CC BY
29
УДК 693.557
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ ЦЕМЕНТОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ МОСТОВОГО ПЕРЕХОДА ЧЕРЕЗ КЕРЧЕНСКИЙ ПРОЛИВ
А.Р. Соловьянчик1, С.М. Пуляев2, И.С. Пуляев3
1ОАО «ЦЛИТ», Москва, Россия 2НИУ МГСУ, Москва, Россия 3НИУ МГСУ, Москва, Россия
АННОТАЦИЯ
Введение. В статье рассматриваются вопросы, связанные с исследованием тепловыделения цементов, применяемых при строительстве мостового перехода через Керченский пролив. Данный вопрос представляется актуальным ввиду строительства указанного объекта в условиях сухого жаркого климата.
Материалы и методы. Исследование проводилось в условиях реального времени с применением современных информационно-аналитических систем, позволяющих получить результаты, максимально приближенные к реальным условиям. При обработке данных применялся современный расчетный комплекс, многократно апробированный на практике при проведении теплофизических расчётов твердеющего бетона различных массивных объектов. Результаты. Показаны результаты исследования влияния вида цемента на интенсивность тепловыделения и на характер изменения его интегрального изотермического тепловыделения во времени.
Обсуждение и заключение. На основании сопоставительного анализа расчётных и практических измерений тепловыделения сделаны основные выводы по проделанной работе, даны рекомендации по применению цементов различных типов при строительстве Керченского моста и других аналогичных внеклассных объектов, которые вошли в основу разработанных технологических регламентов на производство подготовительных, арматурных, опалубочных и бетонных работ в условиях круглогодичного строительства. Статья будет интересна и полезна инженерно-техническому персоналу, работающему в условиях реального производства, и специалистам, занимающимся проблемами обеспечения высоких потребительских свойств бетона.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: бетон, цемент, тепловыделение, мостовой переход, экзотермия, сравнительный анализ, исследование.
ВВЕДЕНИЕ
В 2015 году в нашей стране началось строительство уникального мостового перехода через Керченский пролив длиной более 19 км. Расположение объекта в солёной морской воде, повышенные требования к сейсмостойкости, наличие ледовых нагрузок, большая высота сооружения, большая глубина пролива и другие факторы потребовали серьёзного подхода к обеспечению качества бетонных работ и долговечности сооружения. Известно, что одним из свойств цемента, влияющих на качество бетонных работ, сроки строительства и долговечность конструктивных элементов является его тепловыделение, определяющее многие технологические факторы [1,2,3,4,5,6,7.8,9]. Опыт строительства сухих
доков на судостроительных заводах «Залив» (г. Керчь) и «Океан» в г. Николаеве показал, что тепловыделение зависит от многих факторов, которые необходимо учитывать при разработке технологии бетонирования. В течение ряда лет А. Р. Соловьянчиком проводились исследования тепловыделения цемента [10]. В ходе этих работ [11] на основе изучения физической сущности процесса гидратации цемента и обобщения многолетнего опыта получена теоретически и экспериментально обоснованная зависимость температурной функции кинетики гидратации цемента от вязкости воды затворения, вида цемента и вида теплового воздействия на бетон. Ниже изложены некоторые результаты исследований тепловыделения цементов в зависимости от таких технологических факторов, как условия
бетонирования, применение комплексных химических добавок и температура цемента, поступающего с цементных заводов.
МЕТОДЫ И МАТЕРИАЛЫ
Исследование тепловыделения цементов проводилось по специально разработанной методике, предложенной АО ЦНИИС
[12], основные положения которой состоят в использовании составов бетонных смесей, выдерживаемых в условиях, максимально приближенных к реальным, до набора ими требуемой прочности с обязательным определением кинетики изменения температуры и тепловыделения бетонной смеси во времени при помощи термосного калориметра, которые требуются для расчёта теплового и собственного термонапряженного состояния в бетоне
[13]. При изучении влияния условий бетонирования на тепловыделение цемента применялся сульфатостойкий цемент Ново-Амвроси-евского завода, имеющий минералогический состав СзS - 45%, С^ - 35%, С3А - 3,5%, С/^
- 13%. Бетонная смесь имела следующий расход материалов на 1 м3 бетона: цемент М400
- 280 кг, песок - 630 кг, щебень фр. 5-20 мм -458 кг, щебень фр. 20-40 мм - 392 кг, щебень фр. 40-70 мм - 457 кг, вода - 134 л. При за-творении бетона применялись добавки (в % от веса цемента): СНВ-П - 0,002%; КДТ - 0,07%. Обработка экспериментальных данных была выполнена с помощью ПК. Для достоверности получаемых результатов каждый опыт повторялся 2-3 раза.
Также было определено тепловыделение цемента следующих составов в термосном калориметре:
• цементного теста с В/Ц =0,3, помещённого в прибор непосредственно после затво-рения цемента водой и перемешивания;
• бетона, приготовленного в бетономешалке непосредственно на строительстве и помещённого сразу же после изготовления в прибор;
• бетона этого же состава, приготовленного в бетономешалке, провибрированного сразу же после изготовления и уложенного в прибор;
• такого же бетона, но провибрированного через 30-35 мин после приготовления и затем уложенного в прибор.
Как следует из анализа кривых интегрального тепловыделения (рисунок 1), условия бетонирования существенно влияют на тепловыделение цемента в начальные сроки твердения бетона. В первые 3-5 сут наименьшее тепловыделение наблюдается при испытании цементного теста, несколько больше у бетона, укладываемого без вибрирования и с вибрированием сразу после изготовления, и ещё больше у бетона, провибрированного через 30-35 мин после приготовления.
