Бетонная смесь в момент укладки имеет начальную температуру +10оС.
Результаты расчетов представлены графиком распределения температурных полей по толщине перекрытия на рис.8.
Температура нижней поверхности устанавливается практически сразу, теплоизолированной поверхности не меняется в течение первого часа, затем в следующие 10-12 часов растет приблизительно линейно. Изотермический процесс начинается спустя 16 часов с установившимся температурным градиентом между поверхностями плиты принимающий значение 7-8оС.
Тепловыделение в бетоне, вследствие экзотермических процессов при гидратации цемента, может быть учтено путем приращения его значений к температурным полям.
Рис. 8. Расчетные значения температурных полей по слоям бетонной смеси 1-4 - температура в слоях бетонной смеси
Одним из важных обстоятельств назначения режимов термообработки является учет зависимости времени релаксации от скорости воздушных потоков. Согласно технологическим расчетам установлено, что скорость теплового потока исходящего от источников тепла должна находиться в диапазоне 0,5...1,0м/с., что обеспечивает движение воздушных потоков близкому к ламинарному и сокращению времени релаксации.
Согласно проведенным аналитическим исследованиям определен цикл прогрева вертикальных и горизонтальных конструкций, он состоит в:
- создании пространственного температурного режима, обеспечивающего отогрев металлических оболочек и опалубки перекрытия при достижении постоянной температуры;
- укладке бетонной смеси на отогретое основание и ее теплоизоляции;
- разогреве бетонной смеси и поддержании изотермического режима (рис. 9);
- отключении источников теплоснабжения и плавного остывания бетона;
- распалубки конструкций.
При использовании балочно-стоечной опалубочной системы перекрытия целесообразно использование электрогенераторов с регулированием скорости воздушного потока. При щитовой опалубке или несъемной из профилированных листов наиболее экономичным вариантом является применение газовых теплогенераторов.
На основании проведенных исследований установлен режим обработки высокопрочного бетона В60 для плиты перекрытия толщиной 25см (рис. 10)
Рис. 9. Поддержание изотермического режима
1 - теплоизоляционная штора; 2 - теплоизоляционный кожух; 3 - теплоизоляция перекрытия; 4 - опалубочная система перекрытия; 5 - уровень стратификации; 6 - трубобетонная колонна 7 - теплогенераторы.
При назначении режимов термообработки бетонируемых конструкций необходимо разрабатывать технологический регламент на прогрев, включающий: температурный контроль приема бетонной смеси, ее укладки и прогрева, прогнозируемую оценку набора прочности, оптимизацию режимов охлаждения конструкций и определение времени получения распалубочной прочности.
Рис. 10. Режим термообработки высокопрочного бетона В60 на ПЦ с активностью 500 (а) и соответствующий набор прочности (б)
Тн - продолжительность нагрева; Ти - то же изотермического выдерживания; Тост - то же остывания.
Проведен сопоставительный анализ технологий возведения каркаса административно-торгового комплекса «Миракс-Плаза» при температуре наружного воздуха -10оС.
Применение одностадийной технологии термообработки горизонтальных и вертикальных конструкций позволяет сократить продолжительность производства работ.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
1. Разработана индустриальная технология возведения каркасов зданий с вертикальными несущими конструкциями из трубобетонных элементов, обеспечивающая повышение интенсивности возведения зданий на 25-30%. По сравнению с традиционными железобетонными колоннами снижается расход материалов на вертикальные конструкции: металла в 2,3, бетона в 2,1 раза.
2. Проведены комплексные исследования по оценке влияния фактора водоцементного отношения на динамику набора прочности бетона, находящегося в стальной оболочке. Впервые установлено, что при значении водоцементного отношения в пределах 0,35...0,32 обеспечивается набор проектной прочности к 28 суточному твердению при нормальных условиях. Полученные результаты оказывают существенное влияние на скорость возведения здания и технологию производства работ.
3. В ходе экспериментальных исследований разработаны конструктивно-технологические решения узлов сопряжений трубобетонных колонн по высоте и перекрытиям. Выявлено, что наиболее технологичным является применение соединительных гильз, обеспечивающих совместную работу стальной оболочки и бетонного ядра, а также снижающих общую трудоемкость работ по устройству стыков до 30%.
4. При помощи программного комплекса «Ing+2010» на примере административно-торгового 47 этажного здания «Миракс-Плаза» проведена оценка распределения нагрузок на каркас и последующий подбор сечений трубобетонных элементов.
5. Установлено, что использование конвективного обогрева позволяет обеспечивать ускоренный набор прочности как трубобетонных, так и плоских перекрытий при скорости теплового потока, находящегося в пределах 0,5...1,0м/с., что интенсифицирует процесс возведения каркасов зданий.
6. Проведены аналитические исследования по оценке температурных полей в слоях плиты перекрытия путем численного решения уравнения теплопроводности. Полученные результаты позволяют назначать режимы термообработки бетона колонн и перекрытий с минимальными температурными градиентами.
ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Статьи, опубликованные в рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК:
1. Афанасьев А.А., Курочкин А.В. Использование трубобетона в жилищном строительстве // Промышленное и гражданское строительство. -2011. -№3. -с. 14-15.
2. Курочкин А.В. Возведение каркасных зданий с несущими конструкциями из трубобетонных элементов // Научно-технический журнал Вестник МГСУ. -2010. -№3. -с. 82-86.
Статьи, опубликованные в научных журналах и изданиях:
3. Курочкин А.В. Использование несущих конструкций из трубобетонных элементов при возведении каркасных зданий // Сборник докладов традиционной научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава института строительства и архитектуры. -М.: МГСУ. -2010. -с.192-196.
4. Курочкин А.В. Использование трубобетонных элементов при возведении многоэтажных каркасных зданий // Строительство-формирование среды жизнедеятельности: сб. тр. XIV Международной межвузовской научно-практической конференции молодых ученых, докторантов и аспирантов (27-29 апреля, г.Москва, 2011г.). -М.:МГСУ. -2011. -с.64-70.
Патенты на изобретения РФ:
5. Способ возведения трубобетонных конструкций из монолитного бетона при строительстве зданий. Афанасьев А.А., Курочкин А.В. Патент №2402662 на изобретение: БИПМ, 2010. -№30.
6. Способ повышения несущей способности трубобетонных конструкций. Афанасьев А.А., Курочкин А.В. Патент №2420636 на изобретение: БИПМ, 2011. -№16.
7. Способ повышения несущей способности трубобетонных конструкций. Афанасьев А.А., Курочкин А.В. Патент №2417290 на изобретение: БИПМ, 2011. -№12.