// //
Дом arrow Статьи arrow Статьи arrow Гелиотехнология производства сборных железобетонных изделий на полигонах
Гелиотехнология производства сборных железобетонных изделий на полигонах

Гелиотехнология производства сборных железобетонных изделий на полигонах.

 

Б.А Крылов, доктор техн. наук, профессор; Л.Б. Аруова, канд техн. наук, доцент, НИИЖБ

http://www.stroinauka.ru/biblio.asp?d=12&dc=26&dpc=0&dr=5798

 

 

В статье рассматриваются вопросы гелиотермообработки бетона в зависимости от конкретных условий строительства. Даются рекомендации по производству различных видов железобетонных изделий с минимальными затратами электроэнергии.

Проблема экономии энергоресурсов является одной из важнейших, особенно в строительстве. При производстве сборных железобетонных изделий более 70% энергии расходуется на их тепловую обработку, составляя от 60 до 150 кВт-ч/м3.

Бетон и железобетонные конструкции из него являются основными строительными материалами в современном строительстве и таковыми останутся, по-видимому, до конца текущего столетия. Следовательно, с этим материалом и конструкциями в перспективе еще очень долго придется иметь дело, поэтому снижение энергозарат на интенсификацию твердения бетона откосится к острейшим проблемам.

Одним из восполняемых источников энергии является Солнце - практически неограниченный источник, мощность которого на поверхности Земли оценивается в 20 млрд. КВт. Этот неиссякаемый источник энергии не загрязняет окружающую среду, что особенно важно сточки зрения экологии.

Солнечную энергию уже начали применять, том числе и для прогрева бетона. В зарубежной практике она используется только с промежуточными теплоносителями (минеральное масло или вода), которые нагреваются солнечными лучами и далее работают по традиционной схеме. В Советском Союзе в 80-е годы были развернуты обширные исследования и разработаны принципиально новые схемы прямого, без промежуточных теплоносителей, использования энергии Солнца для прогрева бетона Южный Казахстан, Туркменистан, Узбекистан, Киргизия, Таджикистан, Южное Поволжье, Краснодарский и Ставропольский края, т.е. регионы с жарким и сухим климатом, являются районами с интенсивной солнечной радиацией, промышленное использование которой позволяет резко сократить в этих регионах потребление традиционных источников энергии.

Исследования НИИЖБ, ВНИИПИТеплопроект, ЦНИИС, ЦНИИОМТП и других организаций показали, что среди применяемых для термообработки бетона методов в районах с сухим жарким климатом самым эффективным является прогрев бетона солнечной энергией. Разработанные гелиотехнологии производства сборных изделий дают возможность или вообще отказаться от традиционных видов энергии, или резко снизить их потребление в течение 4-6 мес. в году.

Гелиотермообработка бетона - это не только экономия традиционных невосполняемых источников энергии, не требующая сложного и дорогостоящего оборудования, но и весьма благоприятные режимы твердения бетона, обеспечивающие получение продукции высокого качества.

Несмотря на существенные успехи, возможности гелиотехнологии еще далеко не раскрыты и исследовательские работы в этой области продолжаются под руководством НИИЖБ в Кызылординском государственном университете им. Коркыт Ата. Там в течение многих лет проводятся обширные исследования по гелиотехнологии.

Как известно, условия твердения бетона, при которых достигается благоприятное формирование структуры, свойств и долговечности конструкций, требуют высокой влажности и мягких режимов прогрева. Гелиотермообработка позволяет обеспечить именно такие условия твердения бетона.

В районах с сухим и жарким климатом естественное твердение бетона практически невозможно из-за его резкого пересушивания. Без надежного пароизоляционного покрытия неопалубленной поверхности уже через 1-1,5 час поверхность бетона покрывается сеткой трещин, вызванных пластической усадкой, причиной которой являются большие влагопотери. Эти потери в таких условиях составляют 50-70% воды затворения, основная ее часть испаряется из бетона в первые 6-7 часов выдерживания (рис. 1).

Интенсивность массообмена свежеуложенного бетона в среде с пониженной влажностью максимальная, поскольку не лимитируется внутренним массопереносом (подводом влаги из внутренних зон бетона к поверхности испарения). Основными факторами при этом являются разность парциального давления пара у поверхности испарения и в окружающей среде, площадь испарения и скорость движения среды (ветер) Продолжительность начального периода с постоянной интенсивностью испарения зависит от начального влагосодержания бетона, граничных условий и кинетики гидратации цемента Постепенно массообмен с окружающей средой замедляется и определяется процессом внутреннего массопереноса.

гелиотехнология производства сборных железобетонных изделий на полигонах

Рис. 1. Пластическая усадка тяжелого бетона:

1. твердение бетона без ухода;
2. гелиотермообработка в светопрозрачных камерах под пленкообразующим составом

Иная картина имеет место в технологии гелиотермообработки бетона. Для его твердения создаются наиболее благоприятные условия - высокие влажность и температура. Так, под покрытием СВИТАП замкнутая воздушная среда над поверхностью бетона очень быстро достигает 100-процентной влажности, создаваемой за счет 4~5-процентного испарения из бетона воды затворения. Разогрев же изделия происходит постепенно, т. е по мягкому режиму, что благоприятствует формированию оптимальной структуры бетона, а, следовательно, его физико-технических характеристик. Воздушная прослойка е прозрачном покрытии не ухудшает оптические характеристики применяемых светопрозрачных материалов, поскольку не контактирует с поверхностью свежеуложенного бетона. Она в определенной степени является дополнительной теплоизоляцией, способствующей повышению температуры бетона при воздействии солнечной радиации и снижению темпа остывания изделий е ночное время за счет резкого снижения теплосъема с поверхности бетона.

