Приближенный аналитический метод расчета процесса обогрева бетонных конструкций в греющих опалубках

Полный текст

Температурный режим при твердении бетона и керамзитобетона, как показано в работах [1, 2], оказывает существенное влияние на нарастание прочности возводимых строительных конструкций. Применение тепловой обработки возводимых конструкций с помощью греющих опалубок с регулируемой мощностью электронагревателей позволяет улучшить их качество в процессе твердения за счет устранения возможных трещин в процессе твердения, снизить энергозатраты, а также в целом ускорить процесс строительства зданий [3, 4].

Изучению и применению обогрева бетона в зимних условиях посвящены работы [5, 6]. Однако при использовании довольно эффективных методов тепловой обработки бетона в построечных условиях имеются свои недостатки, проявляющиеся при обогреве тонкостенных и густоармированных ограждающих конструкций. Неравномерность электрического и температурного полей при бетонировании конструкций с пространственной каркасной арматурой, возможность замыкания электродов на арматуру, значительная потребность электродов, повышенные требования техники безопасности и другие недостатки ограничивают сферу применения электропрогрева [7–9]. Метод, связанный с применением греющих опалубок, лишен большинства этих недостатков. Его основным достоинством является простота производства работ зимой с применением греющей опалубки в сочетании с любым способом ускоренного твердения бетона [10, 11]. При этом экономичность электрообогрева бетона во многом определяется типом электронагревательных устройств. Наиболее экономичными являются электронагреватели, устанавливаемые вплотную к опалубке и передающие через нее тепло бетону [12–14]. Применение такой технологии при возведении монолитных ограждающих конструкций в холодное время года позволяет получить высококачественные изделия. Другие факторы и особенности, влияющие на формирование физико-механических свойств бетонов, представлены в работах [15, 16]. Математическое описание процесса теплопереноса в твердеющих бетонных конструкциях, обогреваемых в холодное время, представлено в работах [17, 18].

Применение термической обработки для интенсификации процесса твердения обусловливает при этом наличие температурно-прочностного контроля. Вопросы, связанные с контролем и управлением процессов термообработки бетона, освещены в работах [19–21]. При решении подобных задач возникает необходимость в определении температурного поля в указанной выше конструкции. Кроме того, требуется контролировать тепловой режим процесса твердения. В настоящее время эти задачи успешно решаются с применением современных компьютеров и специализированных программ.

Целью проведенного исследования являлась разработка инженерного метода расчета процесса обогрева бетонных конструкций, базирующегося на использовании приближенных аналитических выражений для удельного теплового потока, поступающего от электронагревателей, размещенных на греющей опалубке, а также температур на поверхности и в толще бетона.

Для разработки данного метода были решены следующие задачи:

• теоретическое исследование процесса теплообмена в обогреваемых бетонных конструкциях;
• математическое описание процесса сложного теплопереноса в конструкциях, подвергаемых термической обработке.

С помощью полученных аналитических решений можно определять удельные затраты электрической энергии при тепловой обработке 1 м³ бетона, а также выбрать оптимальные конструктивные характеристики греющей опалубки.

При расчете температурных полей обогреваемых конструкций приняты следующие допущения:

1. Температурное поле в конструкции опалубочного щита принимаем одномерное в направлении оси Х.
2. Температурное поле в исследуемой конструкции является двухмерным.
3. Величина тепловыделений в бетоне зависит от времени и температуры.
4. Градиент температур по толщине утеплителя принимаем постоянным, поэтому теплопотери определяем приближенно.
5. Из-за малости теплоемкости утеплителя и опалубочного щита данной величиной пренебрегаем.

Фрагмент применяемой греющей опалубки изображен на рис.1.

