CC BY
101
ГИДРАВЛИКА.ГЕОТЕХНИКА. ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО
УДК 627.8 DOI: 10.22227/1997-0935.2020.3.380-398
Проблема температурного трещинообразования в бетонных
гравитационных плотинах
Н.А. Анискин, Нгуен Чонг Чык
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет
(НИУ МГСУ); г. Москва, Россия
АННОТАЦИЯ
Введение. Бетонирование массивных сооружений, таких как бетонные плотины, мостовые конструкции, фундаменты зданий и сооружений, сопровождается явлением экзотермического разогрева конструкции, вызванного процессом гидратации цемента. Выделяемое в массивных бетонных блоках тепло в естественных условиях медленно отводится из конструкции. Часто между центральной частью массива и его поверхностью возникает значительный температурный перепад. В случае достижения критической величины температурного перепада возникают температурные трещины, нарушающие монолитность конструкции. Для предварительной оценки возможности трещинообразования и выработке мер по его исключению необходимо решение температурной задачи и задачи по определению термонапряженного состояния конструкции. Эта проблема давно находится в центре внимания специалистов и ей посвящено большое количество исследований.
Материалы и методы. Обзор основан на сборе информации о материалах проведенных ранее исследований по вопросу температурного трещинообразования массивных бетонных плотин и методах его устранения. С использованием численного моделирования предложена математическая модель по прогнозу и оценке возможного трещинообразования возводимого бетонного массива. О о Результаты. Проведен обзор современных подходов к оценке возможного образования температурных трещин,
современных методов решения задач и некоторые результаты исследований в этом направлении, выполненные на основе метода конечных элементов. Предложена методика прогноза температурного режима и термонапряженного (О (О состояния возводимого бетонного массива и оценка возникновения температурных трещин.
Выводы. Проблема температурного трещинообразования в настоящее время до конца не решена. Предлагаемая > j0 методика и прогнозная численная модель может быть полезна в качестве ориентира для инженеров при проектиро-
вании и строительстве гравитационных бетонных плотин. С ее помощью возможно снизить вероятность образования трещин вследствие экзотермии цемента.
.й . m in
in
ш
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: температурный режим, термонапряженное состояние, трещинообразование, бетонные гравитационные плотины, низкотермичный цемент, охлаждение бетона, поверхностная изоляция, трубное охлаждение
■q- ¿ ДЛЯ ЦИТИРОВАНИЯ: АнискинН.А., Нгуен Чонг Чык. Проблема температурного трещинообразования в бетонных
Ü J5 гравитационных плотинах // Вестник МГСУ. 2020. Т. 15. Вып. 3. С. 380-398. DOI: 10.22227/1997-0935.2020.3.380-398
о и
«? ъ The problem of temperature cracking in concrete gravity dams
8 « _
Nikolay A. Aniskin, Nguyen Trong Chuc
Civil Engineering (National Re Moscow, Russian Federation
$ § Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU);
E o _
£ °
Ln o ABSTRACT
co —
en <5 Introduction. The concreting of solid structures, such as concrete dams, bridge constructions, foundations of buildings and
^ :5 structures, is accompanied by exothermic heating, caused by cement hydration. Heat, emitted by mass concrete blocks,
rD O
a, -3 slowly leaves constructions. A substantial temperature difference frequently arises between the solid concrete centre and its surface. If this temperature difference reaches a critical value, thermal cracking occurs, which destroys structural continuity.
co g Temperature problems and those associated with thermal stress state should be resolved to pre-assess and prevent potential
— 2 cracking. This problem has enjoyed the attention of specialists, and it has been the subject of numerous research projects.
>, Materials and methods. The overview is based on the information about implemented research projects focused on the
(/) thermal cracking of mass concrete dams and its prevention. Computer modeling techniques were applied to develop a
g J5 mathematical model capable of projecting and assessing the potential cracking of mass concrete.
K * Results. The co-authors have compiled an overview of advanced approaches to the assessment of potential thermal crack
X -¡s formation, contemporary problem-solving methods and selected research findings obtained using the finite element method.
¡3 ^ The co-authors offer a thermal behaviour/thermal stress state projection methodology for solid concrete, as well as a thermal crack formation assessment methodology.
© Н.А. Анискин, Нгуен Чонг Чык, 2020 Распространяется на основании Creative Commons Attribution Non-Commercial (CC BY-NC)
Conclusions. The thermal cracking problem has not been solved yet. The proposed methodology and a projection-oriented numerical model can be used as a reference by civil engineers in the process of designing and constructing concrete gravity dams. It may help to reduce cracking probability caused by heat evolution in cement.
KEYWORDS: thermal mode, thermal stress state, cracking, concrete gravity dams, low heat, concrete cooling, surface insulation, tubular cooling
FOR CITATION: Aniskin N.A., Nguyen Trong Chuc. The problem of temperature cracking in concrete gravity dams. Vestnik MGSU [Monthly Journal on Construction and Architecture]. 2020; 15(3):380-398. DOI: 10.22227/1997-0935.2020.3.380-398 (rus.).
ВВЕДЕНИЕ
Бетонные гравитационные плотины — один из самых распространенных типов водонапорных сооружений, нашедших широкое применение как в России, так и в мире. При их возведении основным являются температурные воздействия на сооружение [1-3]. В результате тепловыделения при гидратации цемента и влияния множества факторов возможно возникновение значительных температурных градиентов и появление трещин1 [4-6]. Одно из мероприятий по снижению нагрева сооружения в процессе строительства и уменьшения риска возникновения температурных трещин — уменьшение расхода цемента [6-9], это ключевое преимущество плотин из укатанного бетона. Однако и для таких сооружений проблема температурного трещиноо-бразования стоит весьма остро [10-12]. Для регулирования температурного режима и достижения желаемого результата применяют различные меры [13]. При проектировании сооружения необходима предварительная оценка возможного температурного режима и его термонапряженного состояния.
Проблема борьбы с температурным трещино-образованием возникла одновременно с началом строительства массивных бетонных плотин. По мере накопления опыта строительства вырабатывались мероприятия по исключению трещинообра-зования или снижению их уровня и исключению опасных трещин. В настоящее время эта проблема не решена до конца. За последние годы трещиноо-бразование наблюдается в большинстве современных плотин [14-18].
Тепло, выделяющееся в процессе гидратации цемента, вызывает на первом этапе сжимающие напряжения в бетонной плотине. Затем за счет понижения температуры происходит усадка бетона и возникновение растягивающих напряжений. Когда растягивающие напряжения превышают прочность бетона на растяжение, образуются трещины. Тре-щинообразование снижает несущую способность
1 СП 317.1325800.2017. Конструкции бетонные гидротехнических сооружений, правильна производства и при-
емки работ. М., 2017. 77 с.
сооружения, приводит к увеличению фильтрационного потока через сооружение, вызывая выщелачивание материала. Поэтому при возведении бетонной плотины следует контролировать температуру в бетонном блоке, чтобы ограничить трещинообразо-вание [19-21].
Температурное трещинообразование при строительстве массивных бетонных плотин и его причины
Возведение массивных бетонных плотин практически всегда сопровождается трещинообразова-нием вследствие гидратации цемента. На основе анализа натурных наблюдений было предложено несколько классификаций строительных температурных трещин. Например, по местоположению трещины можно подразделять на поверхностные и внутренние [22-24].
Образование поверхностных трещин бетона объясняется перепадом температур наружной среды и внутренней зоны бетонного блока. Скорость распространения наружу внутреннего тепла, образующегося за счет гидратации цемента, медленнее, чем скорость отдачи окружающей среде температуры на поверхности бетонного блока. Это приводит к тому, что поверхность бетонного блока сжимается, а внутренняя часть бетонного блока расширяется, в результате чего образуются трещины. При этом внутри бетонного блока возникает сжимающее напряжение, на поверхности — растягивающее напряжение. Если растягивающее напряжение на поверхности бетонного блока превышает прочность бетона на растяжение, то образуются трещины. Это явление начинается, как правило, через одну-две недели после бетонирования. Образующиеся на поверхности бетона трещины часто короткие, неглубокие и не имеют четкого направления (рис. 1, 2) [25-27].
Трещины в контактной зоне появляются на контактной поверхности между слоем нового бетона и основания (или старым слоем бетона). Термонапряжения образуются из-за перепада температур между слоем нового бетона и основанием. Если растягивающее напряжение больше допустимого растягивающего напряжения, образуются трещи-
< п
ф е t с
i G Г
сС
У
o со
§ СО
У 1
J со
^ I
n °
S 3 o
zs (
о §
E w § 2
n g
S 6
r 6 t (
S ) it
<D
01
« DO
■ T
s □
s У с о <t t WW
2 2 О О 10 10 О О
со со
* =
S3 si
О (Л
ш ш во >
Рис. 1. Температурные трещины на поверхности бетона Fig. 1. Temperature cracks on concrete surface
Рис. 2. Воздействие температуры на работу бетонных сооружений: 1 — трещины на поверхности бетона; 2 — трещины в контактной зоне
Fig. 2. The effect of temperature on the operation of concrete structures: 1 — cracks on concrete surface; 2 — cracks in the contact zone
О о
(N (N
О О
<4 (N
PO PO U <U О 3
> in с M 2 ™ GO in
UÖ щ
ij
<D <D
О ä
§ 1 CO
S =
s * £ J
gl ^ от ~ с
e о
£ о
^ с IT) О
8 ! ° §
CO ^
ны. В этом случае трещины могут быть сквозными. Сквозные трещины вредят безопасности сооружениям, они снижают несущую способность и водонепроницаемость бетона. Обычно длина трещин составляет 1-3 м, трещины, как правило, расположены перпендикулярно основанию (рис. 2). Обнаружить такие трещины очень сложно, они часто проявляются при эксплуатации сооружения [25-27].
В зависимости от причин возникновения трещин предложена следующая классификация [28]:
• трещины в неперекрытом блоке, возникающие в результате интенсивного остывания открытых поверхностей бетонного блока (при зимнем бетонировании) или интенсивного экзотермического разогрева внутри блока (при летнем бетонировании);
• трещины, связанные с перекрытием блока, которое может вызвать большой температурный перепад между ранее уложенным бетоном (уже остывшим) и вновь уложенным (в котором происходит интенсивное тепловыделение);
• трещины, вызванные высоким темпом бетонирования, которое может вызвать неравномерность температурного поля в горизонтальном направлении: при увеличенном интервале в укладке смежных блоков периферийные зоны у боковых поверхностей остывают, а в центральных зонах продолжается повышение температуры;
• трещины в массиве старого бетона, вызванные разницей температуры внутри старого массива (уже остывшего) и нагретой внешним температурным воздействием боковой поверхностью блока.