Комбинированные гелиотехнологии прогрева бетона в светопрозрачных камерах, при применении дополнительного прогрева традиционными источниками тепла и использовании пленкообразующих составов - имеют свои особенности тепло- и массопереноса. Однако все они направлены на предохранение неопалубленной поверхности от влагопотерь и максимальную аккумуляцию тепла бетоном.

В светопрозрачных камерах предотвращается интенсивное обезвоживание бетона, но меняется тепловой баланс гелиоформы из-за одностороннего потока солнечной радиации. Помимо этого, в таких камерах из-за различия в теплоемкости и поглотительной способности бетона и светопрозрачного материала возникает разница температур между последним и поверхностью более нагреваемого бетона в изделии. Это приводит к конденсации влаги на внутренней поверхности светопрозрачного материала, что ухудшает его оптические характеристики.

Гелиотермообработка при применении наносимых на поверхность уложенного и уплотненного бетона пленкообразующих составов является достаточно эффективным методом. Испарение влаги с поверхности бетона происходит при нагреве изделия в период постепенной полимеризации пленкообразующего состава, когда пленка еще не приобрела полностью пароизоляционных свойств. Формирование температурного поля происходит с небольшими градиентами, что обеспечивает достаточно высокую его однородность. Испарение влаги из бетона будет иметь место и при наличии пленки, но оно незначительно не превышает 12-15% отводы затворения и не оказывает заметного негативного влияния на структуру и свойства бетона.

гелиотехнология производства сборных железобетонных изделий на полигонах

Рис. 2. Технологическая схема гелиополигона круглогодичного действия в г. Анапа:
1. гелиокамеры; 2. ТЭНы;
3. - пост формования; 4. пост распалубки;
6. бетоносмеситвльный узел (ПСУ); 7. - склад арматурных каркасов
8. кран; 9. склад готовой продукции

При недостаточной солнечной радиации, например в пасмурную погоду, для более интенсивного твердения бетона целесообразно дополнительно его прогревать. С этой-целью в светопрозрачной камере устанавливаются электронагреватели (в верхней ее части или вмонтированные в поддон формы) В ряде случаев прогрев может осуществляться и сверху, и снизу. Следует подчеркнуть, что расход электроэнергии не превышает 15-20 кВт-час./м3 изделий, что экономически вполне оправдано.

При всех апробированных разновидностях гелиотермообработки градиенты температуры не превышают предельных и составляют 0,4-1,1 С/см, чему способствуют мягкие режимы прогрева в благоприятной температурно-влажностной среде.

Гелиотехнологии, обеспечивающие получение продукции высокого качества и долговечности, выбираются в зависимости от географической широты местности, интенсивности солнечной радиации, вида конструкций, их размеров и других факторов.

Так, для производства плоских изделий целесообразно устанавливать светопрозрачные и теплоизолирующие покрытия на открытую поверхность форм с отформованными изделиями. Таким способом можно изготавливать дорожные плиты, колонны, балки, сваи и другие подобные конструкции

Для районов, расположенных севернее 45~50°, а также в осенний и весенний периоды года, когда солнечной радиации недостает, применяются комбинированные методы термообработки. В этом случае поступление солнечной радиации к бетону изделий осуществляется через светопрозрачное покрытие или в специальных легких камерах со светопрозрачными стенками и с установленными в днищах форм электронагревателями. При большой толщине изделий или при одновременной установке изделий небольшой толщины в 2~ 3 ряда по вертикали электронагреватели монтируются и в нижней, и в верхней части камер. В комбинации с гелиопрогревом расход электроэнергии обычно составляет 10~30 кВт-час./м2 бетона. Нагреватели работают не весь период прогрева изделий, а только при разогреве и, если есть необходимость, частично при изотермическом выдерживании.

На комбинированную гелиотермообработку железобетонных изделий выгодно переходить, если в 13 часов температура наружного воздуха ниже 20~250С. При среднесуточной температуре наружного воздуха +10°С режим ее, как и при обычной гелиотермообработке, должны обеспечивать приобретение бетоном 45-70% прочности, в зависимости от марки. Распалубленные изделия с прочностью ниже проектной получают необходимый уход до приобретения бетоном отпускной или проектной прочности.

Исследования НИИЖБ показали, что солнечная энергия может успешно применяться для прогрева бетона и в монолитных конструкциях. Для этого должны быть разработаны гелиотехнологии применительно к этому виду конструкций, что позволит возводить монолитные конструкции и более высокими темпами с меньшими затратами энергоресурсов (рис. 2).

>

Технологии бетонов »

Б.А Крылов, доктор техн. наук, профессор; Л.Б. Аруова, канд техн. наук, доцент, НИИЖБ

Концепция инновационной деятельности »

No. 5/2005
30.03.2006

 

Контакты

115419, г. Москва, ул. Шаболовка, д. 34, стр. 3.



Просьба заранее предупредить о приезде, т.к. специалисты распределены по объектам




info@masterbetonov.ru




ООО «Стройсервис» работает на рынке строительного производства c 1992 года.
Основной ценностью для нашей компании являются клиенты, поскольку единственный реальный актив компании — это люди, удовлетворенные нашей работой, которые еще раз захотят воспользоваться нашими услугами. Мы стремимся сделать своих клиентов своими партнерами.