 

Рис. 1. Фрагмент греющей опалубки

 

Учитывая вышеизложенные допущения, процесс теплообмена можно описать системой дифференциальных уравнений:

$\begin{array}{l}\frac{\partial \theta }{\partial t}={а}_1\left(t\right)\left(\frac{{\partial }^2\theta }{\partial x^2}+\frac{{\partial }^2\theta }{\partial y^2}\right)+\frac{Ц}{с\cdot \rho }\cdot \frac{d{Q}_{э}}{dt};\\ 0\le x\le l;0\le y\le h_1;t>0\end{array}$ (1)

$\begin{array}{l}{\lambda }_2\cdot h_2\cdot \frac{{\partial }^{2}T}{\partial x^2}+q\left(x,t\right)-q_1\left(x,t\right)-q_2\left(x,t\right)=0;\\ 0\le x\le l;t>0\end{array}$ (2)

$q_1\left(x,t\right)=-{\lambda }_1\left(t\right)\frac{\partial \theta }{\partial y}/y=h_1;$ (3)

$q_2\left(x,t\right)=k\left(T-T_f\right);$ (4)

$q\left(x,t\right)=\left\{\begin{array}{l}q\left(t\right);0\le x\le x_1;x_2\le x;\\ 0;x_1\le x\le x_2;\end{array}\right.$ (5)

$\frac{\partial \theta }{\partial y}\left|{}_{y=0}=0;\frac{\partial \theta }{\partial x}\left|{}_{x=0}=\frac{\partial \theta }{\partial x}\left|{}_{x=l}=0;\right.\right.\right.$ (6)

$\theta \left(x,y\mathrm{,0}\right)={\theta }_0\left(x,y\right);$ (7)

$\theta \left(x,h_1,t\right)=T\left(x,t\right);$ (8)

$\frac{\partial T}{\partial x}\left|{}_{x=0}=\frac{\partial T}{\partial x}\left|{}_{x=l}=0;\right.\right.$ (9)

где $\theta =\theta \left(x,y,t\right);T\left(x,t\right)$ - температура бетона и рассматриваемой опалубки соответственно, °С; ${\theta }_0\left(x,y\right);T_0\left(x\right)$ - начальная температура бетона и опалубки соответственно, °С; ${\alpha }_1\left(t\right)$ – коэффициент температуропроводности бетона, м²/ч; ${\lambda }_1\left(t\right)$ – коэффициент теплопроводности бетона, Вт/м·°С; Ц – масса цемента в 1м³ бетонной смеси, кг/м³; Q_э – количество теплоты, выделяемое при гидратации цемента, кДж/кг; $q\left(x,t\right)$ – удельный поток теплоты, выделяемый электронагревателями, Вт/м²; $q_1\left(x,t\right)$ – удельный тепловой поток, отдаваемый поверхностью бетона, Вт/м²; $q_2\left(x,t\right)$ – удельный тепловой поток, отдаваемый поверхностью изоляции, Вт/м²; 2h₁, h₂ – толщины рассматриваемой бетонной конструкции и греющей опалубки соответственно, м; ${\lambda }_2$ - коэффициент теплопроводности материала опалубки, Вт/(м°С); $\mathcal{l}$ - шаг между нагревателями, м; $2x_1$ - ширина нагревателя, м; k – коэффициент теплопередачи, определяемый по формуле

$k={\left(\frac{{\delta }_{из}}{{\lambda }_{из}}+\frac{1}{\alpha }\right)}^{-1}$, Вт/(м²°С), (10)

где ${\delta }_{из}$ - толщина теплоизоляции, м; ${\lambda }_{из}$ - коэффициенты теплопроводности тепловой изоляции, Вт/(м°С); α – коэффициент теплоотдачи с внешней поверхности теплоизоляции, Вт/(м²°С).

Теплота, выделяющаяся при гидратации цемента, может быть представлена как произведение функции экзотермии от времени на температуру бетонной смеси

$Q_{э}=f\left(t\right)\theta$, (11)

где $f\left(t\right)$ – функция, зависящая от условий рассматриваемого процесса.

