• Аруова Лязат Боранбаевна
  • 2006
  • 38

Теоретические и практические аспекты комбинированной гелиотермообработки бетона в условиях сухого жаркого климата Республики Казахстан автореферат диссертации для написания диплома, курсовой работы, тема для доклада и реферата

Теоретические и практические аспекты комбинированной гелиотермообработки бетона в условиях сухого жаркого климата Республики Казахстан - темы дипломов, курсовиков, рефератов и докладов Ознакомиться с текстом работы
Специальность ВАК РФ: 05.23.08 — Технология и организация строительства
  • Реферун рекомендует следующие темы дипломов:
  • Прогнозирование прочности бетона, твердеющего при переменных температурах
  • Реферун советует написать курсовую работу на тему:
  • Особенности развития температур при устройстве пролетных строений эстакад по отношению их влияния на морозостойкость бетона
  • Реферун советует написать реферат на тему:
  • Предупреждение появления температурных трещин в крупноразмерных конструкциях транспортных сооружений простой формы, имеющих различную массивность и разработка способов обеспечения однородности физико-механических характеристик бетона по их объему
  • Реферун предлагает написать доклад на тему:
  • Учет особенностей формирования собственного термонапряженного состояния бетона при разработке мероприятий по предупреждению трещинообразования при поэтапном бетонировании горизонтальных конструктивных элементов
  • Структура расходов на выработку теплоты
Поделиться с друзьями:

Выдержки из автореферата диссертации Аруова Лязат Боранбаевна, 2006, 05.23.08 — Технология и организация строительства

Солнечная энергия - практически неограниченный источник, мощность которого на поверхности земли оценивается в 20 млрд.кВт. Это более чем в 100 раз выше прогнозных значений требуемой электрической мощности для планеты в целом на уровне 2000 г.; причем использование этого огромного источника энергии не сопряжено с каким-либо-загрязнением окружающей среды. Сегодня в условиях возрастающих ограничений на органические топливно-энергетические ресурсы, усложнения и удорожания их добычи большое значение придается использованию солнечной энергии.

В Республике Казахстан строительство развивается быстрыми темпами и идет по двум направлениям - полносборное и монолитное. Односторонняя ориентация на монолитное строительство, преобладаемое в некоторых странах (например, на Украине), не является лучшим решением, поскольку то и другое направление в строительстве имеет свои преимущества и слабые стороны, поэтому рациональный путь - развитие двух направлений. Во всех технически развитых странах (Франция, Германия, США, Швеция и др.) полносборное строительство составляет 40% от его общего объема и только в сейсмических районах эти объемы несколько меньше (Япония и др.) и составляют около 20%. Для сборного строительства в Республике Казахстан существует хорошая индустриальная база, созданная еще в Советском Союзе, и она продолжает развиваться.

Вместе с тем, промышленность сборного железобетона является крупным потребителем тепловой энергии, а наиболее энергоемкий технологический процесс, на который расходуется более 70% энергии, - тепловая обработка изделий. В нашей республике южные районы отличаются сухим жарким климатом; с целью сокращения энергозатрат на производство сборного железобетона целесообразно использовать энергию солнца, поэтому среди применяемых в условиях сухого жаркого климата способов тепловой обработки бетона самыми рациональными являются методы гелиотермообработ-ки. За последние годы были разработаны и внедрены в производство такие эффективные способы тепловой обработки железобетонных изделий с использованием солнечной энергии в условиях открытых цехов и полигонов, как гелиотермообработка с применением свегопрозрачных теплоизолирующих покрытий СВИТАТ, в том числе в гелиоформах с теплоаккумулирую-щими элементами; как гелиопрогрев с применением специальных пленкообразующих составов и др. С появлением комбинированных методов гелиотер-мообработки представляется возможным круглогодичное использование солнечной энергии для тепловой обработки изделий из бетона и железобетона, что сделает производство сборных железобетонных конструкций менее энергоемким.