Увеличение тепловыделения цемента при твердении его в бетоне без вибрирования по сравнению с тепловыделением цементного теста можно объяснить тем, что инертные заполнители при перемешивании бетонной смеси в бетономешалке раздвигают слипшиеся цементные зёрна, деформируют и разламыва-
80 70 60 50 2 40
d 30 20
10
1 2
3
4
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
t пр, час
Рисунок 1- Тепловыделение цемента: 1 - в бетоне, провибрированном сразу после затворения; 2 -в бетоне, провибрированном через 35 мин после замеса в бетономешалке; 3 - цементного теста
надистиллированнойводе;4 -впровибрированномбетоне Figure 1-Cementheatemission:1- in concrete,vibratedimmediately aftermixing; 2 - in concrete, vibrated after 35 minutes afterkneadinginaconcrete mixer;3- cementpaste,madeon
distilled water; 4 - in the vibrated concrete
0
ют их, обеспечивая свободный доступ воды к большему количеству зёрен, чем при затворе-нии цементного теста без заполнителей. Увеличение количества цементных зёрен, принимающих участие в реакции гидратации, т.е. увеличение реакционной поверхности, содействует ускорению процесса твердения бетона в молодом возрасте вследствие увеличения выхода продуктов гидратации. Увеличение количества продуктов гидратации при этом сопровождается увеличением количества выделяемого тепла.
Картина тепловыделения выглядит несколько по-другому при вибрировании бетона через некоторое время после его приготовления.
Обычно после повышения температуры бетона сразу после затворения водой за счёт теплоты смачивания начинается постепенное снижение температуры образца вследствие эндотермического процесса растворения цементных зёрен. Уменьшение температуры бетона прекращается лишь тогда, когда теплота образования конечных продуктов и теплоты смачивания промежуточных и конечных продуктов гидратации водой оказываются равными по абсолютной величине теплоте растворения цементных зёрен. Опыты показали, что условия бетонирования существенно влияют на характер изменения во времени всех видов теплот и на время, требуемое для выравнивания их абсолютных величин.
Исследования показали, что вибрирование бетона через 30-35 мин после приготовления бетонной смеси приводит к значительно большему снижению температуры исследуемых образцов и к запаздыванию начала подъёма температуры. Однако последующий подъём температуры образцов происходит при этом интенсивнее, чем подъём температуры образцов из цементного теста и бетона, прови-брированного сразу после изготовления. Физическая сущность этого явления следующая. При гидратации цемента поверхность зёрен покрывается водой, и они начинают интенсивно растворяться. После насыщения раствора вокруг зёрен возникают плёнки новообразований, которые делают гидратацию не избирательной, а обуславливаемой диффузионными процессами через них и пограничный слой вглубь поверхности зерна. Продукты гидратации при этом откладываются в пограничном слое, в плёнке новообразований и выносятся наружу в поры, заполненные водой.
Скорость структурообразования при гидратации цемента, а следовательно, и интенсив-
ность тепловыделения лимитируется разностью концентраций начальных (цемент и вода) и конечных (новообразований) продуктов и диффузией воды и промежуточных продуктов через пограничный слой и новообразования. Определяющими скорость гидратации и скорость тепловыделения при реакции гидратации цемента как гетерогенной реакции при температурах выше 20-25оС являются диффузионные процессы. При вибрировании бетона через 30-35 мин (или несколько позднее) новообразования и реакционные оболочки, покрывающие цементные зёрна, разрушаются, что обеспечивает свободный доступ воды к непро-реагировавшей поверхности цементных зёрен. Вторично начинается усиленное растворение цементных зёрен, снижающее на некоторое время температуру образца вследствие преобладания эндотермического процесса растворения над экзотермическими процессами. Однако в рассматриваемом случае степень гидратации цементных зёрен за короткое время значительно увеличивается, что приводит к существенному увеличению выхода продуктов гидратации, и сопровождается увеличением количества выделяемого тепла на 10-20% в ранние сроки твердения бетона.
Следует отметить, что задержанное вибрирование наряду с увеличением интегрального изотермического тепловыделения увеличивает марочную прочность бетона. Это также можно объяснить увеличением степени гидратации цементных зёрен.
Исследованиями установлено, что время наибольшей интенсивности тепловыделения цемента соответствует времени образования пространственной кристаллизационной структуры в цементном камне, т.е. времени перехода бетонной смеси в бетон. Анализ интенсивности тепловыделения при различных условиях бетонирования показал, что при задержанном бетонировании время становления исследуемого бетона как материала происходит на 7 час приведённого времени (время твердения бетона в изотермических условиях при температуре 15оС) раньше, чем в цементном тесте и на 4 - 5 час раньше, чем в бетоне, провибрированном непосредственно после изготовления.
Таким образом, полученные результаты исследований по изучению влияния условий бетонирования на тепловыделение цемента в бетоне имеют значение не только при расчётах термонапряжённого состояния бетонных конструкций, но и для заводской технологии и для зимнего бетонирования.
Для изучения степени влияния химических добавок на тепловыделение цемента при твердении бетона было исследовано тепловыделение цементного теста, затворённого дистиллированной водой, водопроводной водой, водой с добавкой 2,5% от веса цемента СаС12, водопроводной водой с добавками СНВ-П и КДТ. Результаты проведённых опытов даны на рисунке 2.
Вветение игристого каиьция вноличестве 2,£>% от веср 2еоентеувдeйотвoвaлo увеличе-нвю кетичeкокa тепла, ез печат-
ный период твердения раствора (до 20-22 час), и н eкптopеаy ^еньшению иоличистви вы^еяемого томс т.п B00pд0Еииpтcтт0рe в бoоттпоыflнте цpтки (ЗлиСЬ и дpоeeopaыно-ниу т тетуoиыдоиениeмдзотттa, затвoуе^-нодо тиcовелиpopаннзBвoдой)l Ироучен—ые данвыо содл<^с^оют^;-з данными о с^|^г^с^тании тдочностт бетона т Д02тяк00 2,5% СлСд где также наблюдается уменьшение нарастания орочн отти в боное пoзoииы сpтвиЕвeоыыния.
