Unsteady model of the hydration process of a reinforced concrete product at software-controlled heating

Abstract

Разработка математических моделей, призванных обеспечить расчет и проектирование энерготехнологического оборудования, предназначенного для осуществления ускоренной гидратации бетонных изделий, является актуальной задачей промышленной теплоэнергетики. Внедрение методов математического моделирования позволяет сократить затраты времени и ресурсов на разработку технологических режимов, обеспечивающих снижение энергопотребления при производстве строительных конструкций и возведении зданий и сооружений различного назначения. Несмотря на значительное число опубликованных результатов исследований, посвященных данной проблеме, не существует общепринятой математической модели теплотехнических процессов, протекающих в теплоэнергетических установках при ускоренном твердении трехмерного бетонного изделия. Цель настоящей работы состоит в разработке нестационарной модели процесса гидратации бетона применительно к симметричному трехмерному изделию, помещенному в программно-управляемую среду обогрева, параметры которой задаются выбранным режимом работы теплоэнергетической установки для ускоренной гидратации. Численным методом конечных объемов на примере куба размером 0,3 × 0,3 × 0,3 м выполнены расчеты эволюции трехмерного поля гидратации в бетонном теле при режиме работы нагревателя вида «нагрев–изотермическая выдержка–охлаждение» и получены зависимости разности температур армированного и неармированного кубического изделия от времени твердения в соответственных точках пространства по направлению от поверхности к центру изделия. На примере результатов моделирования показано, что эволюция степени гидратации в указанных точках различается при твердении бетона с арматурой и без арматуры. Представлены скорости изменения температуры и коэффициента гидратации от времени в выделенных точках изделия и проведен анализ полученных результатов.