Методы тепловой обработки с применением солнечной энергии начинают осваиваться на заводах сборного железобетона, где до недавнего времени применялся только паропрогрев. Многообразие способов гелиотермо-обработки обеспечивает выбор оптимального и экономичного способа для

прогрева данного вида конструкции с минимальными затратами. Гелиотех-нология в производстве бетона повышает коэффициент полезного использования энергии при ускорении твердения бетона, в т.ч. за счет проявления внутреннего источника - экзотермии цемента, а мягкие режимы прогрева и остывания изделий способствуют получению готовых изделий высокого качества.

Несмотря на это, возможности методов тепловой обработки бетона с помощью солнечной энергии далеко не раскрыты; они еще не заняли должного места в промышленности. Это объясняется относительной молодостью большинства методов, недостаточными знаниями производственниками техники гелиотермообработки из-за отсутствия информации.

Таким образом, использование солнечной энергии является перспективным методом тепловой обработки бетонов в условиях сухого жаркого климата, но возможности этого метода еще не исчерпаны. Необходимы исследования, которые позволили бы развить методы гелиотермообработки, разработать новые и способствовать их внедрению в производство, в том числе и при строительстве зданий и сооружений из монолитного железобетона.

В настоящей работе автором поставлена и решена важная научно-техническая проблема эффективного использования солнечной энергии для тепловой обработки железобетона в условиях сухого жаркого климата на заводах и полигонах, а также приведены результаты исследований, проведенных автором за последние годы в- лаборатории строительных материалов НИИЖБ и Кызылординском государственном университете им. Коркыт Ата и результаты внедрения в производство этих эффективных энергосберегающих методов тепловой обработки бетона на предприятиях Республики Казахстан.

Рабочая гипотеза, выдвинутая автором, состояла в том, что при рациональном комплексном использовании солнечной энергии и добавочном привлечении традиционных теплоносителей с учетом использования применяемого в настоящее время оборудования, а также особенностей твердения бетонов в условиях жаркого сухого климата, можно обеспечить решение важной технической задачи всесезонного энергоэффективного, экономичного и экологически чистого производства железобетонных изделий.

Цель диссертации: разработать эффективные, экономичные и экологически чистые технологии и способы производства железобетонных изделий для полносборного и смешанного строительства при тепловой обработке бетона за счет круглогодичного использования солнечной энергии в районах с сухим и жарким климатом.

Автор защищает:

- Выдвинутые положения по использованию солнечной энергии для тепловой обработке бетона при производстве сборных железобетонных изделий, позволяющие снизить энергоемкость и стоимость их производства.

- Выявленный характер взаимосвязи между временем поступления солнечной радиации при прогреве изделий и параметрами прочности бетона.

- Установленную степень влияния количества поступающей солнечной энергии на характер и равномерность формирования температурных полей в прогреваемых изделиях различной толщины и площади поверхности.

- Выявленные особенности структуры и основные свойства бетонов, прошедших гелиотермообработку.

- Разработанный метод малоэнергоемкой тепловой обработки бетона при производстве сборных бетонных и железобетонных конструкций на полигонах с применением традиционных источников энергии при недостаточном поступлении солнечной энергии в дождливую "или пасмурную погоду.

- Разработанный новый метод экологически чистой комбинированной гелиотермообработки при выдерживании прогреваемых изделий в светопро-зрачных камерах в сочетании с применением пленкообразующих составов.

Научная новизна работы.

В диссертации установлены:

- Теоретические положения по получению бетонов с качественной структурой и физико-техническими характеристиками при гелиотермообра-ботке за счет обеспечения благоприятных температурно-влажностных режимов прогрева бетона и формирования благоприятного термонапряженного состояния изделий вследствие равномерных температурных полей.

- Данные о влиянии солнечной радиации, поступающей для прогрева изделий в разное время суток, на характер структурообразования бетона и его свойства.

- Зависимость равномерности формирования температурных полей в различных изделиях от количества поступающей солнечной энергии.

