автореферат диссертации по строительству, 05.23.08, диссертация на тему:Теоретические и практические аспекты комбинированной гелиотермообработки бетона в условиях сухого жаркого климата Республики Казахстан

на правах рукописи

-

1111111111111

ООЗОВ1Э87

АРУОВА Лязат Боранбаевна

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ КОМБИНИРОВАННОЙ ГЕЛИОТЕРМООБРАБОТКИ БЕТОНА В УСЛОВИЯХ СУХОГО ЖАРКОГО КЛИМАТА РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Специальность 05.23.08 - Технология и организация строительства

Технические науки

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 2006 г.

Работа выполнена в Научно-исследовательском, проектно-конструк-торском и технологическом институте бетона и железобетона («НИИЖБ»)

Научный консультант -

доктор технических наук, профессор Б.А.Крылов. Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор В.Д.Топчий доктор технических наук, профессор А.К. Шрейбер доктор технических наук, профессор А.Р. Соловьянчик

Ведущая организация - Гипростроммаш

Защита диссертации состоится » М.СЪр7Мб\ 2007 г. в ^ часов на заседании диссертационного совета Д ЗЙЗ.017.01 в Центральном научно-исследовательском и проектном институте жилых и общественных зданий (ЦНИИЭП жилища) по адресу: 127434, Москва, Дмитровское шоссе, дом 9, корп. Б, 3 этаж, зал заседаний. Тел./факс (495)976-35-53.

С диссертацией можно ознакомиться в методическом фонде ЦНИИЭП жилища

Автореферат разослан чЦЩ » 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного / \ совета, доктор архитектуры л

В.К. Лицкевич

Введение

Солнечная энергия - практически неограниченный источник, мощность которого на поверхности земли оценивается в 20 млрд.кВт. Это более чем в 100 раз выше прогнозных значений требуемой электрической мощности для планеты в целом на уровне 2000 г.; причем использование этого огромного источника энергии не сопряжено с каким-либо-загрязнением окружающей среды. Сегодня в условиях возрастающих ограничений на органические топливно-энергетические ресурсы, усложнения и удорожания их добычи большое значение придается использованию солнечной энергии.

В Республике Казахстан строительство развивается быстрыми темпами и идет по двум направлениям - полносборное и монолитное. Односторонняя ориентация на монолитное строительство, преобладаемое в некоторых странах (например, на Украине), не является лучшим решением, поскольку то и другое направление в строительстве имеет свои преимущества и слабые стороны, поэтому рациональный путь - развитие двух направлений. Во всех технически развитых странах (Франция, Германия, США, Швеция и др.) полносборное строительство составляет 40% от его общего объема и только в сейсмических районах эти объемы несколько меньше (Япония и др.) и составляют около 20%. Для сборного строительства в Республике Казахстан существует хорошая индустриальная база, созданная еще в Советском Союзе, и она продолжает развиваться.

Вместе с тем, промышленность сборного железобетона является крупным потребителем тепловой энергии, а наиболее энергоемкий технологический процесс, на который расходуется более 70% энергии, - тепловая обработка изделий. В нашей республике южные районы отличаются сухим жарким климатом; с целью сокращения энергозатрат на производство сборного железобетона целесообразно использовать энергию солнца, поэтому среди применяемых в условиях сухого жаркого климата способов тепловой обработки бетона самыми рациональными являются методы гелиотермообработ-ки. За последние годы были разработаны и внедрены в производство такие эффективные способы тепловой обработки железобетонных изделий с использованием солнечной энергии в условиях открытых цехов и полигонов, как гелиотермообработка с применением свегопрозрачных теплоизолирующих покрытий СВИТАТ, в том числе в гелиоформах с теплоаккумулирую-щими элементами; как гелиопрогрев с применением специальных пленкообразующих составов и др. С появлением комбинированных методов гелиотер-мообработки представляется возможным круглогодичное использование солнечной энергии для тепловой обработки изделий из бетона и железобетона, что сделает производство сборных железобетонных конструкций менее энергоемким.

Методы тепловой обработки с применением солнечной энергии начинают осваиваться на заводах сборного железобетона, где до недавнего времени применялся только паропрогрев. Многообразие способов гелиотермо-обработки обеспечивает выбор оптимального и экономичного способа для

прогрева данного вида конструкции с минимальными затратами. Гелиотех-нология в производстве бетона повышает коэффициент полезного использования энергии при ускорении твердения бетона, в т.ч. за счет проявления внутреннего источника - экзотермии цемента, а мягкие режимы прогрева и остывания изделий способствуют получению готовых изделий высокого качества.

Несмотря на это, возможности методов тепловой обработки бетона с помощью солнечной энергии далеко не раскрыты; они еще не заняли должного места в промышленности. Это объясняется относительной молодостью большинства методов, недостаточными знаниями производственниками техники гелиотермообработки из-за отсутствия информации.

Таким образом, использование солнечной энергии является перспективным методом тепловой обработки бетонов в условиях сухого жаркого климата, но возможности этого метода еще не исчерпаны. Необходимы исследования, которые позволили бы развить методы гелиотермообработки, разработать новые и способствовать их внедрению в производство, в том числе и при строительстве зданий и сооружений из монолитного железобетона.

В настоящей работе автором поставлена и решена важная научно-техническая проблема эффективного использования солнечной энергии для тепловой обработки железобетона в условиях сухого жаркого климата на заводах и полигонах, а также приведены результаты исследований, проведенных автором за последние годы в- лаборатории строительных материалов НИИЖБ и Кызылординском государственном университете им. Коркыт Ата и результаты внедрения в производство этих эффективных энергосберегающих методов тепловой обработки бетона на предприятиях Республики Казахстан.

Рабочая гипотеза, выдвинутая автором, состояла в том, что при рациональном комплексном использовании солнечной энергии и добавочном привлечении традиционных теплоносителей с учетом использования применяемого в настоящее время оборудования, а также особенностей твердения бетонов в условиях жаркого сухого климата, можно обеспечить решение важной технической задачи всесезонного энергоэффективного, экономичного и экологически чистого производства железобетонных изделий.

Цель диссертации: разработать эффективные, экономичные и экологически чистые технологии и способы производства железобетонных изделий для полносборного и смешанного строительства при тепловой обработке бетона за счет круглогодичного использования солнечной энергии в районах с сухим и жарким климатом.

Автор защищает:

- Выдвинутые положения по использованию солнечной энергии для тепловой обработке бетона при производстве сборных железобетонных изделий, позволяющие снизить энергоемкость и стоимость их производства.

- Выявленный характер взаимосвязи между временем поступления солнечной радиации при прогреве изделий и параметрами прочности бетона.

- Установленную степень влияния количества поступающей солнечной энергии на характер и равномерность формирования температурных полей в прогреваемых изделиях различной толщины и площади поверхности.

- Выявленные особенности структуры и основные свойства бетонов, прошедших гелиотермообработку.

- Разработанный метод малоэнергоемкой тепловой обработки бетона при производстве сборных бетонных и железобетонных конструкций на полигонах с применением традиционных источников энергии при недостаточном поступлении солнечной энергии в дождливую "или пасмурную погоду.

- Разработанный новый метод экологически чистой комбинированной гелиотермообработки при выдерживании прогреваемых изделий в светопро-зрачных камерах в сочетании с применением пленкообразующих составов.

Научная новизна работы.

В диссертации установлены:

- Теоретические положения по получению бетонов с качественной структурой и физико-техническими характеристиками при гелиотермообра-ботке за счет обеспечения благоприятных температурно-влажностных режимов прогрева бетона и формирования благоприятного термонапряженного состояния изделий вследствие равномерных температурных полей.

- Данные о влиянии солнечной радиации, поступающей для прогрева изделий в разное время суток, на характер структурообразования бетона и его свойства.

- Зависимость равномерности формирования температурных полей в различных изделиях от количества поступающей солнечной энергии.

- Особенности структуры и основных" свойств бетонов в изделиях, прошедших гелиопрогрев, не отличающихся по сравнению со структурой и аналогичными свойствами бетонов в изделиях, прошедших термообработку традиционными методами или твердевшие в нормальных условиях.

- Новые малоэнергоемкие методы термообработки бетона с помощью солнечной радиации в комбинации с использованием традиционных источников энергии для круглогодичной работы полигонов.

- Высокоэффективный метод комбинированной термообработки бетона в свегопрозрачных камерах с использованием пленкообразующих составов преимущественно на базе водорастворимых полимеров с целью предохранения его от влагопотерь.

Практическое значение работы: показана возможность полного отказа от традиционного паропрогрева изделий на полигонах в условиях жаркого климата при гелиотермообработке в свегопрозрачных камерах из полимерных материалов с применением вододисперсионного пленкообразующего состава в сочетании с дублирующими методами электротермообработки. Такая гелиотермообработка обеспечивает высокое качество сборного железобетона при суточном цикле производства, позволяет значительно экономить тепловую энергию и создавать экологически «чистые» производства, в том числе в пасмурную и дождливую погоду.

Реализация работы. Основные положения работы доложены на Первой Всероссийской конференции, посвященной 100-летию В.В. Михайлова (г. Москва, НИИЖБ, 2001 г.), международной научно-практической конференции «Инженерная наука Казахстана на пороге 21 века, посвященной 10-летию Инженерной Академии РК» (г. Алматы, 2001 г.), международной научно-практической конференции «Строительство на пороге 21 века и импор-тозамещение» (НИИСтромпроект, г. Алматы 2001 г.), международной научно-практической конференции «Валихановские чтения» (Кокшетауский государственный университет им. Ш. Валиханова).

Внедрение результатов. Гелиотермообрабтка железобетонных изделий в свегопрозрачных камерах из полимерных материалов с использованием вододисперсионных пленкообразующих материалов (ВПС) внедрена в 1995 году на гелиополигоне ЖБИ (г. Актау) АО «ПУС»; Гелиотермообработ-ка железобетонных конструкций в комбинированной гелиокамере с использованием вододисперсионных пленкообразующих материалов (ВПС) внедрена на гелиополигоне в 2001 году в АО ДСК, а в 2004 году - на гелиополигоне комбината строительных материалов (КСМ) АО «Курылыс» г. Кызылорда Республика Казахстан. Разработаны рекомендации для производственного применения солнечной энергии для термообработки сборных железобетонных изделий на полигонах Республики Казахстан.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 30 печатных работах, включая одну монографию общим объемом 9,8 пл., 4 авторских свидетельства об изобретении (Республика Казахстан).

Структура и объем диссертации. Работа имеет объем . 235 страниц текста, включает введение, пять глав, выводы, список использованной литературы, а также 7 листов приложений. Общий объем 242 страницы

Глава 1. Основные принципы гелиотермообработки бетона.

Глава 2. Теоретические аспекты использования солнечной энергии для тепловой обработки бетона.

Глава 3. Физико-технические характеристики бетонов, подвергнутых гелиотермообработке.

Глава 4. Рациональные режимы гелиотехнологий при производстве сборных и железобетонных изделий и возведении монолитных конструкций.

Глава 5. Производственное применение гелиотехнологии и ее экономическая эффективность.

Глава 1. Основные принципы гелиотермообработки бетона

В настоящее время все виды ископаемых органических топлив, используемых в промышленности - уголь, нефть, природный газ и т.д., - справедливо относят к невозобновляемым источникам энергии. Они имеют ограниченные запасы, а продолжительность возможного их использования однозначно определяется темпами потребления. Обращение к нетрадиционным источникам, наблюдаемое во всем мире, объясняется как лимитированием традиционных источников энергии, так и в большей степени критической экологической обстановкой, вызванной сжиганием органических видов топлива и воз-

никновением так называемого «парникового» эффекта. Применение возобновляемых источников и преобразование их энергии в наиболее удобные формы - электричество и тепло, обходится сегодня чрезвычайно дорого. Вместе с тем, трудности, которые ожидают человечество в случае увеличения или сохранения темпов прироста отрицательного воздействия на природу в результате промышленной деятельности и энергопроизводства, вынуждают изыскивать средства и развивать исследования, направленные на повышение эффективности экологически чистых видов энергии и-прежде всего солнечной.

По проблеме использования солнечной энергии для тепловой обработки сборного железобетона в странах СНГ и за рубежом проведено большое количество исследований, имеется значительный опыт применения гелио-термообработки при производстве изделий и конструкций.

Отечественные ученые внесли большой творческий вклад в разработку вопросов технологии производства железобетонных конструкций в условиях сухого жаркого климата. Это P.C. Абрамова, Я.Л. Арадовский, Р.И. Аронов, А.Б. Ашрабов, Ю.М. Баженов, И.В. Быкова, М.М. Вахитов, A.B. Волженский, Г.И. Горчаков, A.C. Дмитриев, Л.Н. Дубинин, В.В. Жуков, И.Б. Заседателев, Б.А. Крылов, Л.А. Малинина, E.H. Малинский, С.А. Миронов, А.И. Ли, М.О. Орозбеков, Н.И. Подгорнов, А.М, Приев, А.Р. Соловьянчик, Г.И. Ступаков, С.А. Шифрин и др.

Одним из основных направлений использования солнечной энергии для тепловой обработки железобетонных изделий является применение гелиосистем с промежуточным теплоносителем. Поскольку гелиосистемы с применением промежуточного теплоносителя наиболее разработаны технически применительно к горячему водоснабжению зданий и сооружений, решения по использованию солнечной энергии для тепловой обработки бетона прежде всего были связаны именно с этими системами. Наиболее характерным представителем этого направления использования солнечной энергии в технологии бетона является фирма Word building products, которая уже свыше 15 лет работает по использованию гелиосистемы для тепловой обработки мелких блоков.

Фирма «ВМК Билдерс Продакс К» в Лас-Вегасе одной из первых начала применять в США гелиосистемы с промежуточным теплоносителем для тепловой обработки бетонных блоков размером 20x20x40 см.

Японская фирма в префектуре Нагано также применяет гелиосистему с промежуточным теплоносителем - горячей водой для тепловой обработки мелких бетонных изделий. Другая японская фирма в префектуре Кагава для тепловой обработки бетонных блоков также использует водонагревательную гелиоустановку производительностью 6 т сут. воды.

В ряде стран было запатентовано несколько сот конструкций гелиопри-емкников. В СНГ в гелиоприемниках, выпускавшихся производственно-экспериментальной базой КиевЗНИИЭП, а также в Братске, Тбилиси и др., в качестве теплообменника использовались стальные штампосварные панельные радиаторы. В ЦНИИ транспортного строительства А.Р. Соловьянчиком,

s

В.П. Величко, A.C. Бейвелем и др. была разработана гелиосистема, использующая в качестве промежуточного теплоносителя минеральное масло. Исследования, проведенные авторами на экспериментальной гелиоустановке, показали возможность надежного обеспечения тепловой обработки (с использованием предложенной системы без дополнительного тепла) таких небольших изделий, как тротуарные плиты.

Преимуществами гелиосистем с промежуточным теплоносителем является возможность обеспечения заданных режимов при тепловой обработке изделий в закрытых цехах в течение всего года независимо от параметров окружающей среды, а также использование солнечной энергии естественной плотности потока в осенне-весенний и даже зимний период года. В то же время, в зависимости от коэффициента тепловых потерь, пропускной способности покрытия, поглощательной способности приемника, средней температуры теплоносителя на входе и выходе из коллектора - КПД гелиопри-емника составляет от 0,5 до 0,6. Наряду с этим, транспортировка теплоносителя по трубопроводам, хранение его в баках - аккумуляторах и сопротивление теплопередаче теплообменников может снизить коэффициент использования солнечной энергии до 0,25-0,3. Кроме того, для такого использования солнечной энергии необходим выпуск специального инженерного гелиообо-рудования и связанные с этим дополнительные затраты, которые препятствуют широкому внедрению данной гелиотехнологии.

Другим направлением использования солнечной энергии для тепловой обработки сборных железобетонных изделий, а также в целях защиты их от сухого жаркого воздуха, явилось применение гелиокамер различных конструкций. Основные решения гелиокамер базировались на опыте устройства теплиц, при этом повышенная температура среды в камере обеспечивалась, главным образом, за счет парникового эффекта. В основном, использование солнечной энергии для ускорения твердения бетона изделий сводилось к устройству гелиокамер как для двухстадийной (для стадии дозревания изделий после их предварительной пропарки или электроразогрева), так и для одностадийной термообработки.

