Методы и результаты исследования тепломассообменных свойств и температурно-влажностного режима многокомпонентных систем с фазовыми переходами тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

□03052928

На правах рукописи

ТИМОФЕЕВ АНАТОЛИЙ МИХАЙЛОВИЧ

МЕТОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ СВОЙСТВ И ТЕМПЕРАТУРНО-ВЛАЖНОСТНОГО РЕЖИМА МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМ С ФАЗОВЫМИ ПЕРЕХОДАМИ

01.04.14 - теплофизика и теоретическая теплотехника

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Якутск 2007

003052928

Работа выполнена в Институте физико-технических проблем Севера Сибирского отделения Российской академии наук

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Ю.П. Заричняк доктор технических наук, профессор Э.А. Бондарев доктор технических наук, профессор С.Е. Буравой

Ведущая организация: Якутский государственный университет им. М.К. Аммосова

Защита состоится "3,9 г. ^^часов на заседании

диссертационного совета Д 212.227.02 в Санкт-Петербургском государственном университете информационных технологий, механики и оптики по адресу 197101 г. Санкт-Петербург, Кронверкский пр., 49. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета ИТМО.

Автореферат разослан 2007 г.

Отзывы и замечания в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направить по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Ученый секретарь диссертационного совета, д. ф.-м. н. С.А. Козлов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В развитии нашей страны с каждым годом возрастает вклад северо-восточных районов. Хозяйственное освоение этих районов характеризуется добычей полезных ископаемых (золото, алмазы, нефть, газ, сурьма, чароит и др.), строительством автомобильных и железнодорожных магистралей, гидростанций, промышленных и гражданских объектов. Для успешного решения возникающих при этом задач необходимо проведение большого объема теплотехнических расчетов. Их основой является информация о влиянии климатических, природных и техногенных факторов на тепломассообменные свойства различных грунтов и строительных материалов, что особенно важно в экстремальных условиях Севера. Среди этих факторов наиболее существенными являются количество циклов замораживания - оттаивания, влажность, температура, концентрация растворенных солей, состав различных добавок в строительных материалах. При этом свойства дисперсных материалов приобретают специфический характер в связи с фазовыми переходами, наличием в порах неза-мерзшей воды и льда, особенностями криогенного строения грунтов различного минералогического состава. Анализ результатов исследований те-пломассообменных свойств и фазового состава поровой воды в дисперсных средах, полученных многими российскими и зарубежными учеными, показывает, что, во-первых, существующие методы экспериментальных исследований не удовлетворяют современным требованиям к точности и воспроизводимости результатов и не позволяют автоматизировать их обработку. Во-вторых, существующие математические модели исследуемых процессов переноса тепла и массы, фазовых переходов в засоленных грунтах и бетонах с противоморозными добавками являются излишне упрощенными, хотя накопленный теоретический и экспериментальный материал, возможности современных методов численного решения соответствующих начально-краевых задач позволяют разрабатывать и использовать более сложные модели с более широким учетом воздействия на эти процессы различных факторов.

Таким образом, актуальной является как разработка или усовершенствование существующих методов теоретического исследования тепломас-сопереноса в промерзающих дисперсных материалах и экспериментального исследования их теплофизических свойств и фазового состава поровой воды, так и сами полученные результаты и их использование в расчетах

температурно-влажностных полей с учетом засоленности, циклов замораживания-оттаивания, температуры и влажности.

Цель и задачи исследования

Целью данной работы является изучение закономерностей изменения тепломассообменных свойств, фазового состава поровой воды грунтов и строительных материалов с фазовыми переходами под воздействием природных и техногенных факторов, а также влияния этих изменений на температурно-влажностный режим природных и инженерных объектов.

Для достижения этой цели необходимо:

1) разработать методы и реализующие их автоматизированные установки измерения теплофизических свойств и фазового состава поровой воды в дисперсных материалах в диапазоне температур, включающем всю возможную область фазового перехода поровой воды;

2) с помощью разработанных методов изучить влияние засоленности, концентрации противоморозных добавок, количества циклов замораживания-оттаивания, температуры и влажности на тепломассообменные свойства и фазовый состав поровой воды в грунтах и бетонах;

3) на основе полученных экспериментальных данных разработать методики расчета зависимости количества незамерзшей воды от температуры, влажности и концентрации соли для песчаных и глинистых грунтов; температурной зависимости теплопроводности сухих и влажных засоленных дисперсных систем при фазовых переходах поровой воды; в вычислительном эксперименте оценить влияние природного и техногенного воздействия (числа циклов замораживания-оттаивания, степени засоленности) на температурно-влажностный режим грунтов.

Научная новизна полученных в работе результатов

1. Разработан новый метод исследования теплофизических свойств и фазового состава поровой воды в многокомпонентных материалах в диапазоне температур, включающем фазовые переходы поровой воды.

2. Выявленные закономерности изменения тепломассообменных свойств и фазового состава поровой воды в грунтах и бетонах в диапазоне изменения естественных температур в зависимости от таких природных и техногенных факторов, как количество циклов замораживания-оттаивания, степень засоленности и концентрация противоморозных добавок.

3. Предложена новая методика расчета зависимости количества незамерзшей воды в песчаных и глинистых грунтах от температуры, влажности и концентрации соли.

4. Разработаны новые модели сложных многокомпонентных и многофазных структур и впервые предложена методика расчета теплопровод-

ности сухих и влажных грунтов и бетонов в талом, мерзлом и переходном состояниях.

5. Впервые проведен анализ влияния природных и техногенных воздействий (циклы замораживания-оттаивания, засоленность) на темпера-турно-влажностный режим грунтов с использованием полученных экспериментальных и расчетных данных по их тепломассообменным характеристикам и фазовому составу поровой воды.

Практическое значение проведенных исследований

Предложены новые методы экспериментального определения и прогноза теплофизических свойств и фазового состава поровой воды в дисперсных средах, получены новые экспериментальные данные по количеству незамерзшей воды и коэффициентам теплопроводности грунтов и бетонов в зависимости от температуры, влажности, концентрации соли и противоморозной добавки. Методы и реализующая их установка внедрены в Институте строительства (ЯПНИИС) и в Якутском государственном университете. Результаты исследования смерзаемости глинисто-песчаных пород Куранахского золотоносного месторождения применены Институтом горного дела СО РАН при разработке метода криогенной подготовки золотосодержащих песков. Результаты изучения тепломассообменных характеристик бетонов использованы для разработки способов зимнего бетонирования (ЯПНИИС) и для составления нормативного документа (ТСН) по теплозащите, который составлен при участии автора. Разработанный алгоритм и реализующая его программа расчета температурного и влажно-стного режимов с учетом природных и техногенных воздействий использованы при изыскательских работах НПО "Геотехнология". Отдельные результаты работы вошли в учебное пособие и в монографии, которые используются в учебном процессе в Якутском государственном университете.

Публикации и апробация работы

По теме диссертации опубликовано 67 работ, в том числе 2 монографии, 1 учебное пособие и 1 нормативный документ.

Основные результаты диссертации доложены на: Всесоюзной научно-технической конференции по проблемам горной теплофизики (Ленинград, 1973); VII и VIII Всесоюзных конференциях по теплофизическим свойствам веществ (Новосибирск, 1982, 1988); III и V Всесоюзных совещаниях по теплофизическим измерениям и их метрологическому обеспечению (Москва, 1982, Хабаровск, 1988); II Республиканской научно-практической конференции по качеству инженерных изысканий по Якутской АССР (Якутск, 1987); Всесоюзной конференции по методам и средст-

вам теплофизических измерений (Москва, 1987); II Балтийской международной конференции по механике грунтов и фундаментостроению (Таллин, 1988); Международном симпозиуме по геотехническим сооружениям в мерзлоте (Финляндия, 1989); Всесоюзной конференции по научно-техническому прогрессу в технологии строительных материалов (Алма-Ата, 1990); I Международной конференции по криопедологии (Пущино, 1992); Международной конференции по строительству в северных регионах (Швеция, 1994); Международной конференции по моделированию те-пломассопереноса (Кипр, 1998); IV Минском международном форуме по тепломассообмену (Минск, 2000); Международной конференции по физико-техническим проблемам Севера (Якутск, 2000); I и II Евразийском симпозиуме по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата (Якутск, 2002, 2004).

Личный вклад автора диссертационной работы

Диссертация написана по материалам исследований, выполненных лично автором, при его непосредственном участии или под его руководством. Автором выполнены исследования, определившие защищаемые положения и разработанные методы. Соавторство относится к исследованиям, в результате которых были получены первичные экспериментальные данные. Их обработка, интерпретация и анализ проводились автором.

Структура и обч.ем работы

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованной литературы. Объем работы составляет 316 страниц машинописного текста, которые иллюстрируются 129 рисунками и 45 таблицами. Список использованной литературы составляет 287 наименований.

Исследования были выполнены в Институте физико-технических проблем Севера СО РАН в течение 1973 - 2000 г.г. по научно-исследовательским программам ГКНТ, АН СССР и РАН: «Исследование тепло- и массообменных процессов в материалах и дисперсных средах при фазовых превращениях и умеренно низких температурах. Теплофизика инженерных сооружений в районах Крайнего Севера» (1973-1977 г.г.); «Исследование тепло- и массообменных процессов в деформируемых дисперсных средах при фазовых превращениях» (1978-1982 г.г.); «Исследование и оптимизация технологических параметров и конструктивных характеристик сооружений в районах Крайнего Севера» (1982-1987 г.г.); «Исследование теило-влажностного режима ограждающих конструкций зданий и криогенных процессов в строительных материалах» (1988-1992 г.г.); «Исследование тепло-и массообменных процессов в дисперсных средах при промерзании - протаивании и разработка математических моделей» (1993-1997 г. Г.);. «Влияние фазовых переходов воды и водных рас-

творов на прочностные и переностные свойства дисперсных материалов»; (1998-2000 г.г.); «Трансформация энергии и вещества с фазовыми переходами в дисперсных средах и инженерных сооружениях с учетом техногенных воздействий»; (2001-2003 г.г.).

