автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Технология изготовления железобетонных изделий с автоматизированным управлением процесса твердения бетона при комбинированной гелиоэлектротермообработке

Г : 0 Министерство строительства российской федерации

г минстрой россии

0 п 11 Вгс^Уд5рСТВ£ННЫЙ ордена трудового красного знашзш

н,1шо-иссщоватеяьсш, прозктно-конструкторский и технологический институт бетона и железобетона "н и и ж б"

На правах рукописи

АЙДАРБЕКОВ ЗАРИПБКК ШАРШОВМЧ *

УДК 666.972.7:697.329

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ С АВТОМАТИЗИРОВАННЫМ УПРАВШШ ПРОЦЕССА ТВЕРДЕНИЯ БЕТОНА ПРИ КОМБИНИРОВАННОЙ ГЕЛИОЭЛЕКТРОТЕРйООБРАБОТКЕ

Специальность 0b.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва- 1995

Работа выполнена в лаборатории методов ускорения твердения бетонов Государственного ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского, проектно-конструкторского и технологического института бетона и железобетона (НИЖБ).

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИШЬ - Заслуженный деятель науки и техники

России, академик РААСН и ¿ША, доктор технических наук, профессор КРЫ10В Б.А.

ОФИЦИАЛЬНЫЙ ОППОНЕНТЫ- чя.-корр.Академии транспорта России,

доктор технических наук, профессор СОДОЁЬЯНЧИК А.Р.

кандидат технических наук, доцент КОПЫЛОВ БД.

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ - Завод ЖБИ-20 ШиА Киргизской

Республики

Защита состоится гр^&оп/ля 1995 г. в ^ ^°часов на заседании специализированного совета К 033.03.02 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических наук в Государственном научно-исследовательском, проектно-конструктор-ском и технологическом институте бетона и железобетона (НИИЖБ)

по адресу: 109428, Москва, 2-я Институтская ул.,дом 6. С диссертацией мечено ознакомиться в библиотеке ЬЛИЖ.

Автореферат разослан щ23>" . 1995 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук

Г.П.КОРОЛЕВА

А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность.работы. Б настоящее время, когда органические виды топлива имеют ограниченные запасы, а продолжительность возможного их использования однозначно определяется темпами потребления, дальнейшее развитие капитального строительства тесно связано с последовательным усилением режима экономии энергоревурсов при обеспечении высокого качества продукции и реализации экологически чистых технологических процессов.

Одним из действенных и реальных путей экономии топливно-энергетических ресурсов при тепловой обработке сборного железобетона в районах с теплым и жарким климатом, где количество солнечных дней в году приближается к 300, а годовое поступление солнечной радиации на горизонтальную поверхность составляет 1700-

э

-1900 кгЗт.ч. на I м площади, является использование солнечной энергии.

В последние годы разработаны и внедрены в производство различные способы тепловой обработки железобетонных изделий с использованием солнечной энергии, которые позволили в регионах с жарким климатом в течение 6-7 месяцев в году практически полностью отказаться от традиционного пропаривания.

Как показала практика при широкомасштабном внедрении гелио-технологии в производство огромное значение приобретают вопросы, связанные с расширением ее возможностей с целью круглогодичной эксплуатации гелиополигонов.

Следовательно, становится необходимой разработка технологии комбинированной гелиотермообработки изделий, которая предусматривает совместное использование наряду с солнечной энергией тра-дионных источников энергии, при этом последние восполняют недо-

статок тепла солнечной радиации. При комбинированной гелиотермо-обработке в качестве дополнительно-дублирующего источника тепла предпочтительно применять электрическую энергию ввиду ее очевидных преимуществ по сравнению с другими традиционными видами энергии.

Вместе е тем, рациональное сочетание солнечной энергии с дополнительно-дублирующими источниками тепла и их совместное воздействие на твердеющий бетон практически не осуществимо без автоматизации процесса тепловой обработки.

Настоящая работа выполнялась в соответствии с заданиями комплексной Киргизской республиканской научно-технической программы 1.9.8.

Целью диссертационной работы является разработка энергосберегающей, экологичеоки чистой технологии тепловой обработки железобетонных изделий с автоматизированным управлением процесса твердения бетона в теплоизолированных тецлоаккумулирующих гелио-камерах, позволяющей круглогодично использовать солнечную энергию за счет рационального сочетания с дополнительно-дублирующими источниками тепла и обеспечивающей высокое качество изделий при суточном цикле производства.