Тогда уравнение (1) примет вид

$F\left(t\right)\frac{\partial \theta }{\partial t}=\frac{{\partial }^2\theta }{\partial x^2}+\frac{{\partial }^2\theta }{\partial y^2}+\varphi \left(t\right)\theta ,$ (12)

где $F\left(t\right)=\frac{1-\frac{Ц}{c\rho }f\left(t\right)}{{а}_1\left(t\right)};\varphi \left(t\right)=\frac{Ц\cdot f^{\text{'}}\left(t\right)}{c\cdot \rho \cdot {а}_1\left(t\right)}.$

Введем новую переменную τ и новую функцию $\overline{\theta }$. Тогда уравнение (12) приведем к уравнению с новыми постоянными коэффициентами и запишем в следующем виде:

$\tau =\underset{0}{\overset{l}{\int }}\frac{d\alpha }{F\left(\alpha \right)};\theta =\overline{\theta }\exp \left[\underset{0}{\overset{\tau }{\int }}\varphi \left(\alpha \right)d\alpha \right]$. (13)

Если функция $\tau \left(t\right)$ монотонна, то существует обратная функция

$t=t\left(\tau \right);t\left(0\right)=0;{\alpha }_1\left(t\right)={\alpha }_1\left(\tau \right);\varphi \left(t\right)=\varphi \left(\tau \right).$ (14)

Следовательно, вместо (1) – (9) получим:

$\frac{\partial \overline{\theta }}{\partial \tau }=\frac{{\partial }^2\overline{\theta }}{\partial x^2}+\frac{{\partial }^2\overline{\theta }}{\partial y^2};$ (15)

${\lambda }_2{h}_2\frac{{\partial }^{2}T}{\partial x^2}+q\left(x,\tau \right)-q_1\left(x,\tau \right)-q_2\left(x,\tau \right)=0;$ (16)

$q_1\left(x,\tau \right)=-{\lambda }_1\frac{\partial \overline{\theta }}{\partial y}\left|{}_{y=h_1}\right.;$ (17)

$\overline{\theta }\left(x,h_1,\tau \right)\exp \left[\underset{0}{\overset{\tau }{\int }}\varphi \left(\alpha \right)d\alpha \right]=T\left(x,\tau \right).$ (18)

Приведем уравнения (15), (16) к эквивалентным уравнениям, используя функцию Грина. Запишем в интегральном виде вторую краевую задачу:

$\overline{\theta }\left(x,y,\tau \right)=\underset{0}{\overset{\tau }{\int }}d\alpha \underset{0}{\overset{l}{\int }}{q}_1\left(\xi ,\alpha \right)G_1\left(x,\xi ,y,h_1,\tau -\alpha \right)d\xi +F_1\left(x,y,\tau \right).$ (19)

Примем, что у=h₁, тогда получим:

$\overline{\theta }\left(x,h_1,\tau \right)=\underset{0}{\overset{\tau }{\int }}d\alpha \underset{0}{\overset{l}{\int }}{q}_1\left(\xi ,\alpha \right)G_1\left(x,\xi ,h_1,h_1,\tau -\alpha \right)d\xi +F_1\left(x,h_1,\tau \right);$ (20)

где $F_1\left(x,y,\tau \right)=\underset{0}{\overset{l}{\int }}{G}_1\left(x,\xi ,\tau \right){\theta }_0\left(\xi ,y\right)d\xi ;$ $G_1\left(x,\xi ,y,\eta ,\tau \right)=G_1\left(x,\xi ,\tau \right)G_1\left(y,\eta ,\tau \right);$ $G_1\left(x,\xi ,\tau \right),G_1\left(y,\eta ,\tau \right)$ - функции Грина второго рода для пластины и стержня.