Иохочо из этого мoжнocдетoцp в 15160°, что сти зоово [цоз^б^н^^е ловным раствором эле^о—пом еаClHcoвдoытсy вервия для —ве-втчeныя интPвcивнтyтЕ енв?ч внюаит
нaтов,доHднвцекoтo->ыыыaкжp взоyчитeоьцp3 а—ое авазывается в первые сутки гидратации втмента.
LB^^eíвт, вапиорённый на водотрюводтой ыле, осцepжЕщeт еaзтиoяыт мивPoaльвыe примрет, осоевнтй дз —(^<012
вьтелил в н ача]^ьнвш впу^л тpyp1oeнит деё
сколько меньшее количество тепла, чем цемент с добавкой 2,5% СаС12. Однако уже после 30 час твердения цемента на водопроводной воде количество выделяемого тепла превысило тепловыделение с 2,5% СаС12 и на пятые сутки твердения выровнялось с количеством тепла, выделяемого цементом, затворённым на дистиллированной воде.
Щечет" р тебaвками СНВ-П в ном зу, втoppтнвlо нaвoдoподвoднoт тыле, еыoилил такое же количество тепла, как и цемент без нобавов. В —рясту [ст] пoкPзaнo| ово дoИоpв ка СНВ-П не только пластифицирует смесь, ной ^еличивеет тцювовыдeлотве цeмеpтм т yepвыecотки твердения. Сопоставление певyчвкнтlд |^^зци^тон<^EJ то ooяoвтyвeннoыо вставою ОНВ-к и ШДТ лл тз^]^с^внщооение це-менне что отЗовка Н^ДТ в преиоем
нacтоль(тcтl-жаoт ктплoвыднлeние намкотьот егт увeдpчивотт —опрвки Родоп, т.е. добавки нейтрализуют друг друга.
Так нтона дтвюмнeлвнця> тныщадкз пpв-бдтцл домшо, неиюаий тeыпepaзеpy до 50^110оС, было исследовано тепловыделение ссленте, теыпвдaтооy + 7Т°С. Aно-
лизпоитедонных оа дocотвe о ватных мекaззо теет ото выcыкзттевцмеетpвa немента роз^о (в 1,5 - 2 раза) повышает интегральное изотермическое тепловыделение цемента. Такое ттоенот мoжpoтyъвopито том, чтоо PТpOЗИM цомeндем ещё те уста cзпоикеднyтьоц воыp-н^ой пат, epжaжоPТя в воздуаНд н cзндaтЕ зaоoтнpо длёныу тoзоoбpaмoвaний, предо-
80 70 60 50
¡2 40
е; го
S£
d 30 20
10
0
0 10 20 30 40
50 60 70 t пр, час
80 90 100 110 120
1 2
3
4
5
Рисунок 2 - Тепловыделение цементного теста, затворённого: 1 - на дистиллированной воде; 2 - на водопроводной воде; 3 - то же, но с добавками СНВ-П и КДТ; 4 - то же, но с
добавкой2,5% СаС12;-----тепловыделениереального бетона
Figure 2 - Cement paste heat emission: 1 - on distilled water; 2 - on tapping water;
3 - witO additions o%STC%T-lland KDT; 4 - with oddition об2.5% CaCl2:-----5eaB emio!5onofoealoon5reee
Рисунок 3 - Тепловыделение: 1 - цемента в бетоне, провибрированного через 35 мин послеизготовления;
2-цементноготеста изцемента,имеющего температуру75°С Figure 3 - Heat emission:1-cementinconcrete,vibrated after35minutes aftermanufacturing;
2 - cement paste in cement mixture of 75 ° C temperature
сраняющую в сальнейшем тёрна цемента ат иттенривнтй гтдуатацин при завворенит вр-жущтго водой. Внлтднювит того что раскрыты е^^нй^с^твалттнтю тльрот^щсты и норы. об-прв омтеге клинпь^, цемеюеные глрна имтюттвеличатную ущoбoдеeл нтв^тт-тонть, та ьоторой можтт протекать ртаьцса гсдратацсс, Прв нмаевватвв тагсх цтмттттых зёртт водой в ьоротьст промежутки вртмттс образуется Нольшот ьолсчтство продмьтов гсдратацсс, тачвтаттня сттттусвтот нтрмьтуро-оНразоватст, сопровождаемое сттттусвтым ттнловыдтлттстм [O5, O6],
При 0тcx"cтенщ eкcпумимeнлaльныx ьесх
ных тнйлoвлlртлeттв Тетотю ib лнвов!^^;н лес-вëттуoПычтo ппpeлeлягтcя и^^с^т^-! сз ниснра-лоссчтуьосо состава цтмтттл, нрсмттятмосо для нригоноврсния бетона ын, P7,1вe Мализ eкcпeтиттвтaльтщlx крмьыа иeтeфaxьнoeо тгнловыделгтияЩрисптоь что тг-
нловыдтлттст Нттота, мьллдывлтмосо в ьот-стрмьцсс, зтаестгльто тргвышатт тгнловыдг-лттст Нттота, ьоторот онртдтлтто ссхода сз мсттрллоcсeтуьоcо состава Умльфлтостойьоcо портлатдцгмгтта, что нотргНовалось метсть нрс нодНорт составов Нгтоттых смесей, нрс-мгтягмых нрс стростгльствт КтрeттУьоcо мо-стю.