Авт0£_защищает£

- результаты исследований физических и физико-химических процессов, протекающих в свежеуложенном бетоне при комбинированной гелиоэлектротермообработке в теплоизолированных и теплоакку-мулирующих гелиокамерах;

- математическую модель динамики прогрева бетона изделий при совместном использовании солнечной энергии и дополнительно-дублирующих устройств;

- основные технологические принципы и критерии автоматичес-

кого управления процесса ускоренного твердения бетона при изготовлении железобетонных изделий с использованием солнечной энергии и дополнительно-дублирующих устройств;

- результаты практического применения разработанной технологии при производстве изделий и исследований особенностей структуры и основных свойств бетона.

На^чная_новизна_£аботы:

- разработаны основные технологические принципы и определены критерии автоматического управления процессом ускоренного твердения бетона реальных изделий при совместном использовании солнечной и электрической энергий, обеспечивающие получение изделий высокого качества при суточном цикле производства;

- разработана методика расчета динамики прогрева бетона изделий при комбинированной гелиоэлектротермообработке в теплоизолированных теплоаккумулирующих гелиокамерах, позволяющая теоретически определять соотношение солнечного,излучения и дополнительно-дублирующих источников тепла при комбинированной тепловой обработке изделий;

- разработана методика назначения оптимальных режимов комбинированной гелиоэлектротермообработки реальных изделий в зависимости от параметров их обезвоживания и факторов, определяющих степень зрелости бетона.

Практическое„значениеработы:

- разработана энергосберегающая экологически чистая технология круглогодичного изготовления сборного железобетона с автоматизированным управлением процесса ускоренного твердения бетона в теплоизолированных теплоаккумулирующих гелиокамерах, обеспечивающая высокое качество бетона при суточном цикле производства и позволяющая значительно экономить топливно-энергические ресурсы;

- разработаны алгоритмы и программы автоматического управления процессом ускоренного твердения бетона, на основе которых разработана система автоматического управления процессом тепловой обработки сборных железобетонных изделий в условиях сухого жаркого климата;

- разработан способ определения удельного электрического сопротивления твердеющего бетона реальных изделий, который позволяет определять электропроводность бетона независимо от характера армирования;

- разработана на. уровне изобретения конструкция теплоизолированной теплоаккумулирующей гелиокамеры (ТИТАГ) се съемными теп-лоаккумулиругацими элементами, сочетающая функция как теплоизолированных, так и теплоаккумулирующих гелиокамер (Заявка на предполагаемое изобретение № 94034238 от 16.09.94 г.).

Реализация^аботьи Опытно-промышленное внедрение разработанной технологии изготовления сборного железобетона с автоматизированным управлением процесса твердения бетона при совместном использовании солнечной энергии и дополнительно-дублирующих устройств было осуществлено на полигонах завода ЖБИ-2.0 МБХиМ Киргизской Республики и завода ДСК объединения "ОшКПДпроэктстройПри этом установлено, что при данной технологии экономятся топливно-энергетические ресурсы летом на 85-95$,а в осенне-зимне-весенний периоды года - на 40-55$ без учета реализации экологического чистого технологического процесса.

Апробация „работы^ Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на ХХП международной научно-технической конференции молодых ученых в области технологии бетона (Иркутск, 1990 г.1, на международной научно-технической конференции по проблеме гелиотехнологии и долговечности бетонов в условиях

сухого жаркого климата (координационное совещание по проблема "Технология бетонных работ в условиях сухого жаркого климата") (Бухара, 1992г.), а также рассматривались на заседаниях секции по технологии бетона научно-технического Совета НИМБ Минстроя РФ и на заседаниях Ученого Совета инженерного факультета Ошского высшего технологического колледжа МОиН Киргизской Республики.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено в 6 статьях и докладах, по теме диссертации подана заявка на изобретение.

Обьем^аботы^ Диссертация содержит 142 страница машинописного текста, том числе Б таблиц, и 47 рисунков. Состоит диссертация из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы из 104 наименований и приложений.

Работа выполнена в 1990-1994гг.а лаборатории методов ускорения твердения бетонов НИИЖБ Ликетроя РФ и Опекой высшем технологическом колледже Ж)иН Киргизской Республики под руководством Заслуженного деятеля науки и техники РФ,академика РААСН и гША, доктора технических наук, профессора Б.А.Крылова и доктора технических наук ¿Л.О.Орозбекова при научной консульеации кандидатов технических наук В.И.Загинайлова и Е.Н.Малинского.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Известно, что районы с сухим жарким климатом характеризуются продолжительным знойным летом (более 100 дней в году), высокими температурами воздуха (более 28-30°С), низкой относительной платностью воздуха (менее ЬО-55%) и их значительными перепадами в течение суток. Поэтому при традиционной технологии бетона в условиях сухого жаркого климата основное внимание на производстве уделяется нейтрализации этих факторов и, в первую очередь, защите

свежвуложеиного бетона от солнечной радиации и вредного воздействия ветра.

