Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Анализ исследований по замоноличиванию стыков в зимних условиях . 10
1.1. Типы стыковых соединений и способы их замоноличивания 10
1.2. Аккумуляция тепла при зимнем бетонировании конструкций 16
1.3. Охлаждение конструкций, забетонированных в зимних условиях и анализ методов его расчета 21
1.4. Сцепление бетона в стыках и влияние на него температурного фактора 28
1.5. Рабочаяі.гщотеза и задачи исследования 32
ГЛАВА 2. Аккумуляция тепла стыкуемыми элементами и ее влияние на общий тешюзапас стыка 37
2.1. Методика исследования температурных полей и исходные материалы 37
2.2. Распределение температур в стыковом соединении во время термообработки 45
2.2.1. Распределение температур в бетоне заделки 47
2.2.2. Распределение температур в примыкающих деталях .,... 50
2.2.3. Глубина отогрева стыкуемых конструкций 55
2.3. Режимы термообработки свежеуложенного бетона в полости стыка 60
2.4. Теплозапас стыков за время термообработки 63
2.5. Обсуждение результатов второй главы 69
ГЛАВА 3 Охлащение забетонированных стыков 71
3.1. Методика исследования режимов охлаждения 71
3.2. Особенности охлаждения стыка, забетонированного предварительной аккумуляцией стыка 74
3.3. Неупорядоченное охлаждение 80
3.4. Охлаждение стыков в регулярном режиме 91
3.5. Влияние тепловыделения цемента на охлаждение стыков и распределение температур 95
3.6. Обсуждение результатов третьей главы 105
ГЛАВА 4. Поля и сцепление бетона заделки с стыкуемыми поверхностями 108
4.1. Методики исследования влажностных полей и сцепления 103
4.2. Температурные поля в контактной зоне 112
4.3. Влагоперенос в стыках при замоноличивании их с электроразогревом смеси 117
4.4. Сцепление бетона замоноличивания с стыкуемыми элементами 125
4.5. Обсуждение результатов четвертой главы 131
ГЛАВА 5. Разработка технологии и проверка результатов исследований в производственных условиях 134
5.1. Обоснование выбора типов стыков и методика проверки прочности твердеющего бетона 134
5.2. Физико-механические свойства бетона, твердеющего в стыках после термообработки 138
5.3. Проектирование технологии и электроразогрева-ющих устройств 144
5.4. Техника безопасности 152
5.5. Производственная проверка и опытное внедрение 154
5.6. Технико-экономическое обоснование применения новой технологии 159
Основные выводы 168
Приложения 186
- Аккумуляция тепла при зимнем бетонировании конструкций
- Распределение температур в стыковом соединении во время термообработки
- Особенности охлаждения стыка, забетонированного предварительной аккумуляцией стыка
- Влагоперенос в стыках при замоноличивании их с электроразогревом смеси
Введение к работе
Актуальность проблемы, ЦК КПСС и Совет Министров СССР в соответствии с решениями ХХІУ съезда партии и ноябрьского (1982 г.) Пленума ЦК КПСС приняли ряд важных мер, направленных на значительное повышение эффективности строительного производства. Одним из важнейших направлений технического прогресса в строительстве является дальнейшее совершенствование сборного строительства, которое в настоящее время стало основой при возведении зданий и сооружений. Наиболее трудоемкой и ответственной операцией является здесь замоноличивание стыков сборных железобетонных элементов.
Трудоемкость заделки стыков в отдельных случаях достигает 50 % от общих трудозатрат ручных работ на монтаж сооружения /53/, в зимних условиях эти затраты увеличиваются в 2-3 раза /15/. Зимнее удорожание при термообработке бетона замоноличивания определяется обязательным выполнением дополнительных работ - отогревом стыкуемых поверхностей перед укладкой смеси, круглосуточным дежурством электриков при прогреве, а также конструктивно неоправданным расходованием стали на электроды и др. Наибольшее количество дополнительных затрат характерно для замоноличивания стыков, в которых бетон заделки входит в расчетное сечение конструкции.