Рисунок 4 - Тепловыделение бетона: 1 - провибрированного через 35 мин после затворения; 2 - рассчитанноепоминералогическомусоставу Illustration 4-Heatemissionofconcrete: 1- vibratedafter35minutesaftermixing;2-calculated by mineralogical
composition
Рисунок 5 - Опалубка бетонируемых образцов и расположение термопар а) вид сверху; б) вид сбоку Figure 5 - Formwork of concrete samples and location of thermocouples a) top view; b) side view
Исслтдоватся таьжг поьазалс, что для но-лмегтся донолтстгльтых даттых но тгнловы-дглгтсю, тгоНходсмо вннлгдовать ргальтыг нрсмгтягмыг УOУTЛBЫ, В связс с лтсм возтсь-ла тгоНходсмость онргдглгтся тгнловыдглг-тся цгмгттов, выnмньагмых НовороуусйУьсм цгмгтттым заводом, - одтсм сз остовтых но-
Утлвщсьов цгмгттов для стростгльства Кгр-eгтуьоcо моста,
Тгнловыдглгтсг определялось методом ргшгтся обратной задаес [O9, 20, 2O], Для лтсх цглгй Нылс нрссотовлгты двг опалмНое-тыг формы сз фатгры толщстой 08 мм с мтг-нлгтсгм сз двмх слоёв пгтопласта но 30 мм
Рисунок 6 - Результаты замера температур твердеющего бетона двух серий образцов Illustration 6 - Results of temperature measurement in hardening concrete of two samples' series
каждый. Внутри каждой формы (рисунок 5) был установлен арматурный стержень с прикреплёнными к нему термопарами, соединенными с приёмным устройством.
В заводских условиях были изготовлены замесы бетонной смеси класса ВТ5 на портландцементе без минеральных добавок тип ЦЕМ 1 класса 42,5 и на сульфатостойком цементе тип ЦЕМ 1 класс 42,5 БСС. При изготовлении замесов применялся песок с М =
~ кр
2,84; щебень фракции 5-20 мм и пластифицирующая добавка - Глениум 591.Подвижность бетонной смеси на портландцементе без минеральных добавок составила 18-20 см, на сульфатостойком цементе - 12-15 см осадки конуса. Температура в помещении составила 20НС, влажность - 56%.
После укладки бетонной смеси в опалубку ее открытая поверхность была закрыта полиэтиленовой плёнкой и дорнитом, включена запись показаний термопар, которая производилась в течение семи суток.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ
Результаты измерения температур твердеющего бетона и температуры в помещении представлены на графике (рисунок 6). Максимальный разогрев образца на портландцементе без минеральных добавок составил на 8,50С выше, чем образца на сульфатостойком цементе. Опыт показал, что бетон на бездобавочном цементе разогрелся значительно больше, чем на сульфатостойком цементе.
,_ела___
f~
ба . 120 .. 120 120 - f20 .60
Е= 0,2 М- ч "С ККМ
Рисунок 7 - Расчётная схема бетонного блока Figure 7 - Diagram of concrete block
a)
-«
г
a i
s
0 4 7: s Bpeci. ч 0 1 14 1
80 70 . «о ¡4 I 50 * 40 30 20 10 0 -----J2 --— » r.3
/
/
/
0 4 8 2 Время, ч 6 1 20 1 44 1
ti.oi = 25 *C; u I 7 T Объемный Бес 2400; Расход цемента: 450 х 0-8 = 360 кг; гр.пр Белгород
Рисунок 8 - Гоафик набора температур (а) и прочности (б) сульфатостойкого цемента Figure 8 - Graph of temperature (a) and strength (b) of the
sulphate resistant cement
Прочность бетона на седьмые сутки составила: для бетона класса ВТ5 на портландцементе без минеральных добавок тип ЦЕМ 1 класса 42,5 - 62,57 и 58 МПа; для бетона класса ВТ5 на сульфатостойком цементе класс 42,5 БСС - 54,55 и 51,5 МПа.
Обработка экспериментальных данных осуществлялась путём сопоставления расчётных данных с экспериментальными данными. Расчёты проводились по ранее разработанной и много апробированной программе ZA, где были учтены особенности твердения бетона. В программе исследуемая область (рисунок 7, 8) разбивалась на блоки бетонирования с указанием их теплового взаимодействия с окружающей средой. Проведенные расчёты подтвердили полученные результаты, согласно которым бетон на сульфатостойком цементе имеет разогрев и, следовательно, тепловыделение меньше (рисунок 8), чем бездобавочный цемент ЦЕМ1 (рисунок 9).
Рисунок 9 - График набора температур бездобавочного
цемента
Illustration 9 - Graph of cement temperature without
additions
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведённые теоретические и экспериментальные исследования тепловыделения цемента в процессе твердения в бетоне позволили получить выводы, согласно которым:
• задержанное вибрирование бетонной смеси увеличивает тепловыделение цемента в процессе твердения в бетоне в начальные сроки его твердения (1-2 сут) в среднем на 6-9%, и данное изменение необходимо учитывать при проведении теплофизических расчётов температурного и прочностного режимов и термонапряженного состояния бетона в конструкциях путём введения в расчётную программу поправочного коэффициента или фактических данных тепловыделения по результатам проведения натурных испытаний;
• на основании проведенных испытаний в термосном калориметре установлено, что совместное применение комплексных добавок в количестве, рекомендуемом нормативными документами для повышения морозостойкости бетона, практически не сказывается на величине тепловыделения цемента в процессе твердения в бетоне;
• использование при приготовлении бетонной смеси горячего цемента с температурой более 60°С, прибывающего на строительную площадку с цементного завода, увеличивает тепловыделение в среднем в 1,5 - 2 раза от величины тепловыделения бетонной смеси, приготовленной с использованием цемента с температурой 15-20°С (с учётом массивности конструкции);
• фактическое тепловыделение цемента в процессе твердения в бетоне зачастую выше величины тепловыделения, рассчитанного по
минералогическому составу цемента, в среднем на 10-15%;
• сульфатостойкий цемент может эффективно использоваться при производстве работ в жаркий период года в условиях интенсивного ведения строительства объекта, т.к. он обладает пониженным тепловыделением по отношению к обычному портландцементу ввиду пониженного содержания минералов цемента СзБ и СзА.