Однако исследования, проведенные в последнее время, позволяют принципиально по-иному подойти к проблеме воздействия климатических факторов в регионах с сухим жарким климатом и выдвинуть концепцию широкого их использования при производстве железобетонных изделий и конструкций. В соответствии с этим в работе сделана классификация возможного использования этих факторов в производстве сборного железобетона, согласно которой, и солнечную радиацию, и повышенную температуру воздуха можно в полной мере использовать на различных технологических переделах.

Одним из технологических переделов, где наиболее эффективно могут быть использованы солнечная радиация и повышенная температура окружающей среды, является тепловая обработка изделий и конструкций, поскольку это и наиболее энергоемкий процесс в изготовлении сборного железобетона.

Анализ работ, проведенных в СНГ и других странах, позволил обобщить существующие в настоящее время тенденции и выявить следующие основные направления:

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

- гелиотермообработка железобетонных изделий в металлических формах с применением светопрозрачных и солнцевоспринимающих покрытий;

- тепловая обработка железобетонных изделий в гелиокамерах различных типов.

Тепловая обработка изделий с применением гелиосистем с промежуточным теплоносителем в настоящее время не нашла широкого применения из-за низкого КПД (не более 0,2-0,31, отсутствия на-

дежного серийно выпускаемого гелиооборудования,а также исследований и рекомендаций по тепловой обработке крупноразмерных изделий.

Наиболее существенным недостатком гелиотермообработки с применением светопрозрачных и солнцевоспринимащих покрытий (СВИТАП, СГИГИП и др.) является значительные теплопотери разогретого бетона в окружающую среду и связанная с этим необходимость завервония формования изделий к 12-13 часам дня.

Основными недостатками комбинированной гелиотермообработки изделий в формах с покрытиями СВИТАП являются невозможность использования существующих гелиокршек для изготовления изделий другого типоразмера и потребность в увеличении производственных площадей.

Гелиокамеры парникового типа для одностадийной и двухстадий-ной тепловой обработки бетона, основаны на конструкциях обычных теплиц. Они да нашли широкого применения из-за сложности обеспечения в их обьеме требуемой влажности среды, наличия значительных градиентов температур в изделиях по высоте, трудности сооружения и эксплуатации этих камер.

Представляет огромный интерес разработанные в последние годы технологии тепловой обработки изделий в тегшоаккумулирующих гелио-камерах, параметры которых оптимизированы на основе установленных закономерностей гелиопрогрева и обезвоживания бетона. Однако у этих технологий есть серьезный недостаток - сезонность изготовления изделий (6-7 месяцев в году).

Основываясь на результатах исследований по использованию солнечной энергии и методов электротермообработки,сформулирована рабочая гипотеза о том, что комбинированная гелиоэлектротермооб-работка сборного железобетона и теплоизолированных и тэплоаккУ-мулирующих гелиокаморах может оказаться восьма эффективной энэр-

гооберегающей технологией. Такая технология позволяет значительно снизить расход электроэнергии за счет высокоэффективного использования солнечной энергии даже невысокой интенсивности и экзотер-ыии цемента в сочетании с регулируемым подводом дополнительного тепла благодаря автоматизации процесса тепловой обработки и использованию теплозащитных и теплоаккумулирующих свойств конструкции гелиокаыеры.

Основная часть экспериментальных исследований проводилась в лабораторных условиях НИШБ и в естественных условиях сухого жаркого климата на лабораторном гелиополигоне Ошского высшего технологического колледжа.

В исследованиях применялись: портландцемент Воскресенского и Кантского заволов, гранитный и известняковый щебень фракции 5-2СЬц кварцевый песок о модулем крупности 4^=2,74 и 1,92.

Для исследований на лабораторном гелиополигоне были построены четыре камеры, имеющие одинаковые размеры. При этом две из них изготовлены как теплоизолированные гелиокамеры (ТИГ).имевшие внутри теплоизоляционные слои толциной 30 си из керамзитобетона и снаружи ограждающие слои толщиной 10 см из тяжелого бетона. Другие две камеры были изготовлены как теплоаккумулирующие гелиокамеры (ТАГ), которые .имели внутри теплоаккумулирующие слои толщиной 30 см из керамзитобетона. Конструкции гелиокамер позволяли создавать различный объем паровоздушной среды вокруг бетона и изменять условия его твердения за счет регулирования расстояния между твердеющим бетоном и гелиокрышкой ( 8 ), а также изменением коэффициента заполнения ( К ). Для подачи дополнительного тепла в несолнечное время суток и пасмурные дни на подвижном поддоне гелиокамер были установлены трубчатые электронагреватели.