Важной задачей совершенствования технологии замоноличивания стыков в зимних условиях является сокращение дополнительных затрат путем упрощения операций, экономии материалов и ресурсов.
фундаментальные исследования теплопроводности, выполненные А.В.Лыковым, М.А.Михеевым, Г.Гребером, Г.М.Кондратьевым, а также теория и практика зимнего бетонирования, разработанные и реализованные А.С.Арбеньевым, С.Г.Головневым, Н.Н.Даниловым,
И.Б.Заседателевым, Б.В.Красновеким, Б.А.Крыловым, А.В.Лагойда, А.И.Ли, С.А.Мироновым и другими учеными, определили пути повышения эффективности технологии зимней заделки стыков, обеспечивающей ускоренное твердение бетона замоноличивания, его высокое качество и необходимое сцепление с поверхностями стыкуемых элементов.
В Советском Союзе разработан и широко применяется на практике ряд способов заделки стыков в зимних условиях. Как правило, все они имеют свою область применения, где дают максимальный эффект.
Однако при замоноличивании расчетных стыков, где необходимо ускоренное твердение заделки, во всех случаях требуется предварительный отогрев стыкуемых поверхностей и последующий обогрев бетона до приобретения им заданной прочности. Способы, основанные на принципе предварительной аккумуляции теплоты, не нуждаются в изотермическом прогреве, но предложенные методы сложны и трудоемки.
Предлагаемая технология замоноличивания стыков с термообработкой смеси непосредственно в полости стыка до потери подвижности позволяет реализовать преимущества способов, основанных на предварительной аккумуляции тепла и в то же время обеспечить минимум трудовых и энергетических затрат.
Несмотря на обширные исследования в области замоноличивания стыков в зимних условиях и бетонирования конструкций с электротермообработкой смеси в настоящее время отсутствуют теоретические обоснования аккумуляции тепла стыкуемыми конструкциями в процессе разогрева и прогрева бетона заделки. Не ясно какое количество тепла можно запасти в стыке за время термообработки. Не изучен характер охлаждения стыка, забетонированного с электроразогревом смеси в процессе укладки. Требуют дополни-
тельного исследования вопросы влияния температурного фактора на сцепление бетона замоноличивания с зрелым бетоном стыкуемых элементов.
Отсутствие перечисленных исследований тормозит внедрение в практику строительства предложенного способа зимнего бетонирования стыков, реализующего результаты фундаментальных разработок теории теплопроводности и теплообмена. Необходимо решить эти задачи. Этому и была посвящена настоящая работа.
Представленная диссертационная работа выполнялась в 1977-84 гг. и связана с развитием научно-исследовательских работ по вопросам зимнего бетонирования конструкций. Диссертационная работа является развитием и продолжением работ НШЙБ Госстроя СССР, ЦНИИОМГП, МИШ им. В.В.Куйбышева, НИСИ и других организаций по дальнейшему совершенствованию технологии зимних строительных работ, и осуществлялась под руководством доктора технических наук профессора А.С.Арбеньева.
Основными базовыми предприятиями для внедрения и проведения опытных работ являлись тресты ''Новосибирскпромстрой" и "Спецстрой" Главновосибирскстроя. Исследования проводились на типовых стыках, наиболее часто встречающихся при возведении промышленных зданий и сооружений. Проверка результатов исследований проводилась при замоноличивании стыков колонны с фундаментом, ригеля с колонной, стенок резервуара с днищем и сваи с сборным ростверком в зимний период на строительных площадках Новосибирской области и Алтайского края.
Приказом № 558 Минвуза РСФСР от 21.12.1977 работа включена в программу "Нефть и газ Западной Сибири" (Тема 08.2.2), а также согласуется с программой дальнейших исследований по совершенствованию технологии бетонирования конструкций с электроразогревом смеси координационного плана важнейших на-
учно-исследовательских работ НИИШ по зимнему бетонированию.
