Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Технология и организация промышленного и гражданского строительства

Диссертационная работа:

Андриевский Сергей Николаевич. Совершенствование технологии зимнего бетонирования конструктивных элементов монолитных каркасов зданий : диссертация ... кандидата технических наук : 05.23.08 / Андриевский Сергей Николаевич; [Место защиты: Новосиб. гос. архитектур.-строит. ун-т].- Новосибирск, 2009.- 163 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/3264

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность темы. В современных условиях строительства возросшие объемы зимних бетонных и железобетонных работ, дефицит электроэнергетических ресурсов и их высокая стоимость, а также повышение требований к качеству зимнего бетонирования монолитных строительных конструкций, обусловили необходимость пересмотра традиционного подхода как к выбору метода зимнего бетонирования, так и к расчетному обоснованию параметров выбранного метода. Это, в свою очередь, вызвало необходимость решения актуальных научно-технических задач, связанных с разработкой технических средств контроля выполнения нормативных температурных ограничений на стадиях проектирования и производства работ. Вместе с тем, как показал проведенный автором анализ состояния вопроса по теме диссертационной работы, несмотря на чрезвычайную важность выполнения нормативных температурных ограничений (гарантирующих отсутствие перегрева или не-догрева бетона, в том числе в местах теплового контакта бетона с нагревателями и в местах теплового примыкания свежеуло-женного бетона к бетону ранее забетонированных конструкций, а также допустимая скорость перестройки температурного поля после включения и выключения нагревателей), до настоящего времени не созданы технические средства, позволяющие, с одной стороны, надежно контролировать выполнение указанных ограничений, с другой стороны, обеспечить существенное энергосбережение за счет полезного использования тепловой инерции бетона при зимнем бетонировании среднемассивных конструктивных элементов монолитных каркасов зданий. Этот же анализ показал, что наиболее распространенные в строительной практике методы прогрева бетона (его прогрев электрическими нагревательными проводами (ЭНП) и электродный прогрев (ЭП)) применяют в сочетании с изотермическим выдерживанием, что не позволяет, во-первых, полезно использовать тепловую инерцию бетона для достижения существенного энергосбережения, во-вторых, достоверно прогнозировать процесс нарастания прочности бетона из-за выраженной суточной динамики

температуры изотермического выдерживания бетона, обусловленной суточной динамикой температуры воздуха.

Цель диссертационной работы - практическая реализация концепции управляемых температурных режимов выдерживания бетона (управляемого температурного режима его тепловой обработки в оптимальном температурном диапазоне, исключающего перегрев и недогрев бетона путем своевременного соответственно выключения и включения нагревателей, а также управляемого ступенчатого температурного режима разогре-. ва и остывания бетона, исключающего превышение предельно допустимой скорости перестройки температурного поля путем регулирования (при необходимости) тепловой мощности нагревателей) при существенной экономии энергетических ресурсов.

Основная идея исследований состоит в нетрадиционном подходе к решению научных задач проблемы зимнего бетонирования монолитных строительных конструкций с использованием широких возможностей метода математического моделирования сложных физических и организационно-технологических процессов в сочетании с современными средствами вычислительной математики и с современными информационными технологиями.

Задачи исследований:

1.,Научное обоснование и практическая реализация управляемых температурных режимов выдерживания бетона (управляемого температурного режима тепловой обработки бетона в оптимальном температурном диапазоне и управляемого ступенчатого температурного режима разогрева и остывания бетона, уменьшающего (при необходимости) тепловую мощность нагревателей при разогреве бетона или частично включающих тепловую мощность нагревателей при остывании бетона для двух альтернативных, методов его прогрева (прогрев ЭНП и электродный прогрев) при зимнем бетонировании: 1) одиночных колонн с последующим бетонированием плит перекрытий монолитных каркасов зданий; 2) смежных колонн и глухой диафрагмы или диафрагмы с проемом с последующим бетонированием плит перекрытий монолитных каркасов зданий.