При изучении закономерностей протекания физических процессов

учитывали температуру бетона ( £ ,°С), его зрелость (М,град.ч.),

л^/

величину суточных влагопотерь (^-т*) .максимальную интенсивность обезвоживания (^ .кгУм'чч.), удельное электрическое сопротивление ( р ,0м,см),а также прочность его при сжатии (И^.Ша).

При проведении экспериментов в центре каждого образца( в плане) по высоте устанавливались ХК-термопары в верхних, центральных и нижних зонах блоков размером 0,4x0,4x0,15 м, показания которых зарисывались с помощью приборов КСП-4 и А-565. Основные физико-механические свойства бетонов: прочность, морозостойкость и водонепроницаемость определялись по стандартным методикам.

Относительная влажность среды гелиокамер определялась по показаниям сухой и мокрой термопар. В процессе проведения экспериментов путем дозированной подачи электрической энергии к нагревателям обеспечивался усредненный летний режим гелиотермообработки. При этом расход электроэнергии определялся по показанию счетчика электрической энергии 00-12.

Результаты комплексных исследований протекания физических процессов а свежеуложенном бетоне при комбинированной гелиоэлект-ротермообработке как в теплоизолированной, так и в теплоаккуиуди-рующей гелиокамерах в осенне-зимне-весенний периоды года,а также результаты определения относительной влажности среды гелиокамер и визуальные наблюдения за процессом конценсатообразования на нижней поверхности гелиокрышки при твердении бетона подтверждают высказывания Б.Л.Крылова, Ш.Р.оЫрзаева и А.^.Борбоева о существовании особой влагонасыщенной зоны между открытой поверхностью бетона и гелиокрышкой камеры. Б этой зоне массообвнные процессы твердеющего бетона происходят независимо от температурно-влажяо-стных условий остальной среды камеры. Таким образом,создаются наиболее благоприятные условия твердения бетона, т.е.значительно

уменьшается процесс испарения влаги из бетона, уменьшаются тепло-и вдагоградиенты по высоте изделия, которые способствуют формированию однородной структуры и получению высокой прочности.

Исследования показали, что прочность на сжатие бетонов,подвергнутых в течение первых суток КГЭТО в ТИГ и ТАГ при £ = 3 см и 0,2^ К ^ 0,6, а затем твердевших в камере нормального твердения,

и

в месячном возрасте превышает К^д, в то же время при твердении с 8 = 5 си и 0,2 4 К-<С 0,6 эта прочность в зависимости от И/Ц составляла лишь 84-8955 от й^д.

Как и предполагалось, что при КГЭТО в ТАГ расход электроэнергии на восполнение недостатка тепла солнечной радиации оказался выше на 5-7 кВт.ч./м? чем при тех же условиях в ТИГ.

Исследования,проведенные в летний период года (в середине августа) при различном времени формования бетонных образцов,показали, что благодаря теплоаккумулирующим свойствам начало гелио-термообработки в ТАГ не ограничивается, в то же время зрелость и прочность бетонов, твердевших в ТИГ при начале гелиотермообработ-ки в первой и во второй половине дня резко отличаются.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что в осенне-зим-не-весенний периоды года тепловую обработку изделий наиболее эффективно осуществлять в ТИГ,а в летний период года - в ТАГ.

С целью круглогодичного использования для тепловой обработки единой гелиокамеры, сочетающей в себе функции как теплоизоли-р^анной, так и теплоаккумулирующей, разработана конструкция новой комбинированной теплоизолированной теплоаккумулирующей гелиокамеры (ТИТАГ) со съемными теплоаккумулирующими элементами (заявка на предполагаемое изобретение № 94034238 от 16.09.1994г.1.конструкция которой предусматривает применение теплоаккумулирующих элементов летом внутри камеры, а в осенне-зимне-весенний периоды

года - снаружи ее.

Исследования, проведенные с твердеющим бетоном и модельным телом, показали, что вследствие реализации мягкого режима прогрева бетона и двухстороннего подвода к нему веешних тепловых воздействий, при КГЭТО изделий в ТИГАГ 46-55^ тепла, поступающего к нему на стадии разогрева поставляет внутренний источник энергии экзотермия цемента (первые цифры относятся к бетонам класса В25, а вторая - ВЗО).