Научная новизна работы состоит в качественном анализе физических основ существующих способов замоноличивания стыков в зимних условиях, позволившем определить их сущность и на этой основе разработать технологию, которая предусматривает форсированный разогрев бетонной смеси в полости стыка с последующим изотермическим прогревом ее до потери подвижности, с ликвидацией технологического предела отогрева стыкуемых поверхностей и сокращением продолжительности электротермообработки бетона для получения заданной прочности. Лично автором получены следующие научные результаты:
установлены зависимости распределения температур в прогреваемом бетоне и примыкающих к нему элементах, а так же влияние аккумуляции тепла стыкуемыми деталями на увеличение общего тешюзапаса конструкции за время термообработки;
разработана методика расчета охлаждения заделки и отогретых стккуемых элементов после термообработки как единого тела;
выявлено, что большие температурные градиенты в контактной зоне вызывают миграцию влаги с растворенными в ней продуктами гидратации цемента из смеси в поры бетона стыкуемых деталей, что улучшает сцепление;
определены основные физико-механические показатели бетонов, твердеющих в стыке после термообработки;
разработаны технологически рациональные режимы термообработки бетона в стыках.
На защиту выносится: I. Результаты экспериментальных исследований и разработка научных и технологических решений применения электроразогрева бетонной смеси при бетонировании стыков сборных железобетонных конструкций в зимних условиях.
2, Снижение стоимости и упрощение технологии заделки стыков при отрицательных температурах на примере треста "Новосибирскпром-строй".Главновосибирскстроя. 3. Обеспечение качественного сцепления и прочности бетона заделки с стыкуемыми деталями, подтвержденные экспериментальными исследованиями и опытом применения электроразогрева в построечных условиях.
Автор выражает благодарность В.И.Зубкову за консультации при решении теплотехнических задач, инженерам и лаборантам НИСИ В.Л.Баборыкину, Н.А.Гуненко, М.Д.Мирзаеву - за помощь в проведении экспериментальных исследований, а также производственникам, принявшим активное участие в освоении новой технологии на строительных площадках: И.В.Викторову (трест "Сибстальконструк-ция"), В.А.Кемпель (трест "Новосибирскпромстрой") и В.Н.Ильченко (трест "Спецстрой").
Аккумуляция тепла при зимнем бетонировании конструкций
При укладке бетонной смеси в полости стыков железобетонных конструкций наблюдается быстрое снижение температуры свежеуло-женного бетона заделки. Исследованиями Б.А.Крылова, В.И.Муха и Ю.Н.Абакумова /62, 63/ было установлено, что скорость охлаждения заделки в значительной мере зависит от массивности стыка. Для сопряжений, имеющих развитую поверхность контакта заделки со стыкуемыми поверхностями остывание бетона менее продолжительно, чем для стыков с меньшим модулем поверхности. Аналогичные результаты получила Т.С.Шубина /1407. Она обнаружила, что при предварительном отогреве стыков колонны с фундаментом стаканного типа - более массивная часть- фундамент воспринимает теплопоток в 6,4 раза больший, чем поток, приходящийся на колонну. Эти факты говорят об интенсивности аккумуляции теплоты из свежеуложенного бетона мерзлыми стыкуемыми элементами.
При укладке бетонной смеси в холодные опалубки, формы или транспортную тару вследствие аккумуляции ими тепла снижается ее температура. Первым обратил внимание на этот факт С.А.Миронов /86/, который предложил при расчете времени охлаждения конструкций, забетонированных методом термоса, учитывать расход тепла, идущий на обогрев холодной опалубки и утеплителя. При этом подчеркивалось, что при бетонировании конструкций с большим модулем поверхности и при большом температурном перепаде количество тепла, аккумулированное опалубкой и утеплителем, - величина не менее значительная, чем тепловыделение цемента. Позже А.С.Ар-беньевым /8/ было показано, что снижение температуры смеси за счет аккумуляции тепла утепленной опалубкой составляет 30-40 %, То же самое характерно для металлоемких форм с ребрами, которые сотрудники НИМБ и ЦНИИОМТП рекомендуют перед укладкой смеси отогревать /89, 124/.