Известны работы Г.И. Ступакова, М.М. Дмитриевой, Л.Н. Дубинина, P.JI. Джураева, В.А. Шмидта и других исследователей по созданию гелиокамер парникового типа для двухстайдиной тепловой обработки бетона и исследованию особенностей его твердения в них. Камеры Г.И. Ступакова с однослойным пленочным свегопрозрачным покрытием (в основном поливи-нилхлоридным) предназначались, главным образом, для дозревания различных изделий после начальной стадии тепловой обработки.

Гелиокамеры дозревания JI.H. Дубинина и Р.Д. Джураева отличаются от камер Г.И. Ступакова тем, что их ограждение представляет собой двухслойное пленочное покрытие с воздушной прослойкой между пленками. При этом наружная пленка покрытия - прозрачная полиэтиленовая, а внутренняя - черная полиэтиленовая. Прогрев изделий в гелиокамере осуществляется, главным образом, за счет тепла, излучаемого внутренним слоем покрытия.

Покрытие гелиокамеры В.А. Шмидта выполнено из однослойной светопроницаемой полимерной пленки черного цвета, поглощающей солнечное тепло и отдающей его воздушной среде, окружающей штабель изделий в камере. Камера снабжена компенсатором дефицита влаги в виде влажного щебеночного пола.

Гелиокамеры дозревания железобетонных изделий при двухстадийной тепловой обработке позволяют существенно сократить цикл пропаривания, увеличить оборачиваемость традиционных пропарочных камер и форм, а следовательно и выпуск продукции цехов и полигонов. Вместе с тем, с энергетических позиций их эффективность дискуссионна, так как при их использовании сохраняется наиболее энергоемкая стадия тепловой обработки - разогрев изделий, форм, ограждений пропарочных камер и т.д., на который затрачивается от 100 до 300 и более кг пара на 1 м3 бетона.

Гелиокамеры дозревания для двухстадийной тепловой обработки бетона не нашли практического применения. Объясняется это в основном их энергетической неэффективностью, прежде всего для регионов с сухим жарким климатом, и дополнительными трудозатратами (устройство самих камер, крановые операции и др.).

Разработке и созданию гелиокамер для одностайдиной тепловой обработки сборного железобетона посвящены исследования А.Б. Ашрабова. Ф. Назрулаева, Т.З. Зияева, Н.И. Подгорного и др. авторов. В гелиокамере А.Б. Ашрабова и Ф. Назруллаева солнечная радиация, проходя сквозь свегопрозрачное покрытие (верхнюю раму с двойным остеклением), нагревает металлические листы и размещенные между ними бетонные изделия. Листы отдают тепло окружающему их воздуху и таким образом нагревают среду камеры. Распалубочная прочность бетона достигается при двухсуточном цикле тепловой обработки изделий.

Известны работы по созданию и применению гелиокамер для одностадийной тепловой обработки и за рубежом. Так, японская фирма «Онода цемент» применила для тепловой обработки бетонных изделий гелиокамеры длиной 20 м и шириной 5 м с крышей и южной стеной из стекла. По данным фирмы, в условиях Токио при коэффициенте заполнения 0,1 и объеме изделий 20 м3 круглогодичная эксплуатация таких гелиокамер только за счет солнечной радиации невозможна. Поэтому гелиотермообработку бетона в этих камерах сочетают с традиционным пропариванием.

Разработке гелиокамер полимеризации для тепловой обработки поли-мербетонов посвящены исследования, проведенные в НИИС Госстроя Туркменской ССР К.Ч. Чошщиевым. По их данным, в летне-весенне-осенний периоды года в дневное время температура воздуха в гелиокамере достигает 60-90°С, что вполне достаточно для процесса полимеризации. В зимнее время, в несолнечные и пасмурные дни для интенсификации процессов полимеризации используют тепло ТЭНов, расположенных в нижней части камеры.

Гелиокамеры для одностадийной тепловой обработки сборного железобетона, в отличие от гелиосистемы с промежуточным теплоносителем, имеют достаточно простые конструкции, здесь не требуется специального

оборудования. Применение солнечной энергии в таких гелиокамерах в жаркий период года и дополнительно дублирующей энергии от традиционных источников в осенне-зимне-весенний периоды года позволяет значительно экономить тепловую энергию.

Вместе с тем, такие гелиокамеры имеют ряд недостатков, причем они не только повторяют основные недочеты традиционных пропарочных камер, но и имеют новые, характерные только для них. Во-первых, это относится к созданию требуемой влажностной среды в камере. В таких гелиокамерах вода затворения в процессе нагрева интенсивно испаряется из твердеющего бетона, что вызывает потери влаги, достигающие 30-40% воды затворения и приводящие к серьезному нарушению структуры бетона, снижению его прочности и ухудшению других физико-механических свойств. Вторым серьезным недостатком гелиокамер является неэффективность штабелирования изделий, когда в зоне действия прямой и диффузной солнечной радиации находятся изделия, расположенные лишь в верхнем ряду штабеля или пакета изделий, все остальные изделия нагреваются за счет конвективного теплообмена с плотностью теплового потока порядка 25-50 Вт/м2 со скоростью не превышающей 0,5-1 град./ч. При такой скорости прогрева прочность бетона даже в условиях предотвращения влагопотерь из него не может достигнуть требуемых величин в течение суток и, следовательно, необходим двухсуточный технологический цикл, снижающий производительность. Из-за вышеперечисленных основных недостатков гелиокамеры для одностадийной тепловой обработки сборных железобетонных изделий в настоящее время не применяются.

Таким образом, анализ известных решений и опыт использования солнечной энергии для тепловой обработки железобетонных изделий показали, что даже лучшие из рассмотренных технических решений не могут быть использованы для широкомасштабного производства сборного железобетона с полным отказом от дополнительных источников в летнее время года. Здесь нужны новые подходы к тепловой обработке железобетона, обеспечивающие высокий коэффициент полезного использования тепла солнечной радиации.

Более эффективным направлением использования солнечной энергии для тепловой обработки сборного железобетона явилось применение гелио-форм с различными свегопрозрачными и солнцевоспринимающими покрытиями. Гелиотермообработка железобетонных изделий в гелиоформах с применением таких покрытий была разработана в конце 70-х годов на основании исследований, проведенных в НИИЖБ и во ВНИПИТеплопроекте. В числе ученых, внесших большой вклад в развитие этого способа гелиотермообра-ботки, следует отметить Б.А. Крылова, И.Б. Заседателева, E.H. Малинского, А.Р. Соловьянчика, И.В. Быкову и др.

Одним из наиболее простых и эффективных способов ускоренного твердения бетона с использованием солнечной энергии, нашедших достаточно широкое Применение на практике, является тепловая обработка изделий из тяжелого бетона в гелиоформах со свегопрозрачными и теплоизолирующими покрытиями (СВИТАП). Внедренная на полигоне ряда заводов по вы-

пуску сборного железобетона гелнотермообработка с применением покрытий СВИТАП оказалась весьма удачным способом тепловой обработки сборного железобетона с использованием солнечной энергии. Этот метод гелиотермо-обработки в регионах с жарким климатом позволил отказаться в течение 5-6 месяцев в году (для ряда плитных изделий) от традиционного пропаривания или тепловой обработки с применением других теплоносителей, снизить потребность в воде, используемой для создания насыщенного водяного пара, создать сезонные полигоны для тепловой обработки бетона с использованием солнечной энергии; получить экологически чистую среду для производства и, при всем этом, обеспечить суточный цикл производства изделий. Однако для гелиотермообработки с применением покрытий СВИТАП необходимы гелиокрышки, требующие постоянного ухода за светопропрозрачными вкладышами; при этом невозможно использовать существующие гелиокрышки для изготовления изделий другого типоразмера; затруднено изготовление по данной технологии изделий сложной формы и др.

В этом отношении большей универсальностью обладает разработанный в НИИЖБе Б.А. Крыловым, E.H. Малинским, И.В. Быковой и В.П. Рыбасо-вым способ гелиотермообработки бетона с использованием влагонепроницаемых (образуемых пленкообразующими составами) покрытий в сочетании со съемной теплоизоляцией - СГИТИП. Данный способ характеризуется высокой эффективностью и оперативностью внедрения производство. Для его реализации практически не требуется дополнительной оснастки и специального оборудования, а для нанесения пленкообразующих составов можно с успехом использовать оборудование, применяемое в строительстве для отделочных работ. Этот способ особенно эффективно использовать в жаркие летние месяцы, когда влажность среды низкая и испарение из бетона происходит очень быстро.

Известен способ комбинированной гелиоэлектротермообработки, при котором поступление солнечной радиации к бетону изделий осуществляется через СВИТАП, а тепловая энергия - от дополнительно-дублирующих традиционных теплоносителей (пара, электроэнергии, горячей воды, масла и т.п.). Применение данного способа в отсутствии солнечной радиации только за счет дублирующих источников энергии позволил снизить расход пара вдвое на 1 м3 бетона и получить при этом в суточном возрасте требуемую отпускную прочность более 70% R28, а также увеличить оборачиваемость форм и значительно улучшить качество конструкций.

Однако для эффективного твердения бетона при использовании солнечной энергии одного пленкообразующего состава недостаточно. Автором была высказана гипотеза, что для получения бетона высокого качества с требуемой распалубочной или отпускной прочностью при значительной экономии топливно-энергетических ресурсов целесообразно использовать способ гелиотермообработки сборных железобетонных изделий в светопрозрачных камерах из полимерных материалов в комбинации с использованием пленкообразующих составов для условий сухого жаркого климата. Этот способ мо-

жет эффективно использоваться в условиях открытых цехов и полигонов в районах СНГ, расположенных южнее 50° северной широты.

Несмотря на реализацию различных мероприятий по увеличению сезонного периода эксплуатации гелиополигонов и расширению номенклатуры изготавливаемых сборных изделий для жилищного и промышленного строительства, гелиотермообработка остается сезонной. Для обеспечения круглогодичного применения гелиотехнологии необходимо использование совместно с солнечной энергией дополнительно-дублирующих источников тепловой энергии, то есть комбинированная гелиотермообработка изделий. В этой связи автор предположил, что целесообразно применять способ комбинированной гелиоэлектротермообработки в свегопрозрачных камерах с использованием пленкообразующего состава, а в качестве нагревательных элементов использовать электронагреватели, размещаемые в верхней и нижней частях гелиокамеры.

Такая технология гелиотермообработки сборных железобетонных конструкций в условиях сухого жаркого климата может дать существенную экономию традиционного топлива, обеспечит экологически чистую окружающую среду, свободную от дымовых выбросов котельных, гарантированное высокое качество изделий и конструкций при более низкой их стоимости при суточном цикле оборачиваемости форм.

Глава 2. Теоретические аспекты использования солнечной энергии для тепловой обработки бетона

В строительстве широко используют бетоны, приготовленные на цементах или других неорганических вяжущих веществах. Известно, что структура бетона формируется в процессе его твердения. Определяющее влияние на ее формирование оказывают гидратация цемента, его схватывание и твердение. Большой вклад в развитие данных вопросов внесли многие ученые -Будников П.П., Бутт Ю.М., Тимашев В.В., Ларионова З.М., Малинин Ю.С., Малинина Л.А., Мчедлов-Петросян О.П., Ахвердов И.Н., Шейкин А.Е., Пауэре Т. и др.

. Твердение бетона, кинетика роста его прочности при прочих равных условиях зависят от температурно-влажностных параметров, исключающих преждевременное испарение или замерзание воды. Изменение температуры влияет на растворимость и скорость растворения минералов цементного клинкера, а также на состав новообразований и скорость их кристаллизации. При требуемой влажности гидратационное твердение бетона, как правило, происходит тем интенсивнее, чем выше его температура. С понижением температуры и особенно с приближением ее к 0°С твердение бетона резко замедляется, причем наиболее заметно в раннем возрасте. Скорость твердения и конечная прочность бетона находятся в определенной зависимости от скорости и глубины гидратации применяемых цементов. Изучение процесса гидратации и связанного с ней тепловыделения цементов и составляющих их минералов позволяет изыскивать способы регулирования сроков схватывания и скорости твердения бетона в различных условиях применения. При бе-

тонировании в жаркую сухую погоду температурный фактор приобретает особое значение.

Применительно к условиям сухой жаркой погоды практический интерес представляет механизм развития процессов гидратации цемента при повышенных положительных температурах.

На основании обобщения ряда ранее выполненных исследований, приведенных автором, этапы гидратации цемента и формирования структуры можно коротко охарактеризовать следующим образом. При взаимодействии между водой и минералами портландцементного клинкера образуются гидросиликаты, гидроалюминаты кальция, гидрооксид кальция и др. минералы. На ранней стадии гидратации цемента на формирование структуры цементного камня и бетона-и на процесс схватывания, а также начального твердения портландцемента решающее влияние оказывают алюмосодержащие фазы. Гидросульфоалюминат (этгрингит) и гидроалюминаты кальция создают кристаллический каркас и определяют начальную прочность цементного камня и бетона.

В последующем основными носителями прочности цемента (бетона) являются гидросиликаты кальция, образующиеся в результате взаимодействия с водой силикатных фаз цемента - СзБ и С23. Температурно-влажностные условия оказывают решающее влияние на гидратационное твердение цемента. С повышением температуры увеличивается скорость растворения минералов и кристаллизации новообразований, что ускоряет формирование структуры и твердение цемента. Схватывание цемента является следствием образования коагуляционной структуры, загустевания теста и перехода в коагуляционно-кристализационную структуру.

При понижении температуры период коллоидации и гелеобразования во времени увеличивается, что обеспечивает углубление гидратации цемента и формирование более плотной его структуры. За схватыванием следует твердение, которое продолжается длительное время. Для нормального хода физико-химических процессов должны быть созданы благоприятные темпе-ратурно-влажностные условия. При бетонировании в жаркую сухую погоду огромное внимание должно быть уделено как начальному, так и последующему уходу за твердеющим бетоном.

Кинетика роста прочности и конечная прочность бетона зависят от многих факторов, основными из которых являются активность цемента и В/Ц. При прочих равных условиях кинетика роста прочности цемента и бетона в значительной степени зависят от температурно-влажностных условий. Наиболее благоприятными для твердения бетона с точки зрения дальнейшего роста его прочности является, как известно, начальное выдерживание при пониженных положительных температурах. Наибольшая скорость твердения характерна для портландцементов с высоким содержанием алюминатов кальция и трехкальциевого силиката.

В естественных условиях твердение бетона можно ускорить путем применения активных цементов более тонкого помола, снижения В/Ц за счет использования пластификаторов, суперпластификаторов или увеличения рас-

хода цемента, а также применением химических добавок-ускорителей и комплексных добавок. На заводах или полигонах при изготовлении сборных железобетонных изделий, а также при возведении монолитных конструкций, с целью ускорения твердения, как правило, требуется тепловая обработка. В жаркое время года, особенно в южных районах, целесообразно использовать различные способы гелиотермообработки, в том числе наиболее эффективные из них - гелиотермообработку в свегопрозрачных камерах с использованием пленкообразующего состава. Это обеспечит, прежде всего, блокирование интенсивных внешних массообменных процессов и пластической усадки в твердеющем бетоне, послужит надежным средством ухода за бетоном в условиях сухого жаркого климата.

На протяжении последних 10 лет в Казахстане автором проводились обширные исследования по применению гелиотехнологии для интенсификации твердения бетона. Особое место среди физических процессов, происходящих в свежеуложенном бетоне при гелиотермообработке, занимает его обезвоживание (Рис. 1). При этом надежной защитой бетона от влагопотерь является нанесение на его поверхность влагозащитных пленкообразующих составов (ВПС).

Рис. 1. Испарение влаги из бетона при разных методах термообработки. 1,2- комбинированная гелиотермообработка под ВПС-1 и ВПС-2; 3 - гелиоэлектротермообработка в открытой форме.

При нарушении технологии гелиотермообработки и неправильно ухоженном бетоне в жаркую сухую погоду в течение первых суток теряется до 50-70% воды затворения, при этом основная ее часть удаляется из бетона в

первые 6-7 часов твердения, что может катастрофически повлиять на структуру, свойства и долговечность бетона и возводимых из него конструкций.