Считаю своим приятным долгом поблагодарить к.т.н. [П.И. Филип-

пова!, под руководством которого начал свою научную работу, д.т.н., про-

фессора Э.А. Бондарева за поддержку и постоянное внимание к работе, своих коллег д.т.н. A.B. Степанова, к.т.н. В.А. Иванова, к.т.н. Е.Г Старостина, к.т.н. О.Н. Кравцову, Е.К. Далбаеву, A.B. Андреева, Т.К. Болыпеву за большую помощь в выполнении работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, определены цели и задачи, изложены научная новизна и практическая значимость работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту, приведены данные о ее апробации и реализации результатов.

В первой главе рассмотрены общая характеристика дисперсных сред и методы измерения их тепломассообменных свойств.

В термодинамике талые, промерзающие, протаивающие и мерзлые дисперсные среды рассматриваются как гетерогенные многокомпонентные системы. К основным компонентам этих систем относятся органо-минеральная масса, поровые растворы и поровые газы. Органоминераль-ная масса в свою очередь также является многокомпонентной системой, состоящей из множества органических и неорганических веществ, тепло-проводящие свойства которых изменяются в широком диапазоне. Даже при полном отсутствии влаги тепловые свойства сухого дисперсного материала являются не константами, а отчетливо выраженными функциями пористости.

С другой стороны эти системы являются многофазными средами. Не считая твердого скелета и газов, только вода находится в трех фазах: твердой (лед), жидкой и газообразной (пар).

Многие дисперсные среды (почвы, горные породы и строительные материалы) помимо вещественного состава характеризуются определенным расположением компонентов. При этом различают структуру и текстуру. Структура обуславливается взаимным расположением частиц, их размерами и формой, а текстура - такими признаками, как слоистость, сланцеватость, характер отдельностей. Таким образом, структура включает более мелкие, лучше всего различимые под микроскопом, а текстура - более крупные, хорошо различимые на глаз пространственные признаки.

Перераспределение воды и возникновение льда при промерзании приводят к появлению новых особенностей строения, нередко называемых криогенной текстурой. Обычно различают три основных типа криогенной текстуры многолетнемерзлых грунтов: массивную, слоистую, сетчатую.

Твердая часть грунтов состоит из частиц самых разных размеров: от нескольких сантиметров (гравий, галька) до долей микрона (коллоидные фракции). Дисперсность грунтов характеризуется их гранулометрическим составом.

Влияние дисперсности и пористости на процессы переноса тепла и вещества в дисперсных средах сводится к следующему:

а) размеры отдельностей, пор, их форма и расположение определяют величину внутренней поверхности раздела, которая, в свою очередь характеризует количество связанной, а в мерзлых дисперсных средах - неза-мерзшей воды, от степени адсорбции связанной воды зависят теплофизи-ческие свойства грунтов;

б) размеры и форма частиц определяют механизм контактной теплопроводности;

в) от размера пор зависят величины коэффициентов лучистой и конвективной теплопроводности, коэффициентов диффузии и фильтрации; с уменьшением размера пор понижается и значение лучистого и конвективного переноса тепла.

Воду, поглощенную дисперсной средой, подразделяют на свободную и связанную, а последнюю - на прочно и рыхло связанную. Свободной считается вода, не испытывающая действия поверхностных сил дисперсной среды. В настоящее время достоверно установлено существование не-замерзшей воды в широком спектре отрицательных температур, т.е. вода может находиться при одной и той же температуре в жидкой и твердой фазах. Большинство исследователей считают, что незамерзшая вода по своему физическому состоянию соответствует связанной воде в талых материалах, и чем сильнее связь, тем при более низких температурах она замерзает.

Изучению количества незамерзшей воды в дисперсных средах при отрицательных температурах посвящены работы A.A. Ананяна, Б.Н. Дос-товалова, З.А. Нерсесовой, H.A. Цытовича, И.А. Тютюнова, Э.Д. Ершова и др. Методы экспериментального определения фазового состава воды в мерзлых породах разработаны в основном в работах JI.B. Чистотинова, Э.Д. Ершова, И.Н. Вотякова, В.Г. Чеверева, В.А. Кудрявцева, A.A. Ананяна, З.А. Нерсесовой, И.А. Комарова, П.И. Андрианова, А.Д. Фролова, Н.С. Иванова, Р.И. Гаврнльева и др.

При отрицательных температурах за счет фазовых переходов изменяется соотношение фазового состава поровой воды в зависимости от температуры, и могут произойти структурные изменения при переходе в мерзлое состояние. Эти изменения определенным образом влияют на физико-механические, теплофизические и массообменные свойства, что требует разработки новых или усовершенствования существующих методов их определения.

Наиболее значительный вклад в теоретическое обоснование и создание методов и средств получения информации о теплофизических свойствах веществ и материалов внесли Г.М. Кондратьев, А.Ф. Чудновский, Г.Н. Дульнев, А.Н. Гордов, Е.С. Платунов, С.Е. Буравой, В.Т. Пелецкий, Х.П. Филиппов, Б.А. Хрусталев, В.А. Груздев, H.A. Рубцов, Е.Р. Зиновьев, Ю.Р. Чашкин и др.

Способы и средства определения массообменных свойств грунтов при положительных и отрицательных температурах изложены в работах A.A. Ананяна, Н.И. Гамаюнова, С.Е. Гречищева, Э.Д. Ершова, Н.С. Иванова, И.А. Комарова, И.А. Тютюнова, JI.B. Чистотинова, В.Г. Чеверева и др.

Во второй главе приведены математические модели процессов теп-ломассопереноса в промерзающих - протаивающих капиллярно-пористых средах. Анализ исследований по фазовому составу различных капиллярно-пористых материалов показывает, что у крупнодисперсных не засоленных материалов вода практически полностью замерзает при фиксированной температуре, а у мелкодисперсных - в широком диапазоне отрицательных температур. При этом количественное исследование процессов теплопере-носа проводится на основе двух математических моделей: задач типа Стефана и постановки с фазовым переходом воды в спектре температур.

Для решения этих задач применяются методы математического моделирования (вычислительный эксперимент), созданные в основном усилиями отечественных ученых - научными школами академиков А.Н. Тихонова, A.A. Самарского, H.H. Яненко, Г.И. Марчука и H.H. Моисеева.

Математические модели тепло- и массопереноса в промерзающих-протаивающих средах строятся на основе законов сохранения массы и энергии, а также замыкающих соотношений типа закона Фурье. Построение состоит из двух основных этапов. На первом определяется структура модели, удовлетворяющая следующим требованиям: она должна отвечать цели исследования и в ней должны быть максимально учтены все существенные факторы процесса, но при этом она должна быть не слишком сложной, чтобы быть реализованной существующими методами вычислений.

Когда структура модели известна, наступает второй этап - ее калибровка, которая заключается в определении входящих в данную модель неизвестных параметров.

Процессы распространения тепла и влаги в промерзающих-протаивающих дисперсных средах описываются системой уравнений A.B. Лыкова,-которая в одномерном случае записывается в виде:

cyJ^UО<х</, г>0, (1)

Ох ох\ ох J от

dW з _!L = _

Эг дх

k{t,w)-

dw

н

dW

--0<х<1, г< 0. (2)

Эг

Граничные условия могут иметь следующий вид:

ту 0 (3)

Ох

л~I ,=0, ту 0 (4)

Ох

Ох Ох

Начальные условия:

Г(х,0) = Г"(х), 0<х<1 ту 0 (6)

И/(х,0) = И'о(х), 0 <х<1 (7)

Система (1-7) замыкается уравнением состояния незамерзшей воды

(8)

Для решения этой задачи необходимо знать коэффициенты объемной теплоемкости су, теплопроводности Л и диффузии К, которые в общем случае являются функциями температуры, влажности и концентрации соли.

В системе (1-8) деформации скелета и структурные изменения грунта не рассматриваются, поэтому влияние циклов замораживания-оттаивания на процессы тепло- и массопереноса можно учитывать только через теп-ломассообменные свойства, а влияние засоленности учитывается через изменения количества незамерзшей воды и концентрации соли.

В инженерных расчетах теплофизические свойства в области фазовых переходов выражают следующими формулами: удельная теплоемкость

С, = С„ + с + (с, - с, )И'„„ (7-) ■+1 ; (9)

Э т

коэффициент теплопроводности

л(т,и/,г) = ли(IV,у)-(л„(IV,у)-лт(\у,у))■ ; (10)

уу УУ пг

коэффициент диффузии в талом состоянии

KT(T,\VB) = a(\-cT)e'w'\ (11)

в промерзающей и мерзлой зонах

K(T,W„) = Кт(Т,\\',)1е"л , (12)

где а,, - параметр уменьшения.

Таким образом, для определения тепломассообменных свойств необходимо знание зависимости количества незамерзшей воды от температуры. На количество незамерзшей воды в грунтах, кроме структуры материала, сильное влияние оказывают концентрация соли и влажность, а в бетонах -концентрация противоморозной добавки и влажность. Для аппроксимации температурной зависимости количества незамерзшей воды применяются различные эмпирические формулы (Л.В. Чистотинов, Н.С. Иванов, D. Anderson, N. Morgenstern, G.S. Taylor, J.N. Luthin, И.Е. Гурьянов и др.).

Поставленная задача (1-8) при известных тепломассообменных свойствах и количестве незамерзшей воды решалась численным методом с использованием неявной разностной схемы, записанной на прямоугольной сетке с постоянными шагами по пространству и времени.