Исследования кинетики формирования температурного поля изделий и нарастания прочности бетона проводились в климатической камере "Нема", в которой изменением температуры, относительной влажности среды и скорости движения воздуха имитировались различные

условия внешней среды. Плотность солнечной радиации в пределах р

150-1000 ы/и имитировали с помощью ламп с зеркальными отражателями типа ЗК мощностью 300 Вт каждая, установленных на потолке камеры.

Как показали исследования, при комбинированной гелиоэлект-ротермообработке в ТИТАГ, прогрев бетонных блоков осуществлялся одновременно под воздействием трех источников энергии - солнечной, электрической и экзотермии цемента и поэтому в течение 7-8 часов происходит с незначительными перепадами по высоте сечения, максимальный перепад во время условной изотермической выдержки не превышает 4-6°С,что свидетельствует об однородности теплосодержания по высоте блоков. При этом прочность выпиленных образцов-кубов в суточном возрасте была не ниже от йзд при г<1=1040 град.ч.,а расход дополнительной энергии при температуре "¿н в = =+10оС составлял ЗЬ кВт.ч.Ум3 вместо 48 кйт.ч.Ум3»полученного в аналогичных условиях, но при отсутствии солнечной радиации. В данном случае примерно 14 кВт.ч.Ум3 поставляло мартовское солнце,

что подтверждает достоверность данных,подученных теоретическим путем.

Таким образом, комбинированная гелиоэлектротермообработка изделий в ТИТАГ обеспечивает не только значительно экономию топливно-энергетических ресурсов, но и высокую однородность прочностных свойств бетона.

Результаты изучения особенностей структуры и основных свойств бетонов,твердевших в различных условиях свидетельствуют о высоком качестве бетона, подвергнутого комбинированной гелио-электротермообработке в ТИТАГ. Вследствие реализации в камере мягких температурных режимов твердения бетона,прочность на сжатие составлял в 28 сут.возрасте 104,5$ от И^д.а прочность на растяжение при изгибе в том же возрасте составил 96,1$ от Н^д. Испытания на морозостойкость бетонов, подвергнутых КГЭТО в ТИГАГ, показали, что прочность при сжатии через 200 циклов попеременного замораживания и оттаивания составляет 26,8 МПа, который незначительно отличается от морозостойкости бетонов нормального твердения (29,7 йПа), что может быть объяснено особенностями структуры бетонов, твердевших в благоприятных условиях. Водонепроницаемость бетонов, твердевших в нормальных условиях и при КГЭТО в ТИТАГ повышается одинаково и к 6 месячному возрасту достигает марки В-8, что также свидетельствует о схожей структуре этих бетонов,способной со временам уплотняться за счет дальнейшего протекания гидратацион-ных процессов.

С целью обеспечения постоянных физико-механических свойств бетона независимо от погодных условий эксплуатации гелиополиго-нов и для расширения географической зоны применения гелиотехно-логии, выявлены, исследованы и предложены критерии и принцип автоматического управления процессом ускоренного твердения бетона.

»

Анализ работ, проведенных многими учеными и автором, позволяет утверждать, что на формирование структуры и прочности бетона наибольшее влияние оказывает начальный период его твердения, т.е. период подъема температуры, который характеризуется интенсивным испарением влаги из бетона. При этом к концу этого периода формируется определенная структура бетона и дальнейшее испарение влаги ужа да вызывает существенных структурных изменений. Поэтому, путем контролирования и управления параметрами обезвоживания бетона, можно обеспечить однородную структуру и высокую прочность.

Проведенные исследования показали, что о характере обезвоживания твердеющего бетона реальных изделий косвенно можно судить по кинетике изменения удельного электрического сопротивления бетона р ) благодаря достаточно четкой чувствительности £ к его обезвоживаний. При этом скорость возрастания £ изменяется в зависимости от интенсивности обезвоживания и количества испарявшейся влаги из твердеющего бетона. Также установлено, что обезвоживание свежеулаженного бетона зависит от условия его твердения, т.е. от температурно-влажностных условий и скорости подъема температуры бетона. Следовательно, на стадии разогрева основным критерием управления могуг явиться параметры обезвоживания: интенсивность обезвоживания и количество влагопотерь, которые в значительней степени характеризуются £ .