Полученные выводы легли в основу разработанных авторами статьи технологических регламентов на производство подготовительных, опалубочных, арматурных и бетонных работ при возведении массивных опор (ростверки, стойки, ригели), возводимых на суше и в акватории, при строительстве автодорожного и железнодорожного мостов через Керченский пролив в условиях круглогодичного строительства с проведением теплофизических расчётов твердеющего бетона [22, 23, 24, 25] и позволили обеспечить необходимый темп бетонирования конструкций с соблюдением требуемых сроков оборачиваемости опалубки.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Пуляев И.С., Пуляев С.М. К вопросу о максимальной температуре основания, при которой допускается укладка бетонной смеси при возведении транспортных сооружений // Научно-технический журнал Вестник МГСУ. № 2. 2011. С. 295-304.
2. Соловьянчик А.Р., Пуляев И.С. Влияние особенностей теплообмена твердеющего бетона конструкций с окружающей средой на его трещиностойкость // Вестник ТюмГАСУ. №4. 2015. С. 60-64.
3. Соловьянчик А.Р., Пуляев И.С. Строительство ван-тового моста через р. Оку на обходе г. Мурома. Научные труды ОАО ЦНИИС «Исследование взаимодействия тех-носферных и природных компонентов транспортных при-родно-технических систем», №251. М.: ЦНИИС, 2008. С. 20-31.
4. Соколов С.Б. Влияние колебаний температуры воздуха в тепляках на температуру твердеющего бетона при возведении монолитных плитно-ребристых пролётных строений в холодный период года. Научные труды ОАО ЦНИИС «От гидравлического интегратора к современным компьютерам», №213. М.: ЦНИИС, 2002. С. 167-172.
5. Смирнов Н.В., Антонов Е.А. Роль ползучести бетона в формировании термонапряжённого состояния монолитных железобетонных конструкций в процессе её возведения. Научные труды ОАО ЦНИИС «От гидравлического интегратора к современным компьютерам», №213. М.: ЦНИИС, 2005. С. 89-117.
6. Соловьянчик А.Р., Коротин В.Н., Вейцман С.Г., Пуляев И.С. Возведение железобетонных пилонов вантового моста через р. Оку на обходе города Мурома. Вестник мостостроения. №2. М.: 2008. С.11-16.
7. Евланов С.Ф. Технологические трещины на поверхности монолитных пролётных строений. Научные труды ОАО ЦНИИС «Проблемы нормирования и исследования потребительских свойств мостов», № 208. М.: ЦНИИС, 2002. С. 27-36.
8. Красновский Б.М. Инженерно-физические основы
методов зимнего бетонирования. М.: ГАСИС, 2004. - 470
9. Шифрин С.А., Ткачёв А.В. Тепловое взаимодействие твердеющего бетона и бетонного основания в условиях солнечной радиации. Сборник трудов ВНИИПИТе-плопроект. М.: ВНИИПИТеплопроект, 1985. С. 19-27.
10. Сычев М.М. Твердение вяжущих веществ. Л., Стройиздат, 1974. 80 с.
11. Лукьянов В.С., Соловьянчик А.Р Физические основы прогнозирования собственного термонапряжённого состояния бетонных и железобетонных конструкций. Сб. научных трудов ЦНИИС, №73. М.: ЦНИИС, 1972. С. 36-42.
12. Лукьянов В.С., Соловьянчик А.Р. Исследование тепловыделения цемента в термосном калориметре ЦНИИСа. Сб. докладов «Методы экспериментального определения и расчёта тепловыделения в бетоне». - М.: ВНИИПИ Теплопроект, 1971. С .45-58.
13. Величко В.П., Цимеринов А.И. Методика прогнозирования термонапряжённого состояния цилиндрических бетонных массивов. Сб. научных трудов ЦНИИС, №73. М.: ЦНИИС, 1972. С. 117-129.
14. Соловьянчик А.Р. Энергосберегающие основы технологии изготовления мостовых и других железобетонных конструкций. Дисс. ... д-ра техн. наук. М.: НИИЖБ, 1985. 403 с.
15. Шифрин С.А. Теплофизические основы формирования потребительских свойств конструктивных элементов транспортных сооружений из монолитного и сборно-монолитного железобетона. Дисс. ... д-ра техн. наук. М.: ЦНИИС, 2007. 297 с.
16. Соловьянчик А.Р., Шифрин С.А., Коротин В.Н., Вейцман С.А. Опыт использования неполного обжатия бетона для предупреждения появления трещин в конструктивных элементах транспортных сооружений. Научные труды ОАО ЦНИИС «Технология и качество возводимых конструкций из монолитного бетона», № 217. М.: ЦНИИС, 2003. С. 200-205.
17. Антонов Е.А. Методика технологического регулирования термонапряжённого состояния монолитных железобетонных транспортных сооружений. Дисс. . канд. техн. наук. М.: ЦНИИС, 2005. 229 с.
18. Соколов С.Б. Методы предупреждения трещино-образования в железобетонных плитно-ребристых пролётных строениях мостов на стадии разогрева бетона от
экзотермии цемента. Дисс. . кандидата техн. наук. М.: ЦНИИС, 2006. 206 с.