Разностная система уравнений решается известным методом прогонки с использованием итераций. Алгоритм определения искомых величин Т и W следующий:

1. при г=0 начальные распределения 7] и Wi для всех i=0,...,N известны;

2. для определения их на последующем временном слое r; = j Лт решается разностная система уравнений с известными s-итерациями функций Tu,\V,.j, и находятся (5+/) итерации. При этом количество льда определяется как сумма количества льда в предыдущей j-итерации и разности общего влагосодержания и количества незамерзшей воды в s+] итерации.

Итерационный процесс заканчивается при соблюдении неравенств: <е (где е -< 0,01)

■■■и , (+1 .

т-т < е; W-W

Таким образом, алгоритм позволяет находить в любой момент времени распределение температуры и влагосодержания в жидкой и твердой фазах.

Третья глава посвящена разработке методов измерения тепломассообменных свойств влажных капиллярно-пористых материалов в талом, мерзлом и промерзающем-протаивающем состояниях.

Комплексный метод измерения теплофизических свойств влажных дисперсных материалов в области температур фазовых переходов поровой

воды предназначен для определения теплопроводности, теплоемкости и температурной зависимости количества незамерзшей воды в области фазовых переходов поровой воды.

Метод основан на решении нелинейного уравнения теплопроводности с объемными источниками тепла, полученном методом последовательных приближений. Из этого решения выводятся следующие расчетные формулы:

2д-со0т1 + -112

с,У=-1 2 У(1 + Аа'г), (13)

(14)

где Л = Х = ,„=£^1;

(у(0,г)К 2д 8«?

До-' =

О"*»)'

4 9(1-i0)

Формула (14) при отсутствии фазовых переходов совпадает с формулой Е.С. Платунова. При постоянных значениях теплофизических свойств, но с учетом влияния объемных источников тепла получается формула A.B. Степанова.

Как видно из расчетных формул (13) и (14), для определения объемной теплоемкости и теплопроводности необходимо знание величины удельной мощности объемного источника, которая определяется формулой

0j{r,T) = L(T)^^b(r,r)=L{T)y^^^b{r,T), (15)

/ V / у dj \ > \ Н, шо dj \ )

где ЦТ) - теплота кристаллизации воды; тв- масса воды; уе - объемный вес сухого образца; /(Г)-льдистость (доля льда от общего влагосодержания); WHB(Г)-количество незамерзшей воды.

Для экспериментального определения температурной зависимости количества незамерзшей воды диапазон измерения температуры разбивается на температурные интервалы и составляется уравнение теплового баланса для каждого интервала относительно среднеобъемной температуры образца. Нумерация среднеобъемных температур идет со стороны талой зоны, следовательно, интервалы считаются тоже с талой стороны. Тогда доля льда при температуре tt определяется по формуле:

i(ft)=-

aT

(16)

Здесь т0 берется в талой зоне после наступления квазистационарного режима, а Тх соответствует средней температуре, когда температура поверхности цилиндрического образца будет ниже, чем Г ,„,„.

Для последующих интервалов льдистость при среднеобъемной температуре образца Т„ находится по формуле:

«'(Г.)-

m.

(17)

Зная льдистость, можно найти количество незамерзшей воды в образце:

U'„a(f)=[l-¿(f)]vv, (18)

где W - общая влажность.

Схема установки для реализации метода комплексного определения температурной зависимости теплофизических свойств и количества незамерзшей воды показана на рис. 1. Основной частью измерительной ячейки является цилиндрическая ампула диаметром 15 мм и высотой 60 мм из тонкой медной фольги, на которую наматывается основной нагреватель из манганиновой проволоки диаметром 0,12 мм. Для создания основным нагревателем постоянного теплового потока, что обычно делается при низкотемпературных измерениях, применяем систему, состоящую из трех адиабатических оболочек с нагревателями. Внешняя оболочка служит для грубого устранения утечки тепла, две внутренние - соответственно для более точного поддержания адиабатического условия нагрева. Поддержание данного условия осуществляется замкнутой системой: дифференциальная термопара - коммутатор - КИС АКСАМИТ-6.25 - усилитель мощности УМ - нагреватель. Автоматизация эксперимента - управление режимом эксперимента, измерение температур центра и поверхности образца термопарами осуществляется компьютерно-измерительной системой АКСАМИТ-6.25 по специально разработанной программе «FAZ», написанной на языке Паскаль. После окончания эксперимента определяется влажность и проводится расчет температурной зависимости количества незамерзшей воды и теплофизических свойств дисперсных сред в талом, мерзлом и протаивающем состояниях по специальной программе «RAS» (Рис. 2).

Для измерения теплофизических характеристик твердых тел разработаны с реализацией в виде автоматизированных установок метод ступенчатого нагрева и метод начальной стадии нагрева.

Особенность предлагаемого метода ступенчатого нагрева заключается в двухступенчатом нагреве испытуемого образца источником тепла со скачкообразно меняющейся мощностью от <7, до и в исключении предварительной выстойки образца перед экспериментом. Еще одним преимуществом является то, что температура измеряется только на поверхности цилиндрического образца, что особенно важно для кернов твердых горных пород, когда измерение температуры в центре образца является трудоемким процессом.

Теоретической основой является решение уравнения теплопроводности при граничном условии второго рода с учетом теплоемкости нагревателя. Полученное решение в квазистационарном режиме нагрева принимается за начальное условие второго этапа нагрева и решается аналогичная первому этапу нагрева краевая задача. При этом экспериментальная кривая, характеризующая рост температуры нагрева во времени, регистрируется только в одной точке образца (поверхности) и имеет вид, показанный на рис. 3.

После наступления второго квазистационарного теплового режима решение упрощается и для температуры поверхности имеет вид:

а- (19)

Х ' 4 Л (1 + а)- Л К2 1 + а

Из условия пересечения прямой с осью температуры находим формулу для расчета коэффициента теплопроводности испытываемого тела:

(«г,-«7,)* ^ • 2

4АГ (1 + а)2

Из условия пересечения прямой с осью времени получаем формулу

расчета коэффициента температуропроводности:

д = *

8<72Дг (1 + сг)

Объемная теплоемкость находится из уравнения теплового баланса:

= (22) ВЬ V

Метод начальной стадии нагрева применяется для ускорения процесса измерений, что необходимо, например, в случае измерения теплофизических свойств в процессе твердения бетонов, когда требуется проводить измерения с минимальным влиянием на режим гидратации цемента.

Теоретической основой является известное решение уравнения теплопроводности при граничном условии второго рода:

/ \ (1гК

Т(х,т)-Т0=±-

ат Я2 -За-2 Л„_1 2 х / \

ТУ--7^2— +2Л-1) -¿Созцп-ъхр[-ц-Рй)

к ок „=1 ¡ип Л

,(23)

где ц,, - корни характеристического уравнения, равные = пл.

При этом отношение температур поверхности и центра пластины равно:

р | 1 ,у( л-*! 2С(«/<„ехр(-/<;Г0) 7-(Я,г)-Г0 _ 0 3 & ' К (24)

7-(0,т)-Г„ Г0 1 | У( 1)"'2ехР1~^/;'о)~'

° 6 »-1 /С

Из данного решения методом итерации находим Р0, измеряя Т(И,т), Т(0,х) и Т0 в момент времени т.

Зная можно найти коэффициент теплопроводности:

/ . / _ Л / _ \\

дЯ

А = -

2АТ

1 £(

1=1 Мп

(25)

где ДТ =Т(Я,т)-Т(0,т).

Сделан подробный анализ погрешностей предлагаемых методов.

1. Метод комплексного измерения теплофизических свойств и фазового состава поровой воды имеет относительную погрешность определения теплопроводности - 7,6 %; объемной теплоемкости - 7,2 %; льдисто-сти - 7,2 %.

2. Метод ступенчатого нагрева имеет относительную погрешность определения теплопроводности - 7,5 %; объемной теплоемкости - 7 %; температуропроводности - 7,8 %.

3. Метод начальной стадии имеет относительную погрешность определения теплопроводности - 6,8 %.

В четвертой главе рассмотрены закономерности изменений тепло-массообменных свойств грунтов при положительных и отрицательных температурах в зависимости от объемного веса, фракционного состава в сухом состоянии, температуры, влажности, концентрации соли, количества незамерзшей воды, количества циклов замораживания-оттаивания. Также изучено влияние засоленности и количества циклов замораживания-оттаивания на температурный и температурно-влажностный режим грунтов.

Экспериментально определены тепломассообменные свойства глинисто-песчаных смесей, полученных путем отмывания от породы Кура-нахского золотоносного месторождения. Эти результаты использованы для вывода эмпирических зависимостей коэффициента теплопроводности и объемной теплоемкости от объемного веса.

Для влажных смесей объемная теплоемкость в талом и мерзлом состояниях определяется по формулам:

ЦТ

сут=суг+с —-у", (26)

с "100 "

=<Т,+с —+<:■ —-(27)

* 100 '' 100 "■

На характер зависимостей Л = /(VIV) и а -/{\У) сильно влияет дисперсность материала. Исследования многих авторов показывают, что коэффициент теплопроводности для сравнительно крупных частиц (1-0,1 мм) растет с увеличением влажности быстрее, чем для мелких частиц (0,010,001 мм). Результаты наших исследований показывают, что зависимость Л = f (IV) для глинисто-песчаных смесей при содержании глины 0, 20, 40% имеет характер закона насыщения, а для Г = 60, 80, 100% -степенного закона и описывается следующими эмпирическими формулами, найденными методом наименьших квадратов:

Я, =Л,.(\ + аг\УТ), (28)

где аТ= 0,66; 0,87; 0,712; 0,044; 0,0382; 0,1;

вг = 0,763; 0,635; 0,576; 1,51; 1,53; 1,0 соответственно при Г = 0, 20, 40, 60, 80, 100%.