Первые исследования по снижению температуры бетона при укладке его на мерзлое основание, проведены В.С.Лукьяновым /77, 78/. Построенные на использовании формулы Стефана, они также показали существенное влияние аккумуляции на температурный режим конструкции. Б.В.Михайлов и В.И.Лемехов /75, 92/, изучая тепловые режимы при бетонировании на неотогретое основание, не учитывали аккумуляцию теплаз как самостоятельное явление. Они разработали методику определения теплопотерь, используя уравнение іурье. Однако результаты работ показывают, что существенное снижение температуры бетона происходит за счет усвоения тепла примыкающими к нему телами, в частности мерзлым основанием. В.Н.Сизов /117/ в своих работах по выдерживанию бетона в полах и дорогах пользуется методикой, разработанной К.Ф.Фокиным /131/, где количество тепла, поглощенное грунтом, определяется с помощью трансцендентного уравнения Гребера. В 1971 году А.С.Арбеньевым /10/ был предложен новый метод расчета снижения температуры смеси, уложенной на неотогретое основание в первые часы твердения бетона. Предложенные методики имеют свои преимущества и недостатки, однако все они поднеркивают необходимость учета усвоения тепла прилежащими телами.
Все работы по определению снижения температуры бетона за счет аккумуляции тепла содержат те или иные допущения, которые позволяют упрощенно, но с достаточной степенью точности определять технологические параметры при бетонировании конструкций. Однако наиболее точно задача аккумуляции тепла (или увеличение энтальпии тела) решается в теории нестационарной теплопроводности /94/. При этом аналитическая теория ставит себе целью получение общего решения задачи. Частный вопрос изменения теплосодержания тела может быть определен решением дифференциального уравнения теплопроводности фурье-Кирхгоффа. При этом аналитические решения даже для тел простой формы получаются довольно сложными, но для некоторых тепловых задач они выполнены А.В.Лыковым /79/, С.Н.Шориным /139/, а также Г.Гребером, С.Эрком, У.Григуль /39/ и другими учеными /51, 70/. Стыкуемые элементы в сопряжениях конструкций каркаса, к которым относятся расчетные стыки, имеют толщину от 0,15 до 0,8 м. В случае термообработки смеси, уложенной в стык в пределах сроков потери подвижности (10-30 минут), их можно рассматривать как полуограниченные тела, т.е. тела за рассматриваемый период не прогревающиеся на полную толщину. Решение дифференциального уравнения нестационарной теплопроводности в этом случае позволяет определить расход тепла для единичной поверхности массива /79, 139/. Qa - 2 Tro6(tro - ta) Дж/м2 , СІЛ) где L/ак - количество теплоты, аккумулированное единичной поверхностью полуограниченного тела; Тто - время термообработки; usvi? коэффициент теплоусвоения, определяющий а к к у Й" /то / , мулирующую способность материала; tr0f Тв-температура термообработки и самого элемента, равная температуре окружающего воздуха; A,G,Y - коэффициент теплопроводности, удельная теплоемкость и плотность зрелого бетона.
Распределение температур в стыковом соединении во время термообработки
Во многих процессах теплообмена внутри тела действуют источники тепла. А.В.Лыков /79/ рассматривает задачу охлаждения неограниченной пластины с такими источниками в граничных условиях второго и третьего рода. Решение приводится в критериальной форме и имеет сложное математическое выражение. С.Н.Шорин /139/, а так же М.А. и И.М.Михеевы /94/ дают очень простой вывод теплопроводности плоской стенки. Однако, использовать его для рассматриваемого случая нельзя, т.к. решение приведено для граничных условий третьего рода. Условий, когда плотность теплового потока на поверхности стенки постоянна.
