.: «Выща школа», 1990.- 335с. для студентов ВУ31в, що навчаються за спещальшстю "Виробництво буд1вельних вироб1в i конструкцш".

12. Енергозбер1гаюч1 режими i розроблеш теплов1 установки для теп-ловолого1 обробки нашрних в1бропдропресованих труб були застосоваш на промислових шдприемствах УкраУни та Pocii. Ефектившсть запропонованих розробок полягае в зменшенш в 2-3 рази витрат тепловоУ eHeprii', скороченш циклу ТВО труб на 20-30%. Економ1чний ефект вщ впровадження розробок складае 63,67 тис. Kp6/piK (в цшах 1990 р.).

СПИСОК ОПУБЛ1КОВАНИХ АВТОРОМ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦН:

Монографи:

1. Дударь И.Н. Снижение энергозатрат при термообработке железобетонных труб. - К.: Вища школа, 1985.- 124 с.

2. Дударь И.Н., Ушеров-Маршак A.B., Савчук А.Я. Совершенствование термообработки железобетонных виброгидропрессованных труб.-М.:ВНИИЭСМ, Обзорная информ., 1985, вып. 2,- 53 с.

3. Дударь И.Н., Савчук А.Я. Совершенствование технологии производства изделий из вибропресованных бетонов. - М.: ВНИИЭСМ, Обзорная информ., 1989, вып.2,- 84 с.

Стагп в наукових журналах:

4. Друкованый М.Ф., Дударь И.Н., Загреба В.П. Уплотнение бетонных смесей импульс-прессованием //Строительные материалы и конструкции,-1981.-№2.-С. 32.

5. Друкованый М.Ф., Дударь И.Н. Способ измерения давления прессования в бетоне виброгидропрессованных труб ультразвуковым методом //Изв. вузов. Стр-во и архитектура, 1981,- № 3.- С.74-75.

6. Друкованый М.Ф., Дударь И.Н., Загреба В.П. Исследование характера изменения электродных потенциалов при тепловой обработке вяжущего //Изв.вузов. Стр-во и архитектура.- 1983.- № 7.- С. 71-74.

7. Новый способ контроля режимов тепловой обработки изделий. М.Ф. Друкованый, И.Н. Дударь, В.П. Загреба, В.В. Цулин //Строит, материалы и конструкции,- 1983.- № 4.- С. 26.

8. Дударь И.Н. Определение теплофизических характеристик стенки формы и бетона виброгидропрессованных труб при тепловой обработке. ВНИИЭСМ. Сер. пром-сти сборного железобетона, вып. 5.- 1984,- С.4-6.

9. Дударь И.Н., Савчук А.Я. Совершенствование термообработки железобетонных напорных виброгидропрессованных труб. ВНИИЭСМ. Сер. пром-сти сборного железобетона, вып. 5,- 1985,- С.2-6.

10. Дударь И.Н. Потери энергии при термообработке железобетонных напорных виброгидропрессованных труб //Изв. вузов. Стр-во и архитектура.- 1986,-№8,-С. 115-118.

11. Дударь И.Н. Исследование режимов охлаждения изделий из вибропрессованного бетона // Изв. вузов. Стр-во и архитектура,- 1987.- № 28,-С. 67-71.

12. Дударь И.Н. Исследование режимов нагрева изделий из бетонов, твердеющих под давлением // Изв. вузов. Стр-во и архитектура.- 1989,- № 7,- С. 63-68.

13. Дударь И.Н. Исследование процесса прессования бетонных смесей //Изв. вузов. Стр-во и архитектура,- 1988,- № 8 - С. 115-119.

14. Дударь И.Н. Твердение цементного камня под давлением /Цемент,- 1989.-№7,-С. 10-12.

15. Дудар 1.Н. Дослщження впливу ф1зичних характеристик середо-вища на поширення в них тиску // В1сник ВП1.- 1994,- №2.- С.39-41.

16. Дудар 1.Н. Основи розрахунку несучоТ здатносп фундаменте кшь-цевого типу //Вкник ВП1,- 1994.- № 3,- С.16-18.

17. Дудар 1.Н., Станчук В.М. Визначення економ1чноТ ефектипност! впровадження в1бропресування у технолот виробництва збфного зал1зобе-тону //Вкник ВП1,- 1994,- № 3.- С.37-39.