Л„=Ас(1 + аЛ1\У"-), (29)

где «„= 0,728; 0,699; 0,399; 0,00414; 0,0017; 0,0211;

«„ = 0,807; 0,908; 0,0995; 2,48; 2,76; 1,63 соответственно при Г=0, 20,40, 60, 80, 100%.

Теплофизические свойства дисперсных сред существенно зависят от температуры, что объясняется фазовым переходом связанной воды. Для грунтов количество незамерзшей воды в основном не зависит от начального влагосодержания и определяется главным образом температурой. Температурная зависимость количества незамерзшей воды для глинисто-песчаных смесей, полученных из пород Куранахского золотоносного месторождения, хорошо аппроксимируется упрощенной формулой Н.С. Иванова, являющейся частным выражением уравнения фазового состояния:

+ —-А (30)

\\ + а,АТ

где АТ= Т-Тт\ \Уп - количество воды при температуре Т„/, Ат,аю - эмпирические коэффициенты, которые равны:

А„ = 2,44; 5,38; 8,43; 10,96; 12,17; 15,45;

аю= -0,48; -0,99; -0,77; -0,49; -0,31; -0,33 при г= 0, 20, 40, 60, 80, 100%, соответственно.

Зная значения теплопроводности в талом Л,, и в мерзлом ЛХ1 состояниях и количество незамерзшей воды (г), можно найти температурную зависимость теплопроводности промерзающей влажной глинисто-песчаной смеси по формуле Н.С. Иванова :

Л(т) = Л, + (Л -Я, )"/"'~И/""' . (31)

Температурная зависимость объемной теплоемкости находится по формуле:

, | (УУ»-1УМ(Г))

100 " 100

?г(т) =

К,- (32)

Расхождение результатов расчета по формулам (31) и (32) с экспериментальными данными не превышает 15 %.

Институтом Горного дела Севера СО РАН был предложен новый метод промывки глинисто-песчаных горных пород Куранахского золотоносного месторождения с использованием криогенной подготовки, то есть, циклического замораживания-оттанвания, в результате которого образуется совершенно другая структура. Можно ожидать, что при этом произойдет изменение и тепломассообменных свойств. Действительно, наши эксперименты показали, что значения теплопроводности глинисто-песчаной горной породы Куранахского месторождения при естественном содержании составляющих компонентов и влажности, найденные в талом состоянии до промораживания и после оттаивания промороженного образца породы, не совпадают. Причем, после первого цикла замораживания-оттаивания теплопроводность уменьшается примерно на 30 %. Дальнейшие циклы замораживания-оттаивания не приводят к существенному изменению коэффициента теплопроводности. Для песков влияния циклического замораживания-оттаивания на коэффициент теплопроводности не наблюдалось. С увеличением глинистой составляющей в смеси изменение теплопроводности А Л под влиянием циклического замораживания-оттаивания вначале растет и достигает наибольшего значения при содержании глины около 70 %, при дальнейшем увеличении содержания глины уменьшается до определенной положительной величины. Для данного значения содержания глины ЛЯ растет с увеличением влажности по линейному закону:

АЛ = a,w+ ,

где a,= 2,3; 0,87; 3,2; 3,07; 2, e,= -0,27; 0,16; -0,16; -0,3; -0,13 при Г = 20, 40, 60, 80, 100 %, соответственно; W— влажность.

Уменьшение коэффициента теплопроводности в талом состоянии после циклов замораживания-оттаивания связано с образованием криогенной текстуры во время замораживания и последующим ее полным или частичным сохранением после оттаивания. Эти результаты подтверждены расчетами, выполненными на основе теории обобщенной теплопроводности.

Для определения температурно-влажностного режима капиллярно-пористых материалов, в том числе и глинисто-песчаных смесей, необходимо знание зависимости коэффициента диффузии от влажности и от количества циклов замораживания - оттаивания.

Для исследования коэффициента диффузии воды в исследуемых смесях используется метод изотермического нестационарного потока, предложенный В.Д. Ермоленко. Полученные экспериментальные данные показывают, что коэффициент диффузии воды в зависимости от состава, влажности и строения материала меняется на несколько порядков. Зависимости коэффициента диффузии воды от концентрации глины при определенной влажности имеет вид, показанный на рисунке 4. Коэффициент диффузии воды достигает максимального значения при содержании глины 20 %. При дальнейшем повышении содержания глины коэффициент диффузии воды плавно уменьшается. Такой же характер имеет зависимость теплопроводности от концентрации глинистой составляющей.

На величину коэффициента диффузии сильное влияние оказывают циклы замораживания-оттаивания, при этом основное влияние оказывает первый цикл. Степень этого влияния зависит от начальной влажности и концентрации глинистой составляющей. Результаты измерений показывают, что наибольшее влияние замораживание-оттаивание оказывает на чистую глину.

Влияние циклов замораживания-оттаивания на температурный и температурно-влажностный режим грунтов проявляется через изменения коэффициентов теплопроводности и диффузии, так как по результатам экспериментальных измерений не выявлено влияние циклов замораживания-оттаивания на объемную теплоемкость и количество незамерзшей воды. При этом коэффициент теплопроводности для всех глинисто-песчаных смесей уменьшается максимум на 30 %. Поэтому для оценки влияния циклов замораживания-оттаивания на температурный режим можно уменьшить коэффициент теплопроводности глинистого талого грунта на 30%.

ЭВМ (персональный компьютер)

Основной нагреватель

Усилители мощности

Измерительная¡ ячейка

Охранный нагреватель ,

Образец

Охранный нагреватель

АКСАМИТ-6.25 (аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователь)

Рис.1. Функциональная схема экспериментальной установки

Рис. 3. Зависимость температуры поверхности образца от времени при ступенчатом нагреве

Описание переменных

Диалог ввода исходных данных

Ввод данных I

Поиск Т

Расчет i,(T ) i Расчет (Т ) i

i Расчет WJT), (0.(7)

1 Расчет АДл 1 Расчет с„, кс i Расчет К

Расчет Л -d

X

Расчет с —I-

Конец

Рис. 2. Блок схема расчета теплофи-зических свойств

80 100 г,%

Рис. 4. Зависимость коэффициента диффузии воды от концентрации глинистой составляющей

В таблице 1 приведены значения глубины промерзания, рассчитанные без циклов замораживания-оттаивания с учетом влияния циклов и относительное изменение глубины промерзания е через 10 часов за счет влияния циклов. Видно, что уменьшение теплопроводности на 30 % приводит к изменению глубины промерзания примерно на 10 %.

Таблица 1.

Глубина промерзания с учетом н без циклов промерзания-оттаивания

Температура среды Гс,°С без циклов £2 >см с циклами е, %

-10 7,51 6,92 7,86

-15 9,92 9,23 6,96

-20 11,88 10,62 10,6

В таблице 2 приведены результаты численного решения задачи совместного тепломассопереноса.

Таблица 2

Глубина промерзания, рассчитанная без учета влияния циклов и с учетом влияния только на Яг-(£,), на Я,, и Л"т-(£3) и на Яг, /Ст,

Температура £,см 4Ъ,СМ

среды

-20 18,1 19,3 18,1 18,1

6,6 0 0

-15 16.5 18,0 17,8 7,8

9,0 7,9 7,9

-10 13,5 14,8 12,5 12,7

9,6 7,4 7,4

Если коэффициент теплопроводности под влиянием циклов замораживания-оттаивания уменьшается на 30%, то коэффициент диффузии увеличивается на порядок. Глубины промерзания, рассчитанные по модели совместного тепломассообмена без учета влияния циклов замораживания-оттаивания (£), с учетом влияния только на коэффициент теплопроводности талого грунта (£,), с учетом влияния на коэффициенты теплопроводности и диффузии (£,) приведены в таблице 2. При этом в числителе - зна-

чения глубины промерзания, в знаменателе - разница глубины промерзания без и с учетом влияния циклов в %. Видно, что увеличение коэффициента диффузии на один порядок не влияет на глубину промерзания.

На рис. 5 показано распределение общего влагосодержания и количества незамерзшей воды в различные моменты времени. Результаты расчетов показывают, что:

1. общее влагосодержание на границе промерзания не остается постоянным, а непрерывно убывает со временем по мере его продвижения, что хорошо согласуется с результатами других исследователей;

2. в процессе промерзания в промерзающей зоне общее влагосодержание увеличивается, а в талой зоне уменьшается, при этом наименьшее значение наблюдается около границы промерзания со стороны талой зоны;

3. на границе промерзания скачок общего влагосодержания со временем увеличивается.

Одним из факторов, сильно влияющих на тепловлажностный и термомеханический режимы грунтов, является их засоленность.

В районах интенсивного строительства на арктическом побережье, в долинах рек Республики Саха (Якутия), Магаданской области и Красноярского края встречаются в толщах многолетнемерзлых грунтов незамерзающие талики с высокой концентрацией порового раствора (криопэги). Большой вклад в исследование физико-механических и теплофнзических свойств засоленных грунтов при положительных и отрицательных температурах внесли Н.С. Иванов, Э.Д. Ершов, Я.А. Кроник, A.M. Коновалов, JI.T. Роман, Н.П. Анисимова и др.

Нами исследовались температурные зависимости количества незамерзшей воды и теплофнзических свойств Ленского речного песка и глины из окрестностей г. Якутска от концентрации растворенной соли NaCl. Влажность и концентрация соли задавались искусственно. При этом характер температурной зависимости количества незамерзшей воды для песка и глины идентичен. При оттаивании от -40 °С до -30 °С заметного изменения фазового состава порового раствора не происходит. Для песков, начиная от -25 °С, а для глин от -30 °С до температуры эвтектики начинается резкий рост жидкой фазы порового раствора. Далее начинается второй этап резкого изменения фазового состава порового раствора. Температурный диапазон этого этапа шире предыдущего, он начинается от температуры эвтектики и заканчивается температурой оттаивания.