В экспериментах по влиянию температурно-влажностных условий на бетон использовался бетон одного состава (1:2:3,5; В/Ц=0,55), твердевший в различных условиях среды. Температура бетонной смеси в этих опытах была различной в зависимости от параметров окружающей среды, что отражалось на ее начальной подвижности. На основании полученных результатов можно утверждать, что при твердении бетонов в различных температурно-влажностных условиях значительно изменяется характер протекания и величина начальных усадочных деформаций бетонов. В условиях сухого жаркого климата величина пластической усадки возрастает в два и более раза, а скорость ее протекания увеличивается почти на порядок по сравнению с аналогичными деформациями бетонов, твердеющих в летний период года в районах с умеренным климатом. Причем, при повышенных скоростях ветра величины этих деформаций еще более возрастают.

Исследования пластической усадки тяжелого бетона в зависимости от температурно-влажностных условий твердения подтвердили эффективность гелиотермообработки в свегопрозрачных камерах с использованием пленкообразующего состава по сравнению с бетонами, твердевшими без ухода в условиях сухого жаркого климата при 1=35-38°С и ср=25-30%. При этом максимальная пластическая усадка бетона, твердевшего в свегопрозрачной камере за 6 ч твердения составила 0,4-0,6 мм/м, тогда как усадка образцов, твердевших без ухода в условиях сухого жаркого климата составила более 5 мм/м (Рис. 2).

С увеличением содержания и размера крупного заполнителя в бетоне максимальная величина его внешней пластической усадки снижается, однако, пресыщение бетона щебнем или гравием, также как и применение заполнителя повышенной крупности, создают условия для увеличения степени стеснения деформации начальной усадки, возрастания при этом растягивающих напряжений и, следовательно, количества дефектов в структуре бетона.

Увеличение модуля открытой поверхности и уменьшение массивности бетонных элементов приводит к значительному возрастанию величины и скорости протекания пластической усадки. Это объясняет причину, почему тонкостенные конструкции и сооружения в большей степени подвержены отрицательному воздействию условий сухого жаркого климата, чем массивные.

Рассмотренными технологическими приемами можно в значительной степени снизить максимальную величину пластической усадки и смягчить, таким образом, ее отрицательное влияние на основные физико-механические свойства затвердевшего бетона, однако полностью исключить ее невозможно.

Исследования показали, что при твердении бетонов в условиях, при которых происходит испарение из него влаги, существенное значение имеет начальный период твердения, заметно влияющий на структуру, основные физико-механические свойства и долговечность бетона.

-I 0 1

с?

I 2

и

% 3 I 4

I 5 6

1 2 3 4 5 6 7 8

Врсмии мае

Рис. 2. Пластическая усадка тяжелого бетона:

1 - твердение бетона без ухода;

2 - гелиотермообработка в свегопрозрачных

камерах под пленкообразующим составом.

Особенно возрастает деструктивное воздействие этих физических процессов с увеличением интенсивности массообменных процессов свежеот-формованного бетона со средой и, соответственно, повышением величины и скорости протекания начальных усадочных деформаций.

Вследствие указанных явлений, бетоны в условиях сухого жаркого климата могут снижать на 35-45% прочностные показатели, и еще больше -морозостойкость. Вызываемое пластической усадкой деструктивное воздействие зависит от различных технологических факторов (В/Ц, консистенции бетонной смеси, количества и размера заполнителя, температурно-влажностных условий твердений, времени предварительного выдерживания и другие).

Для бетонов одного и того же состава (способность которых к потенциальной пластической усадке одинакова), твердеющих в различных темпера-турно-влажностных условиях, по величине внешней пластической усадки, также как и по величине максимальной интенсивности испарения можно судить о степени нарушения структуры бетона.

Проблеме влияния величины влагопотерь, интенсивности обезвоживания, пластической усадки на структуру твердеющего бетона в условиях сухо-

О > — ' 2*

1

\

• \

1 V 1 /

-— ••—

го жаркого климата посвящено довольно большое количество публикаций. Проведенные авторами эксперименты доказывают, что величина влагопотерь при гелиотермообработке, которая не сказывается отрицательно на свойства бетона, не должна превышать 10-12%.

Как отмечалось выше, благоприятные влажностные условия твердения и мягкий режим прогрева бетона при гелиотермообработке изделий должны положительно сказаться на формировании структуры и физико-механических свойствах бетона. Это обусловлено тем, что прогрев бетона при гелиотермообработке в первые несколько часов твердения (до 6 ч) происходит без возникновения значительных температурных перепадов по высоте сечения изделий. В этой связи представляет интерес изучение особенностей структуры и основных свойств бетонов, подвергнутых различным способам гелиотер-мообработки.

Гелиотермообработка в светопрозранчых камерах с использованием пленкообразующего состава обеспечивает мягкие режимы твердения бетонов, что должно положительно сказаться на формировании его структуры и физико-механических свойствах. В результате проведенных исследований структуры бетона можно заключить, что бетоны, подвергнутые электрообогреву, гелиотермообработке в свегопрозрачных камерах и гелиопрогреву под пленкообразующим составом характеризуются в основном плотной структурой растворной части с хорошим сцеплением крупного и мелкого заполнителя с цементирующей массой, повышенным содержанием в растворной части равномерно распределенных мелких по размеру пор и более высокой степенью гидратации, в отличие от бетонов, подвергнутых электрообогреву под пленкообразующим составом и гелиопрогреву под пленкообразующим составом вне свегопрозрачной камеры.

Гелиотермообработка в свегопрозрачных камерах в значительной мере предотвращает интенсивное обезвоживание бетона и не приводит к деструктивным процессам, однако при этом требуется учет теплового баланса ге-лиоформы вследствие использования одностороннего потока солнечной радиации естественной концентрации, характеризующегося в т.ч. и нестационарностью во времени. Помимо этого, в этих камерах в результате различий в теплоемкости и поглощательной способности бетона и свегопрозрачного материала возникает разница в температуре между поверхностью более нагреваемого изделия и покрытием. Это приводит к конденсации влаги на обращенном к поверхности изделия светопрозрачном материале, что ухудшает его оптические характеристики. Одна из особенностей в развитии массооб-менных процессов состоит в том, что на стадии радиационного нагрева изделия процессы испарения и конденсатообразования влаги затухают через 1-2 ч после установления свегопрозрачных камер. Пленка конденсата воды увеличивает поглощательную способность свегопрозрачного материала и его температуру до значений, близких к температуре поверхности изделий. Другой особенностью является возобновление конденсатообразования в вечернее время, после прекращения действия солнца. Скорость водопотерь из бетона и

эффект от испарения при охлаждении при этом в 2-2,5 раза выше, чем при нагреве изделия.

Таким образом, интенсивные массообменные процессы вне светоп-прозрачной камеры, без надлежащего ухода приводят к быстрому испарению влаги с неопалубленных поверхностей, что существенно нарушает формирующуюся структуру бетона и ухудшает его основные физико-механические свойства и в первую очередь в поверхностных слоях прогреваемой конструкции.

При тепловой обработке надо стремиться, чтобы градиенты температуры и влажности были минимальными или ниже предельных, при которых начинаются заметные структурные нарушения в бетоне. Значения предельных градиентов зависят от степени затвердевания (зрелости структуры) бетона к моменту начала нагрева и других факторов и могут определяться опытным путем. При апробированных режимах гелиотермообработки они могут достигать 0,4-1,04 С/см, а при комбинированных методах гелиотермообработки -0,7-1,1°С/см.

Выявленные закономерности тепло- и массопереиоса при различных способах гелиотермообработки бетона позволяют более обоснованно подходить к назначению ее параметров и выдерживанию отформованных конструкций до приобретения требуемой прочности. Процесс обезвоживания твердеющего бетона в раннем возрасте является наиболее характерной особенностью выдерживания конструкций и изделий в условиях сухого жаркого климата, сопровождается потерей подвижности смеси и осложнением ее укладки, а также ухудшением структурно-механических показателей затвердевшего бетона. Сохранение качества бетона при строительстве железобетонных сооружений в этих условиях обеспечивается проведением ряда мероприятий, препятствующих преждевременному обезвоживанию бетона. К ним относятся выдерживание под СВИТАП, в светопрозрачных гелиокамерах из полимерных материалов под различными пленкообразующими составами, а также под пленкообразующими составами с последующим термосным выдерживанием изделий и конструкций.

По мнению многих авторов, минимальная продолжительность ухода должна определяться не временем ухода, а зрелостью, показателем которой можно считать относительную прочность к моменту его прекращения. Приобретение бетоном определенной критической прочности относительно вла-гопотерь свидетельствует о том, что его физическая структура сформировалась, поры и капилляры в значительной степени заполнились новообразованиями, препятствующими интенсивной миграции влаги. Кроме того, у такого бетона механически связанной влаги остается очень немного и ее испарение уже не может резко негативно повлиять на структуру материала.

Анализируя режимы проведения наиболее эффективных видов гелиотермообработки бетона в условиях сухого жаркого климата можно отметить, что основным является экспериментальный подбор режимов обработки бетонных и железобетонных изделий и конструкций по оценке физико-механических свойств. Результаты выполненных исследований температур-

ных полей твердеющих образцов и реальных изделий показывают, что их прогрев радиационным потоком до достижения бетоном изделий в суточном возрасте 50-70% R28 по мягким режимам (скорость подъема температуры бетона 5-7°С/ч, длительность условной изотермической выдержки при максимальной температуре 60-70°С - 5-7 ч, остывание до температуры 35-50°С - со скоростью 1,5-2,5°С/ч в зависимости от массивности изделия, марки бетона, температуры окружающей среды и др.) создает благоприятные условия твердения, которые положительно влияют на формирование структуры и свойств бетона. Результаты исследований по воздействию сухого жаркого климата на твердеющий бетон при различных способах гелиотермообработки позволяют выбирать наиболее удобные из них для конкретных видов изделий и конструкций.

Глава 3. Физико-технические характеристики бетонов, подвернутых гелиотермообработке

Качество железобетонного изделия и его работа в конструкциях и сооружениях определяются характеристиками бетона. Важнейшее качество бетона - прочность. Кинетика роста прочности и конечная прочность бетона зависят от многих факторов. Основными из них являются активность цемента и водоцементное отношение. При прочих равных условиях кинетика роста прочности цемента и бетона в значительной степени зависит от температур-но-влажностных условий.

На протяжении нескольких лет автором был выполнен большой объем экспериментальных исследований, как в лабораторных, так и в производственных условиях. Ниже приводятся результаты экспериментов, позволяющие показать возможности способа комбинированной гелиотермообработки железобетонных изделий. Были исследованы бетоны на сырьевых материалах: гранитном щебне из Тастакского карьера фракции 5-20 мм, кварцевом песке с Мкр=2,3 и портландцементе марки 400 Карагандинского завода. Для изготовления образцов был принят бетон состава 1:1,62:4,04 при В/Ц=0,45 О.К.=1-3 см при температуре воздуха т=14°С. Эксперименты проводили одновременно на двух партиях кубов: первую партию образцов, покрытых пленкообразующим составом ВПС, укладывали под светопрорзачное покрытие, вторую - образцы не покрывали ВПС и укладывали под светопрозрачное покрытие. Кроме того, обе партии подвергали различным трем способам комбинированной гелиотермообработки. Под первым способом подразумевается следующее: плоские электронагреватели в виде ТЭНов, устанавливаются в поддоне гелиокамеры под формой изделий, где происходила гелио-термообработка с использованием солнечной энергии и электрообогрева. При втором способе нагревательный элемент устанавливали непосредственно на форму с бетоном, через которую подводили дополнительное тепло и одновременно использовали солнечную энергию. Третий способ, разработанный автором, предусматривал, что свежеуложенный бетон, покрытый влагозащитным пленкообразующим составом (ВПС) помещали в гелиокаме-ру, снабженную термоэлектронагревателями (ТЭНами), расположенными в

нижней и верхней части камеры. В данных способах изделия прогреваются комплексно за счет поглощения солнечной радиации и дополнительно дублирующих источников энергии, и со значительным участием экзотермии цемента в течение светового дня.

После 1-, 3-, 7-, 28- суточного твердения по описанным способам комбинированной гелиотермообработки кубы подвергались испытанию по прочности на сжатие. Результаты исследований показали, что прочность бетона, изготовленного по второму способу, когда тепло подводится сверху на изделие, превышает на 20% прочность бетона,-твердевшего по первому способу, с использованием ТЭНов в нижней части камеры под формой изделий. Прочность бетона, изготовленного по третьему способу, когда дополнительное тепло подводится и сверху, и снизу, выше на 20-30% по сравнению с прочностями бетонов при одностороннем прогреве и гелиотермообработке (Табл. 1).

Если же рассматривать прочности этих бетонов с точки зрения покрытия пленкообразующим составом, то можно сделать вывод, что при использовании ВПС, прочность бетонов повышается в среднем на 10-30% при всех трех описанных способах комбинированной гелиотермообработки бетона. Что касается расхода электроэнергии при первом способе, он составил 7,6 кВтч/м3, при втором способе 8,6 кВтч/м3, и третьем способе 10,7 кВтч/м3.

Исследования также проводились в естественных условиях жаркого климата (г. Актау). По образцам размерами 10x10x10 см и 10x10x40 см контролировалась прочность на сжатие и прочность на растяжение при изгибе.

Таблица 1

Прочность бетона при различных способах комбинированной __гелиотермообработки_

Вид покрытия Способ комбинированной гелиотермообработки

Односторонняя ге-лиотермообработка, 1 способ 22 ч. МПа/%Б128 28 сут. МПа/%Я28 Односторонняя ге-лиотермообработка, 2 способ 22 ч. МПа/%К28 28 сут. МПа/%1128 Двухсторонняя ге-лиотермообработ-ка, 3 способ 22 ч. МПа/%К28 28 сут. МПа/%Я28

ВПС 18,5/53,3 25,8/74,4 24,7/71,2 37,5/108,1 29,4/84,8 39,5/113,9

Без ВПС 7,3/21,0 18,5/53,3 22,8/65,7 30,4/87,7 25,9/74,7 34,4/99,2

В исследованиях применялся тяжелый бетон класса В22,5 состава 1:1,6:2,68 с В/Ц=0,55, ОК=5-6 см, приготовленный на сульфатостойком портландцементе Чимкентского завода марки 400, известняковом щебне фракции 5...20 мм и кварцевом песке с М=2,74. Образцы формовали не позднее 11 часов утра в один и тот же день в одних и тех же температурно-влажностных условиях. Максимальная температура 01фужающей среды во время проведения исследований была 35°С, а минимальная относительная влажность 40%.

Сразу после формования образцы помещались в свегопрозрачную камеру на открытой площадке. Предварительно, как только с поверхности образцов исчезали свободная вода и водяной блеск, на их поверхности наносили водо-дисперсионный пленкообразующий состав. Для сравнения исследовали образцы, которые твердели в нормальных температурно-влажностных условиях. Образцы испытывали в возрасте 1, 3, 7, 28, 90 сут. на сжатие и на растяжение при изгибе по стандартным методикам (ГОСТ 10180-90). Результаты этих опытов представлены в Табл. 2. Проведенные, исследования показали, что применение свегопрозрачных камер как теплозащитных покрытий должно привести к значительной экономии дополнительно дублирующей энергии при изменении поступления солнечной радиации в течении светового дня, а также в период года с низким положительными и отрицательными температурами. Как показывают экспериментальные данные, выявляется четкая взаимосвязь между временем тепловой обработки в изделиях и нарастанием прочности бетона в зависимости от времени поступления солнечной радиации. Характер поступления солнечной энергии существенно изменяется в течение светового дня, а также в осенне-весеннее и зимнее время по сравнению с летним временем года: в условиях Республики Казахстан полная радиация достигает в летнее время года в день 6,8-6,3 кВтч/м2, а в осенне-весеннее время года составляет 4-2,2 кВтч/м2.

Таблица 2

Прочностные свойства бетона при гелиотермообработке

в светопрозрачной камере с применением ВПС_

Условия твердения Прочность бетона на сжатие, МПа/% Прочность бетона на растяжение при изгибе, МПа/%

Продолжительность твердения, сут.