С целью.практического определения £ реальных изделий на производстве проведены экспериментальные исследования на бетонных образцах, отформованных в деревянных формах размером С,1х0,1х х0,3 м, При этом один образец размером 0,1x0,1x0,3 м по стандартной методике оснащался двумя пластинчатыми электродами размерами 0,1x0,1 м, а в остальные образца непосредственно в массив бетона

#

устанавливались пластинчатые электроды размерами 0,04x0,04 и и 0,03x0,03 м, расстояния между которыми составляли соответственно 0,04; 0,08; 0,12 м и 0,03; 0.05; 0,09 и. Все исследуемые образцы помещались в климатическую камеру "Нема", т.е. им обеспечивались одинаковые условия твердения. Результаты исследований показали, что характер изменения ^р у всех образцов, измеренных при помощи электродов различных размеров, не отличаются от характера изменения ^р эталонного образца. Это позволяет сделать вывод о том, что независимо от характера армирования изделий мокло определить ^р реальных изделий с помощью пластинчатых электродов различных размеров, которые могут быть установлены в верхнем защитном слое реального изделия.

Известно, что многими исследователями при разработке технологий тепловой обработки изделий с использованием солнечной энергии в качестве основного критерия оптимизации, характеризующего получение бетона высокой прочности, принималась степень зрелости бетона. Исследования, проведенные нами, подтверждают, что нарастание прочности бетона в значительной мере зависит от степени зрелости. Поэтому достижение бетоном определенной прочности на стадии условной изотермической выдержки можно судить по степени его зрелости.

На основании изложенных критериев управления нами разрабо -тан принцип автоматического управления процессом ускоренного твердения бетона, основанный на контроле за обезвоживанием све-жеуложенного бетона на стадии его разогрева, обеспечивающего при соответствующем получении бетоном необходимого количества граду-со-часов высокие прочностные показатели и формирование однородной структуры затрердевшего бетона. Кроме -/ого, этот прицип предусматривает назначать оптимальный режим выдерживания изделий

при комбинированной гелиоэлектротермообработке в ТИГАГ,по которому будет осуществлено автоматическое управление процессом тепловой обработки бетона.

В соответствии с этим принципом разработана система автоматического управления (САУ) процессом ускоренного твердения бетона при комбинированной гелиоэлектротермообработке изделий в ТИТАГ которая в начальный период твердения бетона осуществляет управление за его разогревом в соответствии с кинетикой изменения удельного электрического сопротивления бетона в изделии. При этом одновременно фиксируется средняя температура разогреваемого бетона по показаниям термопар, установленных в верхней и нижней поверхностях изделия. При достижении заданного значения температуры условной изотермической выдержки бетона система прекращает управление по кинетике изменения J) и дальнейшее управление будет вести по средней температуре твердеющего бетона. В этот момент производится определение продолжительности периода условной изотермической выдержки по следующей формуле:

СГ -ОО СГ I 2-Ммеобх + tub(22- Гхагр)]' L-itjg — ¿с- ~ Снагр у -—--

где ^¿"нарр- продолжительность периода разогрева бетона, ч;

wtj - количество градусо-часов, которое набрал бетон в период

разогрева, град.ч.; '^необх- необходимое количество градусо-часов, которое бетон

должен набрать к концу КГЭТО, град.ч.; "¿из- температура условной изотермической выдержки;""' К - темп остывания изделия;°С/ч,

По истечении периода условной изотермической выдержки система полностью прекращает управление и производит только фиксацию

средней температуры батона и количества гредусо-часов, набранных за весь период тепловой обработки. Кроме того, система может выдавать данные об из«знании температуры окружающей среда и интенсивности поступления солнечной радиации на гелиополигон, в зависимости от которых вводит коррективы в управление за процессом ускоренного твердения бетона при комбинированной гелиоэлектро-термообрабо'тке.

Разработана функциональная схема автоматизации тепловой обработки железобетонных изделий при совместном использовании солнечной эгаргик н дополнительно-дублирующих устройств. На основе этой схеш таксе разработаны принципиальная, функциональная и струк.урная схемы САУ процессом ускоренного твердения бетона, с помощью которых составлены алгоритм и программа управления.

На основе дифференцирования кинетики прогрева изделий,а также применяя современные методы моделирования на ЭШ разработана математическая модель динамики прогрева изделий при комбинированной гелиоэлектротермообработке в ТИГАГ, позволяющая на любом отрезке времени определять соотношение солнечного излучения и дополнительных источников энергии в зависимости от физических, климатических и технологических факторов, в соответствии с которым подается оптимальное количество дополнительного тепла.

Опытно-промышленное внедрение результатов работы осуществлено на полигонах Ошского завода ЖШ-20 иШХш1 Киргизской Республики и ДСК объединения "ОтКПДпроектстрой11.