19. Пуляев И.С. Методы регулирования теплового режима бетона при ускоренном возведении железобетонных элементов пилонов вантовых мостов. Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук. М.:ЦНИИС, 2010. С. 9-11.
20. Пассек В.В., Заковенко В.В., Антонов Е.А., Ефремов А.Н. Применение искусственного охлаждения в процессе управления температурным режимом возводимых железобетонных арок. Научные труды ОАО ЦНИИС «От гидравлического интегратора к современным компьютерам», №213. М.: ЦНИИС, 2002. С. 73-75.
21. Гинзбург А.В. Обеспечение высокого качества и эффективности работ при возведении тоннелей из монолитного бетона // Научно-технический журнал «Вестник МГСУ». № 1. 2014. С. 98-110.
22. Технологический регламент на производство подготовительных, опалубочных, арматурных и бетонных работ при возведении опор, возводимых на суше и акватории при строительстве железнодорожного моста в условиях круглогодичного строительства с проведением те-плофизических расчётов твердеющего бетона. М.: ЦЛИТ, 2016. 259 с.
23. Технологический регламент на производство подготовительных, опалубочных, арматурных и бетонных работ при возведении опор, возводимых на суше и акватории при строительстве автодорожного моста в условиях круглогодичного строительства с проведением теплофи-зических расчётов твердеющего бетона. М.: ЦЛИТ, 2016. 207 с.
24. Технологический регламент на производство подготовительных, опалубочных, арматурных и бетонных работ при возведении стоек опор 252 и 253 (участок 6 «фарватер») при строительстве автодорожного и железнодорожного моста в условиях круглогодичного строительства с проведением теплофизических расчётов твердеющего бетона. М.: ЦЛИТ, 2016. 119 с.
25. Технологический регламент на производство подготовительных, опалубочных, арматурных и бетонных работ при сооружении плиты проезжей части автодорожных пролётных строений в условиях круглогодичного строительства с проведением теплофизических расчётов твердеющего бетона М.: ЦЛИТ, 2016. 72 с.
RESEARCH OF HEAT TREATMENT OF CEMENT USED IN CONSTRUCTION OF BRIDGE TRANSITION THROUGH KERCHEN STRAIT
A.R. Solovyanchik, S.M. Pulyaev, I.S. Pulyaev
ABSTRACT
Introduction. The article discusses the cements' heat generation issues used in the construction of the bridge across the Kerch Strait. This question is important because of the construction in dry hot climate's conditions.
Materials and methods. The research is conducted with the use of modern information and analytical systems, which allow to obtain the results closing to real conditions. Therefore, the research results of the cement type influence on the dissipation rate and the nature changes of its integral isothermal heat dissipation are shown in the article. The modern design complex repeatedly tested in practice while carrying out thermal calculations of concrete hardening on different massive objects is applied for the research.
Results. As a result, the recommendations by the cements of various types' usage in construction of the Kerch bridge and other similar extra-curricular facilities, which are included in the basis of the devel-
oped technological regulations for the production of preparatory, reinforcement, formwork and concrete year-round construction, are presented. The article would be interesting and useful for engineering specialists, who work in real construction conditions, and for experts, who deal with the problem of high consumer concrete properties' ensuring.
KEYWORDS: concrete, cement, heat emission, bridge, exothermic, comparative analysis, research.
REFERENCES
1. Pulyaev I.S., Pulyaev S.M. K voprosu o maksimalnoy temperature osnovaniya, pri kotoroy dopuskaetsya ukladka betonnoy smesi pri vozvedenii transportnyih sooruzheniy. [To the question about the maximum temperature of the substrate, which allowed the concrete mixture in the construction of transportation facilities.] Nauchno-tehnicheskiy zhurnal. Vestnik MGSU, 2011, no. 2, pp. 295-304.
2. Solovyanchik A.R., Pulyaev I.S. Vliyanie osobennostey teploobmena tverdeyuschego betona konstruktsiy s okru-zhayuschey sredoy na ego treschinostoykost. [Effect of heat exchange features of hardening concrete structures with the environment on its crack resistance.] Vestnik TyumGASU, 2015, no. 4, pp. 60-64.
3. Solovyanchik A.R., Pulyaev I.S. Stroitelstvo vantovogo mosta cherez r. Oku na obhode g. Muroma. [The construction of a bridge across the river Oka river on the bypass of the city of Murom.] Nauchnyie trudyi OAO TsNIIS «Issledovanie vzaimodeystviya tehnosfernyih i prirodnyih komponentov transportnyih prirodno-tehnicheskih sistem» [Scientific works of JSC TsNIIS "Research of interaction of technosphere and natural components of transport natural and technical systems»] no. 251. Moscow, TsNIIS, 2008, pp. 20-31.
4. Sokolov S.B. Vliyanie kolebaniy temperaturyi vozduha v teplyakah na temperaturu tverdeyuschego betona pri vozvedenii monolitnyih plitno-rebristyih prolYotnyih stroeniy v ho-lodnyiy period goda [The effect of air temperature fluctuations in thermal shelters on temperature of hardening concrete in the construction of monolithic plate-ribbed spans in the cold period of the year.] Nauchnyie trudyi OAO TsNIIS «Ot gidravli-cheskogo integratora k sovremennyim kompyuteram» [Scientific works of JSC TsNIIS " From hydraulic integrator to modern computers »] no. 213. Moscow, TsNIIS, 2002, pp. 167-172.
5. Smirnov N.V., Antonov E.A. Rol polzuchesti betona v formirovanii termonapryazhYonnogo sostoyaniya monolitnyih zhelezobetonnyih konstruktsiy v protsesse eYo vozvedeniya. Nauchnyie trudyi OAO TsNIIS «Ot gidravlicheskogo integratora k sovremennyim kompyuteram» [The role of the creep of concrete in the formation of the thermally stressed state of monolithic reinforced concrete structures in the process of its construction.]. [Scientific works of JSC TsNIIS «From hydraulic integrator to modern computers»], no. 213. Moscow, TsNIIS. 2005, pp. 89-117.
