energyЭнергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations1029-74482414-0341BNTUenergy-880Research ArticleТЕПЛОЭНЕРГЕТИКАНEAT POWER ENGINEERINGРАСЧЕТ ПОЛЕЙ ТЕМПЕРАТУР И ИХ ГРАДИЕНТОВ В ДОРОЖНЫХ БЕТОННЫХ ПОКРЫТИЯХESTIMATION OF THE CONCRETE PAVEMENT TEMPERATURE FIELDS AND THEIR GRADIENTSПшембаевМ. К.PshembaevM. K.

Кандидат технических наук

Associate Professor, PhD in Engineering

kov@tut.byКовалевЯ. Н.KovalevYa. N.

Доктор технических наук, профессор

Professor, PhD in Engineering

kov@tut.byАкельевВ. Д.AkelyevV. D.

Доктор технических наук, профессор

Professor, PhD in Engineering

kov@tut.byКомитет по автомобильным дорогам Республики КазахстанКазахстанThe Committee for Automobile Roads of the Republic of KazakhstanKazakhstanБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus201503092015045463Copyright © Пшембаев М.К., Ковалев Я.Н., Акельев В.Д., 20152015Пшембаев М.К., Ковалев Я.Н., Акельев В.Д.Pshembaev M.K., Kovalev Y.N., Akelyev V.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://energy.bntu.by/jour/article/view/880

Воздействие тепловых потоков на бетонные покрытия при различных климатических характеристиках районов строительства и эксплуатации дорожных одежд резко снижает их прочность, корозионно-, сдвигои морозоустойчивость, а в конечном итоге – долговечность. Причиной деформационных процессов является характер градиентных температурных полей в материалах дорожных одежд, развиваемых как при длительном (статическом), так и при кратковременном (динамическом) воздействии теплоты и массы, которые способствуют разрушению поверхностных слоев покрытий, контактирующих с наружным воздухом. При этом в порах насыщенного влагой покрытия вследствие движения автомобилей возникают пульсирующие гидродинамические давления, способствующие разрушению структуры материала поверхностных слоев, что приводит к возникновению необратимых деформаций (трещин и т. п.).

Разработана компьютерная программа на языке С++ для инженерных расчетов температурных и градиентных полей дорожных одежд из материалов с различными теплофизическими характеристиками покрытий и наружного воздуха в соответствии с граничными условиями третьего рода для полуограниченного тела. Результаты расчетов представлены в виде графических зависимостей распределения температуры по толщине покрытия в зависимости от его начальной температуры и теплофизических характеристик бетона. 

The heat fluxes impact on the road-dressing concrete surfacing under different regions climatic conditions of the construction and maintenance dramatically degrades their solidity, corroding-, shiftingand frost-resistance, and ultimately – the service durability. The source of deformation processes is the character of the gradient temperature fields in the road dressing materials developing with both protracted (static) and short run (dynamic) heat-and-mass impacts that forward destruction of the pavement surface layers being in contact with free air. In addition, pulsating hydrodynamic pressures appear in the pores of moisture-laden pavement as a result of the vehicular traffic that foster material structure disruption of the surface layers leading to irreversible deformation incipiency (cracks etc.). 

The authors report of developing a С++ computer program for temperature and gradient fields engineering evaluations of the road dressings made of materials with various surfacing and free-air thermophysical characteristics in line with boundary conditions of the 3rd kind for semi-bounded body. The paper presents the evaluation results in form of graphical curves of the temperature allocation along the surfacing thickness as function of its initial temperature and thermophysical characteristics of the concrete. 

