Магистр технических наук
Доктор технических наук, профессор
Адрес для переписки: Романюк Владимир Никанорович – Белорусский национальный технический университет, просп. Независимости, 65/2, 220013, г. Минск, Республика Беларусь. Тел.: +375 17 293-92-16 pte@bntu.by
Address for correspondence: Romaniuk Vladimir N. – Belаrusian National Technical University, 65/2 Nezavisimosty Ave., 220013, Minsk, Republic of Belarus. Tel.: +375 17 293-92-16. pte@bntu.by
Доктор физико-математических наук, профессор
Кандидат технических наук
Для интенсификации процессов производства сборного бетона и железобетона в промышленных условиях используются теплотехнические установки, потребляющие значительные объемы тепловой энергии. Несмотря на прогресс, достигнутый в изучении вопросов твердения бетонов в устройствах ускоренной гидратации, все еще отсутствуют надежные и экономичные методы исследования и оптимизации работы такого рода установок. Применяемые в условиях реального производства методы в основном базируются на эмпирических зависимостях, полученных для узких технологических условий. Эти методы не всегда можно распространить на другие режимы и технологии. В настоящей работе развиваются методы расчета, основанные на фундаментальных законах, позволяющих получить функции эволюции процесса гидратации бетонного изделия. Методы математического моделирования дают возможность развить новые пути совершенствования режимов тепловой обработки бетонных изделий и технологий ускоренной гидратации. В статье предложена математическая модель для расчета процесса твердения бетонного изделия, включающая нестационарное трехмерное уравнение теплопроводности, функцию внутренних тепловыделений, обусловленных протеканием экзотермических реакций гидратации цемента, а также систему начальных и граничных условий. Выполнено численное моделирование температуры и коэффициента гидратации бетонного изделия в форме куба, имеющего размеры 0,1´0,1´0,1 м. Проведена верификация нестационарной математической модели для расчета температурных полей и степени гидратации с использованием экспериментальных данных о прочности бетонного изделия, достигнутой в промышленных условиях. На основе исследования функции степени гидратации от времени показано, что экспериментально полученные значения прочности на сжатие коррелируют с функциями коэффициента гидратации и скорости гидратации от времени тепловой обработки, вычисленными на основе предложенной нестационарной математической модели твердения бетонного изделия. Удовлетворительное согласование экспериментальных и расчетных данных подтверждает адекватность нестационарной математической модели расчета температурных полей и степени гидратации при ускоренной тепловой обработке бетонных изделий.
Thermo-technical installations consuming significant amounts of thermal energy are used in order to intensify precast and reinforced concrete production processes under industrial conditions. Despite significant progress in the study of concrete hardening in accelerated hydration devices, a prominent lack of reliable and cost-effective research and optimization methods of their operation is observed. The methods used in real production processes are mainly based on empirical dependences obtained for specific technological conditions. These methods can not always be applied for other modes and technologies. The present paper develops calculation methods based on fundamental laws that make it possible to obtain functions for evolution of concrete product hydration process. Methods of mathematical modeling permit to develop new ways directed on improvement of modes for heat treatment of concrete products and accelerated hydration technologies. The paper describes a mathematical model for calculating a hardening process of a concrete product that includes a transient three-dimensional heat conductivity equation, a function of internal heat release due to behavior of exothermic reactions of cement hydration and also a system of initial and boundary conditions. A numerical simulation for temperature and hydration coefficient of a concrete product having shape of a 0.1´0.1´0.1 m cube has been performed in the paper. Verification of the non-stationary mathematical model for calculating temperature fields and hydration degree while using experimental data on concrete product strength obtained under industrial conditions. Investigations on hydration degree function of time have shown that experimentally obtained values of compressive strength correlate with hydration coefficient and hydration rate functions of heat treatment time which are calculated on the basis of the proposed non-stationary mathematical model of concrete product hardening. Satisfactory agreement of experimental and calculated data confirms adequacy of the proposed non-stationary mathematical model for calculating temperature fields and hydration degree with accelerated heat treatment of concrete products.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.