1 3 7 28 90 7 28 90

Нормальное твердение - - - 31.5 100 - 5^3 100 -

Гелиотермообработка в светопрозрачной камере с использованием ВПС 15.4 48,94 22,5 79,4 37.0 119,3 37.7 119,6 38.0 120,6 4*6 86,4 5J5 109,4 6.02 113,2

Примечание: над чертой - прочность бетона в МПа, под чертой — в % от прочности бетона нормального твердения в 28 сут. возрасте.

Существует взаимосвязь между поступлением солнечной энергии и равномерностью формирования температурного поля в бетоне в зависимости от площади обогреваемой поверхности и толщины изделий. Характер формирования температурного поля по сечению прогреваемых изделий позволяет определить дополнительные меры по обеспечению его равномерности.

Что касается длительности технологического цикла выдерживания изделий в формах, то она определяется по времени набора бетоном требуемой

отпускной прочности, как правило 70% Яла или распалубочной прочности, и она может составлять в зависимости от климатических условий, вида ухода за бетоном от 2 до 14 суток. Длительность выдерживания изделий определяется возможностью приобретения бетоном требуемой прочности при эталонных параметрах теплового воздействия без привлечения дополнительных теплотехнических и технологических мероприятий по ускорению твердения бетона. Такие температурные режимы наблюдаются при обработке в гелио-формах изделий сплошного сечения толщиной 100-400 мм, когда эталонные значения параметров находятся в пределах: скорость подъема температуры изделия 5-7 град/ч, максимальная температура изотермического прогрева 55-70°С и скорость остывания 1-2 град/ч. Такой режим обеспечивает в суточном возрасте для бетонов классов В15-В30 (М200-М400) относительную прочность от 45 до 70% при суммарном числе градусо-часов не менее 1000.

Обобщение исследований в данной области показывает, что большую роль в прогреве бетона при гелиотермообработке в теплое время года в нарастании его прочности играет толщина и массивность изделий. Анализ температурных кривых прогрева различных изделий показал, что прогрев их в гелиоформах осуществлялся 5-7 часов по мягким режимам с подъемом температуры в бетоне до 65-70°С, условной изотермической выдержкой 5-7 часов и медленным остыванием в вечерние и ночные часы со скоростью 1,5-2,5°С/ч до 35-50°С. При этом несколько интенсивнее разогреваются изделия с меньшей толщиной и с наибольшей солнцевоспринимающей поверхностью. В несолнечное время суток, чем тоньше изделие, тем интенсивнее оно остывает.

Свойства бетонов, подвергнутых тепловой обработке солнечной энергией по ранее разработанным технологиям с соблюдением равномерности температурного поля и выполнением мероприятий по предохранению от обезвоживания, как доказано многими исследователями, практически не уступают свойствам бетонов, твердевших в нормальных условиях. Однако, свойства бетонов, прошедших комбинированную гелиотермообработку с двусторонним прогревом в светопрозрачной камере, с дополнительно-дублирующим источником - электроэнергией, почти не изучены и стали предметом специальных исследований. Изучение физико-механических свойств бетонов, прошедших термообработку по этому методу, разработанному автором - представляет особый интерес.

Анализ полученных данных показал, что прочность бетонов, изготовленных по разработанному способу, когда дополнительное тепло подводится и сверху и снизу, выше на 20-30% по сравнению с прочностью бетонов при односторонней гелиотермообработке.

Изучение эффективности известных способов комбинированной гелио-термообработки бетона при отсутствии солнечной радиации в холодный период года в зависимости от массивности изделий, говорит о следующем. Чем тоньше изделие, тем большее количество энергии необходимо перерасходовать, чтобы получить в суточном возрасте одинаковую степень зрелости бе-

тона. Это объясняется большой открытой поверхностью (приводящей к большим теплопотерям), при пониженной теплоаккумулирующей способности (по мере уменьшения их толщины) и меньшим тепловыделением цемента на единицу поверхности. Поэтому с целью снижения расхода дополнительно дублирующей энергии при комбинированных методах гелиотермообработки тонкостенных изделий, необходимо стремиться к созданию искусственных массивов. Разница расходов дублирующей энергии при прогреве бетона в ге-лиокамере и в открытой форме составляет 60 кВтч/м для изделий толщиной 0,25 м, 110 кВтч/м - для изделий толщиной 0,16 м, и более 360 кВтч/м3 - для изделий толщиной 0,05 м.

Так как все виды комбинированной гелиотермообработки проводились по мягким режимам, то по основным структурным характеристикам бетоны нормального твердения и подвергнутые комбинированной гелиотермообра-ботке схожи. Поэтому, проведенные испытания на морозостойкость подтвердили данные предположения и все образцы выдержали 300 циклов попеременного замораживания и оттаивания в пределах К=1,05-1,15.

О деформативных свойствах бетона при приложении нагрузки судят по его модулю деформации, т.е. по отношению напряжения к относительной деформации, вызываемой его действием. Чем выше модуль деформации, тем менее деформативен материал. Поэтому модуль упругости бетонов, подвергнутых гелиотермообработке под СВИТАП, гелиотермообработке под пленкообразующим составом с последующим выдерживанием, гелиотермообработке в свегопрозрачных камерах в условиях сухого жаркого климата, на 1015% - выше модуля упругости бетонов, подвергнутых пропариванию, что объясняется мягкими режимами гелиопрогрева при более низких температурах.

При комбинированных методах гелиотермообработки бетона, и особенно в зимних условиях, стальная арматура может оказывать некоторое положительное влияние на температурные поля в бетоне за счет более высокой теплопроводности металла. Что же касается электродного прогрева, он может значительно искажать электрическое поле в бетоне и Вызывать существенную неравномерность температурного поля. Поэтому нами рекомендуется использовать электрообогрев изделий нагревательными устройствами в комбинации с гелиопрогревом, но не электродный прогрев.

I

Глава 4. Рациональные режимы гелиотсхиологнй при производстве сборных изделий и монолитных конструкций.

В современном строительстве и промышленности сборного железобетона в Республике Казахстан могут применять практически все способы гелиотермообработки и комбинированной гелиотермообработки бетона. В связи с этим большое значение приобретает правильный выбор способа с учетом его особенностей и возможностей, без чего немыслимо сокращение затрат средств и труда на прогрев конструкций.

Для организации производства сборных железобетонных изделий необходимо решить предварительно ряд вопросов, в т.ч. приготовление бетон-

ной смеси, ее подачи на полигонах и т.п. Приготовление бетонной смеси для производства изделий на заводских полигонах целесообразно организовать на самом заводе и с бетоносмесительного узла смесь доставлять на полигон в бункерах на автокарах или автомашинах, где емкости с бетоном сразу подаются к формам для укладки бетонной смеси. Бетонная смесь для изготовления изделий на автономных или приобъектных полигонах может доставляться или с заводов, или приготовляться непосредственного на полигоне при наличии собственного БСУ. Последний вариант удобнее, однако для таких БСУ требуются дополнительные площадки для складирования материалов (цемента, заполнителей, добавок), а также лаборатория для подбора составов бетона, контроля качества поступающих материалов, а также самой бетонной смеси и выдерживаемых изделий до достижения установленной проектном производства рабочей прочности. Для выдерживания забетонированных конструкций необходимо заблаговременно решить вопросы условий прогрева, т.е. приготовить легкие камеры с полимерным ограждением, предусмотреть необходимые электрические мощности при комбинированном выдерживании отформованных изделий и т.п.

Использование солнечной энергии для тепловой обработки по предлагаемой технологии бетонных и железобетонных изделий, изготовляемых в условиях полигонов, может быть организовано различными путями. Достаточно оперативен перевод на гелиотехнологию действующих полигонов, работающих автономно или в составе заводов. Это позволяет использовать обычно применяемые металлические формы в качестве основы для создания гелиоформ. Гелиотермообработка в свегопрозрачных камерах, гелиоформах со свегопрозрачными покрытиями или пленкообразующими составами позволяет максимально использовать поток солнечной радиации естественной концентрации для прогрева бетона, а также способствует аккумулированию тепла изделиями. При этом гелиоформы с гелиокрышками и свегопрозрачными камерами обеспечивают теплоизолирующий эффект при твердении бетона в несолнечное время суток.

Гелиокамеры, гелиокрышки следует устанавливать не позднее, чем через 10 мин. после завершении формования изделий, так как при начальном твердении незащищенного бетона в жаркую сухую погоду происходит его интенсивное обезвоживание, приводящее к развитию значительной пластической усадки, нарушающей формирующуюся структуру бетона, ухудшающей его основные физико-механические свойства и обусловливающей ранее растрескивание бетонных и железобетонных изделий и конструкций. При ге-лиотермообработке изделия твердеют в течение 20-22 ч. Прогрев бетона в свегопрозрачных гелиокамерах, гелиоформах со свегопрозрачной гелио-крышкой, пленкообразующим составом осуществляется по мягким режимам (подъем температуры до 50-70°С в течение 5-7 ч, условная изотермическая выдержка - 5-7 ч и медленное охлаждение бетона в ночное время до температуры 35-50°С со скоростью 1,5-2,5°С/ч в зависимости от массивности изделий и марки бетона). Необходимо иметь в виду, что при этом внешнее радиационное воздействие обеспечивает высокую степень использования теплоты

гидратации цемента. При гелиотермообработке изделий до 50% тепла, идущего на прогрев бетона, поставляет внутренний источник - экзотермия цемента. При гелиотермообработке удается в значительной мере предотвратить развитие физических деструктивных процессов в свежеулсокенном бетоне, вследствие чего структура его в изделиях получается плотная, без дефектов, а поверхность изделий - без трещин. Вследствие гелиотермообработки по мягким режимам и при изотермических режимах до 70°С, как показали исследования, основные физико-механические показатели бетонов несколько выше, чем у традиционно пропаренных (в пропарочных камерах) бетонов, и приближаются к соответствующим показателям бетонов нормального твердения.

Что касается назначения продолжительности комбинированной гелиотермообработки изделий и конструкций, то ее необходимо осуществлять до приобретения бетоном в суточном возрасте прочности 50-55 и 70% R2s. Для приобретения бетоном в суточном возрасте такой прочности, обеспечения наименьших затрат энергии традиционных источников и сохранения суточного технологического цикла изготовления изделий на гелиополигонах - дополнительный подвод тепла к бетону следует осуществлять так, чтобы температурные режимы прогрева изделий были приблизительно такими же, как в летний период года при тепловой обработке изделий только за счет использования солнечной радиации.

Установление оптимального температурного режима при комбинированном методе выдерживания бетона изделий целесообразно производить либо весной, в самом начале периода использования солнечной энергии, либо осенью, в самом конце его. При этом оптимальность режима будет обусловлена, с одной стороны, достаточностью теплосодержания в бетоне в суточном цикле для достижения 50-55% R.28, а с другой стороны, минимальными энергетическими затратами (при минимальной величине суммарной суточной солнечной радиации для изделий разной толщины).

При установлении оптимального режима с помощью различных температурных датчиков и самопишущих приборов замеряют температуру верхней и нижней поверхности изделий (зон бетона, расположенных на расстоянии примерно 5-10 мм от верхней и нижней поверхности изделий) в процессе ге-лиопрогрева. При этом бетону обеспечивается соответствующее теплосодержание, достаточное для достижения в суточном возрасте требуемой, в основном, распалубочной прочности, при минимальных затратах дополнительной традиционной энергии.

При необходимости достижения бетоном в суточном возрасте прочности 70% R.28, установление оптимального режима твердения бетона изделий целесообразно осуществлять в жаркий период года. При этом предварительно с помощью номограмм определяют необходимое количество дополнительного тепла, которое надо подвести к данному типоразмеру изделий, приготовленных из бетона данной марки в конкретном климатическом районе, чтобы получить в суточном возрасте 70% R2j. Затем экспериментально подбирают эталонный оптимальный режим с помощью различных температур-

ных датчиков и самопишущих приборов, что обеспечит в течение года получение бетоном в суточном возрасте 70% 1^8 при минимальных расходах традиционной энергии.

Для контроля за расходом электрической энергии, необходимо использовать счетчики энергии. Переход на комбинированную гелиотермообработ-ку изделий требует применения специальных систем регулирования, позволяющих дозировать расход дополнительного источника энергии в зависимости от поступления солнечной радиации. Контроль за режимом комбинированной гелиотермообработки должен осуществляться путем постоянного измерения температуры бетона в верхней и нижней зонах изделия. При комбинированной гелиотермообрабтке контролируют прочность бетона: распалу-бочную, передаточную, отпускную и в проектном возрасте. При использовании дополнительно дублирующих источников необходимо вести постоянный контроль и учет расхода энергии на тепловую обработку бетона.

Уход за бетоном должен быть организован таким образом, чтобы исключить в течение необходимого периода времени потери им влаги и полностью обеспечить процесс гидратации и твердения цемента до получения потенциально возможной прочности бетона.

Определяющим при установлении длительности последующего ухода за бетоном является не временной фактор, а критическая относительно вла-гопотерь прочность. Таким образом, необходимо, чтобы бетон в течение последующего ухода успел приобрести прочность исключив преждевременную потерю воды. При этом очевидно, что чем больше В/Ц, тем крупнее поры и капилляры и требуется относительно больше новообразований, чтобы в большей степени заполнить их. Поэтому для бетонов с более высоким В/Ц Г", должна быть относительно более высокой.

Комбинированная гелиотермообработка может применяться при таких технологических способах их производства, как агрегатно-поточный и стендовый. Наиболее просто комбинированная гелиотермообработка реализуется при стендовом способе производства изделий. При этом стендовые формы снабжают свегопрозрачными покрытиями, а борта их и поддоны теплоизолируют. В качестве дополнительно дублирующих источников тепловой энергии при стендовом способе производства применяют водяной пар, поступающий в тепловые отсеки поддона форм и, при необходимости, различные электронагреватели (ТЭНы, трубчато-стержневые, уголково-стержневые и др.), монтируемые либо прямо на нижнюю поверхность рабочей палубы формы, либо в непосредственной близости от нее (инфракрасные электронагреватели могут монтироваться на большем расстоянии от рабочей палубы формы); применяют также горячее масло, воду и другие жидкие теплоносители, в том числе нагретые с применением гелиосистем, продуктов сгорания природного газа других источников энергии. При агрегатно-поточном способе производства формы также снабжают индивидуальными свегопрозрачными покрытиями и дополнительно теплоизолируют. При этом теплоизоляция не должна уплотняться при действии вибрации. Лучше всего этому требованию удовлетворяют насыпная теплоизоляция в виде вспученных гранул и воздушные

прослойки, организованные с помощью различных материалов в конструкции поддона или бортов.

При возведении монолитных железобетонных конструкций с большой неопалубленной поверхностью - перекрытия зданий, дорожные и аэродромные покрытия, откосы каналов и др., целесообразно помимо покрытия поверхности пленкообразующим составом укрывать их полиэтиленовой пленкой. Такое покрытие будет выполнять роль камеры при условии, что по контуру покрытия не будет щелей. Другим способом является установка на поверхность конструкции после завершения бетонирования и начала схватывания бетона деревянных рам с натянутой на них двойной пленкой. Расстояние между пленками должно составлять 2-2,5 см. Рамы должны плотно прилегать к поверхности бетона, устанавливают их по мере завершения бетонирования каждого участка, и между ними не должно быть зазоров. Рамы снимают не ранее достижения бетоном 80%-ной прочности. Это особенно важно для протяженных конструкций (дороги и т.п.), поверхности которых подвергаются динамическим и истирающим воздействиям. Кроме того, в зимнее время при замерзании во влажном состоянии бетон должен отличаться высокой морозостойкостью. Преждевременное снятие покрытий с таких конструкций может негативно повлиять на их долговечность.

Достаточного опыта возведения монолитных конструкций в зимнее время с применением гелиотехнологии еще весьма мало, но то что было оп-робировано учеными НИИЖБ, в т.ч. в зимнее время, дает основание надеяться, что и гелиотехнология найдет применение при возведении протяженных конструкций в солнечную погоду даже при отрицательных температурах наружного воздуха (не ниже -10°С).