температураградиентыпокрытиеанализкоэффициентыграничные условияпараметрыtemperaturegradientspavementanalysiscoefficientsboundary conditionsparametersReferencesАлександровский, С. В. Расчет бетонных и железобетонных конструкций на изменения температуры и влажности с учетом ползучести / С. В. Александровский. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1973. – 432 с.Aleksandrovskiy, S. V. (1973) Temperature and Humidity Fluctuations Computation of the Concrete and Concrete-Steel Constructions with Account of the Creeping. 2nd ed. Moscow, Stroyizdat. 432 p. (in Russian).Миснар, А. Теплопроводность твердых тел, жидкостей, газов и их композиций / А. Миснар; пер. с фр. С. Г. Беды [и др.]. – М.: Мир, 1968. – 464 с.Misnar, ?. (1968) Thermal Conductivity of Solid Bodies, Liquids, Gases and Their Composites. Trans. from French. Moscow, Mir. 464 p. (in Russian).Хрусталев, Б. М. Техническая термодинамика: учеб. для студ. строит. и энергетич. спец.: в 2 ч. / Б. М. Хрусталев, А. П. Несенчук, В. Н. Романюк. – Минск: Технопринт, 2004. – Ч. 1. – 485 с.Khrustalyev, B. ?., Nesenchuk, A. P., Romaniuk, V. N. (2004) Technical Thermodynamics. Part 1. Minsk, Technoprint. 485 p. (in Russian).Лебедев, Н. Н. Температурные напряжения в теории упругости / Н. Н. Лебедев. – М.: ОНТИ, 1937. – 110 с.Lebedev, N. N. (1937) Thermal Stresses in Elasticity Theory. Moscow, ONTI. 110 p. (in Russian).Строительная климатология: СНиП 23-01–99. – Взамен СНиП 2.01.01–82; введ. 01.01.2000. – М.: Госстрой России, 2000. – 58 с.Construction Norms and Rules 23-01–99. Constructional Climatology. Moscow, Gosstroy of Russia, 2000, 58 p. (in Russian).Лыков, А. В. Теория теплопроводности: учеб. пособие для теплотехн. спец. вузов / А. В. Лыков. – М.: Высш. шк., 1967. – 600 с.Lykov, ?. V. (1967) Theory of Heat Conduction: Tutorial Aid for Heat-Engineering Specialities of Higher Educational Institutions. Moscow, Vysshaia Shkola. 600 p. (in Russian).Горецкий, Л. И. Теория и расчет цементобетонных покрытий на температурные воздействия / Л. И. Горецкий. – М.: Транспорт, 1965. – 286 с.Goretskiy, L. I. (1965) Theory and Estimation of the Concrete Road Surfacing for the Temperature Action. Moscow, Transport. 286 p. (in Russian).Ludtin W. Temperaturanderungen in Betonk Orpern Infolge der Abbindewarme und Unter dem Einfluss der Umgebungs Temperatur und der Sonnenstrahlung / W. Ludtin. – Der Bauingenieur, 1924.Ludtin, W. (1924) Temperaturanderungen in Betonk Orpern Infolge der Abbindewarme und Unter dem Einfluss der Umgebungs Temperatur und der Sonnenstrahlung. Der Bauingenieur (German).Швидковский, Е. Г. К теории плоских температурных волн / Е. Г. Швидковский // Журнал технической физики. – 1940. – Т. Х, вып. 2. – С. 145–167.Shvidkovskiy, Ye. G. (1940) On the Theory of the Plain Temperature Waves. Zhurnal Tekhnicheskoi Fiziki [Journal of Technical Physics], X (2), 145–167 (in Russian).Gröber, H. Die Grundgesetze der Warmeleitung und des Warmeuberganes / Gröber, Heinrich. – Berlin: Springer, 1921. – 271 p.G röber, H. (1921) Die Grundgesetze der Warmeleitung und des Warmeuberganes. Berlin, Springer. 271 p. (German).Гейтбуд, Б. Е. Температурные напряжения применительно к самолетам, снарядам, турбинам и ядерным реакторам / Б. Е. Гейтбуд. – М.: Изд-во иностранной лит-ры, 1959. – 349 с.Geitbud, B. E. (1959) Temperature Stresses as Applied to the Aeroplanes, Shells, Turbines, and Nuclear Reactors. Moscow, Foreign Literature Publishing House. 349 p. (in Russian).Ковалев, Я. Н. К вопросу о воздухопроницаемости дорожного строительства / Я. Н. Ковалев, В. Д. Акельев, Р. Н. Смольский // Автомобильный транспорт и дороги. – 1975. – № 2. – С. 193–199.Kovalyev, Ya. N., Akyel’ev, V. D., Smol’skiy, R. N. (1975) On Air Permeability of the Road Construction. Avtomobil'nyi Transport i Dorogi [Mechanical Transport and the Roads], 2, 193–199 (in Russian).Акельев, В. Д. О микроструктуре дорожного асфальтобетона / В. Д. Акельев, М. Т. Солдаткин, Я. Н. Ковалев // Автомобильный транспорт и дороги. – 1979. – № 6. – С. 135–139.Akyel’ev, V. D., Soldatkin, M. T., Kovalev, Ya. N. (1979) On Microstructure of the Road Asphalt Concrete. Avtomobil'nyi Transport i Dorogi [Mechanical Transport and the Roads], 6, 135–139 (in Russian).Теплои массообмен: учеб. пособие: в 2 ч. / Б. М. Хрусталев [и др.]. – Минск: Бел. национ. техн. ун-т, 2007. – Ч. 1. – 606 с.Khrustalyev, B. M., Nesenchuk, A. P., Timoshpol'skii, V. I., Akel'ev, V. D., Sednin, V. A., Kopko, V. M., Nerez'ko, A. V. (2007) Heat and Mass Transfer. Part 1. Minsk: Belarusian National Technical University. 606 p. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.