  1. Для практической реализации управляемого температурного режима электродного прогрева бетона в оптимальном температурном диапазоне, а также для реализации концепции тройного управления электродным прогревом бетона: 1) управление температурным режимом прогрева бетона в оптимальном температурном диапазоне путем своевременного включения и выключения нагревателей; 2) управление тепловой мощностью нагревателей путем переключения напряжения тока или изменения схемы коммутации электродов; 3) управление удельным электрическим сопротивлением бетона путем предварительного (до начала бетонирования) введения в бетонную смесь расчетного количества противоморозной добавки, необходимо провести экспериментальные исследования в лабораторных условиях удельного электрического сопротивления бетона на Чернореченском (Новосибирская область) портландцементе, затворенного как на воде, так и на растворе нитрита натрия в расчете на -5 и -10С, при температуре выдерживания 30, 40, 50 и 60С.

  2. Численная реализация разработанных математических моделей динамики температурного и прочностного полей в бетоне должна, во-первых, обеспечить более аргументированное обоснование необходимой величины суммарной тепловой мощности нагревателей, во-вторых, адаптировать математические модели к нормативным инструментальным измерениям температуры бетона путем замены ГУ III и IV родов на ГУ I рода (показания термодатчиков), что, в свою очередь, позволит в условиях строительных объектов оперативно рассчитывать масштабное температурное поле и контролировать выполнение нормативных температурных ограничений.

Научная новизна результатов исследований заключается в следующем:

1. Научно обоснованы и практически реализованы управляемые температурные режимы выдерживания бетона при зимнем бетонировании конструктивных элементов монолитных каркасов зданий: 1) управляемый температурный режим тепловой обработки бетона в оптимальном температурном диапазоне, исключающий перегрев и недогрев бетона за счет своевременного

выключения и включения нагревателей при существенном энергосбережении за счет полезного использования тепловой инерции бетона; 2) управляемый ступенчатый температурный режим разогрева и остывания бетона, при необходимости снижающий тепловую мощность нагревателей при превышении предельно допустимой скорости разогрева бетона или частично включающий тепловую мощность нагревателей в случае превышения предельно допустимой скорости остывания бетона.

  1. Для практической реализации концепции тройного управления электродным прогревом бетона в Западно-Сибирских регионах проведены экспериментальные исследования в лабораторных условиях удельного электрического сопротивления бетона на Чернореченском портландцементе, затворенного как на воде, так и на растворе нитрита натрия в расчете на -5 и -10С, при температуре выдерживания образцов 30, 40, 50 и 60С. Полученные экспериментальные данные достаточно достоверно (погрешность 0,1-Ю,5%) проинтерполированы уравнениями регрессии с их включением (при необходимости) в разработанные математические модели.

  2. Численная реализация разработанных математических моделей динамики температурного поля и прочности бетона для двух альтернативных методов его прогрева (ЭНП и ЭП) и для двух температурных режимов (традиционного температурного режима тепловой обработки бетона с его изотермическим выдерживанием и управляемых температурных режимов) позволила создать технические средства (программные продукты), обеспечивающие гарантированное выполнение на стадии проектирования нормативных температурных ограничений при зимнем бетонировании конструктивных элементов монолитных каркасов зданий.

4. С целью обеспечения возможности контроля выполнения
нормативных температурных ограничений непосредственно при
проведении зимних бетонных и. железобетонных работ
с ис
пользованием результатов измерений температуры бетона про
граммные продукты, разработанные автором при решении за
дач, указанных в п. 3, адаптированы к результатам нормативных
инструментальных измерений путем замены в математических

моделях ГУ III и IV родов на ГУ I рода (показания установленных термодатчиков), что дает возможность в условиях строительного объекта оперативно рассчитывать масштабно-объемное температурное поле и контролировать выполнение нормативных температурных ограничений в процессе проведения требуемого нормативными документами производственного контроля качества проводимых работ.