18. Дудар 1.Н. Вивчення процесу пресування вироб!в у прес-форм1 //Вшник ВП1.- 1995.-№ 1.-С. 12-14.

19. Дудар 1.Н., Аль-Адван Джамаль Гази. Спос1б теплового оброб-лення бетону в термосилових формах //Вшник ВП1- 1995.- № 3.- С.16-18.

20. Дудар 1.Н., Аль-Адван Джамаль Гази. Вплив тиску на струк-туроутворення бетону в процесах його ущ1льнення 1 тепловоТ обробки //В1сник ВП1.- 1996.-№ 1-2,-С. 10-13.

21. Дудар 1.Н., Аль-Адван Джамаль, Волосенко Н.1. Основи теорп фь льтраци рщкоУ фази в бетоннш сум1ин шд д1ею тиску /Лесник ВП1,- 1996.-№>3.- С. 19-21.

22. Дудар 1.Н., Аль-Адван Джамаль Гази. Деформативш властивост1 бетонноТ сум1ин при обробщ тиском //Вюник ВШ,- 1996.- № 4.- С. 16-20.

23. Дудар 1.Н., Аль-Адван Джамаль, Волосенко Н.1. Дослщження теп-лопров1дност1 пресованих бетошв 1 багатошарових конструкций //В1сник ВП1.- 1997,-№ 1.- С. 18-22.

24. Дудар 1.Н, Дудар МЛ. Дослщження фгзико-мехашчних влас-тивостей бетону шд час термосилових вшшв1в //В1сник ВШ,- 1999.- №6.- С. 9-15.

1нформацшш листки про науково-техшчш досягнення:

25. Дударь И.Н. Установка для тепловой обработки железобетонных труб /УкрНИЦНТИ Госплана УССР, Винница. Межотраслевой территориальный ЦНТИ, 1983,- №83-08,- 4с.

Тезн доповщен:

26. Дудар 1.Н. Дослщження поширення ¡мпульсш тиску в процес1 унц-льнення бетону динам1чним пересуванням //Матер1али доп. II Республжан-ськоУ наук.-техн. конф. "1ндивщуальний житловий будинок".- Вшниця: Континент,- 1998.- С.98-103.

27. Дударь И.Н. Термосиловое воздействие как метод управления структурообразованием при твердении бетона //Материалы науч. чтений "Физико-химические проблемы строительного материаловедения",- Харьков,- ХГТУСА,- 1998,- С. 36.

28. Дударь И.Н., Ушеров-Маршак A.B. Особенности тепло- и мас-сопереноса при теплообработке железобетонных виброгидропрессованных труб //Тезисы докл. Науч.-техн. конф. "Влияние процессов теплопереноса в бетоне раннего возраста на качество изделий и конструкций".- Грозный: ГНИ,- 1983,- С. 69-75.

29. Дудар I.H., Аль-Адван Джамаль. Дослщження процесу пресування бетонно! cyMiuii //Тези доп. наук. техн. конф. "1ндив1дуальний житловий бу-динок" - Вшниця: ВДТУ,- 1996,- С.61.

Авторсыа свьцоцтва:

30. A.c. 814998 СССР, МКИ С 04 В 41/30. Устройство для термообработки железобетонных труб / Друкованный М.Ф., Дударь И.Н., Савчук А.Я (СССР). - № 2783847/29-33; Заявлено 22.06.79; Опубл. 23.03.81, Бюл. № 11.- 4 с.

3 1. A.c. 815534 СССР, МКИ G 01 L 11/00. Способ измерения давления прессования в пластических строительных смесях / Дударь И.Н (СССР).-№ 273213 1/18-33; Заявлено 01.03.79; 0публ.23.03.81, Бюл. № 11.- 2 с.

32. A.c. 881086 СССР, МКИ С 04 В 41/30. Способ управления процессом тепловой обработки строительных изделий / Друкованый М.Ф., Дударь И.Н., Загреба В.П., Цисарь И.А. (СССР).- № 2887506/29-33; Заявлено 26.02.80; Опубл. 15.11.81, Бюл. № 42. -3 с.

33. A.c. 922101 СССР, МКИ С 04 В 41/30. Устройство для термообработки железобетонных труб /Друкованый М.Ф., Дударь И.Н., Сторожук И.М., Савчук А.Я., Дударь А.П. (СССР). - № 2930159/29-33; Заявлено 23.04.80; Опубл. 23.04.80, Бюл. № 15.-3 с.