Результаты производственных исследований показали, что при комбинированной гелиоэлектротермообработке дорожных плит ПД-2-1,2 прогрев бетона в течение всего периода тепловой обработки осуществлялся по мягкому режиму, т.е. скорость подъема температуры нэ превышала 5-6°С/ч, а темп остывания изделий -2,Ь-3°С/ч. При этом

вследствие равномерного прогрева перепад температура по высоте сечения изделия не превышал 4-б°С. Прочность бетона изделия в суточном возрасте достигла 58,от марочной,а в 28-суточноы возрасте - даже превысила его и составила 106,7%. Расход дополнительной энергии на возмещение недостатка тепла солнечной радиации в процессе тепловой обработки изделий (при Ь составил

34,8 кВт.ч.Ум3. Экономический эффект от внедрения данной технологии в производство составил 4,21 руб/м3 бетона (в ценах 1988 года). Таким образом, за счет учета количества поступащей солнечной радиации и совместного воздействия на твердеющий бетон в сочетании с дополнительными источниками тепла удалось сэкономить топливно-энергетические ресурсы летом на 85-95%,а в осенне-зимнэ-весенний периоды года - на 45-55%.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана энергосберегающая экологически чистая технология круглогодичного изготовления изделий из тяжелого бетона с автоматизированным управлением процесса ускоренного твердения бетона в теплоизолированных теплоаккумулирующих гелиокамерах,позволяющая за счет управления параметрами обезвоживания на стадии разогрева и достижения требуемой степени врелости бетона обесточивать получение бетона плотной структуры и высокой прочности,

2. Подтверждено положение о существовании при 8=3 см и 0,2^ К ^ 0,6 особой влагонасыщенной зоны между поверхностью бетона и гелиокрышкой камеры, в которой в основном происходят мас-сообменные процессы между твердеющим бетоном и средой камеры,независимо от параметров среда других зон камеры.

3. Установлено, что протекание физических процессов при КГЭТО

как в теплоизолированных, так и в теплоаккумулирующих гелиокаме-рах происходят одинаково. Б осенне-з им нз-весенний периоды года эффективность комбинированной гелиоэлектротермообработки изделий с точки зрения расхода дополнительно-дублирующей энергии в ТИГ выше, чем в ТАГ. Однако летом гелиотермообработка в ТАГ существенно эффективнее, чем'в ТИГ за счет дополнительного подвода аккумулированного тепла к твердеющему бетону.

4. Разработана и предложена на уровне изобретения конструкция комбинированной теплоизолированной теплоаккумулирукицей гелио-камеры (ТИГАГ) со съемными теплоаккумулирующими элементами,котора сочетает в себе функции ТАГ и ТИГ. При этом в летнее время ока выполняет функции ТАГ, а в ссенне-зимне-весенний периоды года -функции ТКГ.

5. Показана степень участия экзотермии цемента при КГЭТО изделий в ТИГаГ в зависимости от ДЛ{. Так на стадии разогрева за счет экзотермии цемента поступает 46-55$ тепла твердеющему бетону а всего в суточном цикле прогрева .оно достигает до 65^.

6. Изучена кинетика формирования температурного поля изделий и нарастания прочности бетона, подвергнутого комбинированной гелис электротермообработке в ТИГАГ. (Максимальный перепад температур по высоте изделия в течение 7-8 часов на стадии разогрева составляет 3-4°С, а во время условной изотермической выдержки - 5-6°С, что свидетельствует об однородности теплосодержания по высоте блоков

и к 28-суточному возрасту достигают, а иногда превышают марочную прочность бетона, твердеющего в нормальных условиях.

7. Выявлено,что в весенний период года при наличии и отсутствии солнечной радиации степень участия солнечной энергии в формировании темпзратурного поля издолия в камере для марта месяца сос-

тазала около 30$, а в январе и декабре - 15-20$. Среднегодовая экономия энергии при изготовлении изделий из тяжелого бетона класса В22,5 только за счет использования солнечной энергии для условий г.Ош составляют примерно 55-60$.

8. Вследствие реализации при КГЭТО изделий в ТНТАГ мягких температурных режимов твердения бетона в условиях повышенной влажности, прочность на сжатие и растяжение при изгибе, морозостойкость и водонепроницаемость бетонов, подвергнутых тепловой обработке в ТИТАГ.в основном такие же,как у бетонов нормального твердения, свидетельствующие об идентичности их структуры.