Хотя экспериментальные кривые температурной зависимости количества незамерзшей воды хорошо аппроксимируются известными эмпирическими формулами, но в них эмпирические коэффициенты соответствуют только тем значениям начальной влажности и концентрации соли, при ко-

торых проводился эксперимент. Поэтому их использование при решении задач тепломассопереноса вызывает трудности.

На основе экспериментальных данных нами выведены формулы для определения температурной зависимости количества незамерзшей воды:

в песке = в глине \Уы(г)=\У"т(г)-С°(33)

где W0, С0 - начальные значения влажности и концентрации соли; И-'°„„(г) - количество незамерзшей воды при температуре Тв незасоленной глине, к - коэффициент пропорциональности между температурой замерзания и концентрацией соли, найденный предыдущими исследователями и нашими расчетами.

Нами также исследованы температурные зависимости теилофизиче-ских свойств засоленных Na С! песчаных и глинистых грунтов. Эксперименты были проведены при оттаивании в интервале температуры от -40 °С до +20 °С. В диапазоне температур от -40 °С до -30 °С теплопроводность песчаных и глинистых грунтов почти не понижается, а с -30 °С начинает резко уменьшаться. Такое резкое уменьшение заканчивается при температуре эвтектики и оно объясняется образованием во льду жидких прослоек концентрированного раствора. Для песчаных грунтов дальнейшее повышение температуры не приводит к существенному изменению теплопроводности. Затем, при температурах, близких к температуре оттаивания, теплопроводность опять резко уменьшается. Подобное уменьшение наблюдается до температуры оттаивания. В талом состоянии коэффициент теплопроводности песка практически не изменяется. У глинистых грунтов теплопроводность при повышении температуры выше эвтектической уменьшается более плавно.

Для расчета теплопроводности исследованных грунтов в талом и мерзлом состояниях получены уточненные эмпирические формулы, аналогичные формуле A.B. Павлова:

А =l«!,(r„i0^3 +0Д»о -u)-w0J, ( 34)

где i = Т,м; m r = 1,23; mv=l,5 для глин и mr = 2,11; m„= 2,71 для песков (индекс Г соответствует талому состоянию, м - мерзлому).

Значения теплопроводности Л т и Л . , рассчитанные по уточненной формуле (34), дают расхождения с экспериментальными данными не превышающие 10 %.

Таким образом, зная у„ и W„, можно рассчитать значение теплопроводности песка и глины в талом и мерзлом состояниях по формуле (34), а количество незамерзшей воды - по формуле (33), что дает возможность найти расчетным способом температурную зависимость теплопроводности

по формуле (31). Количество прочносвязанной воды для песка независимо от концентрации соли постоянно и равно 0,6 %, а для глины определяется по эмпирической формуле:

Объемная теплоемкость засоленного песка в талом, мерзлом и протаивающем состояниях определяется по формулам (26), (27) и (32). Отличие от незаселенного грунта заключается в температурной зависимости количества незамерзшей воды.

Одним из важных направлений исследования теплофизических свойств материалов является построение структурных моделей. В данной работе использовалась полиструктурная модель Г.Н. Дульнева и Ю.П. За-ричняка. При этом действие поверхностных сил частиц дисперсного материала и засоленности на поровую воду при отрицательных температурах учитывалось через количество незамерзшей воды, свойства связанной воды считались равными свойствам свободной (объемной) воды.

Соответствующая модель показана на рис. 6. Когда толщины льда Ди водной пленки Дг„ равны нулю, получаем модель сухого зернистого материала.

В сухом состоянии теплопроводность находится аналогично работе Г.Н. Дульнева и Ю.П. Зарпчняка. Во влажном материале в талом состоянии толщина водной пленки Аг находится из решения уравнения

При этом учитывается, что прочносвязанную воду надо вычесть из общего влагосодержания. Тогда теплопроводность мерзлого материала рассчитывается так же, как и талого, но значение теплопроводности заменяется на теплопроводность льда. Расхождения между экспериментальными и расчетными значениями теплопроводности в мерзлом и талом состояниях не превышает 20 %■

В промерзающем - протаивающем состоянии толщина незамерзшей воды Д/-м находится при каждой температуре заменой на \\'т в уравнении (36). Зная общую толщину пленки незамерзшей воды и льда, толщину льда находим по формуле Д/-, = Аг - А/-„. Тогда теплопроводность влажного промерзающего - протаивающего материала определяется по формуле:

\\<т = 1,5 + 0,115С.

(35)

(36)

Температурная зависимость теплопроводности рассчитана в диапазоне изменения объемного веса скелета от 1200 до 1800 кг/м3, концентрации соли от 0 до 15 % и влажности от 0 до 25 % .

Результаты расчета показывают, что расхождение между экспериментальными и расчетными значениями не превышает 20 %.

Численное решение задачи теплопереноса в засоленных пористых материалах получено в рамках модели фазовых переходов в спектре отрицательных температур с использованием формул (30) и (33). Расчеты выполнены при следующих исходных данных:

уск = 1560кг/м3; И'0 = 16,3%; \Упп = 6,0%; с, = 4190 Дж/кг ■ К ;

с, = 2000 Дж/кг-К; Т1П=0,6ТС; ¡1 = 0,24м; Г,. =-10; -15; -20'С;

I = 334кДж/кг ; Т0 = +5 "С.

Варьировались значения температуры среды Тг и концентрации соли.

Результаты расчетов позволяют сделать следующий вывод. Глубина промерзания (граница между талой и промерзающей зонами) с повышением концентрации соли уменьшается (табл. 3). При т = -10 °С при концентрациях с = 10 и 15 % образец в течение 10 часов не замерзает, то есть засоленные грунты не могут служить основаниями строительных объектов.

Таблица 3.

Глубина промерзания £ (граница между талой и промерзающей зонами) в зависимости от температуры среды Тс и концентрации соли С (т = 10 часов)

Тс °с см

С= 0% С=5 % С=10% С=15 %

-10 9,0 4,8 0 0

-15 11,1 9,1 5,2 1,0

-20 12,8 11,9 8,6 5,2

В пятой главе приведены результаты исследования тепломассооб-менных свойств бетонов зимних технологий изготовления и фазового состава воды в них.

В связи с расширением строительства в районах с суровыми климатическими условиями существенно возросла актуальность проблемы обеспечения долговечности зданий и сооружений. Это обуславливает необходимость изучения температурного режима не только грунтов-оснований, но и самих строительных материалов и конструкций.

Значительная часть возведенных из бетона и железобетона зданий и сооружений подвергаются в период стройки и эксплуатации действию различных отрицательных факторов, которые могут вызвать повреждение и даже выход из строя строительных конструкций. Такими факторами являются: переход температуры через О °С, переувлажнение и высушивание, действие агрессивных сред. В условиях Якутии переход температуры воздуха через О °С может происходить до 50 раз в год. Весной происходит переувлажнение оснований, а в летнее время - высушивание. По данным Института строительства, в городе Якутске минерализация грунта местами достигает 150 г/л. Около 50 % всех зданий в г. Якутске по различным причинам требуют ремонта. Происходящие повреждения строительных материалов в основном являются следствием фазовых превращений поровой воды. Проблема зимнего бетонирования с применением различных проти-воморозных добавок и электропрогрева в условиях Крайнего Севера, где более половины года температура воздуха ниже 0 °С, является одной из самых острых.

Физические процессы, происходящие при замерзании и последующем оттаивании бетона, а также изменение его свойств в замороженном состоянии в большинстве случаев являются основной причиной отрицательного действия мороза на бетон.

Бетон по своей структуре является сложным композиционным капиллярно-пористым материалом. Все его свойства, в том числе и теплофи-зические, сильно зависят от структуры бетона, т.е. от параметров порового пространства.

Поры и капилляры, образующие поровое пространство бетона, классифицируются по различным показателям: размерам, форме, происхождению. Наиболее полно разработанной считается классификация пор бетона по их размерам, представленная школами A.B. Лыкова и М.М. Дубинина.

При замораживании воды в растворах бетона образование шлиров льда свидетельствует о нарушении структуры бетона за счет переноса влаги. Это в свою очередь влияет на дальнейшее формирование структуры бетона.

Для определения параметров пористой структуры: открытой пористости, показателя среднего размера капилляров и показателя однородности

размеров капилляров нами использовался известный метод, основанный на кинетике водопоглощения. Метод положен в основу ГОСТа 12730.4-78.

С увеличением возраста бетона понижаются его капиллярная пористость и показатель среднего размера пор. Объем капиллярных пор с ходом гидратации снижается, т.к. продукты гидратации занимают объем в два раза больший, чем объем негидратированного цемента. Уменьшение среднего размера пор со временем указывает на то, что в начальный период твердения в бетоне в основном присутствуют крупные капилляры, а в процессе гидратации, как указывалось выше, происходит уменьшение капиллярной пористости и, соответственно, увеличение гелевой пористости, на что и указывает уменьшение значений показателя среднего размера пор. Как открытая капиллярная пористость, так и показатель среднего размера пор бетона увеличиваются по мере роста В/Ц, т.е. водоцементное отношение оказывает существенное влияние на формирование поровой структуры бетона.

Исследовались также структурные характеристики бетонов с проти-воморозной добавкой АяЛ'СЬ (НН). Можно отметить, что уменьшение значений капиллярной пористости для образцов бетона с НН происходит гораздо быстрее, чем без НН, и после 28 суток составляет около 60 % от значений капиллярной пористости в суточном возрасте. Для бетонов без НН данное соотношение составляет около 75-^80 %. Такая же закономерность наблюдается для бетонов с различными В/Ц и концентрацией противомо-розной добавки. Зависимости капиллярной пористости бетона и показателя среднего размера пор от концентрации противоморозной добавки при различных значениях В/Ц имеют минимумы при концентрации противоморозной добавки, равной примерно 4 %, т.е. при 4 %-ой концентрации образуется структура бетона с наименьшим значением открытой капиллярной пористости и, следовательно, с наибольшим значением закрытой (резервной) пористости, а средний размер пор принимает минимальные значения.

