Введение
Более половины производимого в мире бетона и железобетона приходится на долю монолитного строительства. По объему производства и применения монолитный бетон намного опережает другие виды строительных материалов. В монолитном исполнении возводятся промышленные и жилые здания, гражданские сооружения, плотины, энергетические комплексы, телебашни и т.д.
Годовой объем производства монолитного бетона и железобетона в России в настоящее время составляет 25-30 млн. м3 и по отдельным видам строительства распределяется следующим образом:
а) промышленное и специальное – 35-40 %;
б) жилищно-гражданское – 26-30%;
в) подземное и транспортное – 20-30 %;
г) сельскохозяйственное и др. – 5-10 %.
Развитие монолитного строительства выявило ряд трудностей, которые вызваны, прежде всего, климатическими условиями нашей страны и Дальнего Востока в частности. Наиболее длительным технологическим процессом является процесс выдерживания бетона, который в зимних условиях без дополнительных мероприятий полностью останавливается. Учитывая что зимний период для Дальнего Востока продолжается не менее семи месяцев, производство бетонных работ приводит к значительному удорожанию. Начиная с 30-х годов были проведены обширные исследования в теории и практике зимнего бетонирования. Экспериментальные исследования в этой области в больших масштабах проводились в ЦНИИПС, начиная с 1931 г., а затем после 1956г. продолжались в НИИЖБ (Научно исследовательский институт железобетона). Такими учеными как Головнев С.Г., Гныря А.И., Крылов Б.А., Красовский Б.М., Лайгода А.В., Миронов С.А., Скрамтаев Б.Г.
Благодаря их трудам строители располагают арсеналом методов зимнего бетонирования, дающим возможность бетонировать монолитные конструкции практически любого типа и любого модуля поверхности при минимальных отрицательных температурах. К этим методам относятся:
а) метод «Термос»;
б) электропрогрев бетонной смеси;
в) электрообогрев бетонной смеси;
г) инфракрасный обогрев;
д) индукционный прогрев;
е) выдерживание в тепляках;
ж) конвективный и паропрогрев;
з) применение химических добавок.
Каждый метод зимнего бетонирования связан с определенными расчетами, которым всегда предшествует разработка графиков производства работ, составление технологических карт и другой документации. Поэтому учет всех факторов влияющих на производство работ и автоматизация расчетов, позволяют заранее определить необходимые технологические параметры и материально-технические ресурсы.
Первым наиболее изученным (с 1931 г.) методом был «термос», который на сегодняшний день часто используется как наименее трудоемкий и экономичный с позиции энергозатрат. Однако и этот метод требует проведение достаточно больших расчетов, так как главный фактор, время набора прочности бетоном в зимних условиях, зависит от множества переменных факторов.
Поэтому возникает необходимость в автоматизации расчетов для быстрого принятия решений, например при изменении погодных или производственных условий.
Таким образом, целью работы является разработка алгоритма расчета и написание программного продукта для метода «термос».
Для достижения поставленной цели определены следующие задачи:
1) Изучить факторы влияющие на формирование структуры бетона и методы зимнего бетонирования для определения необходимых расчетных параметров.
2) Разработать алгоритм и программу расчета для метода «термос» с учетом современных опалубок и утеплителей.
3) Провести теоретические расчеты и определить влияние наиболее значимых факторов, используя разработанный программный продукт.
4) Проанализировать работу программы для конкретной конструкции и условий строительства.
Объектом исследования является метод «термос» и факторы влияющие на твердение бетона без использования прогрева, а предметом исследования алгоритм и программа расчета с учетом известных таблиц и графиков.
В качестве методов исследования выступают теоретические исследования на основе расчетных формул и проведении вычислительного эксперимента.
Научная новизна работы состоит в разработке алгоритма расчета и программы расчета основных параметров зимнего бетонирования методом «термос» с учетом новых теплоизоляционных материалов при решении технологических задач
Практическая ценность заключается в следующих возможностях:
1) Быстрый предварительный расчет для принятия решений при изменении метеорологических условий или производственных факторов.
2) Использование принципа построения программы для других методов.
3) Анализ и выбор наиболее оптимального варианта при решении технологических задач.
В первом разделе рассматриваются климатические условия Дальневосточного региона (рисунок 1), а так же факторы, влияющие на формирование структуры бетона, в том числе при отрицательной температуре. Определены основные параметры зимнего бетонирования, которые необходимо учитывать в расчетах; дана классификация методов.
Рисунок 1.2 – Дальний Восток Российской Федерации с средней
температурой наружного воздуха в зимний период года
Второй раздел посвящен описанию методов зимнего бетонирования, их сущности и расчету основных параметров, где особое внимание уделено методу «Термос».
В третьем разделе приводится алгоритм расчета, блок схема расчета и описание работы программы с поэтапной визуализацией.
Рисунок 1 – Стартовое окно программы Thermos
Рисунок 3 – Определение расчетных параметров для данной задачи
в программе Thermos
В четвертом разделе рассмотрены три задачи с использование программного продукта:
а) определение продолжительности остывания бетона до момента набора критической прочности.
б) подбор материалов теплоизоляции и определение их достаточной толщины.
в) расчет возможности применения в зимних условиях несъемной опалубки «Изодом» как утеплителя для термосного выдерживания.
В заключение работы приводятся итоги проделанной работы.
В магистерской диссертации рассмотрены методы зимнего бетонирования и определены основные расчетные параметры. Подробно рассмотрен метод «термос» и порядок расчета основных параметров термосного выдерживания. Составлен алгоритм расчета, блок схема и программа расчета. Программа “Thermos” может быть быстро использована в расчетных и практических целях, и позволяет решать обширное количество задач, а именно:
а) определить время остывания бетона до набора им критической прочности;
б) подобрать материалы опалубки и утеплителя и уточнить их толщину;
в) оценить влияние каждого параметра на результаты расчета;
г) учесть непредвиденное изменение климатических условий или возможностей строительной площадки;
г) использовать результаты при составлении технологических карт и графиков производства работ.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
