Structural Mechanics of Engineering Constructions and BuildingsStructural Mechanics of Engineering Constructions and BuildingsСтроительная механика инженерных конструкций и сооружений1815-52352587-8700Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)3090810.22363/1815-5235-2021-17-5-528-537Experimental researchesЭкспериментальные исследованияResearch ArticleThermal processing of fresh concrete with infrared radiationТермическая обработка свежего бетона инфракрасным излучениемhttps://orcid.org/0000-0003-0564-3307SvintsovAlexander P.СвинцовАлександр Петрович

Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Construction, Engineering Academy

доктор технических наук, профессор департамента строительства, Инженерная академия

svintsovap@rambler.ruCisseAlimuСиссеАлимуpostgraduate student of the Department of Construction, Engineering Academyаспирант департамента строительства, Инженерная академияcisserudn88@gmail.comPeoples’ Friendship University of Russia (RUDN University)Российский университет дружбы народов30122021175VOL 17, NO5 (2021)ТОМ 17, №5 (2021)52853727042022Copyright ©; 2021, Svintsov A.P., Cisse A.Copyright ©; 2021, Свинцов А.П., Сиссе А.2021Svintsov A.P., Cisse A.Свинцов А.П., Сиссе А.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.rudn.ru/structural-mechanics/article/view/30908

Currently, the construction of buildings made of monolithic concrete and reinforced concrete is becoming increasingly relevant. The use of innovative technologies, minimum construction time, durability, reliability, the ability to perform work in various climatic conditions, architectural individuality contribute to the development of monolithic construction. Concrete and reinforced concrete are the main materials of modern construction. The quality of structures depends not only on the composition of concrete, the amount of portland cement, the chemical additives used, the water-cement ratio, the quality of fillers, etc., but also significantly on the heat and humidity regime of concrete holding. To ensure the necessary temperature conditions for hardening and strength gain of concrete, various methods of heating structures are used. One of the methods of concrete care is thermal processing during the hardening period and the acquisition of critical or design strength. The aim of the study is to improve the technology of erection of monolithic concrete and reinforced concrete structures using thermal processing of concrete by means of infrared radiation. The technology of thermal processing of the laid and compacted concrete mixture using infrared heating and a two-chamber transparent shelter for infrared rays has been developed. The obtained results permit us to provide conditions for the normal course of the chemical reaction of hydration, hardening and strength gain. This allows successfully solve the problems of concreting in the erection of buildings and structures made of monolithic concrete and reinforced concrete.

В настоящее время все большую актуальность приобретает строительство зданий из монолитного бетона и железобетона. Применение инновационных технологий, минимальные сроки строительства, долговечность, надежность, возможность выполнения работ в различных климатических условиях, архитектурная индивидуальность способствуют развитию монолитного строительства. Бетон и железобетон являются основными материалами современного строительства. Качество конструкций зависит не только от состава бетона, количества портландцемента, применяемых химических добавок, водоцементного отношения, качества наполнителей и др., но и существенным образом от тепловлажностного режима выдерживания бетона. Для обеспечения необходимых температурных условий твердения и набора прочности бетона используют различные методы прогрева конструкций. Одним из них является тепловая обработка в период твердения и приобретения критической или проектной прочности. Цель исследования - совершенствование технологии возведения монолитных бетонных и железобетонных конструкций с использованием тепловой обработки бетона посредством инфракрасного излучения. Разработана технология тепловой обработки уложенной и уплотненной бетонной смеси с использованием инфракрасного обогрева и двухкамерного прозрачного для инфракрасных лучей укрытия. Полученные результаты обеспечивают условия для нормального протекания химической реакции гидратации, твердения и набора прочности, что позволяет успешно решать задачи бетонирования при возведении зданий и сооружений из монолитного бетона и железобетона.