Одним из отрицательных факторов, вызывающих повреждения и даже выход из строя бетонных конструкций, являются циклы замораживания-оттаивания, которые несомненно влияют и на структурные характеристики.

Под влиянием циклов промерзания-оттаивания открытая пористость при первых двух циклах уменьшается, а затем начинает увеличиваться. Механизм такой зависимости можно представить следующим образом. С одной стороны, в начальных циклах в бетоне происходит дополнительная гидратация кристаллогидратов, которые до этого не были сращены в единый кристаллический сросток. В результате этого наблюдается уменьшение открытой пористости. С другой стороны действие циклов промерза-

ння-оттаивания проявляется в возникновении микротрещин вследствие разрушения при замерзании воды в порах бетона. Это приводит к увеличению открытой пористости. В начальных циклах промерзания - оттаивания доминирует первый механизм и происходит уменьшение открытой пористости. В последующих циклах происходит насыщение гидратации, и на первый план выходит второй механизм, что ведет к увеличению открытой пористости.

Исходя из результатов исследований параметров порового пространства бетонов, можно сделать вывод, что введение НН в бетон вместе с водой затворения приводит к структурным изменениям, при этом оптимальная величина концентрации противоморозной добавки - НН, при которой образуется структура бетона с меньшими значениями открытой (капиллярной) пористости, равна 4 %.

С повышением возраста бетона при определенной температуре количество незамерзшей воды увеличивается. Это связано с тем, что вода связывается в результате адсорбции ее молекул на поверхности твердых тел, а в результате гидратации удельная поверхность увеличивается почти в 1000 раз. Вместе с тем, при этом уменьшаются капиллярная пористость и средний размер пор. Эти три фактора, т.е. присутствие растворенных веществ, увеличение удельной поверхности и уменьшение размера пор, приводят к увеличению количества связанной воды, замерзающей при более низких отрицательных температурах.

Изучению свойств бетонов с противоморозными добавками уделяется много внимания, особенно в регионах холодного климата. Однако фазовые переходы воды затворения, влияющие на их структуру и свойства, исследованы недостаточно. Это затрудняет обоснованное назначение количества и температурных пределов применения противоморозных добавок в каждом конкретном случае, т.е. в зависимости от сорта, состава цемента и климатических условий производства.

Нами экспериментально исследовано количество незамерзшей воды в бетонах в возрасте от свежеприготовленного до 28-суточного при различных значениях концентрации противоморозной добавки. С увеличением содержания НН количество незамерзшей воды в свежеприготовленном бетоне увеличивается до температуры эвтектики, а температура начала замерзания Тш бетона смещается в сторону более низких температур (рис. 7).

У бетона с добавкой НН=4 % в возрасте 12 часов при замораживании до -50 °С точка эвтектики пропадает, а у бетона с добавкой НН=8 % - сохраняется. Это объясняется тем, что при гидратации нитрит натрия участвует в процессах гидратации алюминатных составляющих, т.е. вступает в

химические реакции. При содержании НН=4 % все количество NaNОг вступает в реакцию. Поэтому точка эвтектики пропадает, а при НН=8% некоторая часть ИаЫОу после 12 часов остается еще не вступившей в реакцию, что объясняет сохранение точки эвтектики.

Ниже точки эвтектики количество незамерзшей воды у бетона с добавкой НН=8 % ниже, чем у бетона с добавкой НН=4 %, но выше, чем у бетона без добавок (как и у свежеприготовленного бетона). Кроме того, количество прочносвязанной воды при всех значениях концентрации НН увеличивается почти в два раза по сравнению со свежеприготовленным бетоном. Для бетонов любого возраста при концентрациях противоморозной добавки НН до 4 % точка эвтектики не наблюдается. При концентрации НН равной 4 % и выше, точка эвтектики наблюдается у свежеприготовленного бетона, при 6,85 % и выше - у односуточного, при 8 % - у бетонов с возрастом до 2 суток. Во всех случаях точка эвтектики лежит в пределах -20 °С-г-21 °С, а точка эвтектики объемного раствора НН равна -19,6°С. Это смещение обусловлено действием поверхностных сил на раствор.

Влияние циклов замораживания-оттаивания на количество незамерзшей воды в бетоне 28-суточного возраста исследовано при различных концентрациях противоморозной добавки. Как показывают результаты экспериментов, прочносвязанная вода в бетоне без добавок в течение 4 циклов увеличивается, а затем уменьшается. Аналогичные зависимости получаются и для бетонов с противоморозной добавкой с концентрацией 4 и 8 %. Эти данные показывают, что ранее наблюдаемый максимум в зависимости количества прочносвязанной воды \\'„,:„ от концентрации нитрита натрия сохраняется после каждого цикла замораживания - оттаивания. Эти данные хорошо согласуются с данными по исследованию зависимости прочности на сжатие от количества циклов замораживания-оттаивания.

Результаты исследований зависимостей структурных характеристик бетона, количества незамерзшей воды, теплопроводности и прочности от количества циклов замораживания - оттаивания показывают, что в бетоне происходят структурные изменения в результате образования льда в порах бетона. Поэтому закономерно ожидать и изменения коэффициентов теплопроводности и диффузии воды и раствора ЫаС! в результате воздействия циклов замораживания - оттаивания.

В настоящее время влияние циклов замораживания-оттаивания на теплофизические свойства бетонов практически не изучено. Результаты наших исследований показывают, что теплопроводность практически не зависит от концентрации противоморозной добавки, но изменяется в зависимости от количества циклов промерзания - протаивания.

В начальных циклах (2-3 цикла) наблюдается повышение теплопроводности на 12-15 %. При последующих циклах теплопроводность постепенно уменьшается до значения ниже первоначальной на 15 %.

Чтобы рассчитать температурно-влажностный режим невлагонасы-щенных бетонных сооружений, необходимо знать коэффициенты диффузии воды и растворов, которые зависят от таких факторов, как структурные характеристики, водоцементное отношение, свойства составляющих компонентов, возраст, наличие различных добавок, в том числе и противомо-розных, влияние природных и техногенных воздействий и т.д.

Эксперименты показали, что коэффициент диффузии воды увеличивается с ростом В/Ц, что связано с различным распределением капиллярных пор в бетоне. При малых водоцементных отношениях капилляры прерывисты и суммарное влагосодержание незначительно, поэтому значения коэффициента диффузии влаги низкие. При увеличении водоцементного отношения увеличивается и относительный объем капиллярных пор, участвующих в диффузии, а коэффициент диффузии влаги возрастает.

Присутствие противоморозной добавки НН снижает значение коэффициента диффузии примерно в 1,5 раза, что обусловлено структурными изменениями, происходящими в образцах бетона при введении НН. Существует концентрация НН, при которой коэффициент диффузии воды имеет наименьшее значение.

Коэффициент диффузии в результате воздействия первых двух циклов промерзания-оттаивания уменьшается, а затем начинает увеличиваться (рис. 8). Эти результаты согласуются со всеми полученными в ходе настоящих исследований данными по пористости, фазовому составу воды, теплопроводности и прочности на сжатие.

Разрушение бетона сильно зависит от наличия агрессивных растворов. Поэтому нами исследованы зависимости коэффициента диффузии 5 % раствора А'аС1 при положительной и отрицательной температуре от концентрации НН. Введение НН снижает значения коэффициентов диффузии и оказывает более сильное влияние при больших значениях водоцементного отношения. Значения коэффициента диффузии раствора НаС1 значительно ниже, чем воды. При понижении температуры раствора значения коэффициента диффузии уменьшаются.

V/, \Уав, %

0,2

0,4

х, м

Рис. 5. Распределение суммарной влажности IV и количества неза-мерзшей воды \Ут в различные моменты времени / (С = 0 %). VI/: ♦ - ¿=1,5 ч; ▲ - ¿=24 ч; + - /=72 ч; И'нв.-в - /=1,5 ч; х - /=24 ч; с - /=72 ч

Рис. 6. Распределение тепловых сопротивлений влажного песка в промерзающем состоянии

ат- Ю1

-40 -50

Т, °С

Рис. 7. Зависимость количества неза-мерзшей воды свежеприготовленного бетона от температуры (температура замораживания -50 °С). 1 - бетон без добавок; 2 - бетон с добавками (нитрит натрия) с = 4 %; 3 -бетон с добавками (нитрит натрия) с = 8 %; х - верхняя граница экспериментальных точек; • - нижняя граница

п, циклы

Рис.8. Зависимость коэффициента диффузии воды в бетоне от количества циклов промерзания-оттаивания. \У = 1,5%; и - В/Ц = 0,35; А-В/Ц = 0,4; ♦ - В/Ц = 0,45

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненный автором в течение 1971 - 2005 гг. комплекс теоретических и экспериментальных исследований обеспечил решение крупной научно-технической проблемы, имеющей важное народнохозяйственное значение: установление закономерностей изменения тепломассобменных свойств и фазового состава поровой влаги в грунтах и строительных материалах с фазовыми переходами и выявление влияния циклов замораживания - оттаивания и засоления на их температурно-влажностный режим. Основные научные результаты формулируются следующим образом:

1. С целью решения поставленных в работе задач разработаны следующие методы:

- метод комплексного измерения теплофизических свойств грунтов и фазового состава поровой влаги в них в области температур фазового перехода, существенно повышающий точность и производительность эксперимента;

- методы ступенчатого нагрева и начальной стадии нагрева для измерения теплофизических свойств твердых тел.