Уравнения (15) – (18), (20) описывают систему интегро-дифференциальных уравнений относительно функции $\overline{\theta }\left(x,h_1,\tau \right),T\left(x,\tau \right),q\left(x,\tau \right),q_1\left(x,\tau \right).$

Для получения приближенного решения уравнения (20) применим асимптотический метод. Тогда получим:

$\overline{\theta }\left(x,h_1,\tau \right)=q_1\left(x,\tau \right)Г\left(x,\tau \right)+F_1\left(x,\tau \right);$ (21)

где $Г\left(x,\tau \right)=\underset{0}{\overset{\tau }{\int }}d\alpha \underset{0}{\overset{l}{\int }}G{}_1\left(x,\xi ,h_1,h_1,\tau -\alpha \right)d\xi .$

Выражение, описывающее тепловой поток $q_1\left(x,\tau \right)$, найдем из уравнения (21). Далее подставим это выражение в уравнение (16). Таким образом получим дифференциальное уравнение относительно функции $T\left(x,\tau \right),$ решение которого можно записать с помощью функции Грина в следующем виде:

$T\left(x,\tau \right)=\underset{0}{\overset{l}{\int }}{G}_2\left(x,\xi ,\tau \right)R\left(\xi ,\tau \right)d\xi ,$ (22)

где $G_2\left(x,\xi ,\tau \right)=\left\{\begin{array}{l}\frac{ch\left(px\right)ch\left[p\left(l-\xi \right)\right]}{psh\left(pl\right)};0\le x\le \xi ;\\ \frac{ch\left(p\xi \right)ch\left[p\left(l-x\right)\right]}{psh\left(pl\right)};\xi \le x\le l;\end{array}\right.$

$p=\sqrt{\frac{1}{{\lambda }_2{h}_2}\left[k+\frac{f}{Г\left(x,\tau \right)}\right]};f=\exp \left[-\underset{0}{\overset{\tau }{\int }}\varphi \left(\alpha \right)d\alpha \right];$

$R\left(x,\tau \right)=-\frac{1}{{\lambda }_2{h}_2}\left[\frac{F_1\left(x,\tau \right)}{Г\left(x,\tau \right)}+k{T}_f+q\left(x,\tau \right)\right].$

Тогда для температуры поверхности бетона приближенное решение нестационарной задачи имеет следующий вид:

при $0\le x\le x_1$

$\upsilon \left(x,\tau \right)=\frac{q}{{\lambda }_2{h}_2{p}^{2}sh\left(pl\right)}\left\{\begin{array}{l}sh\left(pl\right)+ch\left(px\right)sh\left(p{x}_1\right)-\\ -ch\left(px\right)sh\left[p\left(l-x_1\right)\right]\end{array}\right\}$ (23)

при $x_1\le x\le \frac{l}{2}$

$\upsilon \left(x,\tau \right)=\frac{q}{{\lambda }_2{h}_2{p}^{2}sh\left(pl\right)}\left\{\begin{array}{l}ch\left[p\left(l-x\right)\right]sh\left(p{x}_1\right)-\\ -ch\left(px\right)sh\left(p{x}_1\right)\end{array}\right\};$ (24)

$д\left(\tau \right)=\frac{a\tau }{h_1}+\frac{2h_1}{{\pi }^2}\sum _{n=1}^{\infty }\frac{1}{n^2}\left[1-\exp \left(-\frac{n^2{\pi }^2}{h_1^2}a\tau \right)\right]$, (25)

где $\upsilon \left(x,\tau \right)=T-T_0$ – избыточная температура опалубки, равная температуре поверхности бетона, °С; Т₀ – начальная температура бетона и опалубки, °С; q – удельный поток от электронагревателей, рассчитываемый по следующему выражению:

$q\left(\tau \right)=\frac{\upsilon \left(\mathrm{0,}\tau \right){\lambda }_2{h}_2{p}^{2}sh\left(pl\right)}{sh\left[p\left(l-x_1\right)\right]-sh\left(pl\right)-sh\left(p{x}_1\right)};$ (26)

где 2h₁, h₂ – толщина бетонной конструкции и опалубки соответственно; ${\lambda }_1,{\lambda }_2$ – коэффициенты теплопроводности бетона и материала опалубки соответственно, Вт/(м°С); a – коэффициент температуропроводности бетона, м²/ч; 2x₁ – ширина нагревателя, м; $\mathcal{l}$ - шаг между нагревателями, м.

Таким образом, разработана методика на основе фундаментального решения (функция Грина). Разработанная методика может быть применена для решения широкого круга задач, связанных с процессом теплопередачи. В результате усложнение выражения функции Грина увеличит затраты на вычислительный процесс.

Полученное в формулах (24) и (25) решение позволяет определить температурные поля на поверхности бетона. Выражение (26) позволяет определить величину удельного теплового потока от электронагревателей. Однако при ручном счете затрачивается достаточно много времени. С целью автоматизации процесса выполнения теплового расчета обогрева бетонных конструкций с помощью греющих опалубок с помощью сетчатых нагревателей разработана специализированная компьютерная программа «Тепло», написанная на Borland Delphi 7.

Алгоритм данной программы состоит из следующих этапов:

• ввод исходных данных, которые включают теплофизические характеристики материалов опалубки, бетонной смеси и утеплителя, а также геометрические размеры применяемой опалубки и ограждающей конструкции;
• задание графика термообработки монолитного бетона или керамзитобетона;
• определение закона регулирования мощности нагревателей с учетом тепловыделений при гидратации цемента;
• расчет температурных полей на поверхности бетона.

Расчет греющей опалубки выполняется в следующей последовательности. Для заданной конструкции наружной стены определяется требуемая толщина слоя стены из монолитного керамзитобетона. Далее выполняется расчет электрических параметров сетчатых нагревателей. Вначале производится выбор конструкции греющего щита или греющего покрывала. Основными элементами греющих щитов или покрывал является палуба или основа сетчатых электронагревателей, а также электро- и теплоизоляция. Сетчатый нагреватель представляет собой тканую металлическую сетку (стальную или латунную), состоящую из продольных нитей (основы) и поперечных (уток). Металлическая сетка в щитах и покрывалах используется в виде отдельных полос одинаковой ширины 10–30 см, нарезанных вдоль основы сетки, размещаемых на расстоянии 5–20 см друг от друга. Соединение полос осуществляется последовательно с помощью металлических шин (рис. 2).

 

Рис. 2. Схема раскладки сетчатого электронагревателя в греющем устройстве: 1 – палуба устройства; 2 – элементы сетчатого электронагревателя; 3 – коммутационные шины

 

Греющее покрывало состоит из нагревательного элемента, укрепленного на основе, электро- и теплоизоляционного слоя, помещенных в наружную оболочку из прочного, термостойкого, влагонепроницаемого материала. Конструкция прошивается стеклотканью с последующей отделкой отверстий для токовыводящих шин. В качестве теплоизоляции можно использовать стекловату и базальтовую минвату.

Конструирование сетчатого нагревателя заключалось в выборе материала сетки, ширины полос сетки и расстояний между ними. В качестве нагревателей применяются сетки, выпускаемые промышленностью. Самыми распространенными в настоящее время являются стальные сетки. Ширина сетки составляла 20 см.

Расчет мощности сетчатых нагревателей производился в следующей последовательности:

• определялся модуль обогреваемой поверхности бетона;
• рассчитывалось время подъема температуры;
• определялась продолжительность изотермического выдерживания бетона по рис. 3 в зависимости от его максимальной температуры, применяемого цемента и требуемой к концу тепловой обработки прочности цемента, руководствуясь исследованиями, проведенными в НИИЖБ им. А. А. Гвоздева;
• при помощи программы «Тепло» выполнялся расчет удельных тепловых потоков и температур на поверхности обогреваемой бетонной конструкции;
• определялась величина удельных энергозатрат на термообработку 1 м³ бетона;
• вычислялись энергетические параметры 1 м сетчатого нагревателя;
• определялись энергетические характеристики принятого источника питания (напряжение и сила тока).