- Особенности структуры и основных" свойств бетонов в изделиях, прошедших гелиопрогрев, не отличающихся по сравнению со структурой и аналогичными свойствами бетонов в изделиях, прошедших термообработку традиционными методами или твердевшие в нормальных условиях.

- Новые малоэнергоемкие методы термообработки бетона с помощью солнечной радиации в комбинации с использованием традиционных источников энергии для круглогодичной работы полигонов.

- Высокоэффективный метод комбинированной термообработки бетона в свегопрозрачных камерах с использованием пленкообразующих составов преимущественно на базе водорастворимых полимеров с целью предохранения его от влагопотерь.

Практическое значение работы: показана возможность полного отказа от традиционного паропрогрева изделий на полигонах в условиях жаркого климата при гелиотермообработке в свегопрозрачных камерах из полимерных материалов с применением вододисперсионного пленкообразующего состава в сочетании с дублирующими методами электротермообработки. Такая гелиотермообработка обеспечивает высокое качество сборного железобетона при суточном цикле производства, позволяет значительно экономить тепловую энергию и создавать экологически «чистые» производства, в том числе в пасмурную и дождливую погоду.

Реализация работы. Основные положения работы доложены на Первой Всероссийской конференции, посвященной 100-летию В.В. Михайлова (г. Москва, НИИЖБ, 2001 г.), международной научно-практической конференции «Инженерная наука Казахстана на пороге 21 века, посвященной 10-летию Инженерной Академии РК» (г. Алматы, 2001 г.), международной научно-практической конференции «Строительство на пороге 21 века и импор-тозамещение» (НИИСтромпроект, г. Алматы 2001 г.), международной научно-практической конференции «Валихановские чтения» (Кокшетауский государственный университет им. Ш. Валиханова).

Внедрение результатов. Гелиотермообрабтка железобетонных изделий в свегопрозрачных камерах из полимерных материалов с использованием вододисперсионных пленкообразующих материалов (ВПС) внедрена в 1995 году на гелиополигоне ЖБИ (г. Актау) АО «ПУС»; Гелиотермообработ-ка железобетонных конструкций в комбинированной гелиокамере с использованием вододисперсионных пленкообразующих материалов (ВПС) внедрена на гелиополигоне в 2001 году в АО ДСК, а в 2004 году - на гелиополигоне комбината строительных материалов (КСМ) АО «Курылыс» г. Кызылорда Республика Казахстан. Разработаны рекомендации для производственного применения солнечной энергии для термообработки сборных железобетонных изделий на полигонах Республики Казахстан.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 30 печатных работах, включая одну монографию общим объемом 9,8 пл., 4 авторских свидетельства об изобретении (Республика Казахстан).

Структура и объем диссертации. Работа имеет объем . 235 страниц текста, включает введение, пять глав, выводы, список использованной литературы, а также 7 листов приложений. Общий объем 242 страницы

Основные выводы

1. Проведенный комплекс теоретических и экспериментальных исследований и производственное освоение разработанной автором комбинированной гелиотермообработки бетонных и железобетонных изделий подтвердил выдвинутую гипотезу о возможности всесезонного энергоэффективного, экономичного и экологически чистого производства железобетонных изделий в условиях сухого жаркого климата. Таким образом, выполнена задача научного обоснования технологических решений, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие экономики в части производства широкого спектра строительных изделий и конструкций.

2. Разработан и внедрен в производство новый малоэнергоемкий способ прогрева бетона при производстве изделий на полигонах с применением возобновляемого источника энергии в виде солнечной радиации, а при недостаточном ее поступлении в дождливую и пасмурную погоду - с частичной компенсацией за счет традиционных энергоресурсов. Способ комбинированной гелиотермообработки предусматривает выдерживание прогреваемых изделий в свегопрозрачных камерах с применением пленкообразующих составов; в данной разработке объединены и научно обоснованы ранее применявшиеся частные приемы гелиотермообработки.