В последние годы произошел резкий скачок в совершенствовании технологии возведения массивных бетонных плотин и используемых материалов. Наибольшее распространение получили плотины из укатанного бетона, технология возведения которых предполагает использование жестких бетонных смесей с низким содержанием цемента. Содержание цемента колеблется в достаточно широких пределах от 150 кг/м3 до 50 кг/м3 в плотинах из «особо тощего малоцементного бетона» [29]. Возможные
конструктивные решения современных гравитационных плотин представлены на рис. 3. Несмотря на гораздо меньшее количество тепла, выделяемого в процессе гидратации цемента в таких конструкциях, проблема температурного трещинообразования для них также остается весьма актуальной [30].
Как показывает практика строительства массивных бетонных плотин [31], в зависимости от условий «защемления» и расположения блока в теле плотины (рис. 4) возникновение температурных трещин связано с температурными перепадами:
• для блоков в зоне «защемления» (рис. 4, Ь), расположенных вблизи основания плотины (зона высотой примерно равной длине блока /бл), основной причиной трещинообразования является перепад между осредненной температурой в блоке в период экзотермии и осредненной температурой в блоке в период эксплуатации ДТ2 (рис. 4, Ь);
• для блоков в «свободной» зоне (рис. 4, Ь) определяющим является перепад между температурой в центре блока и на его наружной поверхности ДТ (рис. 4, а).
В настоящее время при укладке бетона ограничивают возможный перепад температур ДТ между поверхностью и центральной зоной сооружения. Достаточно часто такой перепад принимается равным 20 °С независимо от зоны сооружения и вида бетона [33]. Ряд российских нормативных документов [34] несколько разделяют требования к температурному перепаду. Так, например, в соответствии с [35] в контактной зоне перепад ДТ должен быть не более 16-18 °С при бетонировании длинными блоками и 20-27 °С при использовании столбчатой разрезки. Под контактной зоной подразумевается зона сооружения у основания высотой, равной 0,2 наибольшего размера блока в плане. В контактной зоне не допускается переохлаждение бетона ниже расчетных низших температур. Для бетона свободной области величина разности температур между ядром и боковыми поверхностями массива ДТ допускается не более 20-25 °С.
Рис. 3. Схемы бетонирования массивных бетонных плотин: а — плотина из вибрированного бетона со столбчатой разрезкой; b — плотина из укатанного бетона с верховным столбом; c — плотина из укатанного бетона со стенками из вибрированного бетона; d — плотина из укатанного бетона трапецеидального профиля; 1 — вибрированного бетона; 2 — укатанного бетона
Fig. 3. Concreting schemes for massive concrete dams: a — column vibrated concrete dam; b — rolled concrete dam with high column; c — dam of rolled concrete with walls of vibrated concrete; d—dam from rolled concrete trapezoidal profile; 1 — vibrated concrete; 2 — rolled concrete
Аналогичные требования к температурному режиму возводимого бетонного массива предъявляются и в международной практике строительства. Так, во Вьетнаме, согласно стандарту TCVN 305.2004 «Массивный бетон — правила практики строительства и приемки», необходимо контролировать два фактора, влияющие на появление трещин в бетонном блоке. Первый фактор — перепад температуры между центром массива и его поверхностью ДТ. Для того чтобы избежать появления трещин, требуется следующее условие: ДТ < 20 °С. Второй фактор — температурный градиент, величина которого должна быть Мт < 50 °С/м [36].
2 СП 357.1325800.2017. Конструкции бетонные гидротехнических сооружений. Правила производства и приемки работ», Министерство строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ. М., 2016.
< СО
Ф А t О
Е.Н
k s
О
т т
а b
Рис. 4. Графики изменения температур и температурных перепадов в бетонном массиве: а — график изменения температур в блоке и опасный температурный перепад в свободной зоне; b — график изменения температур в блоке и опасный температурный перепад в контактной зоне [32]
Fig. 4. The graphs of temperature changes and temperature drop in the concrete mass: a — graph of temperature changes in the block and a dangerous temperature drop in the free zone; b — graph of temperature changes in the block and a dangerous temperature drop in the contact zone [32]
(ft (ft
y
J CO
EI § 0
SS 8
о s
О о
(ft (ft
Приведенные выше требования по температурному перепаду сформированы на основе практики бетонирования и не всегда учитывают ньюансы процесса. Допустимые максимальная температура и максимальная разница температур в массовых бетонных конструкциях часто прогнозируются перед укладкой бетона для конкретных проектов2. Согласно исследованиям [37, 38], допустимая максимальная температура в бетонных блоках может
п ■i ■ № п ■ г s 3
W у
с о ■■
WW
2 2 О О
2 2
b
с
d
о о сч N о о
N N
СО (О
* <D
U 3
> (Л
С И
U in
¡I
<D ф
о £
О
О _ О
со
™ О
о
го
о
о
о
ю со
О)
о
I
О) О)
(Л (Л
í!
о (ñ ф ф
ta >
колебаться в широких пределах. Детально требования к температурному режиму сооружения устанавливаются на основе расчетов температурных полей и термонапряженного состояния возводимого бетонного массива.
Предварительная оценка температурного режима возводимого сооружения может быть выполнена с помощью достаточно простых инженерных методов. Она может быть основана на сравнении разницы температур внутри и снаружи массива с допустимой величиной. Когда разница температур превышает допустимую, растягивающее напряжение также превысит допустимые значения, что приведет к образованию трещины [39]. На таком подходе основана методика, используемая при строительстве бетонных плотин в России [40]. Величина допустимой температуры в массиве бетона зависит от размеров бетонного блока и соотношения модуля упругости бетона и основания. Максимально допустимая температура в массиве бетона определяется по формуле (1):
[ТТ ] = Гбсрэкиш + [дгбмак ], (1)
где Тбсрэкспл — средняя температура в блоке на период эксплуатации; [АТбмак ] — допустимый перепад температур в блоке на период строительства, определяемый как:
[ Д7Тк ] = [ ДГбСр ] £Перех , [ Д7Т ] =
акз кр ктр
U(т)
ft (Т) '
Тенденция к растрескиванию может быть оценена по значению индекса термического трещиноо-бразования в соответствии со значениями, представленными в табл. 1.
Табл. 1. Критерии индекса крекинга для контроля образования трещин в результате процесса гидратации цемента Table 1. Cracking index criteria for controlling crack formation as a result of cement hydration
Критерии контроля трещин / Crack control Criteria Индекс термического трещинообразования Icr / Thermal Crack Index Icr
Предотвращение образования трещин / The prevention of cracks Icr > 1,5
Возможность возникновения ограниченных трещин / Possibility of limited cracks 1,2 < Icr < 1,5
Ограничение возникновения опасных трещин / Limiting the occurrence of dangerous cracks 0,7 < Icr < 1,2
Из теории прочности бетонных конструкций также известно выражение критерия трещинообра-зования [45]:
а*(т)/E(т)<еПр /k,
(4)
(2)
где &перех — коэффициент перехода от средней температуры в блоке в период экзотермии к максимальной (кперех = 1,3-1,5); Ёдр — предельная растяжимость бетона; а — коэффициент линейного расширения, а = 1,10-5; кз — коэффициент защемления (средний), кз е УНбд/16л, Е6л/Е0сн); кр — коэффициент релаксации (средний), кр е _Дт0, тк, Дт); ктр — коэффициент запаса на трещинообразование. Предельная растяжимость бетона е^, е f (марки, состава, однородности, возраста); т0 — возраст бетона в момент начала охлаждения бетонной кладки; тк — возраст бетона к моменту охлаждения бетонной кладки до температуры омоноличивания строительных швов; Дт — продолжительность охлаждения.
В Японии оценка образования трещин в массиве бетона может быть сделана с использованием индекса трещинообразования, определяемого следующим образом [41—44]:
(3)
где 1СГ — индекс термического трещинообразования; ft (т) — предел прочности при растяжении соответственно «возрасту» бетона т; (т) — максимальное температурное напряжение, вызванное процессом гидратации цемента в день т.
где о*(т) — напряжение в бетонном массиве на момент времени т; Е(т) — модуль упругости бетона на момент времени т; еПр — предельная растяжимость (удлинение) бетона без учета ползучести (получаемая из обычных испытаний на разрыв); к — коэффициент запаса.
В условиях массивного бетонного блока величина еПр зависит от многих факторов: состава бетона, его возраста, однородности, напряженного состояния, длительности нагрузки, скорости на-гружения и т.д. [45]. В первом приближении можно принимать еПр = (7 - 10) • 10-5.
Таким образом, для оценки возможного тре-щинообразования необходимо решить задачу о напряженно-деформированном состоянии возводимой конструкции с учетом температурных воздействий.
Мероприятия по снижению температурного трещинообразования
На основе многолетнего опыта в практику возведения бетонных массивных сооружений был внедрен целый ряд мероприятий по снижению вредного воздействия экзотермии цемента. Это как достаточно простые и дешевые методы, так и, наоборот, сложные и дорогостоящие. В каждом конкретном случае необходимо оценивать возможность и целесообразность их использования. Проведем обзор лишь части из них.
1 cr
1. Подбор цемента и его расход
Самый доступный способ уменьшения нагрева в результате гидратации цемента бетонного массива — уменьшение расхода цемента при изготовлении бетонной смеси и использование так называемых низкотермичных цементов [46, 47]. На рис. 5 представлены кривые скорости тепловыделения для различных по степени тепловыделения цементов. Максимальная интенсивность тепловыделения для низкотермичных цементов составляет ~40 кДж/ (кг-сут), что гораздо ниже, чем у высокотермичных ~300 кДж/(кг-сут) (рис. 5). Сокращение расхода цемента при изготовлении бетонной смеси путем частичной замены его на золу уноса или доменный шлак также может значительно снизить уровень тепловыделения.
£
80 70 60
I 50
cd
¡3 40
?зо
I- 20
10 0
— М500 —М400 — МЗОО —М250 — М200
.........
i —i""»
снижении или повышении на 1 °С начальной температуры бетонной смеси максимальная температура в возводимом массиве также изменяется в соответствующую сторону примерно на 1 °С.
Предварительное охлаждение может реали-зовываться на разных этапах подготовки бетонной смеси: путем охлаждения составляющих бетона (воды, заполнителей бетона, цемента), охлаждения бетонной смеси в процессе перемешивания и после него [49-50]. Охлаждение бетона в процессе перемешивания путем впрыскивания жидкого азота показано на рис. 6 [52].
0 1 2 3 4 5 6 7 Время, сут / Time period, days
Рис. 5. Кривые изменения интенсивности тепловыделения цемента по результатам лабораторных исследований [4] Fig. 5. Curves depicting heat evolution of cement based on lab research findings [4]
2. Выбор времени укладки бетона
Регулирование температурного режима возводимого бетонного массива можно достичь за счет выбора времени начала бетонирования массива. Так, возведение плотины благоприятнее с точки зрения термонапряженного состояния начинать в зимне-весенний период, нежели в летне-осенний [29]. Выбор времени в масштабе суток тоже влияет на формирование температурного режима сооружения. Укладка бетона ночью или ранним утром имеет преимущество, так как в этом случае на начальной стадии исключается воздействие солнечной радиации и усадки бетона на возводимую конструкцию.
3. Охлаждение бетона на этапе его подготовки к укладке
Начальная температура бетонной смеси оказывает существенное влияние на максимальную температуру в блоке. Согласно исследованию [48], при
Рис. 6. Впрыск жидкого азота в емкость бетоновоза [52] Fig. 6. Injection of liquid nitrogen into a container truck [52]
4. Охлаждение бетона после его укладки
Охлаждение возводимого массива после укладки бетона может быть поверхностным или внутренним. Поверхностное охлаждение осуществляется путем полива поверхности уложенного бетона холодной водой [48].
Эффективным методом внутреннего охлаждения, в значительной степени снижающим разогрев бетона в период максимального воздействия экзотермического разогрева, является трубное охлаждение. Этот метод обычно применяется для массивных бетонных конструкций (плотины, массивные фундаменты и опоры мостов и т.д.) в приконтакт-ных зонах сооружения (рис. 7). Преимущества метода: охлаждающему воздействию подвержены внутренние, наиболее нагреваемые части сооружения. Кроме того, используя эту систему, возможно регулирование температурного режима за счет изменения периодов и режимов работы системы трубного охлаждения. Данный метод позволяет достаточно быстро снизить максимальную температуру бетона в раннем возрасте до нужных значений.
Впервые трубное охлаждение было использовано при строительстве плотины Гувера в 1933 г. в США [53]. Примеры более позднего применения трубного охлаждения можно наблюдать, например, при строительстве плотины Сян Хун Диан в Китае
< п
i н
з_
G Г
с"
У
0 со
n С/3
1 2
y 1
^ I
n о
ф 3 o
=! ( n
со со
l\J со о
r §
о о
О)
о
С о
ф ) Ü
(D
(Л
№ П
1 Т
s У с о (D *
WW
2 2 О О 10 10 О О
о о
N N
о о
N N
("f W SÄ tu U 3 > (Я E И 2 ~„ tQ 1П
tj н 5
<D <D
si
•---•
о
о c£
CD < ™ §
w
СЛ
С И
SE
iE 'i=
о (Л Ш ф
to >
уравнений Фурье, основанных на балансе тепловой энергии [61, 62]. Одно из них — основное уравнение теории теплопроводности с учетом выделения теплоты при гидратации цемента:
дТ
k6V2T6 + QT = pa Сб —6-, дт
(5)
Рис. 7. Распределение труб системы охлаждения в бетонном блоке
Fig. 7. Distribution of cooling pipes in a concrete block
в 1955 г. [55], Бурейской ГЭС в 1978 г. в Советском Союзе [56], бетонного основания моста Сео Хэ в Корее в 2000 г. [57], плотины Туйен-Куанг в 2002 г. во Вьетнаме [58], Даганшанской плотины в Китае в 2013 г. [59] и т.д.
Для эффективного использования трубного охлаждения необходимо правильно назначать конструкцию системы трубного охлаждения и параметры ее работы. Важное значение имеет выбор материала и диаметра труб охлаждения, их положения и размеров укладки системы, скорости течения воды и ее температуры, начала и продолжительности работы системы охлаждения и т.д. [59, 60].
Математическое решение задачи о температурном режиме массива с трубным охлаждением базируется на решении двух дифференциальных
где Тб — температура бетона; кб — коэффициент теплопроводности бетона; сб — удельная теплоемкость; рб — плотность бетона; т — время, сут; Qг — теплота гидратации цемента.
Второе уравнение учитывает теплообмен между охлаждающей жидкостью, движущейся в трубе и бетоном:
РвС {^Г + йУГв ^ = , (6)
где Тб — температура бетона; Тв — температура охлаждающей воды; кв — коэффициент теплопроводности воды; св — удельная теплоемкость воды; рв — плотность воды; т — время, сут; и — скорость движения воды в трубе.
Эти уравнения Фурье могут быть решены с использованием начальных, граничных условий и заданного графика тепловыделения цемента от эк-зотермии.
На рис. 8 показаны графики изменения температуры в бетонном блоке с использованием трубно-
(Л "
ся Е -
^ (Л
I о
DL ° • £= Ю О
8 Ц
о ЕЕ
О) ^ т- ^
Без охлаждения трубной системы / Without tubular system cooling
Рис. 8. Влияние температуры воды в системе трубного охлаждения на максимальную температуру в массиве бетона [63] Fig. 8. The effect of water temperature in a tubular cooling system onto the maximum temperature of mass concrete [63]
го охлаждения и без него. Можно отметить влияние температуры воды в системе охлаждения трубной системы на степень снижения температуры в бетонном блоке.
Использование системы трубного охлаждения является довольно дорогостоящим мероприятием по снижению разогрева массива и требует технико-экономического обоснования. Надо иметь в виду, что при неправильном назначении параметров системы возможно образование температурных трещин вокруг труб охлаждения.
5. Поверхностная теплоизоляция
Цель метода поверхностной теплоизоляции в том, чтобы снизить температурный перепад между поверхностью бетона и внутренней зоной массива. Это уменьшит риск возникновения растягивающих напряжений и температурного трещинообразова-ния [64]. Теплоизоляция может использоваться как в зимний период (для предотвращения чрезмерного охлаждения поверхности бетона), так и летом (для снижения нагрева поверхности).
Существует много типов изоляционных материалов: на основе полимеров (полиэтилен, пенопо-листирол и т.д.), в виде слоя воды или песка, мешковины или брезента (рис. 9). Толщина и степень изоляции зависят от требования допустимой разницы температур между центром и поверхностью бетонного блока.
6. Выбор толщины укладываемого слоя бетона
Толщина укладки слоев бетона влияет на величину максимального разогрева возводимого бе-
тонного массива, скорость возведения сооружения и стоимость строительства. Путем выбора толщины укладываемого слоя можно в определенных пределах регулировать температурный режим.
Для иллюстрации этого утверждения рассмотрим два варианта укладки бетона с различной толщиной: с толщиной слоев 2 и 4 м. Примем размеры возводимого бетонного массива: высота 20 м и ширина 18 м. Скорость роста стены в высоту примем одинаковой и равной 12 м в месяц. Пусть температура воздуха постоянна и равна 17 °C, температура земли — 8 °C, начальная температура укладываемого бетона — 20 °C. Принятые величины основных физико-механических характеристик бетона и грунта представлены в табл. 2.
Табл. 2. Физико-механические характеристики бетона и грунта
Table 2. Physico-mechanical characteristics of concrete and soil
Характеристика / Characteristic Бетон / Concrete Грунт / Soil
Коэффициент теплопроводности, Вт/м°С / Thermal conductivity, W/m°C 2,77 3,59
Коэффициент теплоемкости, кДж/кг°С / Specific heat, kJ/kg°C 0,95 0,85
Средняя плотность, кг/м3 / Density, kg/m3 2400 2600
Коэффициент теплопередачи, Вт/м2°С) / Heat transfer coefficient, W/m2°C 14,46 15,05
< DO
<d е t с
Î.Ï
G Г сС
У
со со
Рис. 9. Применение теплоизоляционного слоя на поверхности [64, 65] Fig. 9. Application of a thermal insulation layer on the surface [64, 65]
y ->■
J to
^ I
n °
S 3
о s
=! ( О?
о n
)
сл
It —
О œ
n m
со о
r § О
о
0)
о
on
SS ) jj
<D
01
« DO ■ T
s У
с о jj
WW
M 2 О О 2 2 О О
18 м/18 m
18м/ 18m
a b Рис. 10. Расчетная схема: а — толщина укладываемого слоя 2 м; b — толщина укладываемого слоя 4 м Fig. 10. Design model: a — layer thickness - 2 m; b — layer thickness — 4 m
О о
сч CM
о о
<N CM
Рис. 11. Сетка конечных элементов расчетной области
Fig. 11. Finite element mesh for the area to be exposed to the analysis
Расчетные схемы и сетка конечных элементов расчетной области показаны на рис. 10 и 11. С помощью программного комплекса MIDAS решим численно температурную задачу [66]. Сравним распределение температур для двух вариантов укладки бетонного массива. В расчетах принят расход цемента 150 кг/м3 на кубометр бетона и его максимальное тепловыделение 350 кДж/кг. Результаты расчетов представлены на рис. 12.
Сравнение результатов для двух вариантов бетонирования: максимальная температура для варианта толщины слоя 2 м составляет 36,66 °C, а при толщине 4 м — 39,70 °C. Что подтверждает тот факт, что при одинаковой скорости возведения чем больше толщина укладываемого слоя, тем больше температура в центре бетонного массива.
w £ ел о
HIDAS/Civil 2011
POST-PROCESSOR
STAGE:CSS Hydration HY Steo21. 1200.~
Kitfts/cmi 2011
POST-PROCESSOR
TSXPERiT-JRE
g
36.« 34.9
33.2 31.« 29.9 26.2 26.! 24.« 23.1
121.4
i».e 18.1 1Í.4 14.1 13.0
11.3 ».< e.o
S7A3E:CS10 Hydration НУ Sccd12. 1200..
b
= Рис. 12. Распределение температуры в бетонном блоке: варианта 1 (а); варианта 2 (b)
Fig. 12. Temperature distribution in the concrete block: case 1 (a); case 2 (b)
n
7. Преимущества и недостатки мер для предотвращения образования трещин
Ш основе обзора литературы попытаемся оценить преимущества и недостатки методов контроля за образованием температурных трещин (табл. 3).
Проблемы температурного режима и трещино-образования в бетонных плотинах в течение многих лет исследовались учеными не только в России, но и во многих странах мира. Этой проблеме посвящены труды Л.Е. Преловой, НИ. Фрадкиной, К.И. Дзю-бы, М.И. Детковой, H.A. Анискина, Hгуен Хоанга, Шуен Данг Жанга, С.М. Гинзбург, Л.В. Корсаковой, КВ. Павленко, Б.Е. Веденеева, Т.Ю. Крат, T.H. Рукавишникова, В.И. Телешева, HÄ Ватина, A.H. Мар-чука, М.В. Комаринского, A. Wondwosen, U. Girum, T. Kurian, P.E. Kavitha, B. Kuriakose, M.L. Adrian, B. Li, Z. Wang, Y. Jiang, Z. Zhu, A. Rahimi, J. Noorzaei, Le Quoc Toan, Nguyen Minh Viet, Vo Van Lung, Dang Quoc Dai и многих других авторов [67-78]. Однако и сегодня можно сказать, что эта проблема не решена до конца: почти во всех современных бетонных плотинах образуются трещины, с различной степенью влияющие на работоспособность сооружения.
Причина того, что, несмотря на многолетние исследования и практику строительства бетонных плотин, проблема температурного трещинообра-
зования окончательно не решена, заключается во влиянии на формирование температурного режима множества действующих факторов и уникальных особенностей возводимых сооружений такого типа, как бетонная плотина [79-83]. Это в значительной степени усложняет решение задачи.
Одним из возможных решений поставленной задачи может быть создание математической прогнозной модели температурного режима послойно укладываемого бетонного массива в зависимости от основных действующих факторов. Использование такой модели позволит принимать рациональные решения по составу бетонов (расходу цемента и его тепловыделению) и технологической схеме возведения бетонных плотин (интенсивность возведения плотины по высоте, толщина укладываемого слоя бетона). Попытки создания аналогичных математических моделей предпринимались ранее, однако они рассматривали конкретные объекты и условия возведения и ограниченное количество влияющих на процесс факторов [41, 6].
В качестве примера создания математической прогнозной модели рассмотрим результаты, полученные авторами. Проведены исследования о влиянии некоторых значимых факторов на температурный режим возводимого бетонного массива.
Табл. 3. Преимущества и недостатки мер для контроля за образованием температурных трещин Table 3. Advantages and disadvantages of measures to control the formation of temperature cracks
Меры / Measures Преимущества / Advantages Недостатки / Disadvantages
Использование низкотермичных материалов / Use of low heat materials Экономично/ Economically Может уменьшить прочность бетона / May reduce concrete strength
Выбор времени укладки бетона / The choice of concrete placement time Доступно / Available Эффективно только для строительства небольших плотин / Effective only for the construction of small dams
Охлаждение бетона на этапе его подготовки к укладке / Concrete cooling during preparation for laying Эффективно / Effectively Доступно / Available Дешево / Cheap Прочность бетона может не развиться правильно из-за локального замораживания / Concrete strength may not develop properly due to local freezing
Охлаждение бетона после его укладки / Concrete cooling after laying Эффективно для больших конструкций (плотин) / Effective for large structures (dams) Дорого / Expensive Может привести к термическому растрескиванию вокруг труб / May cause thermal cracking around pipes
Поверхностная теплоизоляция / Surface insulation Экономично/ Economically Не так эффективен, как другие методы, из-за замедления скорости строительства / Not as effective as other methods, due to the slowdown in construction speed Задержки из-за снижения скорости охлаждения могут быть дорогостоящими / Delays due to lower cooling speeds can be costly Преждевременное удаление поверхностной изоляции может привести к появлению трещин / Premature removal of surface insulation can lead to cracking
Выбор толщины укладываемого слоя бетона / Choosing the thickness of the concrete layer to be laid Недорогой / Inexpensive Может замедлить скорость строительства / Can slow down the speed of construction
< DO
<D e t о
i H k l s, G Г СС
У
o n
y 1
J со
EI I
n
DD 3 o
=¡ ( о? n
сл it —
E CO о
n 2
CO
о
DD 6
Г 66 о
О
0)
о
on
DD ) ÍÍ
<D
(Л
№ DO
■ T
s S
s у с о Ф *
а а
M M
о о 10 10 о о
о о сч N о о
N N
СО (О
* <D
U 3
> (Л
С И
U in
¡I
<D ф
о ё
---' "t^
О
о у со <т
8 "
ОТ (Л
о
о
ю со
О)
о
I
О) О)
от от
с W
í!
о (ñ ф ф
СО >
Определение температурных полей массива проводилось с использованием метода конечных элементов (МКЭ) с применением вычислительного комплекса MIDAS CIVIL [66].
Рассмотрено возведение бетонного столба на массиве основания в климатических условиях Республики Вьетнам. Расчеты проведены для двух случаев температурного воздействия среды. В первом случае температура воздуха принята постоянной и равной 26,5 °C (соответствует лету северного Вьетнама). Во втором случае температура воздуха принята постоянной и равной 17 °C (соответствует зиме северного Вьетнама) [7]. Среднемесячная интенсивность бетонирования плотины (скорость возведения по высоте) в расчетах принята V = 0,3 м/сут (часто встречается в современной практике плоти-ностроения) [7].
Для построения математической модели использовалась методика планирования эксперимента [4, 14, 29]. Было рассмотрено влияние следующих климатических и технологических факторов: Х, (Ц) — расход цемента, кг/м3 (приняты границы изменения от 50 до 200); Х2 (А) — толщина укладываемого слоя, м (приняты границы изменения от 0,3 до 1,5); Х3 (Этах) — максимальное тепловыделение цемента, кДж/кг (приняты границы изменения от 120 до 350); Х4 (Ьм) — длина блока, м (приняты границы изменения от 10 до 40); Х5 (уклад) — температура укладываемого бетона смеси, °C (приняты границы изменения от 10,0 до 25,0).
Величина максимальной температуры внутри массива, принятая в качестве функции отклика,
определялась в виде уравнения регрессии (после исключения малозначимых членов уравнений):
• для варианта бетонирования в летний период:
Тмак = 39,81 + 5,08X1 + 1,26X2 + 4,12Хз + 1,16Х, + + 3,57Х5 + 0,12ХХ2 + 2,52ХХ3 + 0,10ХХХ3. (7)
• для варианта бетонирования в зимний период: Тмак = 28,99 + 5,10Х + 0,87Х2 + 4,17Х3 + 0,58Х4 +
+ 3,09Х + 0,14ХХ2 + 2,48ХХз + 0,12ХХз. (8)
Рассмотрев полученные функции откликов уравнения (7), (8), можно отметить следующее. Большинство рассмотренных факторов оказывают достаточно большое влияние на величину максимальной температуры бетонного массива. Температура в наибольшей степени зависит от факторов Х(Ц), Х3 (Этах) и Х5 (?уклад). На основе полученных уравнений были построены номограммы для определения максимальной температуры в бетонной плотине (рис. 13, 14).
Использование номограмм позволяет оперативно оценить степень разогрева бетонного массива или решить обратную задачу — по величине допустимой максимальной температуры определить возможные сочетания рассмотренных факторов.
ВЫВОДЫ
Обобщая вышеизложенное, можно сделать следующие выводы. Несмотря на многолетний опыт строительства бетонных плотин, теоретическое и практическое изучение вопроса, проблема температурного трещинообразования при возведении
Рис. 13. Номограмма для определения максимальной температуры в центре возводимой бетонной плотины из укатанного бетона (при укладке бетона летом)
Fig. 13. Nomogram in order to determine the maximum temperature at the center in a concrete dam made of roller-compacted concrete (when laying concrete in the summer)
Рис. 14. Номограмма для определения максимальной температуры в центре возводимой бетонной плотины из укатанного бетона (при строительстве зимой)
Fig. 14. Nomogram in order to determine the maximum temperature at the center in a concrete dam made of roller-compacted concrete (when construction in winter)
массивных бетонных сооружений остается весьма актуальной. Проведенный обзор состояния и изученности данного вопроса позволяет сформулировать основные направления для решения проблемы температурного трещинообразования в бетонных гравитационных плотинах:
• изучение степени и особенностей влияния факторов на температурный режим возводимого бетонного массива;
• разработка расчетной методики учета влияния действующих факторов (например, трубного охлаж-
дения, поверхностной теплоизоляции и т.д.) на температурный режим и термонапряженное состояние бетонного массива;
• создание математических моделей температурного режима и термонапряженного состояния бетонного массива с учетом основных влияющих факторов в процессе возведения;
• разработка рекомендаций по регулированию температурного режима и термонапряженного состояния возводимого бетонного массива.
ЛИТЕРАТУРА
1. Barbara K., Maciej B., Maciej P., Aneta Z. Analysis of cracking risk in early age mass concrete with different aggregate types // Procedia Engineering. 2017. Vol. 193. Pp. 234-241. DOI: 10.1016/j.proeng.2017.06.209
2. Bingqi L., Zhenhong W., Yunhui J., Zhen-yang Z. Temperature control and crack prevention during construction in steep slope dams and stilling basins in high-altitude areas // Advances in Mechanical Engineering. 2018. Vol. 10. Pp. 1-15. DOI: 10.1177/ 1687814017752480
3. Kuzmanovic V., Savic L., Mladenovic N. Computation of thermal-stresses and contraction joint distance of rcc dams // Journal of Thermal Stresses. 2013. Vol. 36. Issue 2. Pp. 112-134. DOI: 10.1080/ 01495739.2013.764795
4. РассказовЛ.Н., Орехов В.Г., АнискинН.А.,Ма-лаханов В.В., Бестужева А.С., Саинов М.П. и др. Гидротехнические сооружения, часть 2. М., 2011. 535 c.
5. Khanzaei P., Abdulrazeg A.A., Samali B., Ghaedi K. Thermal and structural response of RCC dams during their service life // Journal of Thermal Stresses. 2015. Vol. 38. Pp. 591-609. DOI: 10.1080/01495739.2015.1015862
6. ZhangX., ShiR., DaiH., Liu Q., ZhangX. Simulation and research on temperature field of taishan roller compacted concrete gravity dam // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019. Vol. 237. P. 032117. DOI: 10.1088/1755-1315/237/3/032117
7. АнискинН.А.,Нгуен Ч.Ч. Термонапряженное состояние бетонной плотины из укатанного бетона в процессе возведения во Вьетнаме // Промышленное и гражданское строительство. 2018. № 11. C. 57-61.
8. Sayed-Ahmed E.Y., Abdelrahman A.A., Embaby R.A. Concrete dams: thermal-stress and construction stage analysis // Dams and Reservoirs. 2018. Vol. 28. Issue 1. Pp. 12-30. DOI: 10.1680/jdare.16.00055
< Я
ф Ф
t о i
kK
G Г s С u о
C У
о CO
n CO
Z z
y i
J CD
g S
П о
SL 3 о
о n
^ ))
(Л
о —
g w
о CO
n
ш 0
r 6
о о
о
gi r n
S )
n
Ф 5 *
1 T s 3
s У
с о ф *
WW
2 2
О О
ГО ГО
о о
9. Анискин Н.А. Температурный режим гравитационной плотины из укатанного бетона // Гидротехническое строительство. 2005. № 12. C. 13-17.
10. Анискин Н.А. Прогноз экзотермического разогрева массивных бетонных сооружений // Вестник МГСУ. 2009. № 3. С. 216-223.
11. Cervera M., Oliver J., Prato T. Simulation of construction of RCC dams - II: Stress and damage // Journal of Structural Engineering. 2000. Vol. 126. Issue 9. Pp. 1062-1069. DOI: 10.1061/(asce)0733-9445(2000) 126:9(1062)
12. Ben-Gao Yang, Peng He, Gao-You Peng, Tong Lu. Temperature-stress coupling mechanism analysis of one-time pouring mass concrete // Thermal Science. 2019. Vol. 23. Issue 3. Part A. Pp. 1615-1621. DOI: 10.2298/tsci180825231y
13. Nguyen T.C., Bui A.K. Evaluation of the impact of parameter inputs of concrete mix on the distribution of temperature in the mass concrete structure // Structural Integrity and Life. 2019. Vol. 19. Issue 1. Pp. 8-12.
14. Aniskin КА., Nguyen T.C. The thermal stress of roller-compacted concrete dams during construction // MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 196. P. 04059.
о о DOI: 10.1051/matecconf/201819604059
15. Zheng Si, Qian Zhang, Ling Zhi Huang, ^Dan Yang. Development of simulation program for x ф temperature field of mass concrete structures // E3S £ g Web of Conferences. Vol. 38. P. 03020. DOI: 10.1051/ Ц e3sconf/20183803020
л
16. JIa Chao, Shao Anzhi, Li Yong, Ren Qingwen. ¡¡2 о Analyses of thermal stress field of high concrete dams g Ц during the process of construction // National Program |2 5 on Key Basic Research. 2007. Pp. 112-117. DOI: Д . 10.1109/APPEEC.2010.5449456
j= § 17. Гинзбург С.М., Рукавишникова Т.Н., Шейн-
О ф кер Н.Я. Применение имитационных моделей при
о идентификации параметров температурного режима
§ < бетонных массивов с стадии возведения // Известия
я С ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. 2002. Т. 241. 240 с.
сЗ с 18. Tressa Kurian, Kavitha P.E., Bennet Kuria-
-Z 2
^ tj kose. Numerical analysis of temperature distribution 22 tz across the cross section of a concrete dam during ear's § ly ages // American Journal of Engineering Research £ ^ (AJER). 2013. Vol. 1. Pp. 26-31. Й 19. Нгуен Данг Жанг. Температурный режим
0 Е бетонных гравитационных плотин : дис. ...канд. cS ° техн. наук. М., 2006. 177 c.
j= 20. Нгуен Хоанг. Регулирование температурно-
оэ "|= го режима бетонных массивно-контрфорсных пло-
~ 2 тин : дис. ...канд. техн. наук. М., 2014. 165 c.
Э 21. Li Q, Liang G., Hu Y, Zuo Z. Numerical analy-
^ ц sis on temperature rise of a concrete arch dam after seal-
^ S ing based on measured data // Mathematical Problems
1 | in Engineering. 2014; 12. DOI: 10.1155/2014/602818 ¡3 "¡J 22. Zhang X.G., Wang T, Sun J.P., Zhang Q., H Song Z.P, Wang J.J. Numerical simulation analysis of
temperature control of large volume concrete aqueduct // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2018. Vol. 199. P. 032044. DOI: 10.1088/17551315/199/3/032044
23. Adrian M.L. A finite element model for the prediction of thermal stresses in mass concrete. University of Florida, 2009. 177 p.
24. Vladan K., Ljubodrag S., NikolaM. Computation of thermal-stresses and contraction joint distance of RCC dams // Journal of Thermal Stresses. 2013. Vol. 36. Pp. 112-134. DOI: 10.1080/01495739.2013.764795
25. ACI Committee 207 - Mass and thermally controlled concrete. 2017. 30 p.
26. Fu W.Q., Han S.F. Prevention and control of concrete project crack. In: Han SF, Geng WS, editors. Control instruction of reinforced concrete structure crack. Beijing: Chemical Industry Press, 2006. Pp. 213-242.
27. Thi My Dung Do, Thanh Quang Khai Lam. Solutions to improve the quality of mass concrete construction in climate conditions of Southern Vietnam // International Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering (IJITEE). 2019. Vol. 8. Issue 6C2. Pp. 188-192.
28. Castilho E., Schcla N., Tiago C., Farinha M.L.B. FEA model for the simulation of the hydration process and temperature evolution during the concreting of an arch dam // Engineering Structures. 2018. Vol. 174. Pp. 165-177. DOI: 10.1016/j.engstruct.2018.07.065
29. Aniskin N., Nguyen T.C. Temperature regime of massive concrete dams in the zone of contact with the base // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 365. P. 042083. DOI: 10.1088/1757-899X/365/4/042083
30. Zhu Bofang. Thermal stresses and temperature control of mass concrete // Prin. in the Uni. States of Amer. 2014. 497 p. DOI: 10.1016/C2012-0-06038-3
31. Телешев В.И., Ватин Н.И., Марчук А.Н., Комаринский М.В. Производство гидротехнических работ. Т.1. М., 2012. 485 с.
32. АнискинН.А.,Нгуен Чонг Чык,БрянскийИ.А., Дам Хыу Хынг. Определение температурного поля и термонапряженного состояния укладываемого бетонного массива методом конечных элементов // Вестник МГСУ. 2018. № 13 (11). C. 1407-1418. DOI: 10.22227/1997-0935.2018.11.1407-1418
33. Nguyen T.C, Pham V.T., Bui A.K. The effects of insulation thickness on temperature field and evaluating cracking in the mass concrete // Electronic Journal of Structural Engineering. 2018. Vol. 18. Issue 2. Pp. 128-132.
34. Крайнов А.Ю., Миньков Л.Л. Численные методы решения задач тепло- и массопереноса. Томск, 2016. 92 с.
35. Крат Т.Ю., Рукавишников Т.Н., Веденеева Б.Е. Оценка температурного режима и термонапряженного состояния блоков водослива при различных условиях бетонирования // Известия ВНИИГ. 2007. Т. 248. С. 77-85.
36. Hai T.H., Thuc L.V. The effect of splitting concrete placement on controlling thermal cracking in mass concrete // Journal of Science and Technology in Civil Engineering. 2017. Vol. 11. Issue 6. Pp. 22-28. URL: http://stce.nuce.edu.vn/index.php/en/article/ view/932
37. Tu A.D., Adrian M.L, Mang T., Michael J.B. Importance of insulation at the bottom of mass concrete placed on soil with high groundwater // Transportation Research Record Journal of the Transportation Research Board. 2013. Vol. 2342. Pp. 113-120. DOI: 10.3141/2342-14
38. Ding H., Zhang L, Zhang P., Zhu Q. Thermal and stress analysis of early age concrete for spread footing // Transactions of Tianjin University. 2015. Vol. 21. Issue 6. Pp. 477-483. DOI: 10.1007/s12209-015-2563-0
39. Zreiki J., Bouchelaghem F., Chaouche M. Early-age behaviour of concrete in massive structures, experimentation and modeling // Nuclear Engineering and Design. 2010. Vol. 240. Issue 10. Pp. 2643-2654. DOI: 10.1016/j.nucengdes.2010.07.010
40. Телешев В.И., Ватин Н.И., Марчук А.Н., Комаринский М.В. Производство гидротехнических работ. Т.1. М., 2012. 485 с.
41. Zhong R., Hou G., Qiang S. An improved composite element method for the simulation of temperature field in massive concrete with embedded cooling pipe // Applied Thermal Engineering. 2017. Vol. 124. Pp. 1409-1417. DOI: 10.1016/j. applthermaleng.2017.06.124
42. Nguyen T.C., Tang V.L., Bulgakov B.I. Designing the composition of concrete with mineral additives and assessment of the possibility of cracking in cement concrete pavement // Materials Science Forum. 2018. Vol. 931. Pp. 667-673. DOI: 10.4028/ www.scientifc.net/MSF.931.667
43. Seo Ki-Young, Kim Hee-Sung, Jin Chi-Sub. Determination of thermal cracking index of internal restricted mass concrete using a numerical analysis // Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection. 2007. Vol. 11. Issue 1. Pp. 57-67.
44. Bamforth P.B. Early-age thermal crack control in concrete. London, 2007. 268 p.
45. Эйдельман С.Я. Натурные исследования бетонной плотины Братской ГЭС. Ленинградское отделение, 1975. 293 с.
46. Zhang Xiao-fei, Li Shou-yi, Li Yan-long, Ge Yao, Li Hui. Effect of superficial insulation on roller-compacted concrete dams in cold regions // Advances in Engineering Software. 2011. Vol. 42. Issue 11. Pp. 939943. DOI: 10.1016/j.advengsoft.2011.06.004
47. Lam T.V., Bulgakov B.I., Aleksandrova O.V., Larsen O.A., Anh P.N. Effect of rice husk ash and fly ash on the compressive strength of high performance concrete // E3S Web of Conf. 2018. Vol. 33. P. 02030. DOI: 10.1051/e3sconf/20183302030
48. Japan Concrete Institute. Guidelines for control of cracking of mass concrete 2016 // Published by japan concrete institute. 302 p.
49. Aniskin N.A., Nguyen T.C., Hoang Q.L. Influence of size and construction schedule of massive concrete structures on its temperature regime // MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 251. P. 02014. DOI: 10.1051/matecconf/201825102014
50. Abdel-Raheema M, Quintanaa O., Moralesa M., Marroquin-Villaa Y, Ramosa D, Hernandez S. Construction methods used for controlling temperature in mass concrete structures // Creative Construction Conference. 2018. Pp. 139-146. DOI: 10.3311/ CCC2018-019
51. Gajda J., Vangeem M. Controlling temperatures in mass concrete // Concrete international. 2002. Vol. 1. Pp. 60-62.
52. Nagataki S., Ono S. State of the art of pre-cooling method for massive concrete // Concrete Technology. 1991. Vol. 29. Issue 12.
53. Sheng-hong Chen, Peifang Su, Isam Shahrour. Composite element algorithm for the thermal analysis of mass concrete Simulation of cooling pipes // International Journal of Numerical Methods for Heat & Fluid Flow. 2011. Vol. 21. Issue 4. Pp. 434-447. DOI: < n 10.1108/09615531111123100 % j
54. Zheng W, Pan P., Ye L. Study on thermal i x stress and temperature cracks control of longlin roller ^ k compacted concrete gravity dam // Applied Mechanics ° 3 and Materials. 2012. Vol. 212-213. Pp. 912-916. DOI: U O 10.4028/www.scientific.net/AMM.212-213.912 • f
55. Chao Li, Yang Li. Optimization of cooling o s
pipes inside mass concrete bridge pile cap // The 2nd l §
y —*
World Conference on Humanities and Social Sciences. o §
2017. Pp. 25-30. URL: https://webofproceedings. 0 00
org/proceedings_series/ESSP/WCHSS%202017/ § g
WCHSS005.pdf § P
56. LiuX., Zhang C., ChangX., Zhou W., Cheng Y., ° ° Duan Y. Precise simulation analysis of the thermal field a I in mass concrete with a pipe water cooling system // Applied Thermal Engineering. 2015. Vol. 78. Pp. 449- 0 2 459. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2014.12.050 o 44
57. Qiu Y, Zhan G. Stress and damage in concrete A § induced by pipe cooling at mesoscopic scale // Advanc- o g es in Mechanical Engineering. 2017. Vol. 9. Issue 2. CC (O Pp. 1-17. DOI: 10.1177/1687814017690509 | |
58. Yong-xingHong, Wen Chen, Ji Lin, Jian Gong, • 22 Hong-da Cheng. Thermal field in water pipe cooling 0 T concrete hydrostructures simulated with singular U | boundary method // Water Science and Engineering. ^ 5 2017. Vol. 10. Issue 2. Pp. 107-114. DOI: 10.1016/j. 5 B wse.2017.06.004
59. Klemczak B., Knoppik A.W.K. Reinforced s y concrete tank walls and bridge abutments: Early- f f age behaviour, analytic approaches and numerical ,.w ,.w models // Engineering Structures. 2005. DOI: 10.1016/j. 0 0 engstruct.2014.11.031 0 0
60. Su H., Duan D., Lu Z. Research on crack control of mass concrete structure // Insight - Civil Engineering. 2018. Vol. 1. Pp. 11-19. URL: https://pdfs. semanticscholar.org/ba96/2d396c6b0cf6a279ea36d6c9b 89271c11486.pdf
61. Cheng J., Li T.C., Liu X., Zhao L.H. A 3D discrete FEM iterative algorithm for solving the water pipe cooling problems of massive concrete structures // International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics. 2016. Vol. 40. Issue 4. Pp. 487-508. DOI: 10.1002/nag.2409
62. Liu X., Zhang C., Chang X., Zhou W., Cheng Y., Duan Y. Precise simulation analysis of the thermal feld in mass concrete with a pipe water cooling system // Applied thermal Engineering. 2015. Vol. 78. Issue 5. Pp. 449-459. DOI: 10.1016/j.applther-maleng.2014.12.050
63. Nguyen T.C., Huynh T.P., Tang V.L. Prevention of crack formation in mass concrete at early age by cooling pipe system // Asian Journal of Civil Engineering. 2019. Vol. 20. Issue 8. Pp. 1101-1107. DOI: 10.1007/s42107-019-00175-5
64. Nguyen T.C, Luu X.B. Reducing temperature difference in mass concrete by surface insulation // Mages о azine of Civil Engineering. 2019. Vol. 4 (88). Pp. 70-o о 79. DOI: 10.18720/MCE.88.7
^ ^ 65. Yuan-Yuan Chen, Ssu-Yu Chen, Chien-Jou tO fO
x ф Yang, Hei-Tao Chen. Effects of insulation materials £ ю on mass concrete with Pozzolans // Construction and § Building Materials. 2017. Vol. 137. Pp. 261-271. DOI: M «j 10.1016/j.conbuildmat.2017.01.059
66. Nguyen C.T., Aniskin N.A. Temperature g Ц regime during the construction massive concrete with H 5 pipe cooling // Magazine of Civil Engineering. 2019. Л • Vol. 89 (5). Pp. 156-166. DOI: 10.18720/MCE.89.13 j= § 67. Васильев П.И., Кононов Ю.И., Мальке-
O ф вич А.Б., Семенов К.В. Термонапряженное состояние
----
о массивной бетонной стены (плиты) в строительный
§ < период: методические указания к курсовому проек-
Я с ту. СПб. : ЛГТУ, 1991. 32 с.
сЗ с 68. Семенов К.В., Константинов И.А., Сав-
■Z 2
^ 'tj ченко А.В., Кокорева К.А., Нестеров А.А. Эффект
22 iz температурного воздействия в расчетах термона-
с § пряженного состояния дискретно наращиваемых
(Ь ^ бетонных тел // Строительство уникальных зданий
8 ° и сооружений. 2015. № 5 (32). С. 18-28.
О) СС
0 Е 69. Rahimi A., Noorzaei J. Thermal and structural n- -3
cd ° analysis of roller compacted concrete (RCC) dams by
^ finite element code // Australian Journal of Basic and
1 § Applied Sciences. 2011. Vol. 5. No. 12. Pp. 2761-2767. "7 2 70. Ртищева А.С. Теоретические основы ги-ц Э дравлики и теплотехники : учебное пособие. Улья-| g новск : УлГТУ, 2007. 171 c.
^ Е 71. Фрид С.А. Температурные напряжения в бе-
~ тонных и железобетонных конструкциях гидротех-
¡3 "¡п нических сооружений. М. : Стройиздат, 1959. 72 с.
72. Бушманова А.В., Барабанщиков Ю.Г, Семенов К.В., Стручкова А.Я., Мановицкий С.С. Термическая трещиностойкость массивных фундаментных плит в строительный период // Инженерно-строительный журнал. 2017. № 8 (76). С. 193-200.
73. Бушманова А.В., Виденков Н.В., Семенов К.В., Барабанщиков Ю.Г., Дернакова А.В., Коровина В.К. Термонапряженное состояние массивных бетонных конструкций // Инженерно-строительный журнал. 2017. № 3 (71). С. 51-60.
74. Aniskin N., Nguyen T.C. Influence factors on the temperature field in a mass concrete // E3S Web of Conferences. 2019. Vol. 97. DOI: 10.1051/e3s-conf/20199705021
75. Нгуен Минь Вьет. Изучение решений по снижению термонапряженного состояния плотины из укатанного бетона во Вьетнаме : дис. ...к.т.н. Университет водных ресурсов в Ханое, 2017. 153 c.
76. Conrad M., Morris D, Steiger K. Thermal stress analysis of the son la dam during its construction // ICOLD Hanoi Symposium. 2010.
77. Во Ван Лунг, Данг Куок Дай. Исследования по контролю термонапряженного состояния плотин из укатанного бетона (провинция Куангнам). Отчет о дизайн-проекте. Ханой: институт ирригационного проектирования, 2010. 17 c.
78. Jaafara M.S., Bayagoob K.H., Noorzaei J., WaleedA.M.T. Development of finite element computer code for thermal analysis of roller compacted concrete dams // Advances in Engineering Software. 2007. Vol. 38. Issue 11-12. Pp. 886-895. DOI: 10.1016/j.adveng-soft.2006.08.040
79. Гинзбург С.М., Рукавишникова Т.Н., Шейнкер Н.Я. Имитационные модели для оценки температурного режима бетонной плотины на примере Бурейской ГЭС // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. 2002. Т. 241. С. 173-178.
80. Гинзбург С.М., Рукавишникова Т.Н., Шейнкер Н.Я. Применение имитационных моделей при идентификации параметров температурного режима бетонных массивов с стадии возведения // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. 2002. Т. 241. 240 с.
81. Крат Т.Ю., Рукавишникова Т.Н., Веденеева Б.Е. Оценка температурного режима и термонапряженного состояния блоков водослива при различных условиях бетонирования // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. 2007. Т. 248. С. 77-85.
82. Hongjie Chen, Zaobao Liu. Temperature control and thermal-induced stress field analysis of gongguo-qiao RCC dam // Journal of Thermal Analysis and Calo-rimetry. 2018. 11 p. DOI: 10.1007/s10973-018-7450-1
83. Aniskin N.A., Nguyen T.C. Temperature regime and thermal stress in a concrete massif with pipe cooling // Power Technology and Engineering. 2019. Vol. 52. Issue 6. Pp. 638-643. DOI: 10.1007/s10749-019-01009-9
Поступила в редакцию 27 сентября 2019 г. Принята в доработанном виде 8 ноября 2019 г. Одобрена для публикации 27 февраля 2020 г.
Об авторах: Николай Алексеевич Анискин — доктор технических наук, профессор, профессор кафедры гидравлики и гидротехнического строительства; Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ); 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26; РИНЦ ГО: 260568; aniskin@gic.mgsu.ru;
Нгуен Чонг Чык — аспирант кафедры гидравлики и гидротехнического строительства; Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ); 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26; РИНЦ ГО: 956450; hydraulics@gic.mgsu.ru.
REFERENCES
1. Barbara K., Maciej B., Maciej P., Aneta Z. Analysis of cracking risk in early age mass concrete with different aggregate types. Procedia Engineering. 2017; 193:234-241. DOI: 10.1016/j.proeng.2017.06.209
2. Bingqi L., Zhenhong W., Yunhui J., Zhenyang Z. Temperature control and crack prevention during construction in steep slope dams and stilling basins in high-altitude areas. Advances in Mechanical Engineering. 2018; 10:1-15. DOI: 10.1177/1687814017752480
3. Kuzmanovic V., Savic L., Mladenovic N. Computation of thermal-stresses and contraction joint distance of rcc dams. Journal of Thermal Stresses. 2013; 36(2):112-134. DOI: 10.1080/01495739.2013.764795
4. Rasskazov L.N., Orekhov V.G., Aniskin N.A., Malakhanov V.V, Bestuzheva A.S., Sainov M.P., Sol-datov P.V., Tolstikov V.V. Hydraulic structures, part 2. Moscow, 2011; 535. (rus.).
5. Khanzaei P.,AbdulrazegA.A., Samali B., Ghae-di K. Thermal and structural response of RCC dams during their service life. Journal of Thermal Stresses. 2015; 38:591-609. DOI: 10.1080/01495739.2015.1015862
6. Zhang X., Shi R., Dai H., Liu Q., Zhang X. Simulation and research on temperature field of taishan roller compacted concrete gravity dam. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019; 237:032117. DOI: 10.1088/1755-1315/237/3/032117
7. Aniskin N.A., Nguen Ch.Ch. Thermal stress state of a roleed conrete dam during construction in Vietnam. Industrial and Civil Engineering. 2018; 11:57-61. (rus.).
8. Sayed-Ahmed E.Y., Abdelrahman A.A., Em-baby R.A. Concrete dams: thermal-stress and construction stage analysis. Dams and Reservoirs. 2018; 28(1):12-30. DOI: 10.1680/jdare.16.00055
9. Aniskin N.A. Temperature regime of a gravity dam from rolled concrete. Hydrotechnical Construction. 2005; 12:13-17. (rus.).
10. Aniskin N.A. Forecast of exothermic heating of massive concrete structures. Vestnik MGSU [Proceedings of the Moscow State University of Civil Engineering]. 2009; 3:216-223. (rus.).
11. Cervera M., Oliver J., Prato T. Simulation of construction of RCC dams - II: Stress and damage. Jour-
nal of Structural Engineering. 2000; 126(9):1062-1069. DOI: 10.1061/(asce)0733-9445(2000)126:9(1062)
12. Ben-Gao Yang, Peng He, Gao-You Peng, Tong Lu. Temperature-stress coupling mechanism analysis of one-time pouring mass concrete. Thermal Science. 2019; 23(3 Part A):1615-1621. DOI: 10.2298/ tsci180825231y
13. Nguyen T.C., Bui A.K. Evaluation of the impact of parameter inputs of concrete mix on the distri- ^ n bution of temperature in the mass concrete structure. ® o Structural Integrity and Life. 2019; 19(1):8-12. J J
14. Aniskin N.4., Nguyen T.C. The thermal stress V * of roller-compacted concrete dams during construction. G g MATEC Web of Conferences. 2018; 196:04059. DOI: W ^ 10.1051/matecconf/201819604059 V *
15. Zheng Si, Qian Zhang, Ling Zhi Huang, Dan O S Yang. Development of simulation program for tem- h N perature field of mass concrete structures. E3S Web of J 9 Conferences. 2018; 38:03020. DOI: 10.1051/e3sconf/ ° ^ 20183803020 | g
16. JIa Chao, Shao Anzhi, Li Yong, Ren Qingwen. o S Analyses of thermal stress field of high concrete dams q i during the process of construction. National Program S S on Key Basic Research. 2007; 112-117. DOI: 10.1109/ | S APPEEC.2010.5449456 o ^
17. Ginzburg S.M., Rukavishnikova T.N., Shey- a 0 nker N.Ya. The use of simulation models to identify d ^ the temperature parameters of concrete massifs from > g the construction stage. Proceedings VNIIG Vedeneeva. t ( 2002; 241:240. (rus.).
18. Tressa Kurian, Kavitha P.E., Bennet Kuriakose. | e Numerical analysis of temperature distribution across the * V cross section ofa concrete dam during early ages.American o O Journal of Engineering Research (AJER). 2013; 1:26-31. ^ 1
19. Nguen Dang Zang. Temperature regime of * 5 concrete gravity dams : dis. ... cand. tech. of sciences. 5 g Mocsow, 2006; 177. (rus.). S 5
20. Nguen Khoang. Temperature regulation of u o
concrete massive buttress dams : dis. ... cand. tech. of * *
w w
sciences. Mocsow, 2014; 165. (rus.). * *
10 10
21. Li Q., Liang G., Hu Y., Zuo Z. Numerical anal- o o ysis on temperature rise ofa concrete arch dam after seal- 0 0
ing based on measured data. Mathematical Problems in Engineering. 2014; 12. DOI: 10.1155/2014/602818
22. Zhang X.G., Wang T., Sun J.P., Zhang Q., Song Z.P., Wang J.J. Numerical simulation analysis of temperature control of large volume concrete aqueduct. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2018; 199:032044. DOI: 10.1088/1755-1315/199/3/032044
23. Adrian M. L. A finite element model for the prediction of thermal stresses in mass concrete. University of Florida, 2009; 177.
24. Vladan K., Ljubodrag S., Nikola M. Computation of thermal-stresses and contraction joint distance of RCC dams. Journal of Thermal Stresses. 2013; 36: 112-134. DOI: 10.1080/01495739.2013.764795
25. ACI Committee 207 - Mass and thermally controlled concrete. 2017. 30.
26. Fu WQ, Han SF. Prevention and control of concrete project crack. In: Han SF, Geng WS, editors. Control instruction of reinforced concrete structure crack. Beijing, Chemical Industry Press, 2006; 213-242.
27. Thi My Dung Do, Thanh Quang Khai Lam. Solutions to improve the quality of mass concrete construction in climate conditions of Southern Vietnam. International Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering (IJITEE). 2019; 8(6C2):188-192.
28. Castilho E., Schcla N., Tiago C., Farinha tv tv M.L.B. FEA model for the simulation of the hydrapi' fi tion process and temperature evolution during the cono 3 creting of an arch dam. Engineering Structures. 2018;
174:165-177. DOI: 10.1016/j.engstruct.2018.07.065
29. Aniskin N., Nguyen T.C. Temperature regime of , ■ massive concrete dams in the zone of contact with the base.
(d
g IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2018;
| = 365:042083. DOI: 10.1088/1757-899X/365/4/042083 i_ o
If > 30. Zhu Bofang. Thermal stresses and tempera-
aT ^ ture control of mass concrete. Prin. in the Uni. States of
| | Amer. 2014; 497. DOI: 10.1016/C2012-0-06038-3
O.J 31. Teleshev V.I., Vatin N.I., Marchuk A.N.,
o Komarinskiy M.V Production of hydraulic works. part
<§< 1. Moscow, 2012; 485. (rus.).
o § 32. Aniskin N.A., Nguyen Chong Chyk, Bry-
| anskiy I.A., Dam Khyu Khyng. Determination of the
w temperature field and the thermal stress state of the laid
~ "Eo concrete mass using the finite element method. Vestnik
■g ° MGSU [Proceedings of the Moscow State University
St g of Civil Engineering]. 2018; 13(11):1407-1418. DOI:
g> ^ 10.22227/1997-0935.2018.11.1407-1418 (rus.).
9 | 33. Nguyen T.C, Pham V.T., Bui A.K. The effects
§ ° of insulation thickness on temperature field and evalu-
2 ating cracking in the mass concrete. Electronic Journal
$ § of Structural Engineering. 2018; 18(2):128-132.
IT ^ 34. Kraynov A.Yu., Min'kov L.L. Numerical
y 3 methods for solving heat and mass transfer problems.
| O Tomsk, 2016; 92. (rus.).
g 2 35. Krat T.Yu., Rukavishnikov T.N., Vedeneyeva
| B.Ye. Assessment of temperature conditions and ther-
¡3 In mal stress state of spillway blocks under various conditions
bq > of concreting. Vestnik VNIIG. 2007; 248:77-85. (rus.).
36. Hai T.H., Thuc L.V. The effect of splitting concrete placement on controlling thermal cracking in mass concrete // Journal of science and technology in civil engineering. 2017; 11(6):22-28. URL: http://stce. nuce.edu.vn/index.php/en/article/view/932
37. Tu A.D., Adrian M.L., Mang T., Michael J.B. Importance of insulation at the bottom of mass concrete placed on soil with high groundwater. Transportation Research Record Journal of the Transportation Research Board. 2013; 2342:113-120. DOI: 10.3141/2342-14
38. Ding H., Zhang L., Zhang P., Zhu Q. Thermal and stress analysis of early age concrete for spread footing. Transactions of Tianjin University. 2015; 21(6):477-483. DOI: 10.1007/s12209-015-2563-0
39. Zreiki J., Bouchelaghem F., Chaouche M. Early-age behaviour of concrete in massive structures, experimentation and modeling. Nuclear Engineering and Design. 2010; 240(10):2643-2654. DOI: 10.1016/j. nucengdes.2010.07.010
40. Teleshev V.I., Vatin N.I., Marchuk A.N., Komarinskiy M.V Production ofhydraulic works. part 1. Moscow, 2012; 485. (rus.).
41. Zhong R., Hou G., Qiang S. An improved composite element method for the simulation of temperature field in massive concrete with embedded cooling pipe. Applied Thermal Engineering. 2017; 124:14091417. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2017.06.124
42. Nguyen T.C., Tang V.L., Bulgakov B.I. Designing the composition of concrete with mineral additives and assessment of the possibility of cracking in cementconcrete pavement. Materials Science Forum. 2018; 931:667-673. DOI: 10.4028/www.scientifc.net/ MSF.931.667
43. Seo Ki-Young, Kim Hee-Sung, Jin Chi-Sub. Determination of thermal cracking index of internal restricted mass concrete using a numerical analysis. Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection. 2007; 11(1):57-67.
44. Bamforth P.B. Early-age thermal crack control in concrete. London, 2007; 268.
45. Eydel'man S.Ya. Natural study of the concrete dam of the Bratsk HPP. Leningrad branch, 1975; 293. (rus.).
46. Zhang Xiao-fei, Li Shou-yi, Li Yan-long, Ge Yao, Li Hui. Effect of superficial insulation on roller-compacted concrete dams in cold regions. Advances in Engineering Software. 2011; 42(11):939-943. DOI: 10.1016/j.advengsoft.2011.06.004
47. Lam T.V., Bulgakov B.I., Aleksandrova O.V, Larsen O.A., Anh P.N. Effect of rice husk ash and fly ash on the compressive strength of high performance concrete. E3S Web of Conf. 2018; 33:02030. DOI: 10.1051/e3sconf/20183302030
48. Japan Concrete Institute. Guidelines for control of cracking of mass concrete 2016. Published by japan concrete institute. 302.
49. Aniskin N.A., Nguyen T.C., Hoang Q.L. Influence of size and construction schedule of massive
concrete structures on its temperature regime. MATEC Web of Conferences. 2018; 251:02014. DOI: 10.1051/ matecconf/201825102014
50. Abdel-Raheema M., Quintanaa O., Moralesa M., Marroquin-Villaa Y., Ramosa D., Hernandez S. Construction methods used for controlling temperature in mass concrete structures. Creative Construction Conference. 2018; 139-146. DOI: 10.3311/CCC2018-019
51. Gajda J., Vangeem M. Controlling temperatures in mass concrete. Concrete international. 2002; 1:60-62.
52. Nagataki S., Ono S. State of the art of pre-cooling method for massive concrete. Concrete Technology. 1991; 29(12).
53. Sheng-hong Chen, Peifang Su, Isam Shahrour. Composite element algorithm for the thermal analysis of mass concrete Simulation of cooling pipes. International Journal of Numerical Methods for Heat & Fluid Flow. 2011; 21(4):434-447. DOI: 10.1108/09615531111123100
54. Zheng W., Pan P., Ye L. Study on thermal stress and temperature cracks control of longlin roller compacted concrete gravity dam. Applied Mechanics and Materials. 2012; 212-213:912-916. DOI: 10.4028/ www.scientific.net/AMM.212-213.912
55. Li C., Li Y. Optimization of cooling pipes inside mass concrete bridge pile cap. The 2nd World Conference on Humanities and Social Sciences. 2017; 25-30. URL: https://webofproceedings.org/proceed-ings_series/ESSP/WCHSS%202017/WCHSS005.pdf
56. Liu X., Zhang C., Chang X., Zhou W., Cheng Y., Duan Y. Precise simulation analysis of the thermal field in mass concrete with a pipe water cooling system. Applied Thermal Engineering. 2015; 78:449-459. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2014.12.050
57. Qiu Y., Zhan G.. Stress and damage in concrete induced by pipe cooling at mesoscopic scale. Advances in Mechanical Engineering. 2017; 9(2):1-17. DOI: 10.1177/1687814017690509
58. Yong-xing Hong, Wen Chen, Ji Lin, Jian Gong, Hong-da Cheng. Thermal field in water pipe cooling concrete hydrostructures simulated with singular boundary method. Water Science and Engineering. 2017; 10(2):107-114. DOI: 10.1016/j.wse.2017.06.004
59. Klemczak B., Knoppik A.W.K. Reinforced concrete tank walls and bridge abutments: Early-age behaviour, analytic approaches and numerical models. Engineering Structures. 2005. DOI: 10.1016/j.eng-struct.2014.11.031
60. Su H., Duan D., Lu Z. Research on crack control of mass concrete structure. Insight - Civil Engineering. 2018; 1:11-19. URL: https://pdfs.semanticscholar.org/ba 96/2d396c6b0cf6a279ea36d6c9b89271c11486.pdf
61. Cheng J., Li T.C., Liu X., Zhao L.H. A 3D discrete FEM iterative algorithm for solving the water pipe cooling problems of massive concrete structures. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics. 2016; 40(4):487-508. DOI: 10.1002/ nag.2409
62. Liu X., Zhang C., Chang X., Zhou W., Cheng Y., Duan Y. Precise simulation analysis of the thermal feld in mass concrete with a pipe water cooling system. Applied thermal Engineering. 2015; 78(5):449-459. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2014.12.050
63. Nguyen T.C., Huynh T.P., Tang V.L. Prevention of crack formation in mass concrete at early age by cooling pipe system. Asian Journal of Civil Engineering. 2019; 20(8):1101-1107. DOI: 10.1007/s42107-019-00175-5
64. Nguyen T.C., Luu X.B. Reducing temperature difference in mass concrete by surface insulation. Magazine of Civil Engineering. 2019; 4(88):70-79. DOI: 10.18720/MCE.88.7
65. Yuan-Yuan Chen, Ssu-Yu Chen, Chien-Jou Yang, Hei-Tao Chen. Effects of insulation materials on mass concrete with Pozzolans. Construction and Building Materials. 2017; 137:261-271. DOI: 10.1016/j.con-buildmat.2017.01.059
66. Nguyen C.T., Aniskin N.A. Temperature regime during the construction massive concrete with pipe cooling. Magazine of Civil Engineering. 2019; 89(5):156-166. DOI: 10.18720/MCE.89.13
67. Vasil'yev P.I., Kononov Yu.I., Mal'kevich A.B., Semenov K.V. Thermal stress state of a massive con-
^ m
crete wall (slab) in the construction period: guidelines e < for the course project. St. Petersburg, LSTU, 1991; Jh 32. (rus.). k I
68. Semenov K.V., Konstantinov I.A., Savchen- 3 g ko A.V., Kokoreva K.A., Nesterov A.A. The effect of W C temperature effects in the calculations of the thermally V *
stressed state of discretely stacked concrete bodies. M 1
0 c/j
Construction of unique buildings and structures. 2015; h N 5(32):18-28. (rus.). J 9
69. Rahimi A., Noorzaei J. Thermal and structural o 7
analysis of roller compacted concrete (RCC) dams by 39
1 g
finite element code. Australian Journal of Basic and ° en
Applied Sciences. 2011; 5(12):2761-2767. Q i
70. Rtishcheva A.S. Theoretical foundations of § ) hydraulics and heat engineering : study guide. Uly- u S anovsk, UlGTU, 2007; 171. (rus.). O §
71. Frid S.A. Temperature stresses in concrete and § 33 reinforced concrete structures of hydraulic structures. d ° Moscow, 1959; 72. (rus.). > g
72. Bushmanova A.V, Barabanshchikov Yu.G., i o Semenov K.V., Struchkova A.Ya., Manovitskiy S.S. t § Thermal crack resistance of massive foundation slabs e § during the construction period. Magazine of Civil En- • V gineering. 2017; 8(76):193-200. (rus.). l O
73. Bushmanova A.V., Videnkov N.V., Seme- g s
nov K.V., Barabanshchikov Yu.G., Dernakova A.V, s 5
Korovina V.K. Thermal stress state of massive con- 1 S
w 00
crete structures. Magazine of Civil Engineering. 2017; L I
3(71):51-60. (rus.). Uo
74. Aniskin N., Nguyen T.C. Influence fac- ® * tors on the temperature field in a mass concrete. E3S ** ** Web of Conferences. 2019; 97. DOI: 10.1051/e3s- 0 0 conf/20199705021 0 0
75. Nguyen Mini Viyet. Study of solutions to reduce the thermal stress state of rolled concrete dam in Vietnam : thesis. ... ph.D. Hanoi Water University, 2017; 153.
76. Conrad M., Morris D., Steiger K. Thermal stress analysis of the son la dam during its construction. ICOLD Hanoi Symposium. 2010.
77. Vo Van Lung, Dang Kuok Daj. Research on thermally stressed state of rolled concrete dams (Quangnam Province). Design Project Report. Hanoi, Institute of Irrigation Design, 2010; 17.
78. Jaafara M.S., Bayagoob K.H., Noorzaei J., Waleed A.M.T. Development of finite element computer code for thermal analysis of roller compacted concrete dams. Advances in Engineering Software. 2007; 38(11-12):886-895. DOI: 10.1016/j.advengsoft. 2006.08.040
79. Ginzburg S.M., Rukavishnikova T.N., Shey-nker N.Ya. Simulation models for assessing the temperature regime of a concrete dam using the example of the
Bureyskaya HPP. Proceedings VNIIG. B.E. Vedeneeva. 2002; 241:173-178. (rus.).
80. Ginzburg S.M., Rukavishnikova T.N., Shey-nker N.Ya. The use of simulation models to identify the temperature parameters of concrete massifs from the construction stage. Proceedings VNIIG. B.E. Vedeneeva. 2002; 241:240. (rus.).
81. Krat T.Yu., Rukavishnikova T.N., Vedeneyeva B.Ye. Assessment of temperature conditions and thermal stress state of spillway blocks under various conditions of concreting. Proceedings VNIIG. B.E. Vedeneeva. 2007; 248:77-85. (rus.).
82. Chen H., Liu Z.. Temperature control and thermal-induced stress field analysis of gongguoqiao RCC dam. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2018; 11. DOI: 10.1007/s10973-018-7450-1
83. Aniskin N.A., Nguyen T.C. Temperature regime and thermal stress in a concrete massif with pipe cooling. Power Technology and Engineering. 2019; 52(6):638-643. DOI: 10.1007/s10749-019-01009-9
Received September 27, 2019.
Adopted in a revised form on November 8, 2019.
O O Approved for publication February 27, 2020. N N
o o
(V (V
, , Bionotes: Nikolay A. Aniskin — Doctor of Technical Sciences, Professor, Professor ofDepartment of Hydraulics to to
g (D and hydraulic engineering; Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU);
> In 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; ID RISC: 260568; aniskin@gic.mgsu.ru;
c to
HQ in
m g)
Ü
<D <u
O ë —' "t^ o
o cj CD <f
S =
cm g
iD
o O
LO CO CD O
I
CD CD
<f) ID
^ ï
iE 35
Ü (0
® a
ta >
Nguyen Trong Chuc — postgraduate student, Department " Hydraulics and hydraulic engineering", Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU); 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; ID RISC: 956450; hydraulics@gic.mgsu.ru.
