Нестационарная модель процесса гидратации железобетонного изделия, находящегося в программно-нагреваемой среде

Разработка математических моделей, призванных обеспечить расчет и проектирование энерготехнологического оборудования, предназначенного для осуществления ускоренной гидратации бетонных изделий, является актуальной задачей промышленной теплоэнергетики. Внедрение методов математического моделирования позволяет сократить затраты времени и ресурсов на разработку технологических режимов, обеспечивающих снижение энергопотребления при производстве строительных конструкций и возведении зданий и сооружений различного назначения. Несмотря на значительное число опубликованных результатов исследований, посвященных данной проблеме, не существует общепринятой математической модели теплотехнических процессов, протекающих в теплоэнергетических установках при ускоренном твердении трехмерного бетонного изделия. Цель настоящей работы состоит в разработке нестационарной модели процесса гидратации бетона применительно к симметричному трехмерному изделию, помещенному в программно-управляемую среду обогрева, параметры которой задаются выбранным режимом работы теплоэнергетической установки для ускоренной гидратации. численным методом конечных объемов на примере куба размером 0,3 × 0,3 × 0,3 м выполнены расчеты эволюции трехмерного поля гидратации в бетонном теле при режиме работы нагревателя вида «нагрев–изотермическая выдержка–охлаждение» и получены зависимости разности температур армированного и неармированного кубического изделия от времени твердения в соответственных точках пространства по направлению от поверхности к центру изделия. На примере результатов моделирования показано, что эволюция степени гидратации в указанных точках различается при твердении бетона с арматурой и без арматуры. Представлены скорости изменения температуры и коэффициента гидратации от времени в выделенных точках изделия и проведен анализ полученных результатов.

1. Миронов, С. А. Ускорение твердения бетона / С. А. Миронов, Л. А. Малинина. – М., 1964. – 348 с.

2. Бабицкий, В. В. Прогнозирование характеристик твердеющего тяжёлого бетона / В. В. Бабицкий, С. Д. Семенюк, М. С. Бибик // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди. – Рiвне, 2009. – Вип. 18. – С. 3–12.

3. Ушеров-Маршак, А. В. Информационная технология бетона ускоренного твердения / А. В. Ушеров-Маршак, А. Г. Синякин // Бетон и железобетон. – 1994. – № 6. – С. 2–4.

4. Аксенчик, К. В. Совершенствование тепловой работы пропарочных камер для тепловлажностной обработки железобетонных изделий / К. В. Аксенчик. – Иваново, 2014. – 20 с.

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

6. Ge, Z. Predicting temperature and strength development of the feld concrete: Retrospective Theses and Dissertations / Z. Ge. Iowa State University, 2005. https://doi.org/10.31274/rtd-180813-15373

7. Zakoutsky, J. Effect of temperature on the early-stage hydration characteristics of Portland cement: A large-volume calorimetric study / J. Zakoutsky, V. Tydlitat, R. Cherny // Construction and Building Materials. – 2012. – N 36. – P. 969–976. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2012.06.025

8. Моделирование набора прочности бетоном при гидратации цемента / С. В. Федосов [и др.] // Строительные материалы. – 2011. – № 11. – С. 38–41.

9. Modelling of heat of hydration for thick concrete constructions – a note / B. kuriakose [et al.] // Journal of Structural Engineering. – 2015. – Vol. 42, N 4. – P. 348–357.

10. Гончаров, Э. И. Двухстадийная тепловлажностная обработка тяжёлого бетона / Э. И. Гончаров, А. М. Нияковский, О. Д. Шавлюго // Тезисы докладов 47 Междунар. науч.-техн. конф. преподавателей и студентов. – Витебск, 2014. – С. 172–173.

11. Гончаров, Э. И. Температурные поля в твердеющем бетоне / Э. И. Гончаров, А. М. Нияковский // Тезисы докладов 48 Междунар. науч.-техн. конф. преподавателей и студентов, посвященной 50-летию университета. – Витебск, 2015. – С. 103–104.

12. Нияковский, А. М. Оптимальные условия термообработки как фактор формирования рациональной теплоэнергетической системы предприятий железобетонных изделий / А. М. Нияковский // Наука – образованию, производству, экономике: материалы 16-й Междунар. науч.-техн. конф. – Минск, 2018. – Т. 1. – С. 93.

13. Марьямов, Н. Б. Тепловая обработка изделий на заводах сборного железобетона (процессы и установки) / Н. Б. Марьямов. – М., 1970. – 272 с.

14. Красулина, Л. В. Структурные и теплофизические свойства твердеющего бетона / Л. В. Красулина // Наука и техника. – 2012. – № 2. – С. 29–34.

15. Александровский, С. В. Расчет бетонных и железобетонных конструкций на изменения температуры и влажности с учетом ползучести бетона / С. В. Александровский. – М., 2004. – 712 с.