CC BY
73
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №2/2016 ISSN 2410-700Х_
УДК 624.072
Рахимов Акмалхон Маматхонович, Жураев Бахтиёр Гуломович
Наманганский инженерно-педагогический институт,
Узбекистан [email protected]
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОЛЕЙ В ПРОЦЕССЕ ПРОПАРИВАНИЯ И ОСТЫВАНИЯ БЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ В УСЛОВИЯХ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУР СРЕДЫ
Аннотация
В статье приведены результаты экспериментальных исследований температурных полей в процессе пропаривания и остывания бетонных изделий в условиях повышенных температур среды. Предложена методика назначения режимов тепловой обработки бетона с учетом повышенной наружной температуры среды.
Ключевые слова
температура, пропаривание, подъем температуры, изотермический прогрев, остывание, температурные
градиенты, отпускная прочность.
Как известно, формирование структуры бетона в период тепловой обработки в значительной степени зависит от режима и условий прогрева. Параметры режима тепловой обработки в значительной степени определяются кинетикой температурного поля по сечению изделия. Чем равномернее будет осуществляться прогрев изделия, тем при прочих равных условиях, будет обеспечиваться более равномерное нарастание прочности по всему объему бетона.
Величина температурного градиента зависит от ряда факторов: толщины изделий, скорости подъема температуры среды в камере, расхода цемента и его экзотермии. Влияние этих факторов неодинаково. Наибольшее влияние на величину перепада температур в бетоне изделий оказывают их толщина и скорость подъема температуры в камере. Экзотермия цемента и его расход в бетоне оказывают меньшее влияние, особенно в тонких изделиях.
В процессе тепловой обработки большие температурные градиенты возникают в период подъема температуры и остывания, которые могут привести к термическому трещинообразованию в основном в изделиях толщиной более 0,4 м. В период изотермического прогрева температура бетона по сечению изделий начинает выравниваться и поэтому температурный градиент практического значения не имеет.
Повышенная температура среды в условиях жаркого климата оказывает существенное влияние на характер разогрева бетона и его остывание. Соответственно меняется и характер возникновения температурных градиентов. Для выяснения вышесказанного были проведены опыты по изучению температурных полей в процессе пропаривания и остывания бетона в условиях повышенных температур среды. Опыты проводились в летнее время года в производственных условиях (в Республике Узбекистан) на сборных железобетонных пустотных плитах толщиной 0,22 м, подвергаемых тепловой обработке в ямных камерах пропаривания на полигоне.
Результаты эксперимента показали, что температурные градиенты возникают в период подъема температуры и остывания, причем их значения не превышают 1 град/см. Поэтому прогрев ядра осуществляется достаточно быстро и в данном случае его температура уже через 1 ч изотермической выдержки достигает температуры среды в камере. Это обстоятельство указывает на то, что для изделий малой толщины (10-20 см) 6-часовая изотермическая выдержка является излишне длительной, особенно в условиях жаркого климата. Её в данном случае целесообразно сократить до 3-4 час, заменив дальнейшее выдерживание изделий в камерах пропаривания при закрытой крышке.
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №2/2016 ISSN 2410-700Х_
Для проверки правильности данного предложения исследовалось изменение температуры в плите толщиной 0,22 м из бетона на портландцементе. Изотермический прогрев составлял 3 часа, далее в течение 5 часов изделия выдерживались в камере при закрытой крышке. Наибольшее отставание температуры в центре плиты от температуры поверхности составляет 10°С в период подъема температуры, соответственно максимальный температурный градиент не превышает 1 град/см. Разность температур между нижним и верхним изделием составляет 5-10°С за счет неравномерного распределения температуры по высоте камеры. Показатели прочности бетона свидетельствуют, что такой режим (3+3+5) является достаточным для получения необходимой отпускной прочности бетона после тепловлажностной обработки (70% от ^28). При этом необходимо отметить, что разброс значениях прочности между нижним и верхним изделием составляет до 5%. Температура бетона в нижнем изделии достигает лишь 77°С в процессе тепловлажностной обработки, а температура бетона в верхнем изделии уже через час после завершения подъема достигает температуру уровня изотермической выдержки (80 °С) и в результате к концу тепловлажностной обработки набирает большую сумму градусо-часов, чем бетон нижнем изделии. Этот фактор и проявляется в различии прочностных показателей бетона.
Проведенные исследования показывают, что повышенная температура окружающей среды способствует снижению температурных градиентов в процессе разогрева и остывания бетона. Увеличение начальной температуры бетонной смеси в летних условиях благотворно влияет на характер разогрева бетона. С увеличением начальной температуры бетона при неизменной скорости ее подъема уменьшается время на разогрев. При неизменном времени подъема температуры снижаются температурные градиенты в бетоне, тем самым создаются благоприятные условия для тепловой обработки изделий толщиной более 0,4 м. Повышенная температура среды способствует замедленному остыванию изделий после отключения пара. Скорость остывания при этом составляет не более 3-4°С /час.
В летнее время года после закрытия крышки температура среды в пропарочной камере на полигоне составляет не менее 40-45 °С. При этом создается реальная возможность осуществить подъем температуры в следующем порядке: изделия выдерживается 1-1,5 ч при температуре 40-45 °С, затем открывается пар и температуру поднимают до температуры изотермического прогрева в течение 1,5-2 часа. Такой режим особенно целесообразен при тепловой обработке массивных изделий (с модулем поверхности Мп <10). При этом не только снижается расход пара, но и уменьшаются температурные градиенты, возникающие в процессе разогрева бетона. А это способствует улучшению структуры бетона и качества изделий.
Целесообразность использования тепло окружающей среды при тепловлажностной обработки бетона для производства изделий в районах с жарким климатом отмечалось в работах [1, 2].
Таким образом, назначения режимов тепловой обработки бетона с учетом повышенной наружной температуры среды и правильная организация работ по формованию изделий и их тепловой обработке позволяет значительно снизить расходы теплоносителя, увеличить оборачиваемость тепловых агрегатов без дополнительных затрат на предприятиях сборного железобетона в районах с жарким климатом в течение 67 месяцев в году. В конечном итоге снижается себестоимость сборных железобетонных изделий при требуемом их качестве и долговечности, повышается производительность предприятий, максимально используется даровой источник энергии-тепло окружающей среды.
Список использованной литературы:
1. А.Рахимов, Ш.Хакимов, М.Насритдинов, Б.Жураев. Двухстадийная тепловая обработка бетона в районах с жарким климатом. // Научно-технический журнал ФерПИ. 2014. №4.
2. О.К.Фозилов, А.М.Рахимов. Пути снижения энергетических затрат при производстве сборных железобетонных изделий в районах с жарким климатом //Приоритетные направления развития науки: сборник статей Международной научно-практической конференции. 3 апреля 2014 г. г.Уфа, РФ
3. Абдурахмонов С.Э., Ахмедов Ф.С., Жураев Б.Г. Физико-механические свойства бетона при нестационарных условиях // символ науки . 2015. №4.
© Рахимов А., Жураев Б. 2016