34. A.c. 975418 СССР, МКИ В 28 В 21/78. Устройство для термообработки железобетонных труб / Дударь И.Н., Лиховой В. А., Друкованый М.Ф., Савчук А.Я., Райдун Г.М., Троян А.И., Объещенко Г. А. (СССР).- № 3304581/29-33; Заявлено 17.06.81; Опубл. 23.11.82, Бюл. №43.-3 с.

35. A.c. 986792 СССР, МКИ В 28 В 1/10. Способ изготовления бетонных изделий /Друкованый М.Ф., Дударь И.Н., Загреба В.П. (СССР). -№ 2960972/29-33; Заявлено 13.07.80; Опубл. 07.01.83, Бюл. №1.-3 с.

АНОТАЦ1Я

Дудар I.H. Основи термосиловоУ технологи вироб1в ¡з спецшльних бе-TOHiß.- Рукопис.

Дисертащя на здобуття наукового ступеня доктора техшчних наук за спещалынстю 05.23.05 - буд!вельш матер1али та вироби,- КиТвський нацю-

нальний ушверситет буд1вництва i архггектури, Мшютерство ocbîth i науки УкраУни, Khïb, 2000.

Дисертацно присвячено питаниям розробки основ термосилово'1 технологи залпобетонних вироб1в. Захищаються теоретичш положения i законо-MÏpHOCTÏ термосилового впливу на процеси структуроутворення бетону на основ! яких розроблено методи i режими енергозбер1гаючих технолопй. В дисертаци розроблено новий напрямок статико-динам1чного термосилового впливу на бетон, знайдено параметри i критерп оптимального його прикла-дання на етапах технолопчного циклу виготовлення зал1зобетонних кон-струкцш.

Розроблено i виготовлено досл1дно-виробнич1 установки для термоси-лових вплив1в на бетон, яю скорочують енергозатрати в 2-3 рази, змен-шують co6ÎBapTicTb продукцп.

Ключов1 слова: вдосконалення технологи вироб1в ¡з бетону, термоси-ловий вплив, динам1чне пресування, швидюсть поширення тиску i темпера-тури, структуроутворення бетону, режими тверднення, термоактивш форми.

ANNOTATION

Dudar I. N. The principles of thermo-pressing technology of special concrete wares.- Manuscript.

Dissertation research for obtaining a scientific degree of doctor of technical sciences in speciality 05.23.05 - building materials and articles.- Kyiv National University of Construction and Architecture, Ministry of education and science, Kyiv, 2000.

The Dissertation is dedicated to the issues of elaboration of the technology principles of reinforced concrete. Theoretical proposition and regularities of thermo-pressing influence on the processes of structure formation of concrete are defended, on the basis of which methods and conditions of energy economy technologies are elaborated. In the dissertation new direction of static - dynamic thermo-pressing influence on concrete is elaborated, parameters and criteria of its optimum application on the technological cycle stages of the reinforced concrete wares production are found.

Research- manufacturing units for thermo-pressing influences on concrete, which reduce energy losses in 2 - 3 times and reduce prime cost, are developed and produced.

Key words: improvement of concrete wares technologies, thermo-pressing influence, dynamic pressing, pressure and temperature spreading speed, structure formation of concrete, conditions of hardening, thermoactive forms.

АННОТАЦИЯ

Дударь И.Н. Основы термосиловой технологии изделий из специальных бетонов.- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.23.05.- строительные материалы и изделия,- Киевский Национальный университет строительства и архитектуры Министерства образования и науки Украины, Киев, 2000.

Введение. Область исследования - технологические процессы структу-рообразования бетона изделий в условиях воздействия повышенных температур и давлений. Показано, что несмотря на значительные преимущества, способы термосилового воздействия (ТСВ) на бетон не имеют полного решения и достаточного применения в практике производства ЖБИ.

Первый раздел. Выполнен анализ силовых способов уплотнения бетона ЖБИ, приведена их классификация. Показана роль давления на процессы структурообразования бетона. Дана характеристика термосиловой технологии бетона, базирующейся на комплексном использовании технологических факторов давления и температур и обеспечивающей достижение синергети-ческого эффекта. Отражены положительные явления от термосиловых воздействий на структурообразование бетона на всех стадиях изготовления изделий.