9. На основе исследований в качестве критериев управления при комбинированной гелиоэлектротермообработке изделий в ТИГАГ приняты удельное электрическое сопротивление и степень зрелости бетона. Выбор удельного электрического сопротивления обусловлен тем, что по нему косвенно можно судить о характере обезвоживания твердеющего бетона реальных изделий и контролировать интенсивность обезвоживания. В то же время о достижении распалубочной прочности затвердевшего бетона в суточном возрасте может наиболее достоверно информировать количество градусо-часов, получаем мое твердеющим бетоном.

10. Установлено, что удельное электрическое сопротивление твердеющего бетона реальных изделий можно определять с помощью двух пластинчатых электродов, расположенных в верхнем защитном слое массива реального изделия. При этом размеры электродов и расстояние между ними не влияют на характер изменения удельного электрического сопротивления .

11. Разработана методика назначения оптимальных режимов выдерживания изделий при комбинированной гелиоэлектротермообработке а ТИГ.1Г, в зависимости от времени достижения максимальной

температуры условной изотермической выдержки при контролируемой интенсивности обезвоживания бетона, темпа остывания изделий и требуемой степени зрелости бетона, гарантирующей получение рас-палубочной прочности. На уровне изобретений разработана система автоматического управления процессом ускоренного твердения бетона при КГЭТО в ТИТАГ, основанная на том, чтс в зависимости от исходных данных система автоматически определяет оптимальный режим твердения бетона и контролирует его выдерживание в процессе твердения бетона.

12. Разработана математическая модель динамики прогрева изделий при комбинированной гелиоэлектротермообработке в ТИГАГ,позволяющая определять соотношение солнечного излучения и дополнительно-дублирующих источников тепла в процессе твердения бетона

и тем самым оптимизировать подачу дополнительного тепла.

13. Опытно-промышленное внедрение технологии изготовления сборного железобетона с автоматизированным управлением процесса твердения бетона в ТИГАГ на полигонах завода ЖШ-20 оВХиМ Киргизской Республики и завода ДСК объединения "ОшКПДпроектстрой" полностью подтвердили результаты исследований. При разработанной технологии летом экономится до 85-95%,а в осенне-зимне-весенний периоды года - до 40-55% топливно-энергетических ресурсов. Экономический эффект от внедрения данной технологии составил 4,21руб/лг

(в ценах 1988 года).

Основные положения диссертационной работы изложены в следующих публикациях:

I. Орозбэков М.Р., Калчороев А.К., Айдарбеков З.Ш. Гелиотер-мообработка железобетонных изделий,У/Материалы ХХЛ международной конференции молодых ученых в области бетона и железобетона.-Иркутск, 1990.- С.215-217.

- 232. Орозбеков И.О., Айдарбеков З.Ш. Гелиоэлектротермообработ-ка железобетонных изделий.//Материалы республиканской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов Таджикистана. Ленинабад,1990.- C.II7-I2I.

3. Орозбеков ¿1.0., Калчороев А.К., Айдарбеков З.Ш. Комбинированная гелиотермообработка сборных железобетонных изделий./.Материалы международной научно-технической конференции по проблеме гелиотехнологии и долговечности бетонов в условиях сухого жаркого климата (У координационное совещание по проблеме "Технология бетонных работ в условиях сухого жаркого климата").-Бухара,1992. - С.212-214.

4. Орозбеков И.О.. Айдарбеков З.Ш., Калчороев А.К. Определение основных критериев автоматизации комбинированной гелиотер-мообработки сборного железобетона с помощью схем-аналогов.//Сб. научн.трудов проф.-препод.состава посвященный 25-летию ФерПИ.-Фергана,- С.112-115.

5. Орозбеков И.О., Калчороев А.К., Айдарбеков З.Ш. Эффективность использования гелиокамер при примензнии предварительно разогретых бетонных смесей.//Межвузовский сб.научн.трудов.- Ош-Фергана.- 1994.

6. Орозбеков 4L0., Айдарбеков З.Ш., Калчороев А.К. Многомерное автоматическое управление процессов гелиоэлектротермообработ-ки сборного железобетона.// Межвузовский сб.научн.трудов.- Ош-фер-гана, 1994.

7. Айдарбеков З.Ш., Кадчороев А.К., Козлов А.Д., Крылов В.А., Лагойда A.B., Малинский E.H., Орозбеков М.О. Гелиокамера.Заявка на предполагаемое изобретение № 94034238 от 16.09.1994г.

Шдп. к печати 20.01.1995 г. Тираж 100 экз. Заказ * 2548 Отпеч^тянв в типографии ГОСЮТИ