Изготовлены и автоматизированы на основе компьютерно-измерительной системы «АКСАМИТ-6.25 установки, реализующие данные методы.

2. Перечисленными выше методами впервые проведены измерения теплофизических свойств глинисто-песчаных пород Куранахского золотоносного месторождения и фазового состава поровой воды в них. Выявлено влияние циклов замораживания-оттаивания на эти свойства. Установлены эмпирические зависимости изменения теплопроводности и коэффициента диффузии глинисто-песчаных смесей от количества циклов замораживания-оттаивания.

3. Экспериментально установлено, что в засоленных песчаных грунтах вся поровая вода растворяет соли, а в глинистых грунтах вода, которая находится под влиянием поверхностных сил, соль не растворяет, т.е. количество незамерзшей воды является аддитивным не только по составу твердого составляющего, но и по связи воды с твердым скелетом и по концентрации соли в поровом растворе. Рассчитанные таким образом значения количества незамерзшей воды дают расхождения с экспериментом не более 15 %.

4. Проведен анализ влияния природных и техногенных воздействий (циклы замораживания-оттаивания, засоленность) на температурно-влажностный режим грунтов с использованием полученных экспериментальных и расчетных данных по их тепломассообменным характеристикам

и фазовому составу поровой воды. В вычислительном эксперименте выявлено влияние засоленности на глубину промерзания грунта при различных значениях температуры среды. При одинаковом значении температуры среды глубина промерзания с повышением концентрации соли уменьшается. С повышением концентрации соли перераспределение влаги уменьшается, т.к. уменьшается разница между количеством незамерзшей воды и начальным влагосодержанием. В мерзлой зоне количество незамерзшей воды с повышением концентрации увеличивается, следовательно, повышается вероятность того, что грунты будут находиться в пластично-мерзлом состоянии, что крайне нежелательно при их использовании в качестве оснований зданий и инженерных сооружений в криолитозоне.

5. Впервые разработана методика расчета температурной зависимости коэффициента теплопроводности засоленных влажных зернистых систем в талом, промерзающем и мерзлом состояниях с учетом фазового состава воды в них. Погрешность методики не превышает 20 %, что позволяет рекомендовать ее для инженерных расчетов.

6. Результаты исследований параметров порового пространства, теплофизических и массопереносных свойств и фазового состава воды в бетоне при отрицательных температурах позволили установить, что наилучшее состояние бетона по многим свойствам достигается при концентрации противоморозной добавки НН, равной 4 %. Данная концентрация противоморозной добавки способствует меньшему льдообразованию при промерзании бетона ниже температуры эвтектики.

7. Для расчета теплопроводности бетонов с различным содержанием крупных заполнителей (керамзит, щебень, полистирол и т.д.) нами применен известный метод приведения многокомпонентных сред к двух-компонентным (Г.Н. Дульнев, Ю.П. Заричняк), который для исследованных бетонов дает хорошее совпадение (в пределах 10 %) с экспериментальными данными.

8. Полученные результаты позволяют прогнозировать теплофи-зические свойства грунтов, в том числе и засоленных, и бетонов с проти-воморозными добавками, а также влияние на них циклического замораживания-оттаивания. Результаты исследований актуальны в части использования и корректировки исходных данных для математического моделирования температурно-влажностного режима и деформации как оснований, так и самих конструкций инженерных сооружений в условиях криолитозо-ны.

Список основных публикаций по теме диссертации

1. Филиппов П.И., Степанов A.B., Тимофеев A.M. Методика комплексного определения теплофизических характеристик мерзлых и протаивающих дисперсных материалов //Научно-технический прогресс и физико-технические проблемы Севера. - Якутск, 1972. - С.126-133.

2. Филиппов П.И., Степанов A.B., Тимофеев A.M., Наумов И.И., Иванов В.А. Теплофизические характеристики насыпных смерзающихся материалов при отрицательных температурах //Теплофизика и механика материалов, природных сред и инженерных сооружений. -Якутск, 1974. - С.55-72.

3. Филиппов П.И. Тимофеев A.M.- Методы определения теплофизических свойств твердых тел. - Новосибирск: Наука, 1976. - 193 с.

4. Иванов Н.С., Филиппов П.И., Тимофеев A.M., Павлов А.Р., Степанов A.B. Методы экспериментального определения теплофизических характеристик промерзающих-протаивающих влажных дисперсных материалов //Тепло- и массообмен в материалах при естественно низких температурах. - Якутск, 1976. - С.5-35.

5. Степанов A.B., Тимофеев A.M., Филиппов П.И.. Методы исследования теплофизических характеристик и количества незамерзшей воды в оттаивающих грунтах. //Опыт строительства оснований и фундаментов на вечномерзлых грунтах. - М, 1981. - С.240-241.

6. Тимофеев A.M.., Филиппов П.И., Степанов A.B., Тимофеев A.M., Иванов В.А., Пермяков П.П. Установка и метод для определения коэффициента диффузии дисперсных сред при фазовых превращениях //Тез. докл. Ш Всесоюз. совещания по низкотемпературным измерениям и их метрологического обеспечения. - Москва, 1982. - С.64-65.

7. Филиппов П.И., Степанов A.B., Тимофеев A.M. Влияние циклического замораживания-оттаивания на теплофизические характеристики грунтов //БНТИ, Якутск, 1982. - С.19-23.

8. Филиппов П.И., Степанов A.B., Тимофеев A.M. Влияние цикличе-■ ского замораживания-оттаивания на теплофизические характеристики грунтов //Разработка методов тепловой защиты для инженерных сооружений на Крайнем Севере - Якутск, 1983. - С.79-85.

9. Тимофеев A.M., Степанов A.B. Расчет коэффициента теплопроводности засоленных песчаных грунтов //Исследование тепломассообмена в инженерных сооружениях, строительных материалах и природных средах - Якутск, 1985. - С.55-60.

10. Тимофеев A.M. Разработка методов определения и исследование теплофизических свойств промерзающих-протаивающих горных пород

(на примере месторождений Якутии): Автореф. дис. ...канд.техн. наук: 01.04.14 /ЛИТМО. - Ленинград, 1986. - 17 с.

11. Тимофеев A.M., Степанов А.В. Определение температурной зависимости теплофизических характеристик мерзлых грунтов //Приложение термодинамики сплошных сред к тепловой защите инженерных сооружений и природных объектов. - Якутск, 1986. -С.80-85.

12. Степанов А.В., Тимофеев A.M., Филиппов П.И. Особенности определения теплофизических свойств промерзающих дисперсных сред //Измерительная техника - 1987. - №5. - С.38-39.

13. Степанов А.В., Тимофеев A.M., Филиппов П.И. Теплопроводность влажных засоленных почвогрунтов //Проблемы гидротермики мерзлотных почв. - Новосибирск, 1988. - С.91-103.

14. Степанов А.В., Иванов В.А., Тимофеев A.M., Федорова Г.Д. Фазовый переход раствора NaNOj в бетонах при отрицательных температурах //Тез. докл. VIII Всесоюзной конф. по теплофизическим свойствам веществ. Ч.И. - Новосибирск, 1988. - С.209-210.

15. Kurilko A.S.,Kravsova O.N., Timofeev А.М, Stepanov A.V. The effect of freezing-thawing cycles on soil mass transfer and thermal characteristics //Frost in geotechnical engineering. VTT Symposium. - Espoo, 1989. -P.311-321.

16. Kurilko A.S., Timofeev A.M., Kravsova O.N., Stepanov A.V. The influence of cyclic freezing-thawing on heat and mass transfer characteristics of the soils //I Internationa! symposium "Frost in geotechnical engineering" - Finland, 1989.

17. Степанов А.В., Тимофеев A.M., Кравцова O.H. Влияние циклов замерзания-оттаивания на тепломассообменные свойства криогенных грунтов //Сб. мат-ов I Междунар. конференции "Криопедология" (Криогенные почвы: Влияние криогенеза на процессы и особенности почвообразования). - Пущино, 1992. - С.103-106.

18. Stepanov A.V., Timofeev A.M., Kravsova O.N. Effect of freezing thawing cycles on the heat-mass-exchangeable properties of cryogenic soils //1-st international conference of cryopedology (Cryozories: the effect of cryogenesis on the processes and peculiarities of soil formation). - Push-chino, 1992.-P.136-139.

19. Степанов А.В., Тимофеев A.M., Кравцова O.H., Курнлко А.С. Влияние циклов замораживания-оттаивания на тепломассообменные свойства дисперсных материалов //Материалы всесоюзного семинара "Теплообмен и теплофпзические свойства материалов". - Новосибирск, 1992. - С.86-93.

20. Stepanov A.V., Timofeev A.M., Kravsova O.N., Ivanov V.A. Influence of cyclic freezing-thawing on heat- and mass exchange properties of concrete //International conference 011 development and commercial cetiliza-tion of technologies in Polar regions. - Lulea, Sweden, 1994. - C.125-136.

21. Степанов А.В., Тимофеев A.M. Теплофизические свойства дисперсных материалов. - Якутск: 1994. - 124 с.

22. Старостин Е.Г., Тимофеев A.M. Исследование теплоты кристаллизации связанной воды в глинистых грунтах //Материалы Первой конференции геокриологов России. Книга 2, чЛ, п.2. - М., 1996. - С.3-6.

23. Starostin E.G., Timofeev A.M. Dependence of unfrozen water quantity on total mousture content. //In proceeding of international symposium on ground freezing and frost action in soil -Lulea, Sweden - Rotterdam: Balkema, Publishers, 1997. - P.151-154.

24. Starostin E.G.,. Timofeev A.M. Crystallization heat of soil water. //In proceeding of international simposium on physics, chemistry and ecology of seasonally frozen. Fairbanks, June 10-12. - Alaska, 1997. - P.87-90.

