Совершенствование тепловой работы пропарочных камер для тепловлажностной обработки железобетонных изделий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.04, кандидат наук Аксенчик, Константин Васильевич

• Аксенчик, Константин Васильевич
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Аксенчик, Константин Васильевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПО ТЕПЛОВЛАЖНОСТНОЙ ОБРАБОТКЕ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

1.1 Способы тепловлажностной обработки бетонных и железобетонных изделий

1.2 Тепловые установки для тепловлажностной обработки

1.3 Факторы, влияющие на параметры режимов тепловлажностной обработки

1.4 Теоретические основы тепловлажностной обработки

1.4.1 Моделирование и расчет тепло- и массообменных процессов при тепловлажностной обработке

1.4.2 Теплофизические и массообменные свойства бетонов

1.4.3 Тепловыделение при твердении цемента и динамика прочности при тепловлажностной обработке бетона

1.5 Методологические подходы к моделированию и расчету режимов тепловлажностной обработки

1.6 Выводы по главе и постановка задач исследования

ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛО- И МАССООБМЕНА В ПРОПАРОЧНОЙ КАМЕРЕ

2.1 Системный анализ процесса тепловлажностной обработки в пропарочной камере

2.2 Математическое описание процессов тепло- и массообмена

2.2.1 Математическое описание процессов внутреннего тепло- и массообмена

2.2.2 Математическое описание процессов внешнего тепло- и массообмена

2.3 Математическое описание динамики тепловыделения при твердении цемента в процессе тепловлажностной обработки бетона

2.4 Математическое описание динамики прочности бетона при сжатии в

процессе тепловлажностной обработки бетона

2.5 Математическое описание теплофизических свойств теплоносителей и сред

2.6 Разработка алгоритма расчета процессов тепло- и массообмена

2.7 Тестирование алгоритма

2.8 Выводы по главе

ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛО- И МАССООБМЕНА ПРИ ТЕПЛОВЛАЖНОСТНОЙ ОБРАБОТКЕ

3.1 Исследование свойств сырья для получения исследуемого бетона

3.2 Исследование теплофизических и массообменных свойств бетона

3.3 Методика проведения промышленного эксперимента

3.4 Промышленные экспериментальные данные и их анализ

3.5 Исследование динамики среднего влагосодержания в процессе тепловлажностной обработки

3.6 Проверка адекватности и адаптация модели

3.7 Выводы по главе

ГЛАВА 4 РАСЧЕТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛО- И МАССООБМЕНА В ИЗДЕЛИИ В ПРОЦЕССЕ ТЕПЛОВЛАЖНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ

4.1 Исследование температурных полей и перепадов температуры по сечению изделия

4.2 Исследование полей влагосодержания и перепадов влагосо держания по сечению изделия

4.3 Инженерная методика расчета температуры, влагосодержания и их средних по сечению изделия значений

4.4 Выводы по главе

ГЛАВА 5 МЕТОДИКА РАСЧЕТА РЕЖИМОВ ТЕПЛОВЛАЖНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

5.1 Постановка задачи и описание методики

5.2 Пример практического использования методики

5.3 Экономический анализ предлагаемых разработок

5.4 Выводы по главе

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Приложение Д

Приложение Е

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование тепловой работы пропарочных камер для тепловлажностной обработки железобетонных изделий»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Тепловлажностная обработка (ТВО) является одним из распространенных методов ускоренного твердения бетона, наряду с использованием химических добавок и быстротвердеющих цементов. Тепловые способы основаны на увеличении скорости реакций взаимодействия вяжущих веществ с водой при повышении температуры.

В производстве бетонных и железобетонных изделий и конструкций ТВО является наиболее энергоемкой и длительной стадией и преимущественно осуществляется в пропарочных камерах в паровой или паровоздушной среде. По оценкам специалистов ТВО составляет 70-80 % времени в общем цикле производства и на нее ежегодно расходуется более 12 млн. т у.т., при этом наблюдается перерасход энергоресурсов по сравнению с нормами в 2-3 раза.

Наиболее высокий удельный расход тепловой энергии и недостаточно полное ее использование характерно для ямных пропарочных камер, что обусловлено несовершенством конструкций данных тепловых установок, применением в большинстве случаев неэффективных режимов обработки, отсутствием систем учета и регулирования расхода теплоносителей.

В настоящее время режимы обработки назначаются по указаниям и рекомендациям с обязательной экспериментальной поверкой и уточнением параметров режимов или экспериментально-расчетными способами, которые характеризуются неэффективным использованием тепловой энергии в поверочных экспериментах, значительными расходами и трудозатратами на их проведение. Экспериментальная поверка проводится, как правило, на модельных образцах, отличающихся от железобетонных изделий кинетикой тепло- и массообменных процессов. На практике назначенные режимы часто не обеспечивают проектного энергопотребления и качества изделий, поэтому приходится проводить корректировку режимов в производственных условиях, увеличивать производственные площади для дозревания бетона, что ведет к повышению себестоимости продукции.

Однако наиболее перспективными с точки зрения экономии энергетических

ресурсов, сокращения расходов и трудоемкости являются расчетно-эксперимен-тальные методы назначения режимов. В приложении к автоклавной обработке ячеистых бетонов такой метод предложен Е.И. Шмитько и A.A. Фединым. Методика расчета предельных температурных градиентов в железобетонных изделиях в процессе электротепловой обработки разработана C.B. Федосовым, В.И. Бобылевым, A.M. Ибрагимовым и A.M. Соколовым. Для назначения энергосберегающих термосных режимов ТВО бетонных и железобетонных изделий в ямных пропарочных камерах с учетом минимальной стоимости М.С. Бибиком и В.В. Бабицким разработаны методика и компьютерная программа. Первые два метода не применимы к ТВО в пропарочных камерах, ввиду различия механизмов процессов тепло- и массообмена. Третья методика построена на составлении теплового баланса пропарочной камеры без учета динамики процессов тепло- и массообмена.

В связи с этим совершенствование тепловой работы пропарочных камер на основе расчетно-экспериментальных исследований процессов тепло- и массообмена является актуальной задачей.

Цель работы: совершенствование режимов ТВО железобетонных изделий в производственных условиях на основе исследования динамики процессов тепло-и массообмена в ямных пропарочных камерах.

Для достижения цели поставлены следующие задачи:

1. изучение современного состояния теории и практики ТВО в аспекте проблемы моделирования и расчета процессов тепло- и массообмена в бетонных и железобетонных изделиях, обрабатываемых в промышленных условиях, и назначения режимов их обработки;

2. разработка математической модели процессов тепло- и массообмена в пропарочной камере, дающей возможность расчета одновременно распределения температуры и влагосодержания в изделии в течение ТВО, и проверка адекватности модели реальным производственным условиям;

3. экспериментальное исследование режимов ТВО в ямной пропарочной камере и разработка рекомендаций по совершенствованию режимов;

4. расчетное исследование с целью изучения влияния параметров процесса

ТВО на перепады температуры и влагосодержания по сечению изделия и разработка методики инженерного расчета температуры, влагосодержания и их средних по сечению изделия значений в процессе его ТВО в пропарочной камере;

5. разработка усовершенствованной методики расчета режимов ТВО сплошных плоских бетонных и железобетонных изделий в пропарочной камере и рекомендаций по ее применению.

Достоверность и обоснованность результатов обеспечивается использованием при математическом моделировании фундаментальных уравнений теории тепло- и массообмена, согласованием результатов расчета с известными и полученными автором в данной работе экспериментальными данными.

Научная новизна:

- разработана математическая модель процессов тепло- и массообмена в пропарочной камере, отличающаяся учетом внутренних объемных источника теплоты и стока влаги за счет реакций гидратации цемента, несимметричных граничных условий конвективного тепло- и массообмена 3-го рода (для массообмена -смешанных 3-го и 2-го рода) с переменными коэффициентами теплопроводности бетона, тепло- и влагоотдачи, которая позволяет рассчитывать одновременно распределение температуры и влагосодержания в изделии в течение ТВО;

- получены новые экспериментальные данные по распределению температуры в образце, подвергаемом ТВО в условиях промышленного производства, и динамики среднего влагосодержания в образцах в течение ТВО в лабораторных условиях, подтвердившие адекватность предлагаемых моделей;

- установлено, что характерным моментом времени, в который возникают максимальные перепады температуры и влагосодержания, для массивных изделий является момент окончания соответствующего периода ТВО, в изделиях малой толщины - половина длительности периода ТВО;

- получены аналитические зависимости для расчета средней по сечению температуры при ее несимметричном параболическом распределении и среднего по сечению влагосодержания при его непараболическом распределении;

- разработана методика инженерного расчета, позволяющая определить ди-

намику температуры, влагосодержания и их средних значений по сечению сплошного плоского бетонного и железобетонного изделия, что дает возможность прогнозирования в изделии перепадов температуры и влагосодержания, важных при назначении режимов ТВО.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1. Разработанная усовершенствованная методика расчета режимов ТВО сплошных плоских бетонных и железобетонных изделий может использоваться при проектировании режимов ТВО в ямных и вертикальных пропарочных камерах. Применение предлагаемой методики в инженерных расчетах дает экономию энергоресурсов и сокращает трудозатраты на постановку поверочных экспериментов.

2. Применение разработанного программно-алгоритмического обеспечения для моделирования процесса ТВО сплошных плоских бетонных и железобетонных изделий и назначения режимов их ТВО (получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2014617851 от 05 августа 2014 г.) позволяет автоматизировать труд специалистов-проектировщиков.

3. Предложены номограммы для определения безразмерных температуры и влагосодержания в железобетонном изделии в периоды подогрева и термосной выдержки ТВО по определяющим критериям.

4. Даны рекомендации по совершенствованию режимов ТВО и применению методики в инженерных расчетах. Основные результаты диссертационной работы внедрены на ОАО "Завод железобетонных изделий и конструкций" г. Череповца.

Обоснование соответствия диссертации паспорту научной специальности 05.14.04 - «Промышленная теплоэнергетика».

Соответствие диссертации формуле специальности: «в рамках специальности ведется поиск структур и принципов действия теплотехнического оборудования, которые обеспечивают сбережение энергетических ресурсов, уменьшение энергетических затрат на единицу продукции...».

Соответствие диссертации области исследования специальности: согласно п. 3 паспорта специальности: «Теоретические и экспериментальные исследования процессов тепло- и массопереноса в тепловых системах и установках, использующих тепло. Совершенствование методов расчета тепловых ... установок с

целью ... экономии энергетических ресурсов».

Личное участие автора. Основные результаты получены лично автором под руководством д.т.н., профессора Шестакова Н.И. В работах, выполненных совместно с научным руководителем, д. т. н., профессором Н.И. Шестаковым и к. т. н., доцентом М.Ю. Белозор, автор принимал непосредственное участие на всех этапах исследования и подготовки публикации, соавторы принимали участие в общей постановке задач исследования и обсуждении результатов.

На защиту выносятся:

- математическая модель процессов тепло- и массообмена в пропарочной камере и алгоритм ее реализации, позволяющие определить температуру, влаго-содержание в зависимости от параметров процесса ТВО;

- результаты экспериментального определения распределения температуры в образце, подвергаемом ТВО в условиях промышленного производства; результаты экспериментального определения динамики среднего влагосодержания в образцах в течение ТВО в лабораторных условиях;

- результаты расчетных исследований динамики температуры, влагосодержания и их перепадов в изделиях в процессе ТВО по режимам с изотермической и термосной выдержкой в зависимости от скорости подъема и снижения температуры среды в камере, температурного режима в разные периоды обработки, толщины изделия;

- методика инженерного расчета температуры, влагосодержания и их средних по сечению изделия значений;

- усовершенствованная методика расчета режимов ТВО в пропарочной камере сплошных плоских бетонных и железобетонных изделий;

- рекомендации по совершенствованию режимов ТВО и применению методики в инженерных расчетах.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: IX Международной научно-технической конференции «Информационно-вычислительные технологии и их приложения» (Пенза, 2008); XI Всероссийской научно-технической конференции «Современ-

ные промышленные технологии» (Нижний Новгород, 2008); второй Всероссийской научно-технической конференции «Экспертиза и оценка риска техногенных систем - 2010» (Череповец, 2010); Всероссийской научной конференции «Молодые исследователи - регионам» (Вологда, 2011); Четвертой Международной научно-практической конференции «Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и термовлажностная обработка материалов) СЭТТ - 2011» (Москва, 2011); 7-й Международной научно-технической конференции «Автоматизация и энергосбережение машиностроительного и металлургического производства, технология и надежность машин, приборов и оборудования» (Вологда, 2012); «VI Ежегодной научной сессии аспирантов и молодых ученых по отраслям наук» (Вологда, 2012); I Международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные исследования: проблемы и результаты» (Новосибирск, 2012).

Публикации.

Основное содержание диссертации изложено в 19 работах, из них 4 статьи опубликованы в рецензируемых научных журналах, входящих в Перечень ВАК Минобрнауки России; получено 1 свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, 6 приложений и содержит 168 страниц машинописного текста, 47 рисунков, 29 таблиц, список литературы, состоящий из 179 наименований.

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПО ТЕПЛОВЛАЖНОСТНОЙ ОБРАБОТКЕ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

1.1 Способы тепловлажностной обработки бетонных и железобетонных изделий

ТВО является одним из распространенных методов ускоренного твердения бетона, наряду с использованием химических добавок и быстротвердеющих цементов. Тепловые способы основаны на увеличении скорости реакций взаимодействия вяжущих веществ с водой при повышении температуры.

Большинство предприятий по производству строительных материалов требуют качественного технического и технологического переустройства для соответствия современным требованиям по энергосбережению и энергоэффективности. Проблема заключается в том, что для осуществления такого переустройства необходимы большие инвестиции, на которые в России наблюдается острый дефицит [10]. По оценкам специалистов ТВО составляет 70-80 % времени в общем цикле производства и на нее ежегодно расходуется более 12 млн. т у.т. [82, 166].

На основании анализа литературы [26, 29, 32, 40, 41, 52-55, 57, 61, 62, 75, 78-80, 82, 96-98, 106, 108, 109, 119, 125, 137, 152, 155, 157, 159] удалось установить, что в области ТВО бетонов на различных заполнителях проведены большие научно-исследовательские работы. Исследованием ТВО бетонов в разное время занимались А.Б. Виткуп, O.A. Гершберг, В.Д. Глуховский, И.Б. Заседателев, А.Д. Корнеев, H.H. Куприянов, Л.А. Малинина, Н.Б. Марьямов, С.А. Миронов, A.B. Нехорошев, Г.А. Объещенко, Н.И. Подуровский, В.Н. Пунагин, A.B. Саталкин, Л.А. Семенов и др.

ТВО может проводиться следующими способами: пропариванием в камерах (обработкой паром или паровоздушной средой (ПВС) при атмосферном давлении), обработкой в автоклавах (обработкой паром при повышенном давлении до 0,8-1,6 МПа), прогревом в среде увлажненных продуктов сгорания природного и других газов (ПСПГ).

Наиболее распространенным способом ТВО бетонных и железобетонных изделий является пропаривание: с его применением производится свыше 90 % продукции заводского производства [57]. Причина столь широкого распространения заключается в создании благоприятных температуры и влажности среды для ускоренного твердения бетонов [40].

Для ТВО тяжелого бетона применяют влажный воздух (смесь сухого воздуха и водяного пара) или сухой насыщенный пар, который подают в пропарочные камеры, где он конденсируется на поверхности изделия, интенсивно нагревая его, и создает в камере ПВС с относительной влажностью 100 %, при этом практически не происходит испарение влаги из бетона [97].

Пропаривание может проводиться в неподвижной, малоподвижной или подвижной насыщенной ПВС, в среде чистого насыщенного водяного пара, а также в ПВС с избыточным давлением в начальный период подъема температуры.

Если ПВС не подвижна, то появляются температурные перепады, отсутствует четкое зонирование камеры по основным стадиям твердения, увеличивается продолжительность тепловой обработки (до 20 ч и более), наблюдаются значительные тепловые потери через загрузочно-съемные торцы, происходит переувлажнение изделий и снижение их качества при подаче открытого пара при давлении менее 0,1 МПа. ТВО в подвижной среде обеспечивает улучшение прочностных характеристик и однородности по прочности, позволяет существенно сократить длительность обработки [25].

При ТВО бетона в среде чистого насыщенного пара, вследствие более высокого коэффициента теплоотдачи насыщенного пара изделиям, ускоряется их прогрев и обеспечивается более интенсивное твердение бетона при температуре, близкой к 100 °С; при прогреве в среде с относительной влажностью 100 % исключается испарение влаги из бетона и его высушивание; одинаковая температура по всему объему камеры обеспечивает получение изделий равного качества [82].

Режимы с избыточным давлением ПВС в начальный период подъема температуры весьма эффективны при пропаривании при температурах до 100 °С. Они позволяют отказаться от предварительного выдерживания до пропаривания, бы-

стро поднимать температуру в камере и сокращать общий цикл обработки без возникновения дефектов структуры и снижения прочности бетона по сравнению с бетонами нормального твердения, однако требуют создания специальных тепловых установок, способных воспринимать избыточное давление ПВС [98].

Процесс пропаривания складывается из периодов предварительного выдерживания (от конца формования до начала подъема температуры в камере); подъема температуры среды в камере до принятого наивысшего уровня; выдерживания при наивысшей принятой температуре (изотермический период); понижения температуры среды и изделий в камере. Последние два периода могут быть заменены термосным выдерживанием (остыванием изделий вместе с камерой без подачи в нее пара или воздуха). Цикл пропаривания принято выражать суммой отдельных его периодов [97]:

Тц = ТПр в + тПОд + Тиз + Тохл ИЛИ Тц = ТПР в + ТПОд + тТЕРМ, (1-1)

где тПр в, Тиз, ?терм, Тпод, ?охл ~ длительности периодов предварительной, изотермической и термосной выдержки, подогрева и охлаждения, соответственно.

Эффективность пропаривания определяется выбором рационального режима обработки в полном соответствии с принятым составом бетона, характеристиками цемента, заполнителей и добавок, конфигурацией и размерами изделия, начальной прочностью бетона к моменту обработки и другими факторами [40].

Пропаривание малоэффективно для легких бетонов, так как не обеспечивает требуемой прочности и влажности изделий после ТВО. Хотя пропаривание и допускает применение термосных режимов, все же обладает рядом недостатков: большой длительностью, перерасходом энергоресурсов по сравнению с нормами (в 2-3 раза), перепадами температур по объему камеры и др., между тем для тяжелых бетонов этот способ широко используется.

Автоклавная обработка используется для бетонов на смешанных вяжущих и ячеистых бетонов, исключает применение добавок, сохраняет недостатки пропаривания в части длительности обработки и необходимости в котельных, а в производстве сборного железобетона практически не применяется.

Избыточное давление окружающей среды положительно сказывается на свойствах цементного камня и бетона, поскольку создает благоприятные условия самоуплотняющимся цементным частицам, обеспечивает получение качественных контактных зон микробетона [98, 120].

Характерной особенностью автоклавной обработки является то, что периоды подогрева и охлаждения делятся на два этапа, границей которых является температура 100 °С. Это обусловлено возникновением больших термических напряжений при температурах до 100 °С, которые приводят к снижению качества изделий [82].

Воздействие избыточного давления в конце начального периода подъема температуры (при 100 °С) практически не оказывает значительного влияния на формирование структуры, так как в основном уже завершились деструктивные процессы, а дефекты структуры, образовавшиеся на начальной стадии, оказываются необратимыми [98].

Легкобетонные изделия после автоклавной обработки приобретают повышенные прочность при изгибе и сжатии, деформативную способность, жесткость, морозостойкость, долговечность и стойкость против действия агрессивной среды [26].

Прогрев в среде ПСПГ является эффективным способом ТВО легких бетонов, так как в этом способе легко регулируются потери влаги бетоном, что создает благоприятные условия для достижения необходимой отпускной влажности. Указанное обеспечивается пониженной относительной влажностью среды ПСПГ (20-60 %).

Для тяжелых бетонов необходимы комбинированные режимы с относительной влажностью 20-30 % в период подогрева и 90-100 % в период изотермической выдержки для предупреждения сильного обезвоживания бетона, которое приводит к прекращению процессов гидратации цемента [80]. Другим способом защиты бетона от испарения из него влаги является обработка поверхностей пленкообразующими, влагонепроницаемыми составами и смазками [115].

Специалистами отмечается, что в данном способе ТВО не наблюдается перерасход энергоресурсов, отпадает необходимость в котельных [75, 78], возможно применение ускорителей твердения и других добавок, возможна термосная выдержка, а прочность бетона, прогретого в среде ПСПГ, находится либо на уровне пропаренного бетона [78], либо на 15-20 % выше этого уровня [75]. Тепловая обработка в среде ПСПГ позволяет экономить 20-40 % тепловой энергии по сравнению с паропрогревом за счет устранения и сокращения различных видов потерь [57].

Продолжительность ТВО не только определяет затраты энергии на пропа-ривание, но также существенно влияет на расход цемента, оборачиваемость форм и их количество [159]. Сравнение способов ТВО бетонов по длительности цикла обработки, приведенное на рис. 1.1, показывает, что для тяжелых и легких бетонов наиболее продолжителен цикл ТВО при прогреве в среде ПСПГ. Пропарива-ние и обработка в автоклавах по длительности практически совпадают.

а)

3

2

1

0 5 10 15 20 25 0 5 10 15 20 25 Длительность цикла, ч Длительность цикла, ч

Рисунок 1.1— Длительность цикла для разных способов ТВО тяжелых (а) и легких (б) бетонов по режимам с изотермической выдержкой: 1 - в автоклавах; 2 - пропаривание; 3 - прогрев в среде ПСПГ

Таким образом, из рассмотренных способов ТВО пропаривание наиболее широко применяется для обработки тяжелых бетонов, прогрев в среде ПСПГ -легких бетонов, а автоклавная обработка в технологии сборного железобетона преимущественно не используется в силу своей специфичности.

1.2 Тепловые установки для тепловлажностной обработки

ТВО проводится в различных тепловых установках. Результаты сравнительного анализа тепловых установок по показателям энергетической эффективности, сделанного автором на основе данных из [26, 40, 57, 82, 98, 109, 125, 145, 146, 147] в работах [15, 16], представлены в табл. 1.1 и на рис. 1.2. Расчет данных, не представленных в литературе, проводился по методикам, описанным в [82, 97, 118].

Таблица 1.1- Показатели энергетической эффективности тепловых установок

Вид тепловой установки Коэффициент использования объема камер Средний за период разогрева тепловой КПД Удельный расход тепловой энергии, кВт-ч/м Удельный расход топли- ■j ва, кг у. т./м Общие тепловые потери в окружающую среду, %

Ямная безнапорная камера проф. Л.А. Семенова 0,05-0,3 0,1-0,15 115-580 15-68 40-50

Обычная ямная пропарочная камера 0,08-0,1 0,2-0,3 90-450 50-70 40-60

Туннельная камера периодического действия 0,08-0,15 - 185-300 20-40 40-60

Туннельная и щелевая камеры непрерывного действия 0,03-0,11 0,10-0,25 75-480 10-60 40-60

Вертикальная камера проф. Л.А. Семенова 0,08-0,1 0,2-0,3 45-270 6-33 20-30

Автоклав 0,1-0,35 0,3-0,4 200-400 25-50 30-50

Прогрев в среде продуктов сгорания природного газа при обработке в ямной камере 0,05-0,3 0,26-0,4 81-185 10-22,8 40-60

Примечание - Верхнее значение - литературное, нижнее значение - расчетное.

Из данных табл. 1.1 видно, что даже для самых совершенных конструкций тепловых установок коэффициент использования объема камер не превышает 0,4; средний за период разогрева тепловой КПД установки - 0,4; общие тепловые потери в окружающую среду в среднем составляют 40-60 %, что свидетельствует о низкой энергетической эффективности тепловых установок и о необходимости их модернизации и назначении энергосберегающих режимов.

Сравнение различных установок ТВО бетонов по среднему нормативному

[121] и фактическому удельным расходам пара представлено на рис. 1.2.

а)

б)

го

X

о

I-ф

ю

го о. го с

ч

о

б го о.

1000 г 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0

□ Минимальный ■ Максимальный

Непрерывного действия

Пеоиодическо! о действия

II

I а

3 2

11

I! ч

1 Р

га о

2 г

Ф я

I!

? I

§ I , £¡1 1|1

11 1 а

□ Минимальный ■ Средний □ Максимальный

Рисунок 1.2 - Средний нормативный (а) и фактический (б) удельные расходы пара в тепловых установках

Из представленных установок наименьшим средним нормативным расходом пара обладают вертикальные пропарочные камеры, наибольшим - ямные пропарочные камеры.

Согласно рис. 1.2 (б) средний расход пара в вертикальных камерах составляет 100 кг/м3, что в 2-4 раза меньше, чем в ямных камерах. Таким образом, наименьшим расходом пара на 1 м бетона из установок непрерывного действия обладают вертикальные камеры, наибольшим - щелевые с паронагревателями, многоярусные туннельные и вибропрокатные станы; для установок периодического действия наименьшим расходом пара обладают усовершенствованные ямные ка-

меры, особенно конструкции ПКД-КИСИ, наибольшим - обычные ямные пропарочные камеры и термопосты.

Фактический удельный расход пара для обычных ямных пропарочных ка-

о

мер доходит до 600 кг/м бетона, т. е. примерно в 3 раза превышает нормативный. По нормативным документам при использовании ямных пропарочных камер с эффективной теплоизоляцией ограждающих конструкций с термическим сопротивлением теплопередаче не более 0,25 м-К/Вт с прогревом при температурах 8090 °С расход пара не должен превышать 170-200 кг/м [57]. Однако, несмотря на повышенный расход пара, ямные пропарочные камеры (конструкции Гипрост-ройиндустрии, Л.А. Семенова, ПКД-КИСИ и др.) все-таки являются наиболее распространенными установками периодического действия: по данным из [57] в эксплуатации находится более 50 тыс. таких камер.

Для оценки показателей энергетической эффективности пропарочных камер составлен тепловой баланс ямной пропарочной камеры цеха № 13 ОАО «Завод железобетонных изделий и конструкций" (г. Череповец) на основе производственных данных по методике, описанной в [82]. В расчетах длительность активного тепло-влажностного воздействия на материал принята равной 13 ч, из них длительность периода подогрева равна 5 ч, термосной выдержки -8 ч. Результаты расчета представлены на рис. 1.3 и работе [15].

Приход теплоты _п Расход теплоты 13 33,46%

□ 88,04%

□ С сухой частью бетона 5,98 %

■ С водой затворения 2,10 %

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Аксенчик, Константин Васильевич, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аксенчик, К.В. Анализ температурных полей и термонапряжений в бетонных плитах при тепловлажностной обработке / К.В. Аксенчик // Автоматизация и энергосбережение машиностроительного и металлургического производств, технология и надежность машин, приборов и оборудования: Материалы седьмой международной научно-технической конференции. - Вологда: ВГТУ. -2012.-С. 38-41.

2. Аксенчик, К.В. Исследование динамики влагосодержания бетона в процессе тепловлажностной обработки / К.В. Аксенчик, Н.И. Шестаков, М.Ю. Белозор // Вестник Череповецкого государственного университета. - 2011. - № 3. - Т. 1. - С. 5-8.

3. Аксенчик, К.В. Исследование тепло- и массообмена в бетонных плитах, подвергаемых тепловой обработке / К.В. Аксенчик, Н.И. Шестаков // Вестник Череповецкого государственного университета. - 2010. - № 4. - С. 63-67.

4. Аксенчик, К.В. Комплексная методика назначения режимов тепловлажностной обработки бетона / К.В. Аксенчик // Материалы VI ежегодной научной сессии аспирантов и молодых ученых по отраслям наук. - Т. 1. Технические науки. - Вологда: ВоГТУ, 2012. - С. 248-255.

5. Аксенчик, К.В. Математическая модель внутреннего тепло- и массообмена в бетонных плитах, подвергаемых тепловлажностной обработке / К.В. Аксенчик, Н.И. Шестаков // Вестник Череповецкого государственного университета. Экономические и технические науки. - 2008. - №4. - С. 141-144.

6. Аксенчик, К.В. Математическая модель тепло- и массообмена в бетонах на шлаковом щебне при несимметричных граничных условиях / К.В. Аксенчик // Информационно-вычислительные технологии и их приложения. IX Международная научно-техническая конференция: сборник статей. - Пенза: РИО ПГСХА. -2008.-С. 7-10.

7. Аксенчик, К.В. Математические модели процессов тепло- и массообмена и напряженного состояния при тепловлажностной обработке бетона / К.В. Аксенчик // Фундаментальные и прикладные исследования: проблемы и результаты: Сборник материалов I Международной научно-практической конфе-

ренции. - Новосибирск: Изд-во НГТУ. - 2012. - С. 120-126.

8. Аксенчик, К.В. Математическое моделирование как основной способ устранения недостатков тепловой обработки бетона / К.В. Аксенчик // Материалы XI Всероссийской научно-технической конференции «Современные промышленные технологии». - Н. Новгород: ННИМЦ "Диалог", 2008. - С. 32.

9. Аксенчик, К.В. Математическое моделирование термонапряжений в твердеющих бетонных плитах / К.В. Аксенчик, Н.И. Шестаков // Ученые записки Череповецкого государственного университета. - 2011. - № 1. - С. 78-80.

10. Аксенчик, К.В. Моделирование и расчет энергосберегающих режимов тепловлажностной обработки бетонов / К.В. Аксенчик // Молодые исследователи - регионам: материалы Всероссийской научной конференции. - Вологда: ВоГТУ, 2011. - Т. 1. - С. 242-244.

11. Аксенчик, К.В. Моделирование режимов тепловлажностной обработки бетонов на шлаковом щебне / К.В. Аксенчик // Труды Четвертой Международной научно-практической конференции «Современные энергосберегающие тепловые технологии (Сушка и термовлажностная обработка материалов) СЭТТ-2011». - М.: ФГОУ ВПО МГАУ им. В.П. Горячкина, 2011. - С. 176-184.

12. Аксенчик, К.В. Моделирование термо- и влагонапряженного состояния бетонов при их тепловлажностной обработке в пропарочных камерах / К.В. Аксенчик, Н.И. Шестаков // Вестник Воронежского государственного технического университета. -2011.- №7. - С. 27-31.

13. Аксенчик, К.В. Моделирование энергосберегающих режимов тепловой обработки / К.В. Аксенчик // Аспирантские тетради - 2010: Сборник научных статей. - Череповец: ГОУ ВПО ЧТУ, 2010. - С. 132-137.

14. Аксенчик, К.В. Моделирование энергосберегающих режимов тепловой обработки бетонов /К.В. Аксенчик // Материалы второй Всероссийской научно-технической конференции «Экспертиза и оценка риска техногенных сис-тем-2010». - Череповец: ГОУ ВПО ЧТУ, 2010. - С. 5-7.

15. Аксенчик, К.В. Оценка энергетической эффективности тепловых установок для тепловлажностной обработки бетонных и железобетонных изделий / К.В. Аксенчик // Актуальные направления научных исследований XXI века: тео-

рия и практика: Сборник научных трудов по материалам международной заочной научно-практической конференции. - Воронеж: ФГБОУ ВПО «ВЛГТА», 2014,-№3.-4. 1.-С. 204-211.

16. Аксенчик, К.В. Оценка энергетической эффективности тепловых установок для ускоренного твердения бетонов на шлаковых заполнителях / К.В. Аксенчик // Материалы XI Межвузовской заочной научно-практической конференции молодых ученых. - Череповец: ГОУ ВПО ЧГУ, 2010. - С. 100-103.

17. Аксенчик, К.В. Энергосбережение при назначение режимов тепло-влажностной обработки бетона / К.В. Аксенчик // Инновационное развитие территорий: Материалы 1-й Международной (заочной) конференции (26 - 28 февраля 2013 г.). - Череповец: ЧГУ, 2013. - С. 31-33.

18. Александров, A.A. Таблицы теплотехнических свойств воды и водяного пара: Справочник / A.A. Александров, Б.А. Григорьев. - М.: Издательский дом МЭИ, 2006.- 168 с.

19. Александровский, C.B. Расчет бетонных и железобетонных конструкций на изменения температуры и влажности с учетом ползучести / C.B. Александровский. - М.: Стройиздат, 1966. - 432 с.

20. Александровский, C.B. Расчет бетонных и железобетонных конструкций на изменения температуры и влажности с учетом ползучести бетона / C.B. Александровский. - М.: НИИЖБ, 2004. - 712 с.

21. Алексеев, Е.Р. Mathcad 12 / Е.Р. Алексеев, О.В. Чеснокова. - M.: HT Пресс, 2005.-345 с.

22. Баженов, Ю.М. Технология бетона: Учебник / Ю.М. Баженов. - М.: Изд-во АСВ, 2002. - 500 с.

23. Белозор, М.Ю. Повышение эксплуатационных характеристик внутренних несущих конструкций жилых зданий при использовании бетона на шлаковом щебне: дис. ... канд. техн. наук: 05.23.01 / Белозор Марина Юрьевна. -М., 1999.- 156 с.

24. Бибик, М.С. Расчет энергосберегающих режимов тепловой обработки бетонных и железобетонных изделий /М.С. Бибик, В.В. Бабицкий // Керамика: наука и жизнь. - 2009. - № 3. - С. 17-26.

25. Бубело, B.B. Тепловая обработка железобетона в паровоздушной среде // Бетон и железобетон / В.В. Бубело, В.М. Тимофеев, P.M. Фрозе,

B.Д. Буллер, В.И. Черебедов, Б.А. Абдикаликов // Бетон и железобетон. - 1987. -№ 3. - С. 10-11.

26. Бурлаков, Г.С. Технология изделий из легкого бетона / Г.С. Бурлаков. -М.: Высш. шк., 1986.-296 с.

27. Васильев, П.И. Железобетонные конструкции гидротехнических сооружений / П.И. Васильев, Ю.И. Кононов, Я.Н. Чирков. - Киев; Донецк: Вищашк., 1982.-320 с.

28. Викторов, М.М. Методы вычисления физико-химических величин и прикладные расчеты / М.М. Викторов. - JL: Химия, 1977. - 360 с.

29. Виткуп, А.Б. Эффективные режимы тепловлажностной обработки бетонов / А.Б. Виткуп; под ред. Б.Г. Скрамтаева. - М.: Промстройиздат, 1957. - 120 с.

30. Волженский, A.B. Минеральные вяжущие вещества (технология и свойства) / A.B. Волженский, Ю.С. Буров, B.C. Колокольников. - М.: Стройиз-дат, 1979.-476 с.

31. Волосян, Л.Я. Исследование диффузии влаги в кинетике твердения высокопрочного бетона при различных способах тепловлажностной обработки / Л.Я. Волосян, В.П. Журавлева // Инженерно-физический журнал. - 1969. - Т. 16. - №3. - С. 448-455.

32. Волосян, Л.Я. Тепло- и массообмен при термообработке бетонных и железобетонных изделий / Л.Я. Волосян; под ред. В.Г. Каменского. - Минск: Наука и техника, 1973. - 255 с.

33. Волынский, В.Ю. Моделирование процессов термической обработки сыпучих и листовых материалов с целью повышения их эффективности: дис. ... д-ра техн. наук: 05.17.08 / Волынский Владимир Юльевич. - Иваново, 2006. -394 с.

34. Гамаюнов, Н.И. Осмотический массоперенос / Н.И. Гамаюнов,

C.Н. Гамаюнов, В.А. Миронов. - Тверь: ТГТУ, 2007. - 228 с.

35. Гамаюнов, Н.И. Расчет температурных полей в керамзитобетоне при его тепловой обработке / Н.И. Гамаюнов, P.A. Испирян, A.B. Клингер //

Инженерно-физический журнал. - 1977. - Т. 33. - № 2. - С. 360-361.

36. Ганин, В.П. Экспериментальное исследование градиентов давления при тепловлажностной обработке бетона / В.П. Ганин // Инженерно-физический журнал.- 1971.- Т.20.- №5. -С. 933.

37. Гартман, Т.Н. Основы компьютерного моделирования химико-технологических процессов: Учеб. пособие для вузов / Т.Н. Гартман, Д.В. Клушин. -М.: ИКЦ "Академкнига", 2006. - 416 с.

38. Гендин, В.Я. Влияние деструктивных процессов при электротермообработке на прочность бетона / В.Я. Гендин, Т.А. Толкынбаев // Бетон и железобетон. - 1999. - №1. - С. 6-8.

39. Геращенко, O.A. Тепловые и температурные измерения: Справочное руководство / O.A. Геращенко, В.Г. Федоров. - Киев: Наукова Думка, 1965. - 303 с.

40. Гершберг, O.A. Технология бетонных и железобетонных изделий / O.A. Гершберг. - М.: Стройиздат, 1971. - 359 с.

41. Глуховский, В.Д. Малоэнергоемкие режимы тепловлажностной обработки шлакощелочных бетонов / В.Д. Глуховский, В.И. Гоц, В.Н. Кокшарев, Г.В. Румына, С.А. Ткаленко // Бетон и железобетон. - 1990. - №10. - С. 2-4.

42. ГОСТ 5578-94. Щебень и песок из шлаков черной и цветной металлургии для бетонов. Технические условия. - Введ. 1996-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1994. - 16 с.

43. ГОСТ 7076-99. Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме. - Введ. 2000-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1999. - 27 с.

44. ГОСТ 8735-88. Песок для строительных работ. Методы испытаний. - Введ. 1989-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 1988. - 26 с.

45. ГОСТ 8736-93. Песок для строительных работ. Технические условия. - Введ. 1995-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 1993. - 12 с.

46. ГОСТ 9758-2012. Заполнители пористые неорганические для строительных работ. Методы испытаний. - Введ. 2013-11-01. - М.: Стандартинформ, 2014.-67 с.

47. ГОСТ 10178-85. Портландцемент и шлакопортландцемент. Техни-

ческие условия. - Введ. 1987-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1985. - 8 с.

48. ГОСТ 10180-2012. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам. - Введ. 2013-07-01. - М.: Стандартинформ, 2013. - 46 с.

49. ГОСТ 12730.3-78. Бетоны. Метод определения водопоглощения. -Введ. 1980-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1978. - 8 с.

50. Гришин, A.M. Численное решение задачи теплообмена при тепловой обработке бетона / A.M. Гришин, В.В. Трофимов, Н.С. Шулев, A.C. Якимов // Инженерно-физический журнал. - 1992. - Т. 62. - № 4. - С. 608-616.

51. Грызлов, B.C. Формирование структуры шлакобетонов: Монография / B.C. Грызлов. - Череповец: ЧГУ, 2011. - 274 с.

52. Гущин, A.B. Тепловлажностная обработка железобетонных изделий в проходных пропарочных камерах : автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.02.13 7 Гущин Андрей Владимирович. - Иваново, 2005. - 20 с.

53. Дмитрович, А.Д. Механизм тепло- и массообмена при тепловлаж-ностной обработке бетонов / А.Д. Дмитрович // Строительные материалы. -1967,-№6.-С. 19-21.

54. Дмитрович, А.Д. Совершенствование тепловлажностной обработки бетонов / А.Д. Дмитрович. - Минск: Полымя, 1973. - 63 с.

55. Дмитрович, А.Д. Тепло- и массообмен при твердении бетона в паровой среде / А.Д. Дмитрович. - М.: Стройиздат, 1967. - 243 с.

56. До Тхань Лап. Термонапряженное состояние монолитных конструкций железобетонных мостов, сооружаемых в условиях Вьетнама : автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.23.11 / До Тхань Лап. - М., 2005. - 23 с.

57. Железобетон в XXI веке. Состояние и перспективы развития бетона и железобетона в России / Под общ. ред. К.В. Михайлова. - М.: Готика, 2001. - 684 с.

58. Журавлева, В.П. Массотеплоперенос при термообработке и сушке капиллярно-пористых строительных материалов / В.П. Журавлева. - Минск: Наука и техника, 1972. - 190 с.

59. Зайцев, В.А. Процессы термической обработки сыпучих и листовых материалов в аппаратах интенсивного действия: автореф. дис. ... д-ра техн. наук: 05.17.08 / Зайцев Виктор Александрович. - Иваново, 1996. - 31 с.

60. Запорожец, И.Д. Тепловыделение бетона / И.Д. Запорожец, С.Д. Окороков, A.A. Парийский. - Д.: Стройиздат, 1967. - 317 с.

61. Заеедателев, И.Б. Особенности физических процессов при обработке бетона продуктами сгорания природного газа / И.Б. Заеедателев, Г.В. Мишин // Бетон и железобетон. - 1989. - № 6. - С. 41-43.

62. Заеедателев, И.Б. Тепло- и массоперенос в бетоне специальных промышленных сооружений / И.Б. Заеедателев, В.Г. Петров-Денисов. - М.: Стройиздат, 1973. - 168 с.

63. Ибрагимов, A.M. Нестационарный тепло- и массоперенос в многослойных ограждающих конструкциях: дис. ... д-ра техн. наук: 05.23.01 / Ибрагимов Александр Майорович. - М., 2006. - 348 с.

64. Ибрагимов, A.M. Нестационарный тепло- и массоперенос в строительных материалах и конструкциях при несимметричных граничных условиях. Часть 1 / A.M. Ибрагимов // Строительные материалы. - 2006. - №7. - С. 72-73.

65. Иванов, И.А. Легкие бетоны на искусственных пористых заполнителях / И.А. Иванов. - М.: Стройиздат, 1993. - 182 с.

66. Исаченко, В.П. Теплообмен при конденсации / В.П. Исаченко. - М.: Энергия, 1977.-239 с.

67. Ицкович, С.М. Заполнители для бетона / С.М. Ицкович. - Минск: Выш. шк, 1983.-214 с.

68. Кайсер, Л.А. Температурные градиенты в бетоне сборных конструкций, подвергаемых пропариванию и их влияние на качество и долговечность бетона / Л.А. Кайсер, Н.Б. Марьямов, Л.И. Панфилова. - М.: Стройиздат, 1964,- 19 с.

69. Калиткин, H.H. Численные методы / H.H. Калиткин. - М.: Наука, 1978.-508 с.

70. Кауфман, Б.Н. Теплопроводность строительных материалов / Б.Н. Кауфман. - М.: Стройиздат, 1955. - 161 с.

71. Комохов, П.Г. Структурная механика и теплофизика легкого бетона / П.Г. Комохов, B.C. Грызлов. - Вологда: Изд-во Вологодского научного центра, 1992. - 321 с.

72. Комплексная добавка для бетонов и растворов «Реламикс». Технические условия ТУ 5870-002-14153664-04 с изменения №1. - Введ. 2005-06-30. -М., 2005.- 17 с.

73. Коновалов В.И. Методы решения задач тепломассопереноса. Теплопроводность и диффузия в неподвижной среде: Учеб. пособие. / В.И. Коновалов,

A.Н. Пахомов, Н.Ц. Гатапова, А.Н. Колиух. - Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2005. - 80 с.

74. Копылов, В.Д. Дифференцированные режимы прогрева бетона /

B.Д. Копылов // Бетон и железобетон. - 1997. - № 4. - С. 12-14.

75. Корнеев, А.Д. Экспериментальные исследования тепловлажностной обработки бетона продуктами сгорания природного газа / А.Д. Корнеев, В.Я. Губарев, Д.С. Синельников, В.Г. Соловьев // Строительные материалы. -2007. -№ 1.-С. 30-31.

76. Корнюхин, И.П. Тепломассообмен в пористых телах / И.П. Корнюхин, Л.И. Жмакин. - М.: Информэлектро, 2000. - 236 с.

77. Кудинов, В.А. Аналитические решения задач тепломассопереноса и термоупругости для многослойных конструкций: Учеб. пособие для вузов / Кудинов В.А., Карташов Э.М., Калашников B.B. - М.: Высш. шк., 2005. - 430 с.

78. Куприянов, H.H. Влияние ТВО в среде продуктов сгорания природного газа на свойства тяжелого бетона / H.H. Куприянов, Л.А. Малинина,

B.В. Пешков // Бетон и железобетон. - 1990. - №12. - С. 7-9.

79. Куприянов, H.H. Прогрев бетона в щелевых камерах продуктами сгорания природного газа / H.H. Куприянов, Т.Б. Мишина, С.А. Дикань // Бетон и железобетон. - 1993. - №7. - С. 19-22.

80. Куприянов, H.H. Тепловлажностная обработка бетонов в продуктах сгорания природного газа / H.H. Куприянов, Л.А. Малинина // Бетон и железобетон. - 1987. - №4. - С.25-26.

81. Кутателадзе, С.С. Теплопередача при конденсации и кипении /

C.С. Кутателадзе. - Л.: Машгиз, 1952. - 231 с.

82. Кучеренко, A.A. Тепловые установки заводов сборного железобетона. Проектирование и примеры расчета / A.A. Кучеренко. - Киев: Вища шк.,

1977.-280 с.

83. Лагойда, A.B. Прогнозирование внутреннего неизотермического массопереноса на начальном этапе выдерживания бетона. Часть 1 / A.B. Лагойда, А.И. Гныря, И.А. Подласова, Б.Д. Дудка, Ю.С. Саркисов // Бетон и железобетон.

- 1996. -№3.~ С. 7-10.

84. Лагойда, A.B. Прогнозирование внутреннего неизотермического массопереноса на начальном этапе выдерживания бетона. Часть 2 / A.B. Лагойда, А.И. Гныря, И.А. Подласова, Б.Д. Дудка, Ю.С. Саркисов // Бетон и железобетон.

- 1996,-№4.-С. 7-11.

85. Лебедев, М.Е. Моделирование и расчет тепловых процессов в технологиях производства строительных материалов и изделий при фазовых и химических превращениях: дис. ... канд. техн. наук: 05.02.13 / Лебедев Максим Евгеньевич. - Иваново, 2009. - 123 с.

86. Лебедев, П.Д. Расчет и проектирование сушильных установок / П.Д. Лебедев. - М. - Л.: Госэнергоиздат, 1962. - 320 с.

87. Лутхон, Т. Разработка аналитических и процедурных моделей автоматизированной информационной системы контроля технологического процесса тепловлажностной обработки железобетонных изделий : автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.25.05 / Лутхон Тарек. - Тамбов, 2004. - 17 с.

88. Лыков, A.B. Теоретические основы строительной теплофизики / A.B. Лыков. - Минск: Изд-во АН БССР, 1961. - 519 с.

89. Лыков, A.B. Теория сушки / A.B. Лыков. - М.: Энергия, 1968. - 472 с.

90. Лыков, A.B. Теория тепло- и массопереноса / A.B. Лыков, Ю.А. Михайлов. - М. - Л.: Госэнергоиздат, 1963. - 536 с.

91. Лыков, A.B. Теория теплопроводности / A.B. Лыков. - М.: Высш. шк., 1967.-600 с.

92. Лыков, A.B. Тепло- и массообмен в процессах сушки / A.B. Лыков.

- М. - Л.: Госэнергоиздат, 1956. - 464 с.

93. Лыков, A.B. Тепломассообмен (Справочник) / A.B. Лыков. - М.: Энергия, 1978.-480 с.

94. Лыков, A.B. Явления переноса в капиллярно-пористых телах /

A.B. Лыков. - M.: Гос. изд-во технико-теорет. лит., 1954. - 296 с.

95. Малинина, Л.А. Исследование процессов тепло- и массообмена в бетонах, твердеющих в различных температурно-влажностных условиях / Л.А. Малинина, Н.И. Гамаюнов, А.Е. Афанасьев, H.H. Куприянов // Бетон и железобетон. - 1971. - №8. - С. 23-25.

96. Малинина, Л.А. Тепловлажностная обработка тяжелого бетона / Л.А. Малинина. - М.: Стройиздат, 1977. - 159 с.

97. Марьямов, Н.Б. Тепловая обработка изделий на заводах сборного железобетона (процессы и установки) / Н.Б. Марьямов. - М.: Стройиздат, 1970. - 272 с.

98. Миронов, С.А. Ускорение твердения бетона / С.А. Миронов, Л.А. Малинина. - М.: Стройиздат, 1964. - 348 с.

99. Михайлов, М.Д. Нестационарный тепло- и массоперенос в одномерных телах / М.Д. Михайлов. - Минск: ИТМО, 1969. - 184 с.

100. Михеев, М.А. Основы теплопередачи / М.А. Михеев, И.М. Михеева. - М.: Энергия, 1977. - 344 с.

101. Муштаев, В.И. Сушка дисперсных материалов / В.И. Муштаев,

B.М. Ульянов. - М.: Химия, 1988. - 352 с.

102. Мчедлов-Петросян, О.П. Химия неорганических строительных материалов / О.П. Мчедлов-Петросян. - М.: Стройиздат, 1988. - 304 с.

103. Наумов, В. Л. Тепломассоперенос в кирпичной садке при обжиге керамических изделий в туннельных печах: дис. ... канд. техн. наук: 05.02.13 / Наумов Виталий Леонидович. - Иваново, 2005. - 101 с.

104. Нащокин, В.В. Техническая термодинамика и теплопередача: Учеб. пособие / В.В. Нащокин. - М.: Высш. шк., 1975. - 496 с.

105. Нестеренко, A.B. Основы термодинамических расчетов вентиляции и кондиционирования воздуха. Учеб. пособие / A.B. Нестеренко. - М.: Высш. шк., 1971.-460 с.

106. Нехорошев, A.B. Теоретические основы технологии тепловой обработки неорганических строительных материалов / A.B. Нехорошев. - М.: Стройиздат, 1978. -231 с.

107. Общесоюзные нормы технологического проектирования предприятий

сборного железобетона (ОНТП-07-85) / Минстройматериалов СССР. - М., 1986.

108. Объещенко, Г.А. Математическая модель гидратации цемента и эффективные режимы ТВО бетона / Г.А. Объещенко, Е.И. Шифрин // Бетон и железобетон. - 1991. - № 12. - С. 9-11.

109. Объещенко, Г.А. Эффективные тепловые методы интенсификации твердения бетона / Г.А. Объещенко, С.М. Трембицкий // Бетон и железобетон. -1991,-№4.-С. 11-13.

110. Осипова, В.А. Экспериментальное исследование процессов теплообмена: Учеб. пособие для вузов / В.А. Осипова. - М.: Энергия, 1979. - 320 с.

111. Перегудов, В.В. Тепловые процессы и установки в технологии строительных изделий и деталей: Учебник для вузов / В.В. Перегудов, М.И. Роговой. -М.: Стройиздат, 1983. - 416 с.

112. Перегудов, В.В. Теплотехника и теплотехническое оборудование / В.В. Перегудов. - М.: Стройиздат, 1990. - 336 с.

113. Плановский, А.Н. Сушка дисперсных материалов в химической промышленности / А.Н. Плановский, В.И. Муштаев, В.М. Ульянов. - М.: Химия, 1979.-288 с.

114. Пономарев, C.B. Теоретические и практические аспекты теплофизи-ческих измерений: Монография. В 2 кн. Кн. 1 / C.B. Пономарев, C.B. Мищенко, А.Г. Дивин. - Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2006. - 204 с.

115. Пособие по тепловой обработке железобетонных изделий продуктами сгорания природного газа (к СНиП 3.09.01-85). - Введ. 1986-04-14. - М.: Стройиздат, 1988.-21 с.

116. Пособие по тепловой обработке сборных железобетонных конструкций и изделий (к СНиП 3.09.01-85). - Введ. 1986-07-08. - М.: Стройиздат, 1989.-36 с.

117. Проектирование и анализ эффективности составов бетона: Монография / О.Л. Дворкин, Л.И. Дворкин, М.В. Горячих. - Ровно: НУВГП, 2008. - 178 с.

118. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника. Кн. 4.: Справочник / Под общ. ред. В.А. Григорьева, В.М. Зорина. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 588 с.

119. Пунагин, В.Н. Совершенствование тепловлажностной обработки

тяжелых бетонов / В.Н. Пунагин, A.M. Годованников, Г.М. Джуринский,

B.П. Гейдерих // Бетон и железобетон. - 1992. - № 3. - С. 21-22.

120. Пшеничный, Г.Н. Влияние давления окружающей среды на твердение и свойства цементного камня / Г.Н. Пшеничный // Бетон и железобетон. -2006. -№1. -С. 5-7.

121. Р 50-605-92-94. Энергосбережение. Оборудование для тепловлаж-ностной обработки сборных железобетонных изделий. Нормативы расхода тепловой энергии. - Введ. 1995-01-01. -М.: Изд-во стандартов, 1995. - 6 с.

122. Ратинов, В.Б. Химия в строительстве / В.Б. Ратинов, Ф.М. Иванов. -М.: Стройиздат, 1977. - 220 с.

123. Рекомендации по тепловой обработке тяжелых бетонов с учетом активности цемента при пропаривании. - М.: ОНТИ НИИЖБ, 1984. - 20 с.

124. Рекомендации по учету ползучести и усадки бетона при расчете бетонных и железобетонных конструкций. - М.: Стройиздат, 1988. - 120 с.

125. Ресурсосберегающие технологии керамики, силикатов и бетонов. Структурообразование и тепловая обработка / Под. общ. ред. A.B. Нехорошева. -М.: Стройиздат, 1991 -488 с.

126. Рид, Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей / Р. Рид, Дж. Праусниц, Т. Шервуд. - Д.: Химия, 1982. - 592 с.

127. Романовский, С.Г. Процессы термической обработки влажных материалов / С.Г. Романовский. - М.: Энергия, 1976. - 328 с.

128. Рудобашта, С.П. Массоперенос в системах с твердой фазой /

C.П. Рудобашта. - М.: Химия, 1980. - 248 с.

129. Руководство по прогреву бетона в монолитных конструкциях / Под ред. Б.А. Крылова, С.А. Амбарцумяна, А.И. Звездова. - М.: РААСН, НИИЖБ, 2005.-276 с.

130. Самарский, A.A. Введение в теорию разностных схем / A.A. Самарский. - М.: Наука, 1971.-552 с.

131. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2014617851 «Программа для моделирования и расчета процесса тепловлажно-стной обработки сплошных плоских бетонных и железобетонных изделий и на-

значения режимов их тепловлажноетной обработки». Правообладатель: ФГБОУ ВПО «Череповецкий государственный университет». Авторы: Аксенчик К.В., Шестаков Н.И. Дата государственной регистрации в Реестре программ для ЭВМ 05 августа 2014 г.

132. Сергеев, Г.Т. Тепломассообмен проницаемых сред при пористом вдуве / Г.Т. Сергеев; под ред. Р.И. Солоухина. - Минск: Наука и техника, 1981. - 126 с.

133. СНиП 3.09.01-85. Производство сборных железобетонных конструкций и изделий / Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. - 40 с.

134. Соболь, Б.В. Практикум по вычислительной математике / Б.В. Соболь, Б.Ч. Месхи, И.М. Пешхоев. - Ростов н/Д.: Феникс, 2008. - 342 с.

135. Соколов, A.M. Научные основы процессов электротепловой обработки композиционных материалов в производстве конструкционного бетона: автореферат дис. ... д-ра техн. наук: 05.02.13 / Соколов Александр Михайлович. -Иваново, 2012.-349 с.

136. Солдаткин, М.Т. Аналитическое исследование тепло- и массопере-носа в твердеющем бетоне при тепловой обработке в камере с теплоизлучаю-щими поверхностями / М.Т. Солдаткин, В.В. Артихович, С.Н. Капельян // Инженерно-физический журнал. - 1975. - Т.28. - №1. - С. 57-62.

137. Стефанов, Б.В. Технология бетонных и железобетонных изделий: Учеб. для вузов / Б. В. Стефанов, Н.Г. Русанова, A.A. Волянский. - Киев: Вища шк., 1982.-406 с.

138. Тейлор, X. Химия цемента / X. Тейлор. - М.: Мир, 1996. - 560 с.

139. Температурные напряжения в массивных бетонных и железобетонных элементах энергетических сооружений / П.И. Васильев, Ю.И. Кононов, А.Б. Малькевич и др. - СПб.: СПбГТУ, 1995. - 215 с.

140. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент: Справочник / Под общ. ред. A.B. Клименко, В.М. Зорина. - М.: Изд-во МЭИ, 2001.-564 с.

141. Теория тепломассообмена: Учебник для вузов / Под ред. А.И. Леонтьева. - М.: Высш. шк., 1979. - 495 с.

142. Теплотехника: Учеб. для вузов / Под ред. В.Н. Луканина. - М.:

Высш. шк., 2005. - 671 с.

143. Тодоров, Б.А. Математическое моделирование нестационарного тепло- и влагопереноса в капиллярно-пористых коллоидных телах при конвективной сушке / Б.А. Тодоров // Инженерно-физический журнал. - 1984. - Т.47. - №4. - С. 651-657.

144. Торопова, М.В. Влияние тепловлажностной обработки на структу-рообразование и эксплуатационные свойства бетона : дис. ... канд. техн. наук: 05.23.05 / Торопова Мария Владиевна. - Иваново, 2002. - 130 с.

145. Трембицкий, С.М. Электротермия в технологии сборного и монолитного железобетона / С.М. Трембицкий // Строительные материалы. - 1996. -№2.-С. 8-10.

146. Трембицкий, С.М. Энергосберегающие технологии изготовления железобетонных изделий и конструкций / С.М. Трембицкий // Бетон и железобетон. - 2004. - №6. - С. 23-26.

147. Трембицкий, С.М. Энергоэффективные режимы теплотехнологии бетона и методы их реализации / С.М. Трембицкий // Бетон и железобетон. -2005.-№2.-С. 26-28.

148. Ушеров-Маршак, A.B. Информационная технология бетона ускоренного твердения / A.B. Ушеров-Маршак, А.Г. Синякин // Бетон и железобетон. - 1994.-№ 6.-С. 2-4.

149. Ушеров-Маршак, A.B. Калориметрия цемента и бетона: Избранные труды / A.B. Ушеров-Маршак. - Харьков: Факт, 2002. - 180 с.

150. Ушеров-Маршак, A.B. «Термобет-М» - информационная технология монолитного бетона / A.B. Ушеров-Маршак, Ю.Б. Гиль, А.Г. Синякин // Бетон и железобетон. - 2000. - № 4. - С. 2-5.

151. Федосов, C.B. Влияние тепловлажностной обработки на прочность железобетонных ограждающих конструкций и изделий / C.B. Федосов, A.M. Ибрагимов, A.B. Гущин // Строительные материалы. - 2006. - №9. - С. 7-8.

152. Федосов, C.B. Влияние тепловлажностной обработки на эксплуатационные свойства бетона / C.B. Федосов, С.М. Базанов, М.В. Акулова, М.В. Торопова // Изв. вузов. Строительство. - 2003. - №7. - С. 47-50.

153. Федосов, C.B. Методика расчета предельных температурных градиентов в железобетонных изделиях в процессе электротепловой обработки / C.B. Федосов, В.И. Бобылев, A.M. Ибрагимов, A.M. Соколов // Строительные материалы. - 2011. - № 3. - С. 44-46.

154. Федосов, C.B. Моделирование набора прочности бетона при гидратации цемента /C.B. Федосов, В.И. Бобылев, A.M. Ибрагимов, В.К. Козлова, A.M. Соколов// Строительные материалы. -20И.-№ 11.-С. 38-41.

155. Федосов, C.B. Моделирование прогрева стеновых панелей при термической обработке /C.B. Федосов, В.Е. Мизонов, Е.А. Баранцева, Ю.Г. Грабарь, И.Н. Новинский, Д.Ю. Фоломеев // Строительные материалы. - 2007. - № 2. - С. 86-87.

156. Федосов, C.B. Нелинейная ячеечная модель взаимосвязанного теп-ловлагопереноса в ограждающей конструкции с внутренним источником влаги / C.B. Федосов, H.H. Елин, В.Е. Мизонов, Н.Р. Порошин // Строительные материалы. - 2011. - № 9. - С. 22-24.

157. Федосов, C.B. Применение методов математической физики для моделирования массо- и энергопереноса в технологических процессах строительной индустрии /C.B. Федосов, A.M. Ибрагимов, A.B. Гущин // Строительные материалы. - 2008. - № 4. - С. 65-67.

158. Федосов, C.B. Применение методов теории теплопроводности для моделирования процессов конвективной сушки /C.B. Федосов, В.Н. Кисельников, Т.У. Шертаев. - Алма-Ата: Гылым, 1992. - 188 с.

159. Федосов, C.B. Тепломассоперенос в технологических процессах строительной индустрии: монография / C.B. Федосов. - Иваново: ПресСто, 2010.-363 с.

160. Франчук, А.У. Таблицы теплотехнических показателей строительных материалов / А.У. Франчук. - М.: Стройиздат. - 1969. - 136 с.

161. Фролов, C.B. Математическое моделирование процесса тепловлаж-ностной обработки бетонных и железобетонных изделий / C.B. Фролов, A.B. Лагутин // Инженерно-физический журнал. - 2002. - Т.75. - № 3.

162. Хусаинов, А.Н. Интенсификация процесса обжига керамического

кирпича в туннельных печах: дис. ... канд. техн. наук: 05.02.13 / Хусаинов Александр Наилевич. - Иваново, 2011. - 115 с.

163. Цветков, Ф.Ф. Тепломассообмен: Учеб. пособие для вузов / Ф.Ф. Цветков, Б.А. Григорьев. - М.: Издательский дом МЭИ, 2006. - 550 с.

164. Цимерманис, JI.-X. Б. Сорбция, структурообразование, массоперенос (термодинамика влажного тела) / JI.-X. Б. Цимерманис. - М.: "Апекс", 2006. - 232 с.

165. Цирельман, Н.М. Прямые и обратные задачи тепломассопереноса / Н.М. Цирельман. -М.: Энергоатомиздат, 2005. - 392 с.

166. Чаус, К.В. Технология производства строительных материалов, изделий и конструкций. Учебник для вузов / К.В. Чаус, Ю.Д. Чистов, Ю.В. Лабзина. -М.: Стройиздат, 1988.-448 с.

167. Шестаков, Н.И. Методика расчета термо- и влагонапряженного состояния бетонных плит, подвергаемых тепловлажностной обработке / Н.И. Шестаков, К.В. Аксенчик // Строительные материалы. - 2012. - № 11. -С. 77-80.

168. Шмитько, Е.И. О влиянии режимов тепловой обработки на напряженное состояние и качество макроструктуры ячеистого бетона в изделиях / Е.И. Шмитько // Строительные материалы. - 1993. - № 9,10. - С. 26-28.

169. Шмитько, Е.И. Управление процессами твердения бетона в свете решения проблем энергосбережения / Е.И. Шмитько // Строительные материалы. - 1992. - №11. - С. 7-11.

170. Шмитько, Е.И. Химия цемента и вяжущих веществ / Е.И. Шмитько, A.B. Крылова, В.В. Шаталова. - СПб.: "Проспект науки", 2006. - 206 с.

171. Шубин, Г.С. Сушка и тепловая обработка древесины / Г.С. Шубин. - М.: Лесная промышленность. - 1990. - 248 с.

172. Crank, J. The Mathematics of Diffusion / J. Crank. - Oxford: Clarendon Press, 1975.-414 p.

173. De Schutter, G. General hydration model for Portland cement and blast furnace slag cement / G. De Schutter, L. Taerwe // Cement and Concrete Research. -1995. - № 25 (3). - P. 593-604.

174. Isgor, O.B. Finite Element Modeling of Coupled Heat Transfer, Moisture

Transport and Carbonation Processes in Concrete Structures / O.B. Isgor, A.G. Razaqpur // Journal of Cement and Concrete Composites. - Vol. 26. - № 1. - 2004. - P. 57-73.

175. Kejin, W. Developing a Simple and Rapid Test for Monitoring the Heat Evolution of Concrete Mixtures for Both Laboratory and Field Applications: Final Report / W. Kejin, G. Zhi, J. Jim Grove, M. Ruiz, R. Rasmussen. Center for Transportation Research and Education Iowa State University; Ames. - 2006. - 75 p.

176. Maekawa, K. Multi-scale modeling of structural concrete / K. Maekawa, T. Ishida, T. Kishi. - London and New York: Taylor & Francis, 2009. - 655 p.

177. Schindler, A.K. Heat of hydration models for cementitious materials / A.K. Schindler, K.J. Folliard // ACI Materials Journal. - 2005. - Vol. 102. P. 24-33.

178. Wang, L. A Mechanistic Design Framework for Spalling Distress In Transportation Research Record / L. Wang, D.G. Zollinger // Journal of the Transportation Research Board. - 2000. - P. 18-24.

179. Yazdani, N. Accelerated Curing of Silica Fume Concrete: Final Report / N. Yazdani, P.E. Saif Haroon, M. Fils-Aime. FAMU-FSU College of Engineering Civil and Environmental Engineering Department. - Tallahasse. - 2005. - 128 p.

ПРИЛОЖЕНИЕ А Фрагмент моделирующей программы для расчета температуры и влагосодержания и их средних по сечению значений, реализованной в

пакете Ма^сас!

(ЛХ

иЬБф УХ

ХО

-1.292 + 0.938-

рЬБ 1000

бы <- 1.15

. Г.РЬ§ 'и

\2

1000 у

1Ъг 1 е 1..МТ+ I

- 6.05 • + 14.3 1000

х <-; • ЬТ 1

т

1,0

и.

р,х

ух

1,0

йя ке 0..МТ

1 <- тТ • к к

Т.

N7+2 ,к

ы

- *ГЫ

шУ„ <- ЦЬб„ • 100 •

0

0

рЬБ 1000

Х^ <- Х0 • (1 + 0.0025 • ЛБ0)

Ху0 кХ • Х^ •

( шУ -6иЛ 1 +-

V

100

У

Аэг к е 0.. МТ - 1

I. <г- тТ • к к

шУ

к+1

УЬб, • 100 •

рЬБ 1000

Х1к+1 <- Х0 • (1 + 0.0025 ■ Й«к)

/

иУ

XV

к+1

к\- XI

к+1

1 +

к+1 100

6и

Xv. k+1

a. . <--

k+1 cb pb

for ie2 NT

2 -

V. k+1

2 hi

a, , TT

T - ÍT , , + Г , . V i,к ^ i-l,к i+l,kj

2 hT

"k+1

2 Mw^-Q^A))

Oz

cb pb tT

d <- 2 +

2 hT

a, , tT k+1

Xv

K,1 <-

k+l

vl

k2

vl

Xvk+]+hT axO(tk+])

hT ax°(Wl)

Xvk+1 + hT ax0(tk+1)

tsr t,

Ы

Xv,

k+1

Xvk+] + hT axH(tk+1)

hT axHi

Ы

Xvk+1+hT axH(tk+1)

M'k+l)

02 t^l for 162 NT

a . <--

1+1 a - d

ф - ß i i

ß , 1+1 a-d

v2 + k2 ß.

N1 + 1

NT+1, k+1

1 - k2

"NT-

+ 1

for i e NT, NT - 1 1

T. , <- a , T ,. , + ß . l,k+l i+l i+l, k+1 *!+]

for i e 2 NT

/

6'

, \

2 hT у am tT 2

u ,-fu ,,+u . ,) i,k \ i-l,к i+l,kj

2 hT

am

2 98 10

-7 Mv,'tb\)-Q(v

pb tT

d' <— 2 +

2 hT am tT

hT a'

ß'

(V,)

2 am pbs for i e 2 NT

(PvP(tsr(tk+1))-pvP(Tlk+1))

100

-1

a

1+1 a" - d' i

ß',

i+l

о - 3' i i

a" - d' i

NT+1

UNT+1, k+1 , _rv-

NT+1

UNT+l,k+l if UNT+l,k+l ^K'k+l)

UN T+1,k+1 UNT+l,k+l

Umax Umax

UNT+l,k+l * 100~ NT+l,k+l>_^~

UNT+1,k+1 UNT+l,k+l

UNT+2,k+l UNT+l,k+l

for i e NT,NT - 1 .. 1

u. , , <- a". , • u , , , + 8'. , i, k+1 i+I i+l, k+1 'i+I

for i e NT,NT - 1 ..1

V+i*-uPM if "u+i^M

u. . , u . , otherwise i,k+l i,k+l

Umax . Umax

u. . , <--if u . , >-

i,k+l 100 i,k+l 100

u . , u. , . otherwise i , k+1 i, k+1

tbs, , - • (T. . . + 4 • Txr„ + T. ^

l,k+l NT NT+1, k+1

-,k+l

2 y

'k+1 6

V

NT-2

1

Ubs

. NX ' S (U2-i+l,k+l + 4 ' u2i+2,k+l + U2i+3,k+l)

k+1

i = 0

Tras submatrix(T, 1 ,NT + 1,0,MT) Uras submatrix(u, 1 ,NT + 1,0,MT)

(Tras Uras tbs Ubs \v)T

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Характеристика применяемого в работе портландцемента

Таблица Б. 1 - Показатели качества топкинского портландцемента ПЦ 400-Д20

по ГОСТ 10178-85, гарантированные производителем

№ Характеристика Фактический показатель в цементе

1. Вещественный состав цемента, мае. %: - портландцементный клинкер - гранулированный доменный шлак - гипсовый камень - ангидрид серной кислоты SO3 80 до 20 1,8-2,0

2. Массовая доля в клинкере, %: -оксида магния (MgO) -свободного оксида кальция (СаО)св не более 1,6 не более 0,5

3. Предел прочности через 3 сут твердения, МПа: -при сжатии -при изгибе 18,0-22,5 3,9-4,2

4. Предел прочности через 28 сут твердения, МПа: -при сжатии -при изгибе 42,4-43,5 6,0-6,2

5. Активность при пропаривании, предел прочности, МПа: -при сжатии -при изгибе 26,3-28,0 4,1-4,5

6. Равномерность изменения объема кипячением в воде выдерживает

7. Начало схватывания не ранее, час-мин Конец схватывания не ранее, час-мин 2-53 4-00

8. Тонкость помола (проходит через сито 008), % 88,0

9. Наличие признаков ложного схватывания нет

10. Содержание радионуклидов АЭфф (Бк/кг) 74,9

11. Группам цемента по эффективности при пропаривании II

ПРИЛОЖЕНИЕ В Некоторые теплофизические свойства бетонов

Таблица В.1 - Коэффициент теплопроводности бетонов [51, 62, 71, 82, 97]

Бетон о р, кг/м Л°су1,Вт1(м-К)

Железобетон 2500 1,69

То же 2400 1,56

Бетон на гравии или щебне из природного камня 2400 1,51

Бетон на известняковом заполнителе 2300 1,23

Бетон на гравийно-песчаном заполнителе 2180 1,27

Бетон с каменным щебнем или гравием 2300 1,16

Бетон с кирпичным щебнем 2000 0,71

Бетон на шлаковом щебне 2100 0,70

То же 2150 0,72

То же 2200 0,75

ПРИЛОЖЕНИЕ Г. НОМОГРАММЫ ДЛЯ РАСЧЕТА БЕЗРАЗМЕРНЫХ ТЕМПЕРАТУР И ВЛАГОСОДЕРЖАНИЙ

2,00 2,25 2,5 12,5 22,5 32,5 42,5

0,0

52,5 62,5 72,5 82,5 92,5 102,5 Ро

1,0 0,9 0,8

1.00 1,25 1,50 1,75