concretetemperatureheatinginfrared radiationmonolithic reinforced concrete structuresбетонтемператураобогревинфракрасное излучениемонолитные железобетонные конструкцииRizzuto J.P., Kamal M., Elsayad H., Bashandy A., Etman Z., … Shaaban I.G. Effect of self-curing admixture on concrete properties in hot climate conditions. Constr. Build. Mater. 2020;261:119933. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.119933Rizzuto J.P., Kamal M., Elsayad H., Bashandy A., Etman Z., Shaaban I.G. Effect of self-curing admixture on concrete properties in hot climate conditions // Constr. Build. Mater. 2020. Vol. 261. 119933. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.119933Bella N., Bella I.A., Asroun A. A review of hot climate concreting, and the appropriate procedures for ordinary jobsites in developing countries. MATEC Web of Conferences. 2017;120:02024. https://doi.org/10.1051/matecconf/201712002024 ASCMCES-17Bella N., Bella I.A., Asroun A. A review of hot climate concreting, and the appropriate procedures for ordinary jobsites in developing countries // MATEC Web of Conferences. 2017. Vol. 120. 02024. https://doi.org/10.1051/matecconf/201712002024 ASCMCES-17Un H., Baradan B. The effect of curing temperature and relative humidity on the strength development of portland cement mortar. Scientific Research and Essays. 2011;6(12):2504-2511. https://doi.org/10.5897/SRE11.269Un H., Baradan B. The effect of curing temperature and relative humidity on the strength development of portland cement mortar // Scientific Research and Essays. 2011. Vol. 6. No. 12. Pp. 2504–2511. https://doi.org/10.5897/SRE11.269Pavlov V.V., Krainov D.V., Akhmerova G.M. Influence of electric heating on concrete strength of individual sections of monolithic reinforced concrete multi-span slabs. Bull. Civ. Eng. 2019;6(77):111-113. (In Russ.) https://doi.org/10.23968/19995571-2019-16-5-111-113Павлов В.В., Крайнов Д.В., Ахмерова Г.М. Влияние электрообогрева на прочность бетона отдельных участков монолитных железобетонных многопролетных плит перекрытия // Вестник гражданских инженеров. 2019. № 6 (77). С. 111–113. https://doi.org/10.23968/1999-5571-2019-16-5-111-113Permyakov M.B., Krasnova T.V., Kurochkina S.O. The use of solar energy to intensify the hardening of concrete. Actual Problems of Modern Science, Technology and Education. 2019;10(2):7-11. (In Russ.)Пермяков М.Б., Краснова Т.В., Курочкина С.О. Использование солнечной энергии для интенсификации твердения бетона // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования. 2019. Т. 10. № 2. С. 7–11.Höhlig B., Schröfl C., Hempel S., Noack I., Mechtcherine V., … Roland U. Heat treatment of fresh concrete by radio waves - avoiding delayed ettringite formation. Constr. Build. Mater. 2017;143:580-588. http://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.03.111Höhlig B., Schröfl C., Hempel S., Noack I., Mechtcherine V., … Roland U. Heat treatment of fresh concrete by radio waves – avoiding delayed ettringite formation // Constr. Build. Mater. 2017. Vol. 143. P. 580–588. http://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.03.111Zhorobayev S.S. Concrete humidity control under intensification of concrete hardness of monolithic reinforced concrete constructions. Bull. SRC Constr. 2019;(3(22)):79-84. (In Russ.)Жоробаев С.С. Контроль влажности бетона при интенсификации твердения бетона монолитных железобетонных конструкций // Вестник НИЦ. Строительство. 2019. № 3 (22). С. 79–84.Boroulya N.I., Krasnova T.A. Issues of ensuring the preservation of concrete mixtures properties in time. Concrete Technology. 2013;(6(83)):8-11. (In Russ.)Бороуля Н.И., Краснова Т.А. Проблемы обеспечения сохранения свойств бетонных смесей во времени // Технологии бетонов. 2013. № 6 (83). С. 8–11.Marchon D., Flatt R.J. Mechanisms of cement hydration. Sci. Tech. Concr. Admixtures. Woodhead; 2016. p. 129-145. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-100693-1.00008-4Marchon D., Flatt R.J. Mechanisms of cement hydration // Sci. Tech. Concr. Admixtures. Woodhead; 2016. Pp. 129–145. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-100693-1.00008-4Nkinamubanzi P.C., Mantellato S., Flatt R.J. Superplasticizers in practice. Sci. Tech. Concr. Admixtures. Woodhead; 2016. p. 353-377. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-100693-1.00016-3Nkinamubanzi P.C., Mantellato S., Flatt R.J. 16-Superplasticizers in practice // Sci. Tech. Concr. Admixtures. Woodhead; 2016. Pp. 353–377. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-100693-1.00016-3Stark J., Wicht B. Dauerhaftigkeit von Beton. Springer: Berlin Heidelberg; 2013.Stark J., Wicht B. Dauerhaftigkeit von Beton. Springer: Berlin Heidelberg, 2013.Svintsov A.P., Nikolenko Y.V., Kurilkin V.V. Heat treatment of concrete mix in cast-in-situ structures. Industrial Civ. Eng. 2015;1:15-19 (In Russ.)Свинцов А.П., Николенко Ю.В., Курилкин В.В. Тепловая обработка бетонной смеси в монолитных конструкциях // Промышленное и гражданское строительство. 2015. № 1. С. 15–19.Abeka H., Agyeman S., Adom-Asamoah M. Thermal effect of mass concrete structures in the tropics: experimental, modelling and parametric studies. Cogent Engineering. 2017;4(1):1278297. https://doi.org/10.1080/23311916.2016.1278297Abeka H., Agyeman S., Adom-Asamoah M. Thermal effect of mass concrete structures in the tropics: experimental, modelling and parametric studies // Cogent Engineering. 2017. Vol. 4. No. 1. 1278297. https://doi.org/10.1080/23311916.2016.1278297De Schutter G., Yuan Y., Liu X., Jiang W. Degree of hydration-based creep modeling of concrete with blended binders: from concept to real applications. Journal of Sustainable Cement-Based Materials. 2014;4(1):1-14. https://doi.org/10.1080/21650373.2014.928808De Schutter G., Yuan Y., Liu X., Jiang W. Degree of hydration-based creep modeling of concrete with blended binders: from concept to real applications // Journal of Sustainable Cement-Based Materials. 2014. Vol. 4. No. 1. Pp. 1–14. https://doi.org/10.1080/21650373.2014.928808Lawrence A.M., Tia M., Ferraro C., Bergin M. Effect of early age strength on cracking in mass concrete containing different supplementary cementitious materials: experimental and finite-element investigation. Journal of Materials in Civil Engineering. 2012;24:362-372. http://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0000389Lawrence A.M., Tia M., Ferraro C., Bergin M. Effect of early age strength on cracking in mass concrete containing different supplementary cementitious materials: experimental and finite-element investigation // Journal of Materials in Civil Engineering. 2012. Vol. 24. Pp. 362–372. http://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0000389Chuc N.T., Thoan P.V., Kiet B.A. The effects of insulation thickness on temperature field and evaluating cracking in the mass. Concrete Electronic Journal of Structural Engineering 2018;18(2):128-132.Chuc N.T., Thoan P.V., Kiet B.A. The effects of insulation thickness on temperature field and evaluating cracking in the mass // Concrete Electronic Journal of Structural Engineering. 2018. Vol. 18. No. 2. Pp. 128–132.Xu Y., Xu Q., Chen S., Li X. Self-restraint thermal stress in early-age concrete samples and its evaluation. Construction and Building Materials. 2017;134:104-115. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.12.066Xu Y., Xu Q., Chen S., Li X. Self-restraint thermal stress in early-age concrete samples and its evaluation // Construction and Building Materials. 2017. Vol. 134. Pp. 104–115. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.12.066Ding H., Zhang L., Zhang P., Zhu Q. Thermal and stress analysis of early age concrete for spread footing. Transactions of Tianjin University. 2015;21(6):477-483. https://doi.org/10.1007/s12209-015-2563-0Ding H., Zhang L., Zhang P., Zhu Q. Thermal and stress analysis of early age concrete for spread footing // Transactions of Tianjin University. 2015. Vol. 21. No. 6. Pp. 477–483. https://doi.org/10.1007/s12209-015-2563-0Barbara K., Maciej B., Maciej P., Aneta Z. Analysis of cracking risk in early age mass concrete with different aggregate types. Procedia Engineering. 2017;193:234-241. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.06.209Barbara K., Maciej B., Maciej P., Aneta Z. Analysis of cracking risk in early age mass concrete with different aggregate types // Procedia Engineering. 2017. Vol. 193. Pp. 234–241. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.06.209Aniskin N.A., Chuc N.T., Bryansky I.A., Hung D.H. Determination of the temperature field and thermal stress state of the massive of stacked concrete by finite element method. Vestnik MGSU. 2018;13(11):1407-1418. (In Russ.) https://doi.org/10.22227/1997-0935.2018.11.1407-1418Анискин Н.А., Нгуен Ч.Ч., Брянский И.А., Дам Х.Х. Определение температурного поля и термонапряженного состояния укладываемого бетонного массива методом конечных элементов // Вестник МГСУ. 2018. Т. 13. № 11 (122). С.1407–1418. https://doi.org/10.22227/1997-0935.2018.11.1407-1418Havlásek P., Šmilauer V., Hájková K., Baquerizo L. Thermo-mechanical simulations of early-age concrete cracking with durability predictions. Mater. Sci. Eng. 2017;236:32-40.Havlásek P., Šmilauer V., Hájková K., Baquerizo L. Thermo-mechanical simulations of early-age concrete cracking with durability predictions // Mater. Sci. Eng. 2017. Vol. 236. Pp. 32–40.Lam T.V., Chuc N.T., Bulgakov B.I., Anh P.N. Composition calculation and cracking estimation of concrete at early ages. Magazine of Civil Engineering. 2018;6:136-148. https://doi.org/10.18720/MCE.82.13Lam T.V., Chuc N.T., Bulgakov B.I., Anh P.N. Composition calculation and cracking estimation of concrete at early ages // Magazine of Civil Engineering. 2018. Vol. 6. Pp. 136–148. https://doi.org/10.18720/MCE.82.13Podgornov N.I. Heat treatment of concrete with use of solar energy. Moscow: ASV Publ.; 2010. (In Russ.)Подгорнов Н.И. Термообработка бетона с использованием солнечной энергии. М.: Издательство АСВ, 2010. 328 с.Koroteev D.D., Harun M. Influence of construction of transparent covering on efficiency of concrete heat treatment in shuttering forms with using solar energy. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2018; 14(1):64-69. (In Russ.) https://doi.org/10.22363/1815-5235-2018-14-1-64-69Коротеев Д.Д., Харун М. Влияние конструкции прозрачного покрытия на эффективность термообработки бетона в опалубочных формах с использованием солнечной энергии // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2018. Т. 14. № 1. С. 64–69. https://doi.org/10.22363/1815-5235-2018-14-1-64-69