 

Рис. 3. Характер нарастания прочности бетона (подвижность бетонной смеси 4–6 см) на цементе марки 400 при температуре тепловой обработки 65 °С (1, 2, 3) и 85 °С (1', 2', 3'): 1–1' – на портландцементе; 2–2' – на шлакопортландцементе; 3–3' – на быстротвердеющем цементе

 

Данная программа позволяет производить расчет температурных полей не только при постоянной мощности нагревателей, но и при ее изменении с помощью регуляторов.

По изложенной выше методике был выполнен расчет теплового режима наружных стен из керамзитобетона. При расчете были приняты следующие исходные данные:

• термообработка керамзитобетонных стен жилого дома производилась в термоактивной опалубке толщиной 0,3, 0,4, 0,5 и 0,6 м;
• начальная температура бетона принималась равной T₀=10 °С;
• температура наружного воздуха t_н=-28 °С;
• керамзитобетон марки М200 на портландцементе М400;
• прочность по окончании термообработки принималась равной 40 % R₂₈;
• принят опалубочный щит с установленными сетчатыми электронагревателями из стальной сетки с шириной полос 0,2 м и длиной 2,5 м;
• элетронагреватели поверху закрыты слоем минеральной ваты и металлическим листом толщиной 1 мм;
• шаг по координате x принят равным 0,01 м;
• шаг по времени принят равным 0,5 ч;
• принят двухстадийный режим обогрева: подъем температуры до T_max=90 °С и изотермическое выдерживание.

Расчет производился в следующей последовательности:

1. Определялась продолжительность периода подъема температуры керамзитобетона:

${\tau }_1=\frac{T_{\max }-T_0}{W}$,

где W – скорость подъема температуры, принимаемая равной 11,4 °С/ч;

${\tau }_1=\frac{90-10}{\mathrm{11,4}}=7$ч.

2. Определялась средняя температура керамзитобетона в период разогрева:

$t_1=\frac{T_{\max }+T_0}{2}=\frac{90+10}{2}=50$°С.

3. Устанавливался период изотермического выдерживания в зависимости от условий набора керамзитобетоном прочности 40% R₂₈. В рассматриваемом примере τ₂=10 ч.
4. Продолжительность остывания керамзитобетона до 0°С определялась по допустимой скорости остывания конструкции 10°С/ч:

 ${\tau }_3=\frac{90-0}{10}=9$ч.

5. Таким образом, режим термообработки принят 7+10+9=26 ч.

Перечисленные выше данные заносились в программу расчета «Тепло».

С помощью описанной программы был получен график изменения теплового потока электронагревателей во времени (рис. 4).

 

Рис. 4. График изменения теплового потока в процессе термообработки: 1 – для стены толщиной 0,3 м; 2 – для стены толщиной 0,4 м; 3 – для стены толщиной 0,5 м; 4 – для стены толщиной 0,6 м

 

График изменения теплового потока в процессе термообработки керамзитобетона, представленный на рис. 4, свидетельствует о том, что через 3ч удельный тепловой поток достигает максимального значения (123,2 – 132,5 Вт/м²), что связано с аккумуляцией тепловой энергии при твердении керамзитобетона. Далее наблюдается его снижение до значения 56 Вт/м², компенсирующее теплопотери через изолированную опалубку.

Используя данные, представленные на рис. 4, был определен удельный расход электроэнергии на термообработку 1 м³ керамзитобетона по формуле

$q_{у}=\frac{2x_1{\displaystyle \underset{0}{\overset{\tau }{\int }}q\left(\tau \right)d\tau }}{{10}^3{h}_{1}l},$ кВт∙ч/м³,

где x₁ – ширина нагревателя, м; h₁ – толщина бетонной конструкции, м; l – расстояние между нагревателями, м.

Результаты расчета удельного расхода электроэнергии на термообработку 1 м³ керамзитобетонной наружной стены приведены в таблице.

 

Результаты расчета удельного расхода электроэнергии

Толщина керамзитобетонной наружной стены, м	Удельный расход электроэнергии qу, кВт∙ч/м3
0,3	8,63
0,4	6,72
0,5	5,50
0,6	4,61

 

Анализируя данные, приведенные в таблице, можно сделать вывод о том, что с увеличением толщины керамзитобетонной наружной стены удельный расход электроэнергии на термообработку 1 м³ керамзитобетона уменьшается за счет теплоты гидратации цемента.