3. Исследование физико-механических свойств и структурных особенностей бетонов показывает высокое качество изделий, прогретых по предложенному способу. Исследованиями автора доказано, что величина влагопо-терь при комбинированной гелиотермообработке не превышает 10%, что не сказывается отрицательно на свойствах и структуре бетона в суточном возрасте в условиях сухого жаркого климата.

4. Установлено значение предельных градиентов температуры, которые зависят от сформированности структуры бетона к моменту начала нагрева и других факторов. При апробированных способах гелиотермообработки они могут достигать 0,4-1,04°С/см и при комбинированных методах гелиотермо-обарботки 0,7-1,1°С/см.

Выявленные закономерности тепло- и массопереноса при гелиотермо-обработке бетона позволяют более обосновано подходить к назначению ее параметров и выдерживанию отформованных конструкций до приобретения требуемой прочности. Выявлены характерные особенности внешнего массо-обмена в процессе различных способов гелиотермообработки, показана роль различных технологических параметров.

5. Изучение структуры бетонов изделий, подвергнувшихся гелиотер-мообработке, показало, что фазовый состав новообразований не имеет заметного отличия по сравнению с цементным камнем бетонов, твердевших в нормальных условиях, что обуславливает их высокое качество.

6. Установлена взаимосвязь между временем тепловой обработки бетона в изделиях и нарастанием прочности бетона в зависимости от времени поступления солнечной радиации. Характер поступления солнечной энергии существенно изменяется в течение светового дня в условиях Республики Казахстан, в летнее время полная радиация достигает в день 6,8-6,3 кВтч/м2, а в осенне-весенне время года составляет 4-2,2 кВтч/м2. Это оказывает весьма значительное влияние на продолжительность термообработки и нарастание прочности бетона.

7. Доказана взаимосвязь между поступлением солнечной энергии и равномерностью формирования температурного поля в прогреваемом изделии в зависимости от площади его обогреваемой поверхности и толщины. Характер формирования температурного поля по сечению прогреваемых изделий позволяет определять и применять дополнительные меры по обеспечению равномерности прогрева.

8. Установлено, что все бетоны, подвергнутые гелиотермообработке, имеют прочность на сжатие и прочность на растяжение при изгибе выше прочности пропаренных бетонов, что обусловлено более благоприятными режимами прогрева. Зависимость прочности бетонов, подвергнутых гелиотермообработке в условиях сухого жаркого климата от В/Ц полностью сохраняется; чем ниже В/Ц бетонов, тем выше их прочность.

9. Установлена общая тенденция к повышению модуля упругости бетонов, прошедших гелиотермообработку в условиях сухого жаркого климата на 10-15%, по сравнению с бетонами, подвергнутыми пропариванию.

10. Доказано, что морозостойкость бетонов, подвергнутых гелиотермообработке в условиях сухого жаркого климата высокая, коэффициент морозостойкости этих бетонов находится в пределах 1,005-1,2.

11. В качестве исходных данных при проектировании технологических линий на полигонах при разработанных способах гелиотермообработки следует учитывать типоразмеры изделий, модуль их поверхности, вид и марки бетона, климатические данные конкретного региона, теплотехнические ха-

рактеристики гелиоформы и другими факторы, с учетом которых выполняются расчеты тепловых балансов, устанавливаются тепловые режимы прогрева изделий и прогнозируется приобретаемые прочности.

12. Применение дополнительных источников электрообогрева призвано компенсировать дефицит солнечной энергии при тепловой обработке изделий по установленным режимам в различных погодно-климатических условиях на основе их регулируемого подключения, а потому предполагает не только высокую оперативность их включения, но и постоянное наличие на предприятии свободных электрических мощностей; при этом разница в расходах энергии в солнечную и бессолнечную погоду составляет 15-30% от количества энергии, необходимой для получения в суточном возрасте 50-55% 1*2213. Исследования комплексной гелиотермообработки, выполненные в производственных условиях, подтвердили их полную сходимость с результатами экспериментов в лабораторных условиях и показали высокую эффективность способов гелиотермообработки в теплые периоды года, а также высокую эффективность комбинированной гелиотермообработки изделий в зимние периоды года с одновременным использованием солнечной энергии и дополнительно-дублирующих источников энергии.

14. Технико-экономическое сравнение применения способов комбинированной гелиотермообработки с паропрогревом показывает преимущество первых при изготовлении конструкций и изделий. Новые подходы к технологии гелиотермообработки бетона в условиях сухого жаркого климата Республики Казахстан дают экономию 50-100% традиционного топлива при тепловой обработке сборного железобетона, экологически чистую окружающую среду, свободную от дымовых выбросов котельных, и гарантированное высокое качество изделий и конструкций при суточном цикле оборачиваемости форм.

Результаты исследований неоднократно докладывались на различных конференциях, в т.ч. международных; опубликованы в виде одной монографии, книг, брошюр и статей. Основные положения диссертации отражены в следующих опубликованных работах:

1. Аруова Л.Б. «Комбинированная гелиотермообработка бетона», г. Алматы «Гылым», 2004 г. - 143 с.

2. Учебное пособие по дисциплине «Строительные материалы и конструкции» для студентов инженерно-строительных специальностей «Гелиотермообработка бетонных и железобетонных изделий и конструкций», г. Кы-зылорда, 1999 г. - 56 с.

3. Аруова Л.Б. Гелиотермообработка железобетонных изделий с использованием пленкообразующих составов. Москва, «Бетон и железобетон» №4, 1994г.-С.23.

4. Аруова Л.Б. Характер формирования температурных полей при ге-лиотермообработке бетона//«Бетон и железобетон» - №6 - Москва, 1996 г.

5. Крылов Б.А., Аруова Л.Б. Комбинированный метод использования гелиотехнологии на полигонах//«Бетон и железобетон» - №12 - Москва, 1996 г.

6. Аруова Л.Б. Использование климатических факторов в технологии бетонов в районах с сухим жарким климатом//«Наука и образование Южного Казахстана» №4( 11) - г. Шымкент -1998г.-С.110-112.

7. Аруова Л.Б., Бисенов К.А., Даужанов Н.Т. Гелиотермообработка железобетонных изделий в условиях сухого жаркого климата//«Наука и образование Южного Казахстана». Серия «Строительство и строительные материалы», г. Шымкент -1997 г.

8. Аруова Л.Б. Энергосберегающие технологии в условиях сухого жаркого климат. В сб. Научных трудов научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития науки и образования», г. Кызылорда, 1999 г.

9. Аруова Л.Б., Абдибаттаева М.М. Кинетика твердения бетона при комбинированной гелиотермообработке в условиях Кызылординской облас-ти//«Поиск» №3 - г. Алматы: «Высшая школа Казахстана» - 2001 г.

10. Аруова Б.Л., Абдибаттаева М.М. Гелиотермообработка бетона с применением латексных пленкообразующих составов//«Наука и образование Южного Казахстана», №10(17) - Серия «Строительство и строительные материалы», г. Шымкент - 1999 г. - С.124-128.

11. Аруова Л.Б., Абдибаттаева М.М. Комбинированная гелиотермообработка в зимних условиях. В сб. 1 Всероссийской конференции, посвященной 100-летию Михайлова, НИИЖБ, Москва, 2001 г.

12. Бисенов К.А., Аруова Л.Б., Абдибаттаева М.М. Морозостойкость бетона при комбинированной гелиотермообработке. В сб. международной научно-практической конференции «Инженерная наука Казахстана на пороге 21 века, посвященная 10-летию Инженерной Академии РК», г. Алматы -2001 г.-С.10-11.

13. Бисенов К.А., Аруова Л.Б., Абдибаттаева М.М. Прочность бетона при различных способах комбинированной гелиотермообработки. В сб. международной научно-практической конференции «Строительство на пороге 21 века и импортозамещение», НИИСтромпроект, г. Алматы - 2001 г. - С. 104107.

14. Аруова Л.Б., Абдибаттаева М.М. Закономерности формирования температурных полей в бетоне при различных способах гелиотермообработки. В сб. международной научно-практической конференции «Валихановские чтения», Кокшетау - 2001 г.

15. Аруова Л.Б. Влияние интенсивности обезвоживания и величины влагопотерь на формирование структуры бетонов//«Поиск» №3 — г. Алматы: «Высшая школа Казахстана» - 2002 г. - С.32-33.

16. Аруова Л.Б. Особенности структуры бетонов, подвергнутых различным способам гелиотермообработки//«Поиск» №4 - г. Алматы: «Высшая школа Казахстана» - 2002 г. - С.48-52.

17. Аруова Л.Б. Производство железобетонных конструкций с использованием для ускорения твердения гелиотехнологии в Республике Казах-

стан//«Поиск» №2 - г. Алматы: «Высшая школа Казахстана» - 2003 г. - С.38-41.

18. Аруова Л.Б. Современные воззрения на процессы твердения бето-на//«Поиск» №1 - г. Алматы: «Высшая школа Казахстана» - 2003 г. - С.50-52.

19. Аруова Л.Б. Особенности структуры бетонов, подвергнутых различным способам гелиотермообработки//«Поиск» №3 - г. Алматы: «Высшая школа Казахстана» - 2003 г. - С.48-51.

20. Аруова Л.Б. Физические процессы в свежеотформованном бетоне при твердении в различных условиях//«Поиск» №4 — г. Алматы: «Высшая школа Казахстана» - 2004 г. - С.35-37.

21. Аруова Л.Б. Изучение процессов пластической усадки бетонов в зависимости от климатических и технологических факторов//«Поиск» №4 -г. Алматы: «Высшая школа Казахстана» - 2004 г. - С.37-41.

22. Аруова Л.Б. Влияние пластической усадки на прочностные характеристики бетонов в условиях сухого жаркого климата//«Поиск» №1 - г. Алматы: «Высшая школа Казахстана» - 2005 г.

23. Рекомендации по комбинированной гелиотермообработке железобетонных конструкций с применением свегопрозрачных камер и пленкообразующих составов г. Кызылорда Университет им. Коркыт Ата 2005 г. - 46с.

24. Аруова Л.Б. Гелиотехнология при производстве сборного железобе-тона//«Бетон и железобетон» №3(534) - г. Москва - 2005 г. - С.16.

25. Аруова Л.Б. Технология бетона в условиях сухого жаркого климата Республики Казахстан//«Жшшщное строительство» №5 - г. Москва - 2005 г. - С .23.

26. Аруова Л.Б. Влияние пластической усадки на прочностные характеристики бетонов в условиях сухого жаркого климата//«Жилищное строительство» №7 - г. Москва - 2005 г. - С.19.

27. Б.А.Крылов, Л.Б.Аруора Гелиотехнология производства сборных железобетонных изделий на полигонах, ж. «Технология бетонов», г.Москва, №5,2005г., стр.66-67.

Авторские свидетельства:

27. Бисенов К.А., Аруова Л.Б., Адибатгаева М.М. А.с.32667. Способ тепловой обработки бетонных изделий//Заявлено 28.12.2000. Опубликовано.

28. Бисенов К.А., Аруова Л.Б., Адибатгаева М.М. А.с.30968. Комбинированная гелиокамера для термической обработки бетонных изде-лий//Заявлено 28.12.2000. Опубликовано.

29. Бисенов К.А., Аруова Л.Б., Адибатгаева М.М. А.с.35321. Комбинированная солнечно-электрическая камера для тепловой обработки бетонных изделий//Заявлено 05.06.2001. бюл.№1. Опубликовано 15.01.2003.

30. Бисенов К.А., Аруова Л.Б., Адибатгаева М.М. А.с.35812. Способ тепловой обработки бетонных изделий//Заявлено 05.06.2001. бюл.№2. Опубликовано 17.02.2003.

Поделиться с друзьями: