Комбинированная гелиотермообработка сборного железобетона в условиях жаркого климата Орозбеков, Мухтар Орозбекович

Введение к работе

Актуальность проблема. В настоящее время в условиях все возрастающей ограниченности невоспроизводимых топливно-энергетических ресурсов и удорожания их добычи развитие капитального строительства в Кыргызской Республике тесно связано с последовательным усилением режима экономии материальных ресурсов при обеспечении высокого качества продукции и реализации экологически чистых технологических процессов. При этом предусмотрено превратить ресурсосбережение в решающий источник удовлетворения растущих потребностей промышленности, для чего необходимо комплексно использовать -природные и материальные ресурсы, шире применять нетрадиционные возобновляемые источники энергии, к которым относится и солнечная энергия. Поэтому проблема использования солнечной энергии для тепловой обработки сборного железобетона, относящейся к наиболее энергоемким технологическим переделам, в районах жаркого климата, где количество солнечных дней в году приближается к 300, а годовое поступление солнечной энергии на горизонтальную поверхность составляет 1700-1900 кЗт.ч/м , является весьма актуальной.

В развитие гелиотехнологии бетона большой вклад внесли: М.М.Абдуллаев, А.Б.Аирайэв, А.М.Борбоев, И.В.Быкова, МЛА.Вахитэв, Л.Н.Дубинин, И.Б.Заседателев, Т.З.Зияев, Б.А.Крылов, В.Е.Малин-ский, Е.Н.Малинский, Ш.Р.Мирзаев, Н.И.Подгорнэв, А.Р.Соловьянчик, Г.И.Стулаков, Е.С.Темкин, КЛ.Чощшиев, С.А.Шифрин, Нгуен Тхук Ту-ен, Сусуму Исимура, Тэн Хонгуан и др.

В последние годы разработаны и внедрены в производство различные способы тепловой обработки железобетонных изделий с использованием солнечной энергии. Наиболее эффективным среди них является тепловая обработка сборного келезобетона в формах со

- 4 -светопрозрачным теплоизолирующим покрытием (СВИТАП), которая позволила в регионах с жарким климатом в течение 6-7 мес. в голу практически полностью отказаться от традиционного Пі'опаривания.

Неизбежная сезонность использования солнечной энергии, периодичность радиации в течение суток, нестационарность дневного потока радиации и влияние метеорологических условий на ее величину, увеличение в ряде случаев производственных площадей гелио-полигонов по сравнению с традиционными полигонами (когда изделия пропариваются в камерах), а также дальнейшее широкомасштабное внедрение вызывает необходимость разработки технологии комбинированной гелиотермообработки железобетонных изделий не ТОЛЬКО В гелиоформах с покрытием СВИТАП, но и в других установках, в т.ч. в гелиокамерах.

Настоящая работа вшолнялась в соответствии с заданиями целевой комплексной научно-технической программы 0.Ц.03І и комплексной Кыргызской республиканской научно-технической программы Г.9.8.

ЦедМ). ДИДйелшШДВЙДЙ,і?а.йгі^Яадд.ед.ЄЛ Разработка научно-обоснованной энергосберегающей экологически чистой технологии тепловой обработки железобетонных изделий и конструкций с круглогодичным использованием солнечной энергии в сочетании с дополнительными традиционными источниками тепла в зависимости от физических, климатических и конструктивно-технологических факторов, обеспечивающей высокое качество изделий при суточном цикле производства.

Для достижения этой цели было необходимо решить ряд теоретических и практических задач:

1. Разработать теоретические и технологические принципы комбинированной гелиотермообработки железобетонных изделий и конструкции в полигонах круглогодичного действия;

2. Исследовать теплофизические характеристики светопрозрач-вдх теплоизолирующих покрытий (СВИТАП) и определить их термическое

- 5 -сопротивление;

3. Создать номограммы для определения параметров комбинированной гелиотермообработки железобетонных изделий в зависимости от климатических, конструктивно-технологических и физических факторов.

4. Установить влияние интенсивности обезвокивания и величины влагопотерь при твердении бетона в различных термовлажностных условиях на формирование его структуры и прочности.

5. Исследовать физические процессы, протекающие в свежеуло-женном бетоне при тепловой обработке изделий в теплоаккумулирующих гелиокамерах.

6. Изучить влияние теплофизическик характеристик ограждающих теплоаккумулирующих конструкций гелиокамер и коэффициента их загрузки на режимы тепловой обработки бетона изделий.

7. Экспериментально-теоретически определить роль экзотермии цемента при гелиотермообработке бетона на стадии его разогрева и во всем суточном цикле.

8. Осуществить внедрение разработанных способов гелиотермообработки. бетона в практику строительства и разработать производственные схемы изготовления сборных железобетонных изделий.

Автор, зашазт:

1. Классификации факторов, влияющих на экономию энергии при тепловой обработке железобетонных изделий, и негативных факторов, влияющих на производство бетонных работ при их изготовлении.

2. Результаты исследований теплофизических характеристик покрытий СВИТШ и разработанные конструктивные решения их с оптимальными теплозащитными свойствами.

3. Эффективность гелиотермообработки железобетонных изделий с применением светопрозрачных и теплоизолирующих покрытий.

4. Комбинированные методы гелиотермообработки железобетонных изделий с суточным циклом их производства в условиях жаркого

климата.

5. Технологические приемы изготовления изделий, направленные на сникёниа трудовых, материальных и энергетических затрат при КГТО их.

6. Разработанные номограммы для определения параметров комбинированной гелиотермообработке железобетонных изделий в зависимости от климатических, конструктивно-технологических и физических факторов.

7. Закономерности физических и физико-химических процессов, протекающих в свежеуложенном бетоне при тепловой обработке его в теплоаккумулирующих гелиокамерах.

8. Режимы тепловой обработки¹ сборных железобетонных изделий в зависимости эт теплофизических характеристик ограждающих конструкций гелиокамер и ее коэффициента загрузки.

9. Результаты практического применения разработанной технологии при производстве изделий и исследований особенностей структуры и основных свойств бетона.

Катаная новязна;

1. Разработаны теоретические и технологические параметры и на уровне изобретений различные способы комбинированной гелиотермоэб-работки железобетонных изделий, позволяющий круглогодичное использование солнечной радиации даже невысокой плотности в сочетании с дополнительными традиционными источниками энергии.

2. С помощью разработанной и созданной оригинальной методики установлены величины термических сопротивлений покрытий СВИТАП и исследованы темп остывания бетонных изделий и конструкций в зависимости от количества прослоек и их толщины, наличия пограничного слоя на поверхности покрытий, причем процесс остывания конструкции и набор прочности бетоном тем больше, чем больше перепад температур поверхности и окружающей среды.

3. Установлено, что комбинированная гелиотермообработка бетона в различных тепловых агрегатах обеспечивает максимальное использование эффекта экзотермии цемента.

4. Доказано существование при определенных параметрах о и к особой влагонасыщенной зоны мевду поверхностью бетона и гелиокрыш-кой камеры, в которой в основном происходят массообменные процессы между твердеющим бетоном и средой камеры, независимо от параметров среда самой камеры.

5. Установлено, что физико-механические свойства бетона,подвергнутого комбинированной гелиотермообрабогке по высоте сечения конструкций равномерны. Это вследствие равномерного формирования температурных полей и полей влажности за счет снижения градиента тепломассообмена, что положительно сказывается на формировании свойств бетона.

Ддаагдзааада-здазелиё- заботы. и_ дздлй.зашя. ее^рдзудаташ,:

Разработанная энергосберегающая экологически чистая технология тепловой обработки железобетонных изделий и конструкций с круглогодичным использованием солнечной энергии в сочетании с дополнительными традиционными источниками тепла позволяет в условиях йаркосо климата сэкономить летом 95-100/5 и осенне-зимне-весенние периоды года 55-65^ топливно-энергетических ресурсов при установленном уровне качестве бетона изделий.

Выявлена возможность изготовления гелиотермообрабатываемых изделий из тяжелого бетона в течение всего светового дня, благодаря использованию тепла, аккумулированного самими изделиями и ограждающими конструкциями гелиокамер, и снижению теппопотерь гелиора-зогретэго бетона в окуухсающую среду;

Показана возможность до 4-краткой экономии традиционной энергии при тепловой обработке железобетонных изделий даже в холод-

- 8 -шй период года ( сн = -10С) при отсутствии солнечной радиации за счет эффективности применения покрытий СВИТАП;

- Разработанная гелиотехнолэгия доведена до практического использования на предприятиях стройиндустрии Кыргызстана, Узбекистана, Таджикистана и Туркменистана, а такке результаты исследований использованы институтами ПИ-2 Госстроя России, ГипроНЖселъ-стройиндустрии и Кыргызпромстроект при проектировании гелиозаводов и мобильных гелиополигонов, НИЖЕ Госстроя России при разработке нормативных документов, в том числе:

1. Пособия по гелиэтермообработке бетонных и железобетонных изделий с применением покрытий СЗИТАП (к СНиГІ 3.09.01-85) ШШБ Госстроя СССР, Москва, 1987.

2. Рекомендаций по комбинированной гелиэтермообработке железобетонных изделий с применением покрытий СВКТАП на полигонах круглогодичного действия. НЯИЕБ Госстроя СССР, Москва, 1989.

3. Рекомендаций по гелиотермэобработке изделий из тяжелого бетона в теплоаккумулирующих гелиокамерах однорядной загрузки. НШЕБ Госстроя России, Москва, 1992.

Результаты работы используются при чтении курса лекции для студентов-строителей и включены в учебную программу.

Ад с обадия_и р аботы,., Основные положения диссертационной работы докладывались более чем на десяти международных, всесоюзных и республиканских научно-технических конференциях, в том числе: на XXII международной конференции молодых ученых в области бетона и железобетона (Иркутск, 1990 г.), на международной научно-технической конференции по проблеме гелиэтехнологии и долговечности бетонов в условиях сухого жаркого климата (У координационное совещание по проблеме "Технология бетонных работ в условиях сухого жаркого климата)(Бухара, 1992 г.), а такке рассматривались

- У _

на заседаниях секции по технологии бетона научно-технического Совета НИИЖБ Госстроя РФ и на заседаниях Ученого Совета Ошского высшего технологического колледжа.

В 1988г. работа отмечалась серебряно!* медалью ВДНХ СССР и в 1989г. премией Ленинского комсомола в области науки и техники.

Публикации. Основное содержание диссертационно работы изложено в монографии объемом 14 п.л., в 33 научных статьях и докладах, по теме диссертации получено 2 авторских свидетельства. Объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, основных выводов, списка литературы из 170 наименований и приложений. Диссертация изложена на 278 страницах, включая 202 страниц машинописного текста, 83 рисунка и 32 таблицы.