6. Solovyanchik A.R., Korotin V.N., Veytsman S.G., Puly-aev I.S. Vozvedenie zhelezobetonnyih pilonov vantovogo mosta cherez r. Oku na obhode goroda Muroma [Erection of reinforced concrete pylons of cable-stayed bridge over the Oka river on the bypass of Murom]. Vestnik mostostroeniya [Bulletin of bridge construction]. no. 2. 2008, pp. 11-16.
7. Evlanov S.F. Tehnologicheskie treschinyi na poverhno-sti monolitnyih prolYotnyih stroeniy. [Technological cracks on the surface of monolithic superstructures.] Nauchnyie trudyi OAO TsNIIS «Problemyi normirovaniya i issledovaniya po-trebitelskih svoystv mostov» [Scientific works of JSC TsNIIS «Problems of standardization and research of consumer properties of bridges»] no. 208. Moscow,TsNIIS, 2002, pp. 27-36.
8. Krasnovskiy B.M. Inzhenerno-fizi heskie osnovyi met-odov zimnego betonirovaniya. [Engineering and physical bases of methods of winter concreting.] Moscow, GASIS, 2004. 470 p.
9. Shifrin S.A., TkachYov A.V. Teplovoe vzaimodeystvie tverdeyuschego betona i betonnogo osnovaniya v usloviyah
solnechnoy radiatsii.[ Thermal interaction of hardening concrete and concrete base under the conditions of solar radiation.] Sbornik trudov VNIIPITeploproekt. [Collection of works All-Union scientific-research and design Institute Teploprjekt/] Moscow, VNIIPITeploproekt, 1985. pp. 19-27.
10. Syichev M.M. Tverdenie vyazhuschih veschestv. [Hardening of binders.] L., Stroyizdat, 1974. 80 p.
11. Lukyanov V.S., Solovyanchik A.R. Fizicheskie osnovyi prognozirovaniya sobstvennogo termonapryazhYon-nogo sostoyaniya betonnyih i zhelezobetonnyih konstruktsiy. [Physical bases of prediction of own thermally stressed state of concrete and reinforced concrete structures.] Sb. nauchny-ih trudov TsNIIS, no. 73. Moscow, TsNIIS, 1972, pp. 36-42.
12. Lukyanov V.S., Solovyanchik A.R. Issledovanie teplo-vyideleniya tsementa v termosnom kalorimetre TsNIISa. [Research of heat release of cement in a thermos calorimeter of the Central research Institute of construction] Sb. dokladov «Metodyi eksperimentalnogo opredeleniya i raschYota teplo-vyideleniya v betone». [Collection of reports "Methods of experimental determination and calculation of heat release in concrete».] Moscow, VNIIPI Teploproekt, 1971, pp.45-58.
13. Velichko V.P., Cimerinov A.I. Metodika prognoziro-vaniya termonapryazhyonnogo sostoyaniya cilindricheskih betonnyh massivov. [The technique of predicting the thermally stressed state of cylindrical concrete arrays.] Sb. nauchnyh trudov CNIIS, no. 73. Moscow,CNIIS, 1972, pp. 117-129.
14. Solovyanchik A.R. Energosberegayuschie osnovyi tehnologii izgotovleniya mostovyih i drugih zhelezobetonnyih konstruktsiy. [Energy-saving principles of manufacturing technology bridges and other concrete structures.] Diss. ... d-ra tehn. nauk. Moscow, NIIZhB, 1985. 403 p.
15. Shifrin S.A. Teplofizicheskie osnovyi formirovaniya po-trebitelskih svoystv konstruktivnyih elementov transportnyih sooruzheniy iz monolitnogo i sborno-monolitnogo zhelezobet-ona. [Thermophysical bases of formation of consumer properties of structural elements of transport constructions from monolithic and precast-monolithic reinforced concrete.] Diss. ... d-ra tehn. nauk. Moscow, TsNIIS, 2007. 297 p.
16. Solovyanchik A.R., Shifrin S.A., Korotin V.N., Veytsman S.A. Opyit ispolzovaniya nepolnogo obzhatiya betona dlya preduprezhdeniya poyavleniya treschin v konstruktivnyih elementah transportnyih sooruzheniy. [Experience in the use of incomplete compression of concrete to prevent cracks in the structural elements of transport facilities.] Nauchnyie trudyi OAO TsNIIS «Tehnologiya i kachestvo vozvodimyih konstruktsiy iz monolitnogo betona», [Scientific works of JSC TsNIIS «Technology and the quality of the building structures of reinforced concrete »] no. 217. Moscow, TsNIIS, 2003, pp. 200-205.
17. Antonov E.A. Metodika tehnologicheskogo reguliro-vaniya termonapryazhYonnogo sostoyaniya monolitnyih zhelezobetonnyih transportnyih sooruzheniy. [The technique of technological regulation of the heat-stressed state of monolithic reinforced concrete transport facilities.] Diss. ... kand. tehn. nauk. Moscow, TsNIIS, 2005. 229 p.
18. Sokolov S.B. Metody preduprezhdeniya treshchinoo-brazovaniya v zhelezobetonnyh plitno-rebristyh prolyotnyh stroeniyah mostov na stadii razogreva betona ot ehkzoter-mii cementa. [Methods for preventing cracking in reinforced concrete slab-ribbed spans of bridges at the stage of heating concrete from cement exothermic.] Diss. . kandidata tekhn. nauk. Moscow, TsNIIS, 2006. 206 p.