Также были получены температурные поля на поверхности наружной стены из керамзитобетона (рис. 5).

 

Рис. 5. Распределение избыточных температур на поверхности наружной стены из керамзитобетона

 

Из рис. 5 видно, что максимальный перепад температур на поверхности обогреваемой наружной стены составляет лишь 2 °С, что исключает возможность образования трещин из-за термических напряжений.

Возможность регулирования мощности электронагревателей позволяет сократить затраты энергии и обеспечить равномерное температурное поле в обогреваемой конструкции на протяжении всего процесса термообработки. В этом случае происходит уменьшение температурных градиентов, в результате чего осуществляется равномерный прогрев бетона и повышается его качество.

Полученное с помощью функции Грина аналитическое решение позволяет определить температуру на поверхности бетона. Практическое применение полученной зависимости при ручном счете весьма затруднено и требует много времени. Поэтому наиболее обоснованным является применение машинного счета и разработка соответствующих компьютерных программ.

Разработанная программа «Тепло» позволяет успешно решать эту задачу. Результат расчета, представленный на рис. 3, показывает, что заданная прочность конструкции достигается к концу остывания. Такой режим термообработки рекомендуется применять для конструкций с М_п=3-7.

Приведенное выше аналитическое решение для определения температуры на поверхности обогреваемой конструкции дает возможность осуществления эффективного контроля и управления процессом термообработки бетона. При этом для конкретных условий бетонирования задается управляющая функция.

Выводы. В результате решения задачи теплопереноса с применением функции Грина 2-го рода для бетонных конструкций и греющих опалубок получена аналитическая зависимость для определения температуры на поверхности бетона.

На основе полученного решения разработана программа расчета температурных полей на поверхности бетонной конструкции при его термообработке в греющих опалубках. Данная программа позволяет производить расчет температурных полей не только при постоянной мощности нагревателей, но и при ее изменении с помощью регуляторов.

Данные теплового расчета греющей опалубки позволили получить закон регулирования мощности сетчатых нагревателей при максимальной температуре прогрева, равной 80 °С. Продолжительность изотермического выдерживания при этом составила 8 ч, а время остывания – 9 ч. Температурные градиенты при таком регулировании мощности уменьшаются, что обеспечивает более равномерный прогрев бетона и повышает его качество. Кроме того, сокращаются затраты энергии и обеспечивается равномерное температурное поле в обогреваемой конструкции на всем протяжении термообработки.

Результаты программного расчета показали хорошую сходимость с результатами теоретических и экспериментальных исследований других авторов. Полученная методика и разработанная на ее основе программа могут быть рекомендованы при проектировании обогреваемых при твердении бетонных конструкций, а также при разработке системы автоматического управления процессом обогрева.

Об авторах

Юрий Серафимович Вытчиков

Самарский государственный технический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: git.2008@mail.ru

кандидат технических наук, профессор кафедры теплогазоснабжения и вентиляции, Академия строительства и архитектуры

Россия, 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Игорь Вадимович Недосеко

Уфимский государственный нефтяной технический университет

Email: nedoseko1964@mail.ru

доктор технических наук, профессор кафедры строительных конструкций, Архитектурно-строительный институт

Россия, 450080, г. Уфа, ул. Менделеева, 195

Михаил Евгеньевич Сапарёв

Самарский государственный технический университет

Email: msx072007@yandex.ru

кандидат технических наук, доцент кафедры теплогазоснабжения и вентиляции, Академия строительства и архитектуры

Россия, 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Александр Анатольевич Чулков

Самарский государственный технический университет

Email: ch_aleks01@mail.ru

инженер Центра энергосбережения в строительстве, Академия строительства и архитектуры

Россия, 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Список литературы

Дополнительные файлы