Наши исследования показали, что даже при 1=-10°С наружного воздуха в зимнее время солнечная радиация позволяет обеспечить в бетоне изделий положительную температуру при установке их в прозрачных надежно закрытых гелиокамерах (Рис. 3). Поступающего солнечного тепла в зимнее время недостаточно для интенсивного твердения бетона и приходится применять комбинированный метод термообработки изделий с дополнительным прогревом бетона сверху или снизу изделий в зависимости от их толщины и расположения источников энергии.

Глава 5. Производственное применение гелиотехнологии и ее экономическая эффективность«

Область практического применения гелиотехнологии весьма обширна и она может реально востребована во всех районах южнее 42°С.Ш. В этих районах обычно наблюдается достаточно жаркая сухая погода с невысокой влажностью воздуха. В этих условиях можно изготавливать сборные изделия на полигонах в течение 4-5 месяцев вообще без применения традиционных энергоисточников. В другие месяцы целесообразно применять комбинированные методы, т.е. с использованием дополнительного обогрева теплоэлек-тронагревателями. При этом расход электроэнергии составляет не более 30 кВт ч/м3 бетона.

Рис. 3. Характер изменения температуры при прогреве бетонных образцов-плит толщиной 20 см в июле и в январе месяцах (на широте 42° с.ш.).

а - прогрев в июле месяце (7,53 кВт.ч/м2);

б - прогрев в январе месяце (1,72 кВт.ч/м2);

1 - в 5 мм от верхней поверхности;

2 - в середине образца;

3 - в 5 мм от нижней поверхности.

Ассортимент сборных бетонных и железобетонных изделий достаточно широк и включает: плиты дорожные, аэродромные и другого назначения, сваи, балки, перемычки, колонны, бордюрный камень, добор и т.п. изделия.

Особенно следует подчеркнуть, что при предлагаемой гелиотехнологии обеспечивается высокое качество сборных железобетонных и бетонных конструкций. Следует указать и на условия функционирования полигонов. Ге-лиотехнология отвечает всем экологическим требованиям. Выдерживание отформованных изделий происходит в полной тишине, что создает благоприятные условия для обслуживающего персонала.

Гелиотехнология может применяться и для прогрева бетона при возведении монолитных конструкций. Наиболее удобно с использованием гелиотехнологии возводить горизонтальные конструкции с открытой верхней поверхностью. Перекрытия и покрытия зданий, дорожные и аэродромные по-

крытия, наклонные стенки гидротехнических оросительных каналов, всякого рода площадки и т.п. Как показали исследования, горизонтальные конструкции по такой технологии можно возводить даже в зимнее время. При использовании гелиотехнологии для прогрева вертикально формуемых конструкций с теневой стороны следует применять прогреваемую опалубку для исключения появления в конструкции температурных напряжений из-за неравномерного температурного поля.

Разработанные новые комбинированные методы гелиотермообработки бетона удобны для изготовления сборных железобетонных изделий на при-объекных полигонах, где технология их производства не будет отличаться от производства на заводских полигонах.

Полигоны на заводах сборных железобетонных_.конструкций обычно имеют мощность 5-10 тысяч м3 изделий в год. Это удобно для небольших городов, на площадках при возведении строительных комплексов, при возведении крупных объектов, для доставки конструкций на которые требуется много времени. На приобъектных полигонах обычно готовятся разные конструкции, в т.ч. и не типовые (не стандартные). Мощность таких полигонов зависит от потребности сборных железобетонных конструкций. По завершении строительства полигон обычно закрывается, а оборудование переправляется на другой полигон, намечаемый к функционированию на начинающихся стройках. Приобъектные полигоны удобны для весьма удаленных строящихся объектов, куда доставка сборных конструкций затруднительна.

Рассмотренные в диссертационной работе различные аспекты применения солнечной энергии, в т.ч. разработанные автором новые решения для тепловой обработки сборных железобетонных изделий и конструкций для жилищно-гражданского и промышленного строительства на полигонах заводов, свидетельствуют о высокой эффективности новых подходов к замещению традиционных видов топлива возобновляемыми источниками энергии. При этом обеспечиваются минимальные капитальные затраты и трудоемкость работ. Такой подход позволил широко и многопланово подойти к практической работе по организации гелиополигонов. Это может быть оперативный перевод действующих сезонных полигонов на гелиотехнологию, не изменяющий ни технологию изготовления изделий, ни используемое оборудование, за исключением пропарочных камер или термоформ, которые заменяют гелиоформами. При более капитальной реорганизации производства, равно как и создании новых гелиополигонов, вопросы комплектации оборудования также не выходят за пределы традиционных решений, ибо гелиотехноло-гия сборного железобетона с применением различных способов гелиотермообработки не требует выпуска специального инженерного оборудования. Основным механизмом на таких полигонах должен быть портальный или мостовой кран, который осуществляет все операции по подаче бетона в форму, подъем и штабелирование готовых конструкций.

Еще один отличительный признак организации производства работ по гелиотехнологии - сохранение принятой при базовой технологии суточной продолжительности технологического цикла и обеспечение тем самым за-

данной производительности линии, полигона, завода. Это чрезвычайно важное обстоятельство, ибо, как правило, отказ от использования топлива и переход не естественное вызревание изделий сопряжены с удлинением периода твердения бетона, снижением оборачиваемости форм, повышением трудоемкости ухода за изделиями и уменьшением объема выпуска продукции.

И, наконец, применение гелиотехнологии гарантирует высокое качество изделий и конструкций, поскольку в бетоне не происходят характерные для других видов тепловой обработки деструктивные процессы, а физико-механические свойства гелиотермообработанных бетонов аналогичны свойствам бетонов нормального твердения. В результате гелиотермообработка железобетонных изделий и конструкций становится наиболее доступным способом ускорения твердения бетона в условиях открытых цехов и полигонов Республики Казахстан.

Энергетическая эффективность гелиотермообработки сборного железобетона при применении разработанных комбинированных методов может и должна быть реализована за пределами периода сезонной эксплуатации, прежде всего на гелиополигонах. С этой целью разработаны многовариантные системы комбинированной гелиотермообработки, предусматривающие круглогодичное использование естественного потока солнечной радиации через свегопрозрачные покрытия гелиокамер, гелиокрышек, дефицит которой покрывается за счет дополнительного источника тепла. Энергетическая эффективность круглогодичной гелиотермообработки складывается из высокой тепловоспринимающей и теплоизолирующей способности гелиопокрытий, гелиокамер, а также строгого дозирования расходов традиционного источника тепла. В результате экономия энергии в зимние месяцы составляет 15-35%, в летние - 70-100%, а среднегодовые показатели экономии энергии находятся в пределах 50-75% в зависимости от класса бетона и толщины изделий.

Разработанные автором технологии применения солнечной энергии для интенсификации твердения бетона были успешно внедрены в Республике Казахстан на нескольких предприятиях по производству железобетонных конструкций.

Надежным способом гелиотермообработки бетона в условиях сухого жаркого климата является комбинированное использование свегопрозрачного покрытия и пленкообразующих составов. Эта технология была успешно внедрена на гелиополигоне ЖБИ (г. Актау) АО «ПУС» при производстве железобетонных плит покрытия дорог в 1996 году в Республике Казахстан (Рис. 4).

Одним из эффективных способов гелиотермообработки является тепловая обработка в свегопрозрачных камерах с комбинированным использованием солнечной энергии и дополнительно-дублирующих источников энергии, расположенных с нижней и верхней сторон изделия. Такая гелиотехнология была разработана автором и успешно внедрена в 2001 году на гелиополигоне ОАО «ДСК» г. Кызылорда, где изготавливается до 100 м3 в сутки железобетонных плит перекрытий из тяжелого бетона по данной технологии. Такая же технология была внедрена в 2004 г. на гелиополигоне мощностью 5 тыс.м3 бетона в год КСМ ОА «Курылыс» г. Кызылорда. Берут эту технологию на вооружение и ряд

других предприятий Республики; показатели данной технологии приведены в Табл.3.

ГТ-] 1. м |» 1 1

» 1—^нч _ ' 1Н

Щ| ' 1Н

э

□ □

О

в в □

[

Рис. 4. Технологическая схема полигона круглогодичного действия в г. Актау.

1 - гелиокамеры; 2 - ТЭНы; 3 - пост формования;

4 - пост распалубки; 5 - бетоновозная эстакада;

6 - бетоносмесительный узел (БСУ);

7 - склад арматурных каркасов; 8 - кран;

9 - склад готовой продукции.

Нужно отметить, что гелиотехнология высоко оценена в Республике Казахстан. Выполненные автором теоретические и экспериментальные исследования в лабораторных условиях полностью подтверждены производственным опытом применения разработанных методов комбинированной ге-лиотермообработки бетона. Есть основания полагать, что этот высокоэффективный,

Таблица 3

Показатели одно- и двухсторонней гелиотермообработки и расходы электроэнергии в зависимости от условий твердения (температура среды +14°С) при плотности солнечной радиации соответствующей октябрю

месяцу в г. Кызылорда

Твердение Температура различных зон бетона ^макЛонеч). расположенных на расстоянии от поверхности, мм Степень зрелости различных зон бетона в возрасте 22 ч (град. Ч) на расстоянии от поверхности, мм Прочность бетона на сжатие Расход

бетона 5 100 195 5 100 195 В возрасте 22 ч МПа/%аНТ28 28 ч МПа/%11"т'28 кВт.ч/м3

Односторонняя гелиотермообработка (1 способ)

Под ВПС 77/25 71/25 75/25 1102 1120 1074 19,99/58,67 28,41/83,39 7,6

Нормальн. твердение 34,07/100,0

Односторонняя гелиотермообработка (2 способ)

Под ВПС 88/26 83/25 83/25 1258 1189 1189 23,01/67,54 38,96/114,35 8,6

Двухсторонняя гелиотермообработка

Под ВПС 96/39 94/39 94/39 1384 1356 1358 27,54/80,83 40,75/119,61 10,7

экологически чистый и энергосберегающий метод ускорения твердения бетона при производстве изделий на полигонах будет в Республике Казахстан развиваться и займет достойное положение в промышленности сборного железобетона. Уже в ближайшие годы с его помощью можно будет производить до 30% сборного железобетона в год.

При расчете экономической эффективности исходили из следующих основных посылок с учетом опыта производственных предприятий, на которых разработанная комбинированная гелиотехнология применяется.

Гелиополигон использует солнечную энергию 6 месяцев в году в летние месяцы, в остальное время года рекомендуется использовать дублирующие источники энергии, например самый технологичный дублирующий вид энергии - электричество. Нами рекомендованы электрообогрев бетона ТЭ-Нами (коаксиальными нагревателями), греющими шнурами и др. Поэтому в расчете по определению экономической эффективности приняты несколько видов тепловой обработки изделий в условиях сухого жаркого климата: ге-лиотермообработка в светопрозрачных камерах с использованием пленкообразующего состава, гелиоэлектротермообрабока в гелиокамере. Расчет экономической эффективности выполнен по сравнению с пропариванием изделий согласно инструкции 1301 и рекомендациям /62,116/. Исходные данные для расчета себестоимости термообработки 1 м3 бетона приведены в Табл. 4.

Таблица 4

Исходные данные для расчета себестоимости _термообработки 1 м3 бетона __

Наименование затрат Единица измерения Цена, руб. На 1 м3 бетона

Кол-во Стоимость, руб.

1. Пар т 4,14 1,16 4,8

2. Электроэнергия кВтч 0,032 110,0 3,52

3. Вододисперсионный состав кг 0,13 1,1 0,0146

4. Свегопрозрачное покрытие м' 0,07 1,2 0,084

5. Использование краскопульта -//- 0,015 0,033 0,0005

Из таблицы видно, что по сравнению с паропрогревом любой из видов гелиотермообработки бетона в летнее время, т.е. без подключения дополнительных источников энергии экономит при гелиопрогреве с использованием пленкообразующих составов 5,08 руб./м3, при гелиотермообработке с использованием покрытий СВИТАП 5,68 руб./м3, при гелиотермообработке с применением светопрозрачных камер под пленкообразующим составом 5,26 руб./м3.

Экономия же при переходе на круглогодичное производство изделий по гелиотехнологии с применением вместо паропрогрева электрообогрева ТЭНами в открытой форме составляет 1,0 руб./м3, при переходе к гелиоэлек-тротермообработке под пленкообразующим составом в светопрозрачных камерах экономия составляет 3,34 руб./м3 (в ценах 1988 года).

Таким образом, применение способов гелиотермообработки изделий позволяет в теплый период года в районах с жарким климатом в течение 6-7 месяцев в году отказаться от традиционных способов тепловой обработки и экономить при этом 5-6 руб./м3 изделий. А использование разработанных комбинированных методов гелиоэлектротермообработки изделий в зимнее время позволяет круглогодично использовать энергию солнца и экономить при этом 3,34 руб./м3.

Производственное применение методов гелиотермообработки бетона на предприятиях Республики Казахстан в последние годы показало, что экономия от их применения составляет на 1 м3 изделий 1130-1234 тенге. При соотношении рубля и тенге: 100 тенге=23 рубля экономия на 1 м3 бетона в российских рублях составляет 260-284 рубля. Следует учесть, что экономия получена при изготовлении опытных партий изделий. При стабильной работе полигона на установленную мощность экономия энергоресурсов на термообработку бетона может увеличится еще примерно на 20-30%.

Экономия энергоресурсов в пересчете на условное топливо в летние месяцы может достигать до 80 кг на 1 м3 бетона по сравнению с паропрогре-вом, в зимнее время - до 8-10 кг на 1 м3 бетона.

Основные выводы

1. Проведенный комплекс теоретических и экспериментальных исследований и производственное освоение разработанной автором комбинированной гелиотермообработки бетонных и железобетонных изделий подтвердил выдвинутую гипотезу о возможности всесезонного энергоэффективного, экономичного и экологически чистого производства железобетонных изделий в условиях сухого жаркого климата. Таким образом, выполнена задача научного обоснования технологических решений, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие экономики в части производства широкого спектра строительных изделий и конструкций.

2. Разработан и внедрен в производство новый малоэнергоемкий способ прогрева бетона при производстве изделий на полигонах с применением возобновляемого источника энергии в виде солнечной радиации, а при недостаточном ее поступлении в дождливую и пасмурную погоду - с частичной компенсацией за счет традиционных энергоресурсов. Способ комбинированной гелиотермообработки предусматривает выдерживание прогреваемых изделий в свегопрозрачных камерах с применением пленкообразующих составов; в данной разработке объединены и научно обоснованы ранее применявшиеся частные приемы гелиотермообработки.

3. Исследование физико-механических свойств и структурных особенностей бетонов показывает высокое качество изделий, прогретых по предложенному способу. Исследованиями автора доказано, что величина влагопо-терь при комбинированной гелиотермообработке не превышает 10%, что не сказывается отрицательно на свойствах и структуре бетона в суточном возрасте в условиях сухого жаркого климата.

4. Установлено значение предельных градиентов температуры, которые зависят от сформированности структуры бетона к моменту начала нагрева и других факторов. При апробированных способах гелиотермообработки они могут достигать 0,4-1,04°С/см и при комбинированных методах гелиотермо-обарботки 0,7-1,1°С/см.

Выявленные закономерности тепло- и массопереноса при гелиотермо-обработке бетона позволяют более обосновано подходить к назначению ее параметров и выдерживанию отформованных конструкций до приобретения требуемой прочности. Выявлены характерные особенности внешнего массо-обмена в процессе различных способов гелиотермообработки, показана роль различных технологических параметров.

5. Изучение структуры бетонов изделий, подвергнувшихся гелиотер-мообработке, показало, что фазовый состав новообразований не имеет заметного отличия по сравнению с цементным камнем бетонов, твердевших в нормальных условиях, что обуславливает их высокое качество.

6. Установлена взаимосвязь между временем тепловой обработки бетона в изделиях и нарастанием прочности бетона в зависимости от времени поступления солнечной радиации. Характер поступления солнечной энергии существенно изменяется в течение светового дня в условиях Республики Казахстан, в летнее время полная радиация достигает в день 6,8-6,3 кВтч/м2, а в осенне-весенне время года составляет 4-2,2 кВтч/м2. Это оказывает весьма значительное влияние на продолжительность термообработки и нарастание прочности бетона.

7. Доказана взаимосвязь между поступлением солнечной энергии и равномерностью формирования температурного поля в прогреваемом изделии в зависимости от площади его обогреваемой поверхности и толщины. Характер формирования температурного поля по сечению прогреваемых изделий позволяет определять и применять дополнительные меры по обеспечению равномерности прогрева.

8. Установлено, что все бетоны, подвергнутые гелиотермообработке, имеют прочность на сжатие и прочность на растяжение при изгибе выше прочности пропаренных бетонов, что обусловлено более благоприятными режимами прогрева. Зависимость прочности бетонов, подвергнутых гелиотермообработке в условиях сухого жаркого климата от В/Ц полностью сохраняется; чем ниже В/Ц бетонов, тем выше их прочность.

9. Установлена общая тенденция к повышению модуля упругости бетонов, прошедших гелиотермообработку в условиях сухого жаркого климата на 10-15%, по сравнению с бетонами, подвергнутыми пропариванию.

10. Доказано, что морозостойкость бетонов, подвергнутых гелиотермообработке в условиях сухого жаркого климата высокая, коэффициент морозостойкости этих бетонов находится в пределах 1,005-1,2.

11. В качестве исходных данных при проектировании технологических линий на полигонах при разработанных способах гелиотермообработки следует учитывать типоразмеры изделий, модуль их поверхности, вид и марки бетона, климатические данные конкретного региона, теплотехнические ха-

рактеристики гелиоформы и другими факторы, с учетом которых выполняются расчеты тепловых балансов, устанавливаются тепловые режимы прогрева изделий и прогнозируется приобретаемые прочности.

12. Применение дополнительных источников электрообогрева призвано компенсировать дефицит солнечной энергии при тепловой обработке изделий по установленным режимам в различных погодно-климатических условиях на основе их регулируемого подключения, а потому предполагает не только высокую оперативность их включения, но и постоянное наличие на предприятии свободных электрических мощностей; при этом разница в расходах энергии в солнечную и бессолнечную погоду составляет 15-30% от количества энергии, необходимой для получения в суточном возрасте 50-55% 1*2213. Исследования комплексной гелиотермообработки, выполненные в производственных условиях, подтвердили их полную сходимость с результатами экспериментов в лабораторных условиях и показали высокую эффективность способов гелиотермообработки в теплые периоды года, а также высокую эффективность комбинированной гелиотермообработки изделий в зимние периоды года с одновременным использованием солнечной энергии и дополнительно-дублирующих источников энергии.

14. Технико-экономическое сравнение применения способов комбинированной гелиотермообработки с паропрогревом показывает преимущество первых при изготовлении конструкций и изделий. Новые подходы к технологии гелиотермообработки бетона в условиях сухого жаркого климата Республики Казахстан дают экономию 50-100% традиционного топлива при тепловой обработке сборного железобетона, экологически чистую окружающую среду, свободную от дымовых выбросов котельных, и гарантированное высокое качество изделий и конструкций при суточном цикле оборачиваемости форм.

Результаты исследований неоднократно докладывались на различных конференциях, в т.ч. международных; опубликованы в виде одной монографии, книг, брошюр и статей. Основные положения диссертации отражены в следующих опубликованных работах:

1. Аруова Л.Б. «Комбинированная гелиотермообработка бетона», г. Алматы «Гылым», 2004 г. - 143 с.

2. Учебное пособие по дисциплине «Строительные материалы и конструкции» для студентов инженерно-строительных специальностей «Гелиотермообработка бетонных и железобетонных изделий и конструкций», г. Кы-зылорда, 1999 г. - 56 с.

3. Аруова Л.Б. Гелиотермообработка железобетонных изделий с использованием пленкообразующих составов. Москва, «Бетон и железобетон» №4, 1994г.-С.23.

4. Аруова Л.Б. Характер формирования температурных полей при ге-лиотермообработке бетона//«Бетон и железобетон» - №6 - Москва, 1996 г.

5. Крылов Б.А., Аруова Л.Б. Комбинированный метод использования гелиотехнологии на полигонах//«Бетон и железобетон» - №12 - Москва, 1996 г.

6. Аруова Л.Б. Использование климатических факторов в технологии бетонов в районах с сухим жарким климатом//«Наука и образование Южного Казахстана» №4( 11) - г. Шымкент -1998г.-С.110-112.

7. Аруова Л.Б., Бисенов К.А., Даужанов Н.Т. Гелиотермообработка железобетонных изделий в условиях сухого жаркого климата//«Наука и образование Южного Казахстана». Серия «Строительство и строительные материалы», г. Шымкент -1997 г.

8. Аруова Л.Б. Энергосберегающие технологии в условиях сухого жаркого климат. В сб. Научных трудов научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития науки и образования», г. Кызылорда, 1999 г.

9. Аруова Л.Б., Абдибаттаева М.М. Кинетика твердения бетона при комбинированной гелиотермообработке в условиях Кызылординской облас-ти//«Поиск» №3 - г. Алматы: «Высшая школа Казахстана» - 2001 г.

10. Аруова Б.Л., Абдибаттаева М.М. Гелиотермообработка бетона с применением латексных пленкообразующих составов//«Наука и образование Южного Казахстана», №10(17) - Серия «Строительство и строительные материалы», г. Шымкент - 1999 г. - С.124-128.

11. Аруова Л.Б., Абдибаттаева М.М. Комбинированная гелиотермообработка в зимних условиях. В сб. 1 Всероссийской конференции, посвященной 100-летию Михайлова, НИИЖБ, Москва, 2001 г.

12. Бисенов К.А., Аруова Л.Б., Абдибаттаева М.М. Морозостойкость бетона при комбинированной гелиотермообработке. В сб. международной научно-практической конференции «Инженерная наука Казахстана на пороге 21 века, посвященная 10-летию Инженерной Академии РК», г. Алматы -2001 г.-С.10-11.

13. Бисенов К.А., Аруова Л.Б., Абдибаттаева М.М. Прочность бетона при различных способах комбинированной гелиотермообработки. В сб. международной научно-практической конференции «Строительство на пороге 21 века и импортозамещение», НИИСтромпроект, г. Алматы - 2001 г. - С. 104107.

14. Аруова Л.Б., Абдибаттаева М.М. Закономерности формирования температурных полей в бетоне при различных способах гелиотермообработки. В сб. международной научно-практической конференции «Валихановские чтения», Кокшетау - 2001 г.

15. Аруова Л.Б. Влияние интенсивности обезвоживания и величины влагопотерь на формирование структуры бетонов//«Поиск» №3 — г. Алматы: «Высшая школа Казахстана» - 2002 г. - С.32-33.

16. Аруова Л.Б. Особенности структуры бетонов, подвергнутых различным способам гелиотермообработки//«Поиск» №4 - г. Алматы: «Высшая школа Казахстана» - 2002 г. - С.48-52.

17. Аруова Л.Б. Производство железобетонных конструкций с использованием для ускорения твердения гелиотехнологии в Республике Казах-

стан//«Поиск» №2 - г. Алматы: «Высшая школа Казахстана» - 2003 г. - С.38-41.

18. Аруова Л.Б. Современные воззрения на процессы твердения бето-на//«Поиск» №1 - г. Алматы: «Высшая школа Казахстана» - 2003 г. - С.50-52.

19. Аруова Л.Б. Особенности структуры бетонов, подвергнутых различным способам гелиотермообработки//«Поиск» №3 - г. Алматы: «Высшая школа Казахстана» - 2003 г. - С.48-51.

20. Аруова Л.Б. Физические процессы в свежеотформованном бетоне при твердении в различных условиях//«Поиск» №4 — г. Алматы: «Высшая школа Казахстана» - 2004 г. - С.35-37.

21. Аруова Л.Б. Изучение процессов пластической усадки бетонов в зависимости от климатических и технологических факторов//«Поиск» №4 -г. Алматы: «Высшая школа Казахстана» - 2004 г. - С.37-41.

22. Аруова Л.Б. Влияние пластической усадки на прочностные характеристики бетонов в условиях сухого жаркого климата//«Поиск» №1 - г. Алматы: «Высшая школа Казахстана» - 2005 г.

23. Рекомендации по комбинированной гелиотермообработке железобетонных конструкций с применением свегопрозрачных камер и пленкообразующих составов г. Кызылорда Университет им. Коркыт Ата 2005 г. - 46с.

24. Аруова Л.Б. Гелиотехнология при производстве сборного железобе-тона//«Бетон и железобетон» №3(534) - г. Москва - 2005 г. - С.16.

25. Аруова Л.Б. Технология бетона в условиях сухого жаркого климата Республики Казахстан//«Жшшщное строительство» №5 - г. Москва - 2005 г. - С .23.

26. Аруова Л.Б. Влияние пластической усадки на прочностные характеристики бетонов в условиях сухого жаркого климата//«Жилищное строительство» №7 - г. Москва - 2005 г. - С.19.

27. Б.А.Крылов, Л.Б.Аруора Гелиотехнология производства сборных железобетонных изделий на полигонах, ж. «Технология бетонов», г.Москва, №5,2005г., стр.66-67.

Авторские свидетельства:

27. Бисенов К.А., Аруова Л.Б., Адибатгаева М.М. А.с.32667. Способ тепловой обработки бетонных изделий//Заявлено 28.12.2000. Опубликовано.

28. Бисенов К.А., Аруова Л.Б., Адибатгаева М.М. А.с.30968. Комбинированная гелиокамера для термической обработки бетонных изде-лий//Заявлено 28.12.2000. Опубликовано.

29. Бисенов К.А., Аруова Л.Б., Адибатгаева М.М. А.с.35321. Комбинированная солнечно-электрическая камера для тепловой обработки бетонных изделий//Заявлено 05.06.2001. бюл.№1. Опубликовано 15.01.2003.

30. Бисенов К.А., Аруова Л.Б., Адибатгаева М.М. А.с.35812. Способ тепловой обработки бетонных изделий//Заявлено 05.06.2001. бюл.№2. Опубликовано 17.02.2003.

Введение.4

ГЛАВА 1. Основные принципы гелиотермообработки бетона.

1.1. Анализ известных решений и опыт использования солнечной энергии для тепловой обработки бетона.-.9

1.2. Эффективные подходы к ускорению твердения бетона путем использования солнечной энергии.22

Выводы.

ГЛАВА 2. Теоретические аспекты использования солнечной энергии для тепловой обработки бетона.

2.1. Современные воззрения на процессы твердения бетона.31

2.2. Влияние температурного и влажностного факторов на структу-рообразование бетона.35

2.3. Тепло- и массообмен при различных технологиях гелиотермообработки бетона.72

2.4. Численное моделирование теплового воздействия на бетон в условиях солнечной радиации (на примере бетонной плиты).81

2.5. Построение режимов гелиотермообработки бетонов без промежуточных теплоносителей.86

Выводы.100

ГЛАВА 3. Физико-технические характеристики бетонов, под! ввергнутых гелиотермообработке.

3.1. Прочность на сжатие и растяжение при изгибе.103

3.2. Модуль упругости.120

3.3. Сцепление с арматурой.125

3.4. Морозостойкость.129

Выводы.137

ГЛАВА 4. Рациональное построение гелиотехнологий при производстве сборных изделий и монолитных конструкций.

4.1. Материалы для бетонов, подвергнутых гелиотермообработке.139

4.1.1. Требования к материалам для бетона.139

4.1.2. Пленкообразующие составы и их изменение при гелиотермообработке бетона.143

4.2. Технологии производств работ в гелиоформах и светопрозрачных камерах.147

4.3. Система оперативного контроля за термообработкой бетона.153

4.4. Гелиополигоны для производства изделий различного назначения.158

4.5. Комбинированные методы прогрева бетона с использованием солнечной энергии.170

4.6. Определение оптимальных режимов термообработки бетона с помощью солнечной энергии.184

Выводы.189

ГЛАВА 5. Производственное применение гелиотехнологии и ее экономическая эффективность.

5.1. Рациональная область применения гелиотехнологии для производства сборных железобетонных изделий.191

5.2. Выбор технологии для производства изделий на гелиополигонах и внедрение их на действующих предприятиях.194

5.3. Экономические аспекты использования энергии Солнца в строительной индустрии и в строительстве.210

Выводы.

Солнечная энергия - практически неограниченный источник, мощность которого на поверхности земли оценивается в 20 млрд.кВт. Это более чем в 100 раз выше прогнозных значений требуемой электрической мощности для планеты в целом на уровне 2000 г.; причем использование этого огромного источника энергии не сопряжено с каким-либо загрязнением окружающей среды. Сегодня в условиях возрастающей ограниченности невоспроизводимых топливно-энергетических ресурсов, усложнения и удорожания их добычи большое значение придается использованию солнечной энергии.

Промышленность сборного железобетона является крупным потребителем тепловой энергии, а наиболее энергоемкий технологический передел, на который расходуется более 70% энергии - тепловая обработка изделий.

Среди применяемых в условиях сухого жаркого климата способов тепловой обработки бетона, самыми рациональными являются методы гелиотермо-обработки. За последние годы были разработаны и внедрены в производство такие эффективные способы тепловой обработки железобетонных изделий с использованием солнечной энергии в условиях открытых цехов и полигонов как гелиотермообработка их с применением светопрозрачных теплоизолирующих покрытий СВИТАП, в том числе в гелиоформах с теплоаккумулирующими элементами; гелиопрогрев с применением специальных пленкообразующих составов. С появлением комбинированных методов гелиотермообработки представляется возможным круглогодичное использование солнечной энергии для тепловой обработки изделий из бетона и железобетона.

Методы тепловой обработки с применением солнечной энергии начинают осваиваться на заводах сборного железобетона, где до недавнего времени применялся только паропрогрев. Многообразие способов гелиотермообработки обеспечивает выбор оптимального и экономичного для прогрева данного вида конструкции с минимальными затратами. Гелиотехнология в производстве бетона повышает коэффициент полезного использования энергии при ускорении твердения бетона, а мягкие режимы прогрева и остывания изделий способствуют проявлению внутреннего источника - экзотермии цемента и обеспечению высокого качества прогреваемых изделий.

Несмотря на это, возможности методов тепловой обработки бетона с помощью солнечной энергии далеко не раскрыты и они еще не заняли должного места в промышленности. Это объясняется относительной молодостью большинства методов, недостаточными знаниями производственников техники гелиотермообработки из-за отсутствия информации.

Таким образом, проведенные нами исследования показали, что использование солнечной энергии является перспективным методом тепловой обработки бетонов в условиях сухого жаркого климата, возможности которого еще не исчерпаны. Сегодня необходимы широкие исследования, которые позволили бы развить методы гелиотермообработки, разработать новые и способствовать их внедрению в производство.

В настоящей работе автором разработаны теоретические положения по новым методам круглогодичной гелиотермообработки изделий, проанализированы и обобщены имеющиеся научные достижения по проблеме использования солнечной энергии для тепловой обработки железобетона, рассмотрены вопросы их внедрения в производство, а также обобщены результаты исследований, проведенные автором за последние годы в лаборатории строительных материалов Кызылординского Государственного Университета им. Коркыт Ата.

Целью диссертационной работы является разработка на основе теоретических положений, проведенных исследований новых видов гелиотехнологий и обобщения имеющегося опыта различных методов и технологий производства сборных железобетонных изделий разного назначения с интенсификацией твердения бетона за счет использования солнечной энергии.

Автор защищает:

- Разработанные теоретические положения по тепло-массу-переносу, формированию требуемой структуры и свойств новых комбинированных методов использования солнечной энергии для термообработки сборный железобетонных изделий при обеспечении их высокого качества и долговечности

- Установленную взаимосвязь между временем поступления солнечной радиации в течение суток при прогреве изделий и параметрами прочности бетона

- Установленное влияние количества поступающей солнечной энергии на характер и равномерность формирования температурных полей в прогреваемых изделиях различной толщины и площади поверхности

- Установленные особенности структуры и основные свойства бетонов, прошедших гелиотермообработку, которые не только не отличаются от бетонов, твердевших в нормальных условиях, но часто превосходят их

Разработанные малоэнергоемкие комбинированные методы интенсификации твердения бетона на полигонах с применением восполнимых источников энергии при недостаточном поступлении солнечной энергии в холодную дождливую или пасмурную погоду

- Разработанный высокоэффективный метод комбинированной гелиотер-мообработки при выдерживании прогреваемых изделий в светопрозрачных камерах в совокупности с применением пленкообразующих составов

Научная новизна работы:

- Теоретические положения по получению бетонов с качественной структурой и физико-техническими характеристиками при гелиотермообра-ботке за счет обеспечения мягких температурно-влажностных режимов прогрева бетона и формировании благоприятного термонапряженного состояния изделий вследствие равномерных температурных полей

- Влияние солнечной радиации, поступающей для прогрева изделий в разное время суток, на характер структурообразования бетона и его свойства

- Зависимость равномерности формирования температурных полей в различных изделиях от количества поступающей солнечной энергии

- Особенности структуры и основных свойств бетонов в изделиях, прошедших гелиопрогрев, не отличающихся по сравнению со структурой и аналогичными свойствами бетонов в изделиях, прошедших термообработку традиционными методами или твердевших в нормальных условиях

- Новые малоэнергоемкие методы обработки бетона с помощью солнечной радиации в комбинации с использованием традиционных источников энергии для круглогодичной работы полигонов

- Высокоэффективный метод комбинированной термообработки бетона в светопрозрачных камерах с использованием пленкообразующих составов преимущественно на базе водорастворимых полимеров

Практическое значение работы:

- разработаны новые и усовершенствованны ранее применявшиеся методы и технологии производства сборных железобетонных изделий разного назначения с интенсификацией твердения бетона за счет использования солнечной энергии;

- показана возможность полного отказа от традиционного паропрогрева изделий на полигонах в условиях жаркого климата при гелиотермообработке в светопрозрачных камерах из полимерных материалов с применением вододис-персионного пленкообразующего состава в сочетании с методами электротермообработки, как дублирующих источников, в холодное время года обеспечивающих высокое качество сборного железобетона при суточном цикле производств, позволяющее значительно экономить тепловую энергию и создавать экологически «чистые» производства, в том числе в пасмурную и дождливую погоду.

Реализация работы:

Основные положения работы доложены на: 1 Всероссийской конференции, посвященной 100-летию Михайлова (г. Москва, НИИЖБ, 2001г.), международной научно-практической конференции «Инженерная наука Казахстана на пороге 21 века, посвященная 10-летию Инженерной Академии РК», (Алматы, 2001г.), международной научно-практической конференции «Строительство на пороге 21 века и импортозамещение», (НИИСтромпроект, Алматы, 2001 г.), международной научно-практической конференции «Валихановские чтения», (Кокшетауский государственный университет им. Ш. Валиханова).

Гелиотермообработка железобетонных изделий в светопрозрачных камерах из полимерных материалов с использованием вододисперсионных пленкообразующих материалов (ВПС) внедрена в 1995 году на гелиополигоне ЖБИ (г.Актау) АО «ПУС»;

Гелиотермообработка железобетонных конструкций в комбинированной гелиокамере с использованием вододисперсионных пленкообразующих материалов (ВПС) внедрена в 2001 году на гелиополигоне комбината строительных материалов (КСМ) АО «Курылыс» г. Кызылорда Республика Казахстан.

Настоящая работа выполнена в 1999-2003 г.г. при научной консультации заслуженного деятеля науки и техники России, академика РААСН, доктора технических наук, профессора Б.А. Крылова.

Основные выводы

1. Проведенный комплекс теоретических и экспериментальных исследований и производственное освоение разработанной автором комбинированной гелиотермообработки бетонных и железобетонных изделий подтвердил выдвинутую гипотезу о возможности всесезонного энергоэффективного, экономичного и экологически чистого производства железобетонных изделий в условиях сухого жаркого климата. Таким образом, выполнена задача научного обоснования технологических решений, внедрения которых вносит значительный вклад в развитие экономики в части производства широкого спектра строительных изделий и конструкций.

2. Разработан и внедрен в производство новый малоэнергоемкий способ прогрева бетона при производстве изделий на полигонах с применением восполнимого источника энергии в комбинации с солнечной радиацией при недостаточном ее поступлении в дождливую и пасмурную погоду. Способ комбинированной гелиотермообработки предусматривает выдерживание прогреваемых изделий в светопрозрачных камерах в совокупности с применением пленкообразующих составов и объединил на общей основе и научно обосновал ранее применявшиеся частные приемы гелиотермообработки.

3. Исследование физико-механических свойств и структурных особенностей бетонов, показывает высокое качество изделий, прогретых по предложенному способу. Исследованиями автора доказано, что величина влагопотерь при комбинированной гелиотермообработке не превышает 10%, что не сказывается отрицательно на свойствах и структуре бетона в суточном возрасте в условиях сухого жаркого климата.

4. Установлено значение предельных градиентов температуры, которые зависят от сформированности структуры бетона к моменту начала нагрева и других факторов. При апробированных способах гелиотермообработки они могут достигать и при комбинированных методах гелиотермообарботки 0,7-1,1 °С/см.

Выявленные закономерности тепло- и массопереноса при гелиотермообработке бетона позволяют более обосновано подходить к назначению ее параметров и выдерживанию отформованных конструкций до приобретения требуемой прочности. Выявлены характерные особенности внешнего массообмена в процессе различных способов гелиотермообработки, показана роль различных технологических параметров.

5. Изучение структуры бетонов изделий, подвергнувшихся гелиотермообработке, показало, что фазовый состав новообразований не имеет заметного отличия по сравнению с цементным камнем бетонов, твердевших в нормальных условиях, что обуславливает их высокое качество.

6. Установлена взаимосвязь между временем тепловой обработки бетона в изделиях и нарастанием прочности бетона в зависимости от времени поступления солнечной радиации. Характер поступления солнечной энергии существенно изменяется в течение светового дня в условиях Республики

Казахстан, в летнее время полная радиация достигает в день 6,8-6,3 кВтч/м , а в осенне-весенне время года составляет 4-2,2 кВтч/м . Это оказывает весьма значительное влияние на продолжительность термообработки и нарастание прочности бетона.

7. Доказана взаимосвязь между поступлением солнечной энергии и равномерностью формирования температурного поля в прогреваемом изделии в зависимости от площади его обогреваемой поверхности и толщины. Характер формирования температурного поля по сечению прогреваемых изделий позволяет определять и применять дополнительные меры по обеспечению равномерности прогрева.

8. Установлено, что все бетоны, подвергнутые гелиотермообработке, имеют прочность на сжатие и прочность на растяжение при изгибе выше прочности пропаренных бетонов, что обусловлено более благоприятными режимами прогрева. Зависимость прочности бетонов, подвергнутых гелиотермообработке в условиях сухого жаркого климата от В/Ц полностью сохраняется; чем ниже В/Ц бетонов, тем выше их прочность.

9. Установлена общая тенденция к повышению модуля упругости бетонов, прошедших гелиотермообработку в условиях сухого жаркого климата на 10-15%, по сравнению с бетонами, подвергнутыми пропариваю.

10. Доказано, что морозостойкость бетонов, подвергнутых гелиотермообработке в условиях сухого жаркого климата высокая, коэффициент морозостойкости этих бетонов находится в пределах 1,005-1,2.

11. В качество исходных данных при проектировании технологических линий на полигонах при разработанных способах гелиотермообработки следует учитывать типоразмеры изделий, модуль их поверхности, вид и марки бетона, климатические данные конкретного региона, теплотехнические характеристики гелиоформы и другими факторы, с учетом которых выполняются расчеты тепловых балансов, устанавливаются тепловые режимы прогрева изделий и прогнозируется приобретаемые прочности.

12. Применение дополнительных источников электрообогрева призвано компенсировать дефицит солнечной энергии при тепловой обработке изделий по установленным режимам в различных погодно-климатических условиях на основе их регулируемого подключения, а потому предполагает не только высокую оперативность их включения, но и постоянное наличие на предприятии свободных электрических мощностей; при этом разница в расходах энергии в солнечную и бессолнечную погоду составляет 15-30% от количества энергии, необходимой для получения в суточном возрасте 50-55% R.28.

13. Исследования, комплексной гелиотермообработки выполненные в производственных условиях, подтвердили их полную сходимость с результатами экспериментов в лабораторных условиях и показали высокую эффективность способов гелиотермообработки в теплые периоды года, а также высокую эффективность комбинированной гелиотермообработки изделий в зимние периоды года с одновременным использованием солнечной энергии и дополнительно-дублирующих источников энергии.

14. Технико-экономическое сравнение применения способов комбинированной гелиотермообработки с паропрогревом показывает преимущество первых при изготовлении конструкций и изделий. Новые подходы к технологии гелиотермообработки бетона в условиях сухого жаркого климата Республики Казахстан дают экономию 50-100% традиционного топлива при тепловой обработке сборного железобетона, экологически чистую окружающую среду, свободную от дымовых выбросов котельных; гарантированное высокое качество изделий и конструкций при суточном цикле оборачиваемости форм.

Заключение

Принципиальное 'значение гелиотермообработки сборного железобетона заключается в том, что это прообраз всех будущих энергосберегающих технологий. Тепловая обработка бетона в гелиоформах не только замена одного вида энергии другой, но и практическая реализация новых подходов к технологии ускоренного твердения бетона вообще, основанной на энергетической оптимизации режимов теплового воздействия на бетон с максимальным использованием внутреннего энергетического потенциала -экзотермии цемента.

В сочетании с высоким качеством выпускаемых изделий при сохранении принятой на заводе или гелиополигоне производительности аналогичных линий технологии, не требующая большую часть года расходов органического топлива, находится вне конкуренции и должна стать основой для работы всех полигонов и заводов южных регионов Республики Казахстан. Но резервы значительной экономии топлива имеют не только предприятия южных регионов. Повсеместно в заводской практике применяются режимы тепловой обработки, обеспечивающие приобретение бетоном после нее прочности 70 % от Rh't,28 в течение всего года независимо от температуры наружного воздуха. Практика гелиотермообработки на полигонах показала, что при положительной температуре среды прочность на сжатие в изделиях может составлять 45-50 % Rht'28 с последующим хранением их в зоне дозревания на складе готовой продукции до достижения требуемой прочности.

Перенося этот опыт на заводскую практику необходимо отказаться от стереотипа и прочность бетона обычно армированных изделий и конструкций после тепловой обработки следует назначать, реализуя гибкую технологию выдерживания изделий. с

В заключение следует связать рассмотренные новые подходы к использованию солнечной энергии в технологии бетона с решением наиболее острой проблемы современности по созданию благоприятной экологической обстановки на земном шаре. Сегодня существуют методы экологической оценки ущерба, наносимого окружающей среде различными проявлениями современной цивилизации. В связи с этим появилась реальная экономическая основа для введения экологических санкций, заключающихся в снятии с банковского счета предприятия денежных средств в строгом соответствии с замеренным количеством и степенью вредности производственных выбросов. Следовательно, сжигание в котельной предприятия или централизованной котельной органического топлива автоматически снижает рентабельность производства и вынуждает предприятия заниматься дорогостоящим обезвреживанием дымовых газов или резко сократить потребление традиционного топлива путем совершенствования технологии применения экологически чистых видов энергии.

Использование солнечной энергии позволяет сделать технологический передел обеспечения твердения бетона экологическим чистым, что отвечает современным требованиям и ставит гелиотехнологию в ряд высокоэффективных и перспективных методов в производстве железобетонных конструкций.

222

1. Аббот, Чарльз. Солнце М.Л.: ОНТИ. 1936. - 442 с.

2. Абдуллаев М.М. Ускорение твердения бетона сборных изделий в гелиоформах со светопрозрачными теплоизолирующими покрытиями: Дис. канд. техн. наук. -М.,1983. 217 с.

3. Акбаров М.О. Предотвращение влагопотерь из бетона при термообработке сборных изделий путем защиты неопалубленной поверхности пленкообразующими веществами: Автореф. дис. канд. наук. Москва. 1985.-23 с.

4. Андерсон Б. Солнечная энергия /Основы строительного проектирования/. -М.,; Стройиздат, 1982. -375 с.

5. Андрейченко А.В., Цесельский М.М. Тепловая обработка изделий в камерах пузырькового типа с использованием солнечной энергии //Бетон и железобетон, 1988, №5. 15-16.

6. Апариси P.P., Гарф Б.А. Использование солнечной энергии. М.: АН СССР,1958.-60 с.

7. А.с. 800876 СССР, МКИ С 01 № 33/38. Способ определения защитной способности пленкообразующего материала /Е.Н. Малинский, С.А. Миронов, И.В. Быковаи др. (СССР)//Открытия. Изобретения: -1981. №4.- С.182.

8. А.с. 833898 СССР, МКИ С 04 В 41/30. Способ ухода за твердеющим бетоном /Е.Н.Малинский, Б.Н.Кадыров, А.Д.Козлов и др. (СССР) //Открытия. Изобретения. 1981.-№ 20. - С.95.

9. Аруова Л.Б., Абдибаттаева М.М. Гелиотермообработка бетона с применением латексных составов. В кн. Наука и образование Южного Казахстана №10(17), 1989., Шымкент- С.261.

10. Аруова Л.Б., Абдибаттаева М.М. Кинетика твердения бетона при комбинированной гелиотермообработке в условиях Кызылординской области. /Поиск. №3,2001., Алматы - С.241.

11. Ахвердов И.Н. Основы физики бетона. М., 1981 .-226с.

12. Ашрабов А.Б., Назруллаев Ф. Нарастание прочности обычного и керамзитового бетона в летних условиях Узбекистана //Сб. Тр./ Таш-ПИ. -Ташкент, 1959. Вып. П. - С.57-64.

13. Бабушкин В.И., Мчедлов-Петросян О.П. Термодинимика силикатов. М., 1963.

14. Баженов Ю.М. Технология бетона. -М.: Высшая школа, 1987. -415с.

15. Бай Ван Ноак. Бетон и солнце //Наука и жизнь. -1985. -№ 9. С.54.

16. Байрамов Р. Исследование опреснения воды с помощью солнечной энергии на примере Туркменской СССР: Автореф.дис. д-ра техн. наук. -Ашхабад: АН ТСССР, 1961. 66 с.

17. Будников П.П., Горшков B.C. Устойчивость гидросульфоалюмината кальция в портландцементном клинкере. В кн.: Будников П.П. Избр. Труды. Киев, 1960.-c.32.

18. Бутт Ю.М., Тимашев В.В. Портландцементный клинкер. М., 1967.- 124с.

19. Быкова И.В. Гелиотермообработка железобетонных изделий с применением пленкообразующих составов: Дисс.канд. техн. наук. Москва, 1988. -207с.

20. Быкова И.В. Ускоренное твердение бетона за счет использования солнечной энергии и химических добавок //Совершенствование технологии и расчета железобетонных конструкций. -М.: НИИЖБ, 1984. С.20-21.

21. Вахитов М.М. Термостойкость бетона в условиях сухого жаркого климата и технологические факторы ее определения: Дис.,. канд. техн. наук. М., 1981.-174 с.

22. Варданян Э.П. Технология тепловой обработки сборного железобетона при полигонном производстве с применением солнечной энергии, инфракрасного и конвективного нагревов.: Дис. канд. техн. наук. М., 1990.-235 с.

23. Ганин В.П. Уточнение кинетики твердения бетона в условиях южной зоны страны //В кн. Материалы IV Всесоюзного координационного совещания по проблеме «Технология бетонных работ в условиях сухого жаркого климата». Душанбе, 1988. С.209.

24. Гелиотехнология изделий (на ВДНХ СССР) //Бетон и железобетон, 1988, №9.-С.31.

25. Еремин Н.Ф. Процессы и аппараты в технологии строительных материалов. М.: Высшая школа, 1986. 279 с.

26. Заседателев И.Б. Роль климатических факторов в создании энерго-г-сберегающих технологий сборного железобетона. В кн. Материалы IV

27. Всесоюзного координационного совещания по проблеме «Технология бетонных работ в условиях сухого жаркого климата». Душанбе, 1988. С.20.

28. Заседателев И.Б., Малинский Е.Н., Темкин Е.С. Использование солнечной энергии для тепловой обработки железобетонных изделий //Бетон ижелезобетон, 1983, №9.- С.2-3.

29. Заседателев И.Б., Малинский Е.Н., Темкин Е.С. Применение гелиоформ для изготовления сборного железобетона //Гелиотехника, 1985, №3. С.39-41.

30. Заседателев И.Б., Малинский Е.Н., Темкин Е.С. Гелиотермообработка сборного железобетона. М.: Стройиздат, 1990. 311 с.

31. Заседателев И.Б., Ткачев А.В., Малороев М.М., Муртазаев С.А. Увеличение периода сезонной эксплуатации гелиополигонов. -Сб. «Специальные бетоны и сооружения» /Труды. -М.: ВНИПИТеплопроект, 1985. С.3-19.

32. Зияев Т.З. Исследование по использованию солнечной энергии для тепловой обработки бетонных и железобетонных изделий //Автореф. дис. канд. техн. наук. Ташкент, 1976, ФТИ АН УзССР. -21с.

33. Зоколей С. Солнечная энергия в строительстве. М.: Стройиздат, 1979. -209 с!

34. Иванов Ф.М., Михайлов Р.Д. Применение лака этиноля для ухода за свежеуложенным бетоном. -М.: Автотрансиздат, 1955. 25 с.

35. Инструкция по определению экономической эффективности использования в строительстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. СН 509-78 /Госстрой СССР. -М.: Стройиздат, 1979. С40.

36. Использование солнечной энергии для тепловой обработки железобетонных конструкций /В.П. Величко, А.Р. Соловьянчик, А.С. Бейвель, С.Ф. Евланов //Транспортное строительство. 1985. - №5. - С.29-30.,

37. Крылов Б.А. Солнечная энергия и перспективы ее использования для' интенсификации твердения бетона. Сб. Материалы совещания по проблеме «Использование солнечной энергии в технологии бетона». -Ашхабад, 1982.-С.20-25.

38. Крылов Б.А., Заседателев И.Б., Малинский Е.Н. Изготовление сборного железобетона с применением гелиоформ //Бетон и железобетон, 1984, №3. -С.17-18.

39. Крылов Б.А. Вопросы теории и производственного применения электрической энергии для тепловой обработки бетона в различных температурных условиях. Дис. д-ра техн. наук.-М., 1969.-501 с.

40. Крылов Б.А., Чкуаселидзе Л.Г., Топильский Г.В., Рыбасов В.П. Вододисперсионные пленкообразующие составы для бетона в условиях сухого жаркого климата//Бетон и железобетон. 1992. - №6. - С.15.

41. Лагойда А.В., Романова Н.А., Ларина О.П. Влияние массопереноса в бетоне с противоморозными добавками на его структуру и прочность. В кн. Энергосберегающие методы твердения монолитного и сборного железобетона. Москва, 1986. - С.28.

42. Ларионова З.М. Формирование структуры цементного камня и бетона. М., 1971.-203 с.

43. Лещинский A.M., Горбунов Б.Б. Контроль и регулирование прочности бетона изделий при гелиотехнологии //В кн.: Изготовление и контроль качества строительных конструкций. М.: НИИЖБ, ЦНИИСК, 1987. - С.36-43.

44. Лозовая А.П. Совершенствование технологии ухода за свежеуложенным бетоном облицовок оросительных каналов с применением пленкообразующих материалов: Автореф.: дис.канд. техн. наук. -М., 1980.-С.5-6.

45. Лыков А.В. «Теория сушки». Энергия. 1968.

46. Мак-Вейг Д. Применение солнечной энергии. М.: Энергоиздат. 1978. -С.20-25.

47. Малинин Ю.С. Исследования состава и свойств основного клинкерного минерала алита и его роли в портландцементе. Автореф. дис. на соиск. Ученой степени д-ра техн. наук. М., 1970. -41с.

48. Малинина Л.А. Эффективные цементы для гелиотермообработки бетона. В кн. Материалы IV Всесоюзного координационного совещания по проблеме «Технология бетонных работ в условиях сухого жаркого климата». Душанбе, 1988. - С.49-54.

49. Малинина Л.А. Тепловлажностная обработка бетона и разработка способов ее оптимизации. Дисс. на соиск. уч. степ. докт. техн. наук, Москва, 1972г.-500 с.

50. Малинский Е.Н., Рыбасов В.П., Быкова И.В. Твердение бетона при гелиотермообработке с применением .пленкообразующих составов. В кн.:

51. Ресурсосберегающие технологии производства бетона и железобетона. М.: НИИЖБ Госстроя СССР, 1988. -С.126-130.

52. Малинский Е.Н., Орозбеков М.О. Комбинированная гелиотермообработка железобетонных изделий при круглогодичной эксплуатации полигонов //Энергосберегающие методы ускорения твердения монолитного и сборного железобетона. -М.: НИИЖБ, 1986. -С. 11-27.

53. Миронов С.А., Малинский Е.Н., Основы технологии бетона в условиях сухого жаркого климата. -М.: Стройиздат, 1985. -316 с.

54. Миронов С.А. Теория и методы зимнего бетонирования. -М.: Стройиздат, 1975.-700 с.

55. Методика (основные положения) определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. -М.: Стройиздат, 1986. -52с.

56. Методические рекомендации по определению сравнительной экономической эффективности новой техники. -JL, 1989. 36 с.

57. Нсуен Тхук Туен. Развитие теории и совершенствование технологии бетона с учетом особенностей влажного жаркого климата: Дис. докт. техн. наук. -М., 1984.-343 с.

58. Неквашонов А.Н. Физические процессы, происходящие в начальный период твердения бетона в условиях сухого жаркого климата: Дис. канд. техн. наук. -М. 1976. -145 с.

59. Орозбеков М.О. Комбинированная гелиотермообработка железобетонных изделий в формах с применением теплоизолирующих покрытий. Дис. канд. техн. наук. М., 1986. - 241 с.

60. Орозбеков М.О. Комбинированная гелиотермообработка сборного железобетона. Отв. ред. Е.Н. Малинский; НАН Кыргызской Республики.-: Бишкек: Илим, 1994. 154 с.

61. Очилов Б.М., Усмонов Ф.Б., Абдуллаев М.М. Установление конструктивных и технологических параметров камеры при гелиотермообработке изделий из тяжелого бетона. //Гелиотехника. 1998. -№3. - С.52-55.

62. Пауэре Т.К. Физическая структура портландцементного теста, В кн.: Химия цемента. Под ред. Х.Ф.У. Тейлора. М., 1969. - 302 с.

63. Подгорнов Н.И. Интенсификация твердения бетона под покрытием из полимерных пленок с использованием солнечной энергии: Дис. канд. техн. наук. М., 1979. - 203 с.

64. Подгорнов Н.И. Использование солнечной энергии при изготовлении бетонных изделий. М.: Стройиздат. 1989. -33 с.

65. Пособие по гелиотермообработке бетонных и железобетонных изделий с применением пленкообразующих составов (к СНиП 3.09.01-85). М., НИИЖБ, 1989.-53 с.

66. Пособие по гелиотермообработке бетонных и железобетонных изделий с применением светопрозрачных и теплоизолирующих покрытий (СВИТАП) (к СНиП 3.09.01-85). -М., НИИЖБ, 1987. 83 с.

67. Рахимов A.M. Энергосберегающие методы интенсификации твердения бетона при производстве сборных -железобетонных. изделий в районах ссухим жарким климатом: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1989. - С. 521.

68. Рекомендации по комбинированной гелиотермообработке бетонных и железобетонных изделий с применением покрытий СВИТАП на полигонах круглогодичного действия. НИИЖБ Госстроя СССР. М., 1989

69. Руководство по электротермообработке бетона. НИИЖБ Госстроя СССР. М.: Стройиздат, 1974. С.216-217.

70. Руководство по применению полимерных пленок для ухода за твердеющим бетоном в условиях сухого жаркого климата. ЦНИИОМТП Госстроя СССР. М., Стройииздат, 1981. 6 с.

71. Руководство по производству бетонных работ в условиях сухого жаркого климата. НИИЖБ Госстроя СССР. М., Стройиздат, 1977. С. 12-34.

72. Рыбасов В.П., Быкова И.В. Гелиотермообработка железобетонных изделий по способу СГИТИП с применением АЦФ //Использование солнечной энергии для тепловой ,обработки сборного железобетона. -М.:' ВНИПИТеплопроект, 1987.-С.

73. Рыбасов В.П., Быкова И.В. Гелиотермообработка железобетона с применением пленкообразующих составов //Бетон и железобетон. 1988, №5, С.22-23.

74. Сабади П.Р. Солнечный дом. М.: Стройиздат, 198L- 113 с.

75. Технология бетонных работ в условиях сухого жаркого климата». Душанбе, 1988.- С.130.

76. Структурообразование бетона и физико-химические методы его исследования, ред. З.М. Ларионовой НИИЖБ Госстроя СССР. М., 1980

77. Ступаков Г.И. Использование солнечной энергии для тепловой обработки бетона //Бетон и железобетон, 1988, №5. С.24-25.

78. Сусуму Исумура. Экономия энергии при выдерживании бетонных изделий (Япония) Онода кенкю хококу, 1980 т.32, №2, С.168-188. Перевод № Г-44620 ВЦП.

79. Темкин Е.С., Спивак С.С., Фарбман Л.И. Гелиотермообработка железобетонных изделий при конвейерном производстве //Бетон и железобетон, 1988,№5.-С.11-12.

80. Толкынбаев Т.А., Гендин В.Я. Повышение качества бетона путем ограничения температурных градиентов при его электротермообработке. -М.: Машиностроение, 1998. 96 с.

81. Топильский Г.В. Пленкообразующие составы для сборного железобетона. //Бетон и железобетон. -1998. -№2. -С.17.

82. Топильский Г.В., Бочаров В.В., Баранов В.П., Артман М.М., Шейнин A.M., Эккель С.В. Эффективный и экологически чистый пленкообразующий состав для ухода за бетоном. //Бетон и железобетон. 1993. - №8. -С.17.

83. Топильский Г.В., Зайченко М.Л. Пленкообразующие материалы для ухода за бетоном. //Бетон и железобетон. 1999. - №2. -С. 17.

84. Топильский Г.В., Соболев А.Н. Тепловая обработка бетона с латексным покрытием. //Строительство и архитектура. -1982. -№8 С.65-68

85. Ткачев А.В. Тепловлажностная обработка плоских железобетонных изделий малой массивности в условиях полигона с применением теплоаккумулирующих гелиоформ: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1987.-26 с.

86. Фарбман Л.И. Качество бетонов, изготовляемых на заводах сборного железобетона Узбекистана с применением комбинированной гелиотермообработки с использованием «СВИТАП»: Автореф. дис. канд. техн. наук. Ташкент. 1993. - 17 с.

87. Халасех Рамзи Михайл. Формирование структуры наполненных бетонов в условиях сухого жаркого климата: Автореф. дис. канд. техн. наук. Алма-Ата., 1990. - 13 с.

88. Хамидов А. Особенности выдерживания бетона в среде с повышенной температурой и невысокой влажностью при применениипленкообразующих покрытий: Автореф. дис. канд. техн. наук. -М., 1981. -21 с.

89. Харкнесс Е., Махта. Регулирование солнечной радиации в зданиях. /Пер. с анг. -М.: Стройиздат, 1984. 176 с.

90. Хаютин Ю.Г. Монолитный бетон. -М.: Стройиздат, 1981. 448 с.

91. Хашиев О.А. Гибкая гелиотермообработка на основе использования теплоаккумуляторов и дублирующих источников тепла: Дис. канд. техн. наук. Ростов-на-Дону., 1995. - 167 с.

92. Хирагури Нобору. Коллекторы солнечной энергии (Яп.). Журнал «Куки тэва ейсей когаку», т.50, №4,1976, С.377-384. Перевод № 5207/1-ВЦП.

93. Холмянский М.М. Контакт арматуры с бетоном. М.: Стройиздат, 1981. -182 с.

94. Чощиев К.Ч. Использование солнечной энергии в технологии полимербетонов. //Материалы совещания по проблеме «Использование солнечной энергии в технологии бетона». Ашхабад, 1982. - С.52-65.

95. Шейкин А.Е., Чеховский Ю.В., Бруссер М.И. Структура и свойства цементных бетонов. М., 1979.

96. Шифрин С.А. Роль испарения влаги при гелиотермообработке бетона. Бетон и железобетон. 1988, №5. С.25-26.

97. Шифрин С.А., Ткачев А.В. Тепловое взаимодействие твердеющего бетона и бетонного основания в условиях солнечной радиации. Сб.: Специальные бетоны и сооружения /Труды. - М.: ВНИПИТеплопроект, 1985.-С.19-27.

98. Шмидт В.А., Григорьян Р.Г., Генина Е.Б. Эффективность двухстадийной термообработки бетона с использованием пленочных камер в условиях сухого жаркого климата //Сейсмостойкое строительство и строительные материалы. Ашхабад. - Ылым. 1977. - С.24-30.

99. Шмидт В.А., Михайлов Н.В. Метод определения длительности транспортирования бетонной смеси в жаркое время года. //Материалы I

100. Всесоюзного координационного совещания по проблеме «Технология бетонных работ в условиях сухого жаркого климата». Ташкент. - 1974. -С.192-194.

101. Шнейдерова В.В. Антикоррозионное покрытие в строительстве. М.: Стройиздат, 1980. - 178 с.

102. Шнейдерова В.В., Антипов А.С., Антропова Е.А. Влияние полимерных покрытий на усадку от влагопотерь железобетонных конструкций //Технология и повышение долговечности железобетонных конструкций. -М.: НИИЖБ, 1972. С.82-87.

103. Abhat A. Low Temperature Latent Heat Thermal Energy Storage. Heat Storage Materials Solar Energy. 1983. - V.30. - №4.

104. Cease M.E., White D.H. Emulsification of Thermal Energy Storage Materials in an Immiscible Fluid International Tornal of Energy Resources. 1983. - V.7. -№2.

105. Concrete construction in hot weather. Cuid to good practice. London. Published Thomas Telford Ltd, Telford House, 1986. -9p.

106. Jaegermann C.H., Ravina D. Effect of some admixtures on early shrinkage and other properties of prolonged mixed concrete subjected to high evaporation. International Symposium on admixtures for Mortar and Concrete, Brussels, August-September, 1967.

107. Kut D., Hare C. Applied solar energy, A guid to the Design, Installation and Maintenance of Heating and Hot Water Services. London. The Architectural Press, 1979.-149 p.

108. Leverette F. Solar energy for block curing? Modern Concrete. 1978. - v.42.-№4, - P.45-48.

109. Lu Changgeng. Industrial Production of Concrete Components in China. Betonwerk+Fertigteil-Technic (Concrete Precasting Plant and Technology), 1986, №5.

110. Ravina D., Shalon R. Shrinkage Cracking. ACI Journal, Proceeding, 1968, vol. 65, N4.

111. Ravina D., Shalon R. Shrinkage of fresh mortars cast under and exposed to hot dry climate conditions. RILEM - Colloquium on the shrinkage of hydraulic concretes. Madrid, 1968.

112. Recommended Practice for hot weather concreting. ACI Committee 305, 1972.

113. В основу технологии положены ишледования по комбинированной гелиотермообработке, проведенные в лаборатории КГУ им. Коркыт Ата аспирантом М.М. Абдибаттаевой. !>'■:■

114. На гелиополигоне были изготовлен|>1 изделия из тяжелого бетона марки 300 дорожные бордюры L - 0,6. В качёсг 5е сырьевых материалов использовался портландцемент Шымкентского заврда марки 400, подвижность бетонной смеси 1-4см. " '

115. Изделия, покрытые пленкообразующем составом подвергались гелиотермообработке в комбинированной гелиокамере по 3 способам:

116. Изделия находились в гелиокамере 20-22 часа. Температура в бешпе изделии замерялась с помощью хромель Копелевых термопар и записывалась фибором КСП-4. Температура воздуха!равнялась 14° С, влажность (р-Ъ0%.

117. При двухсторонней гелиотермообра-асть: подъема температуры составлялаостывание со скоростью 1,5-2 C/L однос'1 оронней гелиотермообработки 'rev

118. Подписи: 11ачальник ОТК д I.H., профессор К"1 'У им.Коркыт Ата к. т.н. доцент К'Г'У им.Коркыт Ата аспирант1. К ГУ им. Коркыт Ата

119. А. Калимбетов С.А. Монтаев Л.Б. Аруова М.М. Абдибаттаевак