Технология зимнего бетонирования строительных конструкций с управлением термообработкой бетона путём моделирования температурных режимов

• Автор: Молодин, Владимир Викторович
• Шифр специальности: 05.23.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 335 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.
Глава 1. Теоретические и технологические предпосылки управления процессами выдерживания бетона в зимних
условиях

1.1. Ключевые понятия и определения .

1.2. Методы зимнего бетонирования монолитных строительных конструкций.

1.2.1. Метод термоса .

1.2.2. Предварительный электроразогрев бетонной смеси.

1.2.3. Прогревные методы выдерживания бетона

1.2.4. Обогрев бетона термоактивными опалубками и покрытиями.

1.2.5. Бетонирование монолитных строительных конструкций с использованием модифицированных бетонов
1.3. Особенности зимнего бетонирования монолитных конструкций жилых и гражданских зданий
1.3.1. Конструктивные элементы фундаментов
1.3.2. Монолитные каркасные конструкции.
1.3.3. Стыки сборных строительных конструкций.
1.3.4. Высотное строительство.
1.4. Нормативные температурные ограничения и возможность их выполнения на стадиях проектирования и производства работ
1.5. Методы расчта остывания конструкций и процесса нарастания прочности бетона
1.6. Традиционные температурные режимы выдерживания бетона .
1.6.1. Прогревные методы выдерживания бетона
1.6.2. Беспрогревные методы выдерживания бетона.
1.7. Методы решения актуальных научно технических задач проблемы зимнего бетонирования
1.7.1. Существующие методы решения актуальных научнотехнических задач в строительстве
1.7.2. Предпосылки управления термообработкой бетона при зимнем бетонировании.
1.7.3. Численная аппроксимация дифференциального уравнения теплопроводности свежеуложенного бетона
1.8. Выводы и задачи исследования.
Глава 2. Научное обоснование концепции управляемых температурных режимов выдерживания бетона.
2.1. Управляемый температурный режим тепловой обработки бетона в оптимальном температурном диапазоне.
2.1.1. Прогрев бетона электрическими нагревательными проводами.
2.1.2. Электродный прогрев бетона.
2.2. Управляемый ступенчатый температурный режим при разогреве и остывании бетона
2.3. Контроль и регулирование температурного режима при беспрогревном выдерживании бетона с противоморозными добавками.
2.4. Экспериментальные исследования удельного электрического сопротивления бетона на Чернореченском портландцементе .
Глава 3. Зимнее бетонирование монолитных конструкций фундаментов зданий
3.1. Прогноз температурного поля и глубины промерзания несвязанных и связанных грунтов для различных типов фундаментов.
3.1.1. Температурное поле и глубина промерзания грунтов на момент вскрытия котлована или на момент укладки бетонной смеси в фундаменты мелкого заложения.
3.1.2.Температурное поле и глубина промерзания грунтового массива с ранее погруженными сваями.
3.2. Зимнее бетонирование монолитных конструкций фундаментов мелкого заложения и фундаментных плит с учтом температурного режима грунта основания
3.2.1. Расчтное обоснование отогрева промрзшего грунта .
3.2.2. Расчтное обоснование зимнего бетонирования фундаментов мелкого заложения
3.2.3. Сравнительные расчты прогрева бетона электрическими наг ревательными проводами и его электродного прогрева при равной тепловой мощности нагревателей
3.3. Зимнее бетонирование монолитных ростверков с учтом температурного режима в основании
3.3.1. Расчтное обоснование зимнего бетонирования
монолитных ростверков свайных фундаментов
3.3.2. Практические расчеты для строительных объектов
Глава 4. Управление процессами твердения при зимнем бетонировании монолитных каркасных конструкций
4.1. Бетонирование одиночной колонны и сопрягаемой с ней плиты
перекрытия
4.1.1. Физические и математические модели динамики температурного поля и прочности бетона при бетонировании одиночной колонны
4.1.2. Физические и математические модели динамики температурного поля и прочности бетона при бетонировании плиты перекрытия, сопрягаемой с ранее забетонированной колонной .
4.1.3. Решение тестовой задачи бетонирования колонн и плит перекрытий в условиях конкретного строительного объекта в г. Новосибирске
4.2. Синхронное бетонирование смежных колонн и диафрагмы с
последующим бетонированием плиты перекрытия.
4.2.1. Физические и математические модели динамики температурного поля и прочности бетона при синхронном бетонировании смежных колонн и диафрагмы.
4.2.2. Физические и математические модели динамики температурного поля и прочности бетона при бетонировании плиты перекрытия, сопрягаемой с забетонированными колоннами и диафрагмой.
4.2.3. Решение тестовой задачи синхронного бетонирования смежных колонн, диафрагмы и плиты перекрытия в условиях конкретного строительного объекта в г. Новосибирске.
4.3. Бетонирование стен и перегородок.
4.3.1. Физические и математические модели динамики температурного поля и прочности бетона при бетонировании стен и перегородок.
4.3.2. Решение тестовой задачи бетонирования стен и перегородок в условиях конкретного строительного объекта в г. Новосибирске
4.4. Бетонирование балочных перекрытий
4.4.1. Физические и математические модели динамики температурного поля и прочности бетона при бетонировании балочных перекрытий
4.4.3. Решение тестовой задачи бетонирования балочных перекрытий в условиях конкретного строительного объекта в г. Новосибирске
Глава 5. Зимнее бетонирование стыков сборных строительных конструкций
5.1. Стыки простой геометрической формы
5.1.1. Физическая постановка задачи
5.1.2. Математическая модель и алгоритм е реализации
5.1.3. Про1раммная реализация математической модели 5.1
5.2. Стыки сложной геометрической формы
5.2.1. Физическая постановка задачи
5.2.2. Математическая модель и е численная аппроксимация .
5.2.3. Результаты расчта и обоснование выбора метода зимнего бетонирования
Глава 6. Научное обоснование концепции системы автоматического управления температурным режимом прогрева бетона и практика бетонирования строительных конструкций.
6.1. Концепция системы автоматического управления на базе персонального компьютера.
6.2. Испытания экспериментального образца ЦАРМ цифрового автоматического регулятора мощности.
6.3. Производственная проверка и внедрение в производство технологии бетонирования с управлением термообработкой путм моделирования температурных режимов
6.4. Экономический анализ зимнего бетонирования с управлением термообработкой бетона.
Основные выводы
Список литературы


Б. Заседателева и других учных 4, прогревные методы выдерживания бетона, укладываемого в зимних условиях, широко распространены и занимают значительный объем до бетона. Из них в конце прошлого века составлял электродный прогрев. Это было обусловлено технической простотой метода и его высоким тепловым КПД. Электродный прогрев бетона основан на преобразовании электрической энергии в тепловую. Достигается это путем включения бетона как сопротивления в цепь переменного электрического тока промышленной частоты. При этом преобразование электрической энергии в тепловую происходит непосредственно в толще бетона, что и обусловливает высокий тепловой КПД метода. По данным С. IV тепловая энергия, выделяющаяся при прохождении электрического тока через бетон конструкции, кВт ч I сила тока, А V напряжение, Вовремя прогрева, ч. Если учесть, что ток переменный с постоянным на рассматриваемом промежутке времени напряжением то, вопервых, удобнее в дальнейшем пользоваться формулой 1. Это обусловлено сложным характером электросопротивления бетона в процессе его прогрева, который, в свою очередь, объясняется сложным характером изменения удельного электрического сопротивления, достаточно глубоко исследованных Р. В.Вегинером , В. П.Ганиным и другими учными 3, 4. А. Мироновым 1, а также наиболее полно приведены в Руководстве по прогреву бетона в монолитных конструкциях, под редакцией Б. А. Крылова, С. А. Амбарцумяна и А. И. Звездова 3. Различают сквозной и периферийный методы электродного прогрева с использованием стержневых, полосовых, пластинчатых и струнных электродов. Удельная электрическая мощность при прохождении тока между электродами может быть определена по формулам, приведнным в 4 табл. IV ЯТ
или
1. Таблица . Метод прогре ва Тип электродов Ед. Сквоз ной Пластинчатые Вт м3 Рт КГ3 и 1 Вгрт 1. Полосовые Вт м3 РТ 3В. Стержневые, плоскими группами Вт м3 п 3. Стержневые одиночные Вт м3 0. С2 1. Струнные с редкорасположенными арматурными стержнями Вт м3 Яг 6 ртВ2 1 2 Ы V 2с1 1. Струнные с часторасположенными арматурными стержнями Вт м3 6. Пере ферий ный Односторонний Вт м2 ртВЬ юи2 4 Ь тгЬУ а па 2 В 1. Двухсторонний Вт м2 р,гш 0. Ю ртЬАп 2. V а 1. Примечание В приведнных формулах Рт удельная электрическая мощность, кВтм3 V напряжение на электродах, В с расстояние между пластинчатыми электродами, м рт удельное электрическое сопротивление бетона, Ом м ф поправочный коэффициент при переходе от пластинчатых электродов к полосовым а ширина электрода, м Ь расстояние между разноименными электродами или осями электродов соседних плоских групп, м И толщина конструкции, м с диаметр электродов, м И расстояние между осями электродов соседних плоских групп в другом направлении, м а коэффициент, равный 1. Однако, несмотря на очевидную простоту, в силу изложенных выше особенностей, метод достаточно капризен и с появлением греющих проводов его применение заметно уменьшилось. Прогрев бетона электрическими нагревательными проводами. Технология прогрева монолитного бетона электрическими нагревательными проводами предложена и разработана в ЦНИИОМТП Госстроя СССР 6. Суть технологии заключается в монтаже нагревательных проводов с металлической токонесущей изолированной жилой на арматурном каркасе, которые работают как нагреватели сопротивления. При этом тепло, выделяемое в нагревательных проводах, передается в твердеющий бетон контактным путем с дальнейшим его распространением теплопроводностью. Для этих целей могут также использоваться аналогичные по конструкции трансляционные провода марок Г1ВЖ, ППЖ, ПРСП и нагревательные провода марок ПОСХВ, ПОСХПП и др. ИТ5, И, ИЛ. Для предварительного прогрева фунтового основания перед бетонированием фундаментных плит, ростверковплит, ростверковбалок и др. ПНСФЭн, ГОШКЭн и др. Нагревательные провода перед бетонированием конструкций размещают вертикально в колоннах, стенах, перегородках и других конструкциях с вертикальными фанями или горизонтально в плитах перекрытий, в фундаментных плитах и в других конструкциях с горизонтальными гранями.