25. Пермяков П.П., Попов Г.Г., Тимофеев A.M. Определение теплофизи-ческих характеристик строительных материалов: Тез. докл. 2-й Международной конференции по математическому моделированию. -Якутск, 1997. - С. 175-176.

26. Иванов В.А., Степанов А.В., Тимофеев A.M. Экспериментальное измерение и расчет теплопроводности керамзитополистиролбетонов //ИФЖ. - 1998. - Т. 71, № 4. - С. 730—733.

27. Shyskin Ju.P., Timofeev A.M., Starostin E.G. Changes in some essential properties of thaw and frozen soil on introducing surfactants //International symposium "Geocryological problems of construction in eastern Russia and Northen China. - 1998. Vol. 1. - P.47-52.

28. Кравцова O.H., Степанов А.В., Тимофеев A.M.. Фильтрация воды в бетонах //Наука и образование. - 1998. -№ 4 (2). - С.57-59.

29. Kravsova O.N., Stepanov A.V., Timofeev F.V. Filtration in concrete.-International conference on computational heat and mass transfer //Cyprus - 1999. - P.263-265.

30. Кравцова O.H., Степанов А.В., Тимофеев A.M. Влияние циклов замораживания-оттаивания на коэффициент диффузии воды в бетонах //Физико-технические проблемы Севера: Материалы международной конференции - Якутск, 2000. - С. 240-245.

31. Кравцова О.Н., Степанов А.В., Тимофеев A.M., Андрианова О.Г. Исследование коэффициента диффузии в бетонах //Физико-технические

проблемы Севера: Материалы международной конференции -Якутск, 2000. - С. 246-250.

32. Тимофеев A.M., Степанов А.В., Далбаева Е.К. Фазовый состав поро-вых растворов в дисперсных породах. //Физико-технические проблемы Севера: Материалы международной конференции - Якутск, 2000. -С. 184-192.

33. Тимофеев A.M., Степанов А.В., Павлов А.Р., Старостин Е.Г. Исследование процессов тепломассопереноса в бетонах при фазовых превращениях поровой влаги //Труды 1У Минского Международного форума по тепломассообмену. - Минск АНК «ИТМО им. А.В. Лыкова.», 2000. - С. 214-219.

34. Большев К.Н., Тимофеев A.M., Охлопкова А.С. Расчет температурной зависимости теплопроводности засоленных дисперсных материалов //Труды I Евразийского симпозиума по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата. - Якутск, 2002. - Ч. IV. - С. 25

35. Кравцова О.Н., Степанов А.В., Тимофеев A.M., Андрианова О.Г. Влияние циклического промерзания-протаивания на тепломассооб-менные свойства бетонов //Труды I Евразийского симпозиума по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата. - Якутск, 2002. -Ч. IV. - С. 102-111.

36. Kravsova O.N., Kurilko A.S., Timofeev A.M., Stepanov A.V., Bolshev K.N. Redistribution of salt at saline soil and water solution freezing //V International symposium "Permafrost Engineering". V. 1 - Yakutsk, 2002. - P. 33-37.

37. Malyshev A.V., Timofeev A.M., Starostin E.G.. Research of the thermal properties and phase composition of water in the disperse media polluted by diesel oils //V International symposium "Permafrost Engineering". V. 1,- Yakutsk, 2002. - P. 48.

38. Timofeev A.M., Bolshev K.N. Dependence thermal conductivity on freeze-melting granular material //V International symposium "Permafrost Engineering". V. 1. - Yakutsk, 2002. - P. 93.

39. Тимофеев A.M. Расчет температурной зависимости теплопроводности влажного песка в области фазовых переходов воды // Современные проблемы теплофизики в условиях Крайнего Севера. Материалы V научно-практической конференции, посвященной памяти профессора, доктора технических наук Н.С. Иванова - Якутск, 2002. - С.43-52.

40. Матвеева О.И., Матросов Ю.А., Степанов A.B., Тимофеев A.M., Старостин Е.Г. и др.: ТСН 23-343-2002 PC (Я) "Теплозащита и энергопотребление жилых и общественных зданий", Якутск, 2002. - 67с.

41. Степанов A.B., Тимофеев A.M. Определение теплофизических свойств влажных дисперсных материалов в области температур фазовых переходов воды //Известия вузов /Приборостроение - 2003. - Т. 46, № 1.-С. 60-65

42. Кравцова О.И., Старостин Е.Г., Степанов A.B., Тимофеев A.M. Влияние концентрации противоморозной добавки на поровую структуру бетона //Наука производству - 2003. - №8 (64), - С. 30-31.

43. Тимофеев A.M. О погрешности расчетного определения теплопроводности неорганических пористых заполнителей строительных материалов //Наука производству. - 2003. - №8 (64), - С. 32-33.

44. Старостин Е.Г., Тимофеев A.M. Экспериментальное определение теплоты кристаллизации связанной воды в дисперсных материалах //Известия ВУЗов /Приборостроение. - 2003. - Т. 46, № 5. - С. 62-67.

45. Степанов A.B., Тимофеев A.M., Старостин Е.Г., Павлов А.Р. Процессы тепломассопереноса в бетонах при фазовых превращениях поро-вой влаги //Наука производству. - 2004. - №9, - С. 43-45.

46. Тимофеев A.M., Степанов A.B., Далбаева Е.К. Методика расчета теплопроводности влажных грунтов // Теплофизика и тепломассопереиос в материалах и конструкциях на Севере. Тр. II евразийского симпозиума по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата. Часть V. - Якутск, 2004. -С.75-80.

47. Старостин Е.Г., Тимофеев A.M. Модели фазового равновесия поро-вого раствора при отрицательных температурах //Материалы Третьей конференции геокрнологов России. - М., 2005. - Т. 1. - С.112 - 119.

48. Кравцова О.Н., Малышев А.В.,Тимофеев A.M., Старостин Е.Г., Степанов A.B. Влияние загрязнения нефтепродуктами на количество не-замерзшей воды и фильтрационные свойства грунтов //Наука и образование. - 2005. - №1, - С.74-77.

49. Андрианова О.Г., Николаев Е.П., Ноговицын Д.Д., Кравцова О.Н., Степанов A.B., Тимофеев A.M., Старостин Е.Г., Федорова Т.Д. Исследование пористости бетонов по кинетике водопоглощення //Тез. докл. Научно- практической конф., посвященной Международному году физики и 5-летнему юбилею ФТИ ЯГУ. - Якутск, 2005. - С. 26.

50. Тимофеев A.M., Далбаева Е.К. Учет концентрации соли и начальной влажности при расчетах температурных полей //Тез. докл. Научно-

практической конф., посвященной Международному году физики и 5-летнему юбилею ФТИ ЯГУ. - Якутск, 2005. - С. 45.

51.Старостин Е.Г., Тимофеев A.M. Температурный режим дисперсных сред при отрицательных температурах с учетом фазового равновесия порового раствора //Наука и образование. - 2006. - №1(41) - С.36-40.

52. Тимофеев A.M., Скрябин В.И. Автоматизация теплофизического эксперимента. (Учебное пособие). - Якутск, 1997.

мат 60xS4 Vi6. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл.п.л. 2,21. Тираж 100 экз. Заказ № 23.

Издательство ЯИЦ СО PAII

677891, г. Якутск, ул. Петровского, 2 тел./факс: (411-2) 36-24-96 E-mail: kuznetsov@psb.ysn.ru

ОГЛАВЛЕНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИСПЕРСНЫХ СРЕД И МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ИХ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ СВОЙСТВ

1.1. Дисперсные среды как многокомпонентные и многофазные системы.

1.1.1. Состав и строение грунтов.

1.1.2. Состав и структура бетонов. Методы измерения структурных характеристик бетонов.

1.2. Связанная вода и количество незамерзшей воды в дисперсных средах

1.3. Тепломассообменные свойства дисперсных сред.

1.4.Методы измерения тепломассообменных свойств дисперсных сред

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ

ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА В ПРОМЕРЗАЮЩИХ-ПРОТАИВАЮЩИХ КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫХ СРЕДАХ

2.1. Математические модели теплопереноса.

2.2. Математические модели расчета совместного тепломассопереноса

2.3.Численные методы решения задач тепломассопереноса с фазовыми переходами.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ СВОЙСТВ КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

3.1. Комплексный метод определения теплофизических свойств влажных дисперсных сред в области температур фазовых переходов поровой воды.

3.1.1. Описание экспериментальной установки и методика проведения эксперимента.

3.1.2. Анализ инструментальных и методических погрешностей определения теплофизических свойств дисперсных пород комплексным методом.

3.2. Метод ступенчатого нагрева.

3.3.Метод начальной стадии нагрева.

3.4.Методы исследования коэффициента диффузии воды в грунтах и бетонах.

ГЛАВА 4. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ И ФАЗОВОГО СОСТАВА ПОРОВОЙ ВЛАГИ В НИХ.

4.1. Общие закономерности изменения теплофизических свойств глинисто-песчаных грунтов при положительных температурах.

4.2. Закономерности изменения фазового состава поровой влаги и теплофизических свойств глинисто-песчаных смесей в области отрицательных температур.

4.3. Влияние циклов замораживания-оттаивания на тепломассообменные свойства песчано-глинистых смесей.

4.4. Влияние циклов замораживания-оттаивания на температурно-влажностный режим дисперсных сред.

4.5. Влияние засоленности грунтов на их тепломассообменные свойства и фазовый состав поровой влаги.

4.5.1. Фазовый состав порового раствора в засоленных грунтах.

4.5.2. Тепломассообменные свойства засоленных грунтов.

4.6. Расчетный способ определения теплофизических свойств влажных засоленных зернистых систем.

4.6.1