Выдвинута основная гипотеза о том, что применение динамического силового воздействия с незначительным удельным давлением позволяет обеспечивать получение бетона повышенной прочности, долговечности, не уступающего бетону, полученному при высоких давлениях, а ускорение структурообразования, интенсификация процессов в твердеющем под давлением бетоне возможны путем использования принудительно-направленного воздействия греющей среды и перегретого пара в период термосилового воздействия.

Второй раздел посвящен разработке методологического и экспериментального обеспечения исследований влияния ТСВ на структурообразование бетона.

В третьем разделе рассмотрены особенности механизмов уплотнения и фильтрации жидкой фазы бетонной смеси под воздействием давления. Сформулирован принцип возрастания внутренней энергии при силовом воздействии на бетон. Установлена роль поверхностной энергии заполнителей на процессы фильтрации жидкой фазы. Показана зависимость начального градиента фильтрации от радиуса капилляров пор в бетоне. Описан механизм сжижаемости бетонной смеси под воздействием внешних усилий.

Четвертый раздел посвящен разработке теории силового воздействия на бетон. Получена закономерность скорости распространения давления в массе бетонной смеси, предложен новый параметр, - коэффициент баропро-водности, что позволяет определять скорость распространения силового воздействия по толщине изделий. Проанализировано влияние свойств бетона на динамику изменения поля давления в нем.

Пятый раздел. Раскрыты особенности динамического силового воздействия (ДСВ) на процессы уплотнения бетона и его свойства. Впервые проведены исследования елияния параметров ДСВ: величины давления, амплитуды колебаний и частоты на степень уплотнения бетона. Основным фактором качества уплотнения бетонной смеси является величина линейных ускорений, которые задаются ей при ДСВ. Предложен способ контроля структурообразования бетона в период ТСВ с использованием акустического метода. Экспериментально подтверждена высокая эффективность влияния ДСВ на физико-механические свойства бетона.

В шестом разделе разработана структурная модель теплопроводности многослойных конструкций, выполнены исследования коэффициентов теплопроводности многослойных изделий из бетона. Предложены технологические способы нагрева железобетонных изделий с применением перегретого пара. Раскрыты особенности деформаций бетона на начальной стадии приложения ТСВ, а также процессов тепло- и массопереноса в изделиях под воздействием температурного и силового факторов. Предложена и теоретически обоснована термосиловая технология бетона с применением термоактивных форм. Определено влияние параметров режимов ТСВ на свойства бетона. Подтверждена эффективность новой технологии железобетонных изделий.

Седьмой раздел посвящен исследованию процессов формирования структуры бетона при ТСВ. Определено влияние давления на процессы структурообразования бетона, зависимость прочности бетона от параметров ТСВ различной интенсивности и продолжительности. Исследованы качественные показатели структуры бетона, твердеющего под давлением.

В восьмом разделе выполнен анализ температурных деформаций и напряженного состояния бетона при ТСВ. Предложен критерий оптимального управления режимами снижения давления и температур при ТСВ на бетон. Выявлена особенность напряженного состояния бетона, твердеющего при повышенных давлениях. Обосновано более высокое значение коэффициента трещиностойкости бетона, подверженного ТСВ.

Девятый раздел. Предложены новые способы ТСВ на бетон железобетонных напорных труб с применением перегретого пара и принудительно

направленного воздействия среды, обеспечившие резкое снижение затрат тепловой энергии. Разработаны эффективные конструкции тепловых установок, определена экономическая эффективность от реализации термосиловых воздействий в производстве железобетонных изделий.

Приведены основы термосиловой технологии бетона, анализ ТСВ и их влияние на структурообразование бетона. Предложена методика определения скорости распространения ТСВ в массиве изделий. Исследованы процессы структурообразования бетона в условиях ТСВ различной интенсивности и продолжительности как при статическом, так и динамическом приложении давления.

Предложены технологические критерии оптимизации ТСВ на бетон изделий, новые методы контроля и управления процессами твердения бетона в период ТСВ. Решены вопросы практической реализации термосиловой технологии в производство ЖБИ с оценкой ее технико-экономической эффективности.

Ключевые слова: совершенствование технологии изделий из бетона, термосиловое воздействие, динамическое прессование, скорость распространения давления и температуры, структурообразование бетона, режимы твердения, гермоактивные формы.