В случае контакта бетона заделки, обладающего внутренним источником тепла, с полуограниченным телом, плотность теплопо-тока на контактной поверхности пропорциональна коэффициенту теплоусвоения материала последнего и, следовательно, уменьшается во времени. Задача сугубо нестационарная. Применение решений /94, 139/ в этом случае формально невозможно.
Бетонирование стыков с электроразогревом смеси предусматривает быстрый нагрев бетона заделки с последующим изотермическим прогревом его при постоянно заданной (например в центре стыка) температуре. Разогревающее приспособление устроено таким образом, что постоянная температура обеспечивается, например, за счет периодического включения электродов в электрическую сеть. Эксперименты показали, что в течение прогрева потребляемая мощность электроразогревающего устройства снижается (рис. 2.5).
Очевидно в этот период все тепло, выделяемое внутренним источником расходуется только на компенсацию теплопотерь, вызванную аккумуляцией тепла стыкуемым элементом. То есть внутренний источник обеспечивает на контакте тел постоянную плотность теплового потока, а в пластине устанавливается режим, близкий к стационарному.
Подтвердить или опровергнуть предположение можно сравнив значения потребляемой электрической мощности разогревающего устройства и теплового потока на границе тел в процессе разогрева.
Удельный тепловой поток на поверхности полуограниченного тела изменяется во времени пропорционально коэффициенту тепло-усвоения материала /79, 139/ где tH - температура на контакте пластины и полуограниченного тела. По результатам экспериментов, проведенных на модели пластины и полуограниченного тела, материалом которых являлся тяжелый бетон. По формуле (2.1) были рассчитаны значения плотности теп-лопотока.
Пренебрегая прерывностью процесса для каждого случая определялось изменение электрической мощности источника тепла. Полученные снижения во всех случаях полностью совпали с величинами теплопотока на контактной поверхности (рис. 2.5).
Результаты опытов подтвердили выдвинутые предположения. Во время высокотемпературного электропрогрева смеси в полости стыка в ней устанавливается режим, близкий к стационарному. Следовательно, в дальнейшем, при рассмотрении тепловых процессов, происходящих в бетоне заделки, можно пользоваться зависимостями, принятыми в стационарной теплопроводности.
Обобщение аналитических решений нестационарной теплопроводности, приведенных в фундаментальных исследованиях А.В.Лыкова /79/, Г.Карслоу, Д.Егера /56/ и других ученых /94, 138/, показывает: распределение температур в твердых телах при появ-лении теплового импульса на поверхности носит ярко выраженный экспоненциальный характер. Поэтому изменение температуры в полуограниченном теле, примыкающем к разогреваемому бетону так же аппроксимируется экспоненциальной зависимостью t",rB (troB)e-k x "С, (2-7 где К{ - коэффициент.
Начало координат в этом случае расположено на поверхности полуограниченного тела в отличие от принятой расчетной схемы (рис, 2.4).
Из решения полуограниченного тела /70/ количество тепла, аккумулированное стыкуемыми конструкциями в течение конечного времени при известных начальных ив и tH записывается выражением (I.I). Коэффициент А І в выражении (2.7) в этом случае определится из условия.
В результате введения в уравнение (2.8) выражений теплосодержания (I.I) и распределения температуры (2.7), оно принимает вид , (2.9) Откуда (2.10)
Коэффициент A y характеризует степень распределения температур или теплонасыщенность полуограниченного тела. Он обусловлен главным образом теплофизическими свойствами материала и продолжительностью термообработки.
Особенности охлаждения стыка, забетонированного предварительной аккумуляцией стыка
Использование при замоноличивании стыков сборных железобетонных конструкций электроразогрева смеси непосредственно в полости стыка во время ее укладки позволяет сосредоточить в бетоне заделки и примыкающих к нему элементах значительное количество теплоты. Причем до 20-50 % тепла запасается стыкуемыми деталями.
Исследование характера распределения температур в стыке к моменту окончания термообработки показали, что в центральной части (заполненной разогретой смесью) температура достигает максимальных значений и равна 70-95 С, В зоне контакта заделки и стыкуемых конструкций она снижена на 10-30 %, т.е. колеблется в пределах 40-80 С. Далее - в толщу примыкающих конструкций -снижение температуры происходит до значений начальной температуры стыкуемых элементов, равных температуре окружающей среды.
