Экспериментальная проверка показала на приемлемость для практического использования теоретической расчётной схемы при условии соблюдения определённых правил выполнения измерений с ограничением скорости ветра до 0,5м/с.

Соблюдение разработанных (глава 4) правил выполнения измерений и построения расчётных зависимостей (в том числе экспериментальных при неизвестных теплофизических характеристиках ограждений) позволяет определять температуру бетона данным методом с ошибкой не более 4оС (при максимальной ошибке в контрольной выборке около 8оС).

При рассмотрении способа косвенных измерений с применением теплоизолирующих накладок предполагалось решать вопросы определения температуры бетона с более высокой надёжностью и точностью, поскольку накладка должна уменьшать ветровую температурную инварианту в зоне контакта с поверхностью опалубки.

????температуре наружного воздуха, но с применением итерационного способа поиска tп? при определении теплоотдачи с поверхности накладки:

Rогр – термическое сопротивление ограждения,

Rн – термическое сопротивление накладки,

? = ?л+ ?к – коэффициент теплопередачи воздуха,

tб – температура бетона под ограждением,

tп – температура ограждения под накладкой,

tп? – температура наружной поверхности накладки,

tнв – температура окружающего воздуха (среды).

Необходимая толщина накладки подбиралась в ходе вычислительного эксперимента из условия, что ветровая температурная инварианта под ней не превышает 2оС. Полученная толщина накладки из пенополистирола (?=0,049Вт/м*оС) равна 40мм, что эквивалентно R=0,81м2*оС/Вт.

Фактическая работа накладок на ограждениях исследовалась экспериментально. В результате подтверждено, что решение стационарной (линейной) задачи теплопроводности применимо только к накладкам, имеющим размеры контактирующей поверхности свыше 30х30см, а при малых размерах накладок более точный результат дает линейный корреляционный анализ.

Производственные исследования также показали, что скорость ветра не оказывает заметного влияния на температуру палубы под накладкой, причём практически независимо от толщины накладки. На точность метода более существенно влияют условия совместной работы накладок и палубы, которые в основном определяются типом накладок и качеством их крепления к палубе. Разработаны правила подготовки и выполнения измерений, а также построения расчётных зависимостей (глава 4), которые позволяют определять температуру бетона данным методом с ошибкой не более 2оС (при максимальной ошибке в контрольной выборке около 4оС).

Исследование температурных распределений в поверхностном слое конструкций также показало, что определять температуру бетона расчётными методами на некоторой глубине возможно лишь при отсутствии линейных нагревателей в этом слое.

Третья глава посвящена теоретическим исследованиям температурно-прочностных распределений в конструкциях различной массивности на ранних этапах выдерживания, опирающимся на данные практических наблюдений.

Предварительно показано, что на неоднородность условий выдерживания бетона в объёме отдельных конструкций, соответственно и на величину и характер неравномерности температурно-прочностных показателей в этих конструкциях, оказывают совместное влияние естественные, случайные и технологические факторы. На основе данных производственных наблюдений выполнена количественная оценка влияния этих факторов.

При исследовании характерных зон температурных распределений в конструкциях и их фрагментах, прогреваемых стержневыми электродами и нагревательными проводами, выполнена расчётная оценка разбросов прочности бетона по площади этих частей зданий на ранних сроках твердения. Анализ имеющихся практических данных показал, что наибольшая неравномерность распределения прочности наблюдается в стенах, прогреваемых греющими проводами – до 15%R28 (таблица 1).

Параметр: Стены СЭ Колонны СЭ Стены ГП Перекрытия ГП

t(верх) 1,008*tср 0,004*tср 0,833*tср –4 и +5% от tср в периферийных и центральных зонах

t(середина) 1,174*tср 1,109*tср 1,282*tср

t(низ) 0,818*tср 0,887*tср 0,885*tср

tср 40оС 40оС 35оС 30оС

Rср 40-70%R28 40-70%R28 40-70%R28 40-70%R28

Rmax-Rmin 9-10%R28 6%R28 10-15%R28 Rср ±1%R28

Примечание: ГП и СЭ – способ обогрева конструкций, соответственно греющими проводами и стержневыми электродами.