19. Pulyaev I.S. Metodyi regulirovaniya teplovogo re-zhima betona pri uskorennom vozvedenii zhelezobetonnyih elementov pilonov vantovyih mostov. [Methods of regulation of thermal regime of concrete at accelerated erection of reinforced concrete elements of pylons of cable-stayed bridges.] Avtoreferat dissertatsii na soiskanie uchYonoy stepeni kandi-data tehnicheskih nauk. Moscow, TsNIIS, 2010, pp. 9-11.
20. Passek V.V., Zakovenko V.V., Antonov E.A., Efremov A.N. Primenenie iskusstvennogo ohlazhdeniya v protsesse upravleniya temperaturnyim rezhimom vozvodimyih zhelezo-betonnyih arok. [The use of artificial cooling in the process of controlling the temperature regime of reinforced concrete arches.] Nauchnyie trudyi OAO TsNIIS «Ot gidravlicheskogo integratora k sovremennyim kompyuteram» [Scientific works of JSC TsNIIS «From hydraulic integrator to modern computers »] no. 213. Moscow, TsNIIS, 2002, pp. 73-75.
21. Ginzburg A.V. Obespechenie vyisokogo kachestva i effektiv osti rabot pri vozvedenii tonneley iz monolitnogo betona. [Ensuring high quality and efficienc of works at construction of tunnels from monolithic concrete]. Nauchno-teh-nicheskiy zhurnal Vestnik MGSU, 2014, no. 1, pp. 98-110.
22. Tehnologicheskiy reglament na proizvodstvo pod-gotovitelnyih, opalubochnyih, armaturnyih i betonnyih rabot pri vozvedenii opor, vozvodimyih na sushe i akvatorii pri stroi-telstve zheleznodorozhnogo mosta v usloviyah kruglogodich-nogo stroitelstva s provedeniem teplofizicheskih raschYotov tverdeyuschego betona. [Technological regulations for the production of preparatory, formwork, reinforcement and concrete works for the construction of supports erected on land and water during the construction of the railway bridge in conditions of year-round construction with thermal calculations of hardening concrete]. Moscow, TsLIT. 2016. 259 p.
23. Tehnologicheskiy reglament na proizvodstvo pod-gotovitelnyih, opalubochnyih, armaturnyih i betonnyih rabot pri vozvedenii opor, vozvodimyih na sushe i akvatorii pri stroi-telstve avtodorozhnogo mosta v usloviyah kruglogodichnogo stroitelstva s provedeniem teplofizicheskih raschYotov tverd-eyuschego betona. [Technological regulations for the production of preparatory, formwork, reinforcement and concrete works for the construction of supports erected on land and water during the construction of a road bridge in conditions of year-round construction with thermal calculations of hardening concrete]. Moscow, TsLIT, 2016. 207 p.
24. Tehnologicheskiy reglament na proizvodstvo pod-gotovitelnyih, opalubochnyih, armaturnyih i betonnyih rabot pri vozvedenii stoek opor 252 i 253 (uchastok 6 «farvater») pri stroitelstve avtodorozhnogo i zheleznodorozhnogo mos-ta v usloviyah kruglogodichnogo stroitelstva s provedeniem teplofizicheskih raschYotov tverdeyuschego betona [Technological regulations for the production of preparatory, formwork, reinforcement and concrete works for the construction of pillars 252 and 253 (section 6 "fairway") in the construction of road and railway bridges in conditions of year-round construction with thermophysical calculations of hardening concrete]. Moscow, TsLIT, 2016. 119 p.
25. Tehnologicheskiy reglament na proizvodstvo podgoto-vitelnyih, opalubochnyih, armaturnyih i betonnyih rabot pri sooruzhenii plityi proezzhey chasti avtodorozhnyih prolYotny-ih stroeniy v usloviyah kruglogodichnogo stroitelstva s provedeniem teplofizic eskih raschYotov tverdeyuschego betona. [Technological regulations for the production of preparatory, formwork, reinforcement and concrete works for the construction of slabs of the roadway span structures in conditions of year-round construction with thermophysical calculations of hardening concrete]. Moscow, TsLIT, 2016. 72 p.
Поступила 29.01.2018, принята к публикации 20.04.2018.
Авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Соловьянчик Александр Романович (г. Москва, Россия) - доктор технических наук, профессор ОАО «ЦЛИТ», Москва, Россия.
Solovyanchik Aleksandr Romanovich (Moscow, Russia) -Doctor of Technical Sciences, Professor.
Пуляев Сергей Михайлович (г. Москва, Россия) - кандидат технических наук, доцент, доц. кафедры «Строительные материалы и материаловедение», ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет» (129337, Москва, Ярославское шоссе, д. 26).
Pulyaev Sergey Mihaylovich (Moscow, Russia) -Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Department "Construction materials and engineering", National Research Moscow State University of Civil Engineering" (129337, Moscow, 26, Yaroslavskoe Hw).
Пуляев Иван Сергеевич (г. Москва, Россия) - кандидат технических наук, доцент, доц. кафедры «Строительные материалы и материаловедение», ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет» (129337, Москва, Ярославское шоссе, д. 26).
Pulyaev Ivan Sergeevich (Moscow, Russia) - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Department "Construction materials and engineering", National Research Moscow State University of Civil Engineering" (129337, Moscow, 26, Yaroslavskoe Hw).
ВКЛАД СОАВТОРОВ
Соловьянчик А.Р. Постановка задачи исследования, проведение испытаний, анализ результатов исследований.
Пуляев С.М. Проведение измерений, обработка результатов измерений, проведение расчётов.
Пуляев И.С. Проведение расчётов, обработки результатов измерений, редактирование и оформление статьи.