Как правило, за допустимое время разогрева стыкуемые элементы не успевают прогреться на всю толщину. Для большинства конструкций, при глубине проникновения теплового возмущения на 0,15-0,2 м, толщина непрогретого бетона хотя и незначительна, но достигает 0,1-0,2 м.
Поэтому вследствие законов теплопроводности /39, 79/, несмотря на прекращение разогрева, аккумуляция тепла холодным бетоном не прекращается. Тепловое возмущение проникает в толщу стыкуемых конструкций все глубже. Прекращение работы внутреннего источника (разогревающего устройства) и интенсивное теплопогло-щение бетоном прилегающих конструкций ведет к снижению температуры в центральных зонах стыка. Уменьшение температуры на кон тактной поверхности в свою очередь тормозит темп аккумуляции. Однако несмотря на это общее теплосодержание стыкуемых элементов за счет охлаждения заделки непрерывно растет. Одновременно, по достижении тепловым возмущением внешней поверхности стыкуемых деталей, начинается теплоотдача в окружающую среду, и решающую роль начинает играть теплообмен. С ростом температуры на внешней поверхности стыка интенсивность теплоотдачи возрастает. Наличие ветра, развитая внешняя поверхность усугубляют тепло-потери.
Постепенно, в силу продолжающейся аккумуляции, распределе ниє температур в стыке принимает равномерный характер (рис.3.2), который сохраняется до полного охлаждения. Работами исследователей /62, 63/, изучавших режимы остывания стыков при укладке смеси в неотогретуго полость, так же подчеркивается сначала резкое охлаждение, а затем замедление темпа остывания. При этом отмечается, что "предварительный обогрев полости значительно увеличивает продолжительность охлаждения бетона" /63/.
Теория Г.М.Кондратьева /60/, а так же фундаментальные исследования теплопередачи /79/, делят время охлаждения тела на два периода - неупорядоченный и упорядоченный. Вторую стадию, где связь избыточной температуры и времени описывается простой экспоненциальной зависимостью, принято называть регулярным режимом. При этом его началу соответствует момент, с которого все участки тела остывают с одинаковым темпом охлаждения.
Для конструкций, бетонируемых в малотеплоемкой металлической или деревянной опалубке практически разу после укладки начинается теплоотдача в окружающую среду. Участки, прилежащие к опалубке, начинают остывать. Температура в центре остается прежней, или за счет экзотермии
В стыках складывается другая ситуация. "Опалубка" из стыкуемых деталей, обладающая большой теплоемкостью, имеет температуру окружающего воздуха. После разогрева перераспределение тепла происходит в обратном порядке. Центр остывает, а теплосодержание непериферийных участков увеличивается. Однако наступает момент, когда аккумуляция тепла стыкуемыми деталями прекращается, температура по сечению относительно выравнивается и все участки стыкового соединения начинают охлаждаться (рис. 3.3, 3.4 и 3.5). С этого же времени происходит спрямление полулогарифмических графиков избыточной температуры. Т.е. изменение температуры во всех точках стыка имеет экспоненциальный характер. Параллельность графиков говорит о том, что темп охлаждения всех участков конструкции одинаков. Следовательно с момента регуляризации режима заделка и стыкуемые элементы охлаждаются совместно, как единое тело.
Влагоперенос в стыках при замоноличивании их с электроразогревом смеси
Однако такому охлаждению предшествует период перераспределения температур по сечению, краткий по продолжительности, но вызывающий значительное снижение температуры заделки, В практических расчетах начальную стадию целесообразно учитывать поправочным коэффициентом к продолжительности регулярной стадии,
Обобщение результатов исследований ряда авторов, изучавших охлаждение бетонных конструкций, показывает, что параметры нерегулярной стадии назначаются по разному. Так продолжительность начального периода определяется в пределах от 0 /27, 95/ до 80 часов /9, 26/. При этом она назначается из экспериментов /29/, так как точный расчет и выведение аналитической зависимости весьма затруднительным /60/. Вопрос снижения температуры за этот период массивных и среднемассивных конструкций также определяется эмпирически.
Анализ общего уравнения Фурье и результатов расчетов для охлаждения тел различной геометрической формы /79/, полученных решением дифференциального уравнения теплопроводности показывает, что они имеют одинаковую структуру, т.е. представляют собой сумму бесконечного ряда, члены которого расположены по быстро убывающим экспоненциальным функциям /60/. В,регулярной стадии процесс охлаждения полностью определяется условиями охлаждения, физическими свойствами тела, его геометрической формой и размерами. Температурное поле описывается первым членом ряда. При неупорядоченном охлаждении решающее значение на изменение температуры оказывают особенности ее начального распределения. В этих условиях поле температур будет определяться не только первыми, но и последующими членами ряда. Крайняя сложность аналитического выражения множителей, учитывающих специфику геометрической формы подчеркивается в работах А.В.Лыкова /79/, Г.Карс-лоу, Д.Егера /56/, Г.Гребера /39/ и других ученых /60, 94/. Этот факт практически невозможным делает строгое решение задачи охлаждения конструкций типа стыков в иррегулярном режиме. Однако, если пренебречь теплоотдачей в окружающую среду с внешних поверхностей стыкуемых элементов, то приблизительно можно оценить величины продолжительности нерегулярной стадии и снижение температуры твердеющего бетона за этот период.
Время перераспределения температур в этом случае определяется при помощи зависимости (I.I) из элементарного уравнения теплового баланса откуда где /?з "" площадь контакта разогреваемого бетона заделки с стыкуемыми деталями; 1/3 - объем разогреваемого бетона заделки; АА/тз - модуль поверхности заделки; 1,5 - коэффициент, учитывающий увеличение теплозапаса стыка за счет аккумуляции тепла стыкуемыми деталями.
Температура стыка после перераспределения тепла по сечению конструкции определяется по сумме теплоємкостей соприкасающихся тел (уравнение Рихмана) /117/.
Но оторвать теплоотдачу от общего процесса охлаждения невозможно. К тому же продолжительность иррегулярной стадии зависит не только от модуля заделки, но и от массивности отогреваемых элементов» Регуляризация процесса наступает значительно раньше полного выравнивания температуры по сечению - при значениях коэффициента неравномерности температурного поля, равных 0,5-0,7. Поэтому расчетные значения исследуемых параметров отличаются от фактических (табл. 3.2).
Прогнозировать прочность твердеющего бетона заделки без знания особенностей нерегулярного охлаждения невозможно. Определить их аналитически трудно. Поэтому продолжительность неупорядоченного охлаждения стыков, забетонированных с электроразогревом смеси, а так же снижение температуры бетона замоноличивания за этот период определялись методом экстремального планирования экспериментов. Сначала, с целью оценить степень влияния каждого контролируемого фактора и выявить наиболее значимые был применен метод дробного факторного эксперимента (дробных реплик). Далее, с учетом доминирующих факторов, проводился полный факторный эксперимент, позволивший построить математические модели исследуемых параметров.
Продолжительность иррегулярного режима определяется главным образом начальным распределением температуры в конструкции /60/. Распределение температур в начале охлаждения стыка описаны уравнениями (2.6) и (2.7) с учетом зависимостей (2.10) и (2,11). Анализ этих выражений показывает, что распределение температуры в стыке является функцией: 1. Температуры разогрева заданной в центре стыка ( tro ); 2. Температуры наружного воздуха ( з ); 3. Толщины бетона зедєлки ( 4 ); 4. Времени термообработки ( 1то ): Остальные факторы являются контролируемыми, неуправляемыми переменными.
Похожие диссертации на Замоноличивание стыков сборных железобетонных конструкций в зимних условиях с термообработкой смеси в процессе укладки