Теоретические исследования неравномерности распределения температуры-прочности в поперечном сечении монолитных конструкций, прогреваемых греющими проводами (условия теоретической модели – см. далее исследования кинетики формирования температурно-прочностных показателей) показали, что для немассивных и среднемассивных конструкций (Мп>3м-1) максимальные перепады температуры в сечении находятся в пределах 10…15оС (до 20оС, включая угловые зоны). При этом максимальные перепады прочности составляют до 10%R28 (на начальных этапах прогрева прочность ниже в ядре сечений, на более поздних – в периферийных слоях конструкций). Средняя (интегральная) прочность бетона сечения отклоняется от прочности в поверхностных слоях не более чем на 8%R28 для среднемассивных конструкций и массивных при выдерживании по методу регулируемого термоса, а также не более чем на 4%R28 для немассивных конструкций. Практические наблюдения также показывают, что в поперечном сечении конструкций, прогреваемых стержневыми электродами, разбросы температуры-прочности могут быть в 1,5…2 раза выше.

Достоверность представления теплового состояния конструкций различными схемами точечного температурного контроля определялась на основе вычислительного эксперимента, опирающегося на данные фактических и теоретических термограмм распределения температур в конструкциях сплошных перекрытий и стен и их вероятностную оценку. В результате доказано, что точечный контроль даёт приемлемые сведения о средней температуре в конструкции, но при этом достаточно слабо представляет общую картину тепловых распределений, в том числе плохо выявляет экстремальные температуры. Наиболее надёжными являются схемы с равномерным распределением КТ по наблюдаемой захватке из учёта 10-12м2 на 1КТ для перекрытий и 3-4м2 для стен.

Теоретические исследования кинетики формирования температурно-прочностных показателей в прогретых монолитных конструкциях выполнялись на примере колонн различной массивности. Использовались методы и средства математического моделирования и вычислительного эксперимента с привлечением разработанной в ООО «Спецстрой-АМБ» программы, реализующей МКЭ и позволяющей находить количественные закономерности процесса формирования температурного поля и связи между его существенными параметрами. Роль экспериментов при этом подходе сводилась к проверке теоретической модели. Сравнение кинетики разогрева и остывания для конструкций колонн различной массивности показало сходимость теоретических и экспериментальных результатов на 85-90%.

При исследовании кинетики свободного остывания прогретых конструкций после распалубки установлено, что поверхностные слои бетона различных конструкций после распалубки остывают в два этапа. В начальный этап остывание поверхности конструкций протекает с высокой интенсивностью, которая практически не зависит от Мп и существовавшего при распалубке распределения температуры в сечении. Длительность первого этапа остывания (время стабилизации) обычно равно двум часам для точки в центре грани колонны (точка т.2 рис.1). Функция остывания поверхности (наружный слой 1…2см) различных конструкций колонн в центре грани для первого этапа имеет следующий вид (3):

?t – текущий (искомый) перепад температур «бетон-воздух» (через время

Тост – время от момента распалубки (0…2), час;

?Тнач – начальный перепад температур «бетон-воздух» при распалубке;

V – скорость ветра, м/с.

Начало второго этапа характеризуется существенным замедлением скорости остывания, которая в дальнейшем не зависит от начального перепада ?Тнач, а определяется массивностью конструкции Мп. Функция остывания различных конструкций колонн (для В30-35 на ПЦ500 350кг/м3) в точке центра грани для второго этапа имеет следующий вид (4):

?t – текущий (искомый) перепад температур бетон-воздух (через время

Тост – время остывания по функции второго этапа (не считая времени остывания по первому этапу), час;

?Т – текущий перепад температур бетон-воздух при переходе на функцию второго этапа остывания;

Мп – модуль поверхности остывающей конструкции, м-1;

V – скорость ветра, м/с.