Практическая значимость полученных результатов заключается, во-первых, в разработке технических средств контроля нормативных температурных ограничений как на стадии проектирования, так и на стадии производства работ, при зимнем бетонировании конструктивных элементов монолитных каркасов зданий (с помощью разработанных программных продуктов), во-вторых, в существенном энергосбережении.

Достоверность полученных результатов подтверждается:

  1. достоверностью математических моделей, 90-95% элементов которых являются математической формализацией объективного закона сохранения энергии, применением абсолютно устойчивой и абсолютно сходимой неявной разностной схемы дробных шагов при численной аппроксимации дифференциальных уравнений теплопроводности бетона и классических ГУ III рода;

  2. применением современной цифровой приборной базы в комплекте с термодатчиками при проведении экспериментальных исследований удельного электрического сопротивления бетона в лабораторных условиях (паспортная величина погрешности 0,25%) и современных информационных технологий для представления результатов исследований в виде уравнений регрессии (погрешность 0,1-Ю,5%); 3) хорошим совпадением данных предварительных расчетов с данными измерений на строящемся объекте в г. Новосибирске.

Личный вклад автора. Лично автором: 1) освоен и эффективно применен для решения поставленных задач нетрадиционный метод решения актуальных научно-технических задач, основанный на синтезировании таких областей знаний, как технология строительных процессов, строительная теплофизика и математическое моделирование сложных физических и организационно-технологических процессов в сочетании с современны-

ми средствами вычислительной математики (Удостоверение №12905/8/01 от 29.04.2008 г. о повышении квалификации специалистов и преподавателей при ГОУ ВПО «Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сиб-стрин)» по курсу «Численная аппроксимация эллиптических и гиперболических дифференциальных уравнений краевых задач» в объеме 72 часа); 2) проведены экспериментальные исследования в лабораторных условиях удельного электрического сопротивления бетона на Чернореченском портландцементе; 3) в режиме требований нормативных документов проведены измерения температуры бетона с занесением их результатов в журнал работ в процессе зимнего бетонирования конструкций монолитного каркаса при строительстве административного здания на пересечении улиц Советская и Орджоникидзе в г. Новосибирске зимой 2005/2006 г.; 4) разработанные программные продукты адаптированы к результатам температурных измерений с целью контроля выполнения нормативных температурных ограничений на стадии производства работ.

Апробация основных результатов исследований. Основные результаты доложены на 63-й (2006 г.) и 64-й (2007 г.) научно-техн. конф. НГАСУ (Сибстрин), на I и II Всероссийских научно^ техн. конф. «Актуальные проблемы строительной отрасли» (Новосибирск, соответственно 2008 и 2009 г.), а также на II Между-нар. научно-практ. конф. «Развитие вуза через развитие науки» (2 доклада, Тольятти, 2008 г).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в семи печатных трудах, в том числе три статьи в журнале с внешним рецензированием по списку ВАК («Известия вузов. Строительство»), а также в сборнике докладов на Междунар. научно-практ. конф. (два доклада) и в сборнике тезисов докладов на двух Всеросс. научно-техн. конф. Результаты исследований автора опубликованы также: 1) в монографии [Молодин В.В. Бетонирование монолитных строительных конструкций в зимних условиях: монография/В.В. Молодин, Ю.В. Лунев. - Новосибирск: Изд-во НГАСУ (Сибстрин), 2006. - 300 с. Указанное во Введении совместное (с авторами) написание 3-й главы «Зимнее бетонирование несущих монолитных каркасов

жилых и гражданских зданий». Молодин В.В. Зимнее бетонирование монолитных строительных конструкций: рекомендовано Новосибирским региональным отделением УМО РФ в качестве учебного пособия /В.В. Молодин. - Новосибирск: НГАСУ (Сиб-стрин), 2007. - 184 с. Указанное во Введении совместное (с В.В. Молодиным) написанием 4-й главы «Зимнее бетонирование несущих монолитных каркасов жилых и гражданских зданий»)].

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы (138 наименований), приложения, 64 рисунков, 27 таблиц, и изложена на 163 страницах.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net