Моделирование процесса тепловой обработки бетона монолитных конструкций = Modeling оf Concrete Thermal Treatment in Cast-in-Situ Structures

Abstract

В настоящее время при возведении монолитных бетонных и железобетонных конструкций основные показатели качества зависят от структурообразования и твердения бетона, особенно в зимних условиях. Поэтому режим тепловой обработки влияет на свойства бетона, характеризующие его прочность, пористость, долговечность, морозостойкость и др. В этой связи выбор режимов и их корректировки целесообразно отрабатывать на моделях. Удобство математического моделирования заключается в воспроизведении процесса функционирования во времени. Однако явные математические соотношения получаются только для сравнительно простых систем или ценой определенных предположений и допущений. В связи с этим целесообразно использовать наряду с математическим и физическое моделирование путем изготовления, тепловой обработки и испытания опытных образцов. Создание эффективной, научно обоснованной технологии тепловой обработки монолитного бетона невозможно без информационного обеспечения и производственных условий. В разработанной математической модели тепловой обработки монолитных конструкций определена последовательность выполнения некоторых операций. Определяли формы, геометрические размеры, площадь. Для проведения расчетов режимов тепловой обработки вводили необходимые теплотехнические характеристики опалубочных систем бетонируемых конструкций. Модель учитывала три основных стадии тепловой обработки: подъем температуры, изотермический прогрев и остывание. Приведены формулы их определения, в том числе общий расход теплоты: на подъем температуры бетонной смеси, для прогрева 1 м3 бетонной смеси, в результате экзотермической реакции цемента на 1 м3, для нагрева арматуры на 1 м3, на испарение влаги, для нагрева опалубочной системы. Определены потери теплоты: в окружающую среду, в процессе прохождения через наружную поверхность опалубки, при подъеме температуры одного конструктивного элемента и 1 м3 его бетонной смеси. Показано определение часового расхода теплоты на подъем температуры бетонной конструкции в целом. Предложенная методика позволяет определить требуемые параметры процесса тепловой обработки бетонных смесей, оптимизировать режимы тепловой обработки, быстро корректировать создавшуюся ситуацию, автоматизировать процесс и при необходимости сопоставлять отдельные решения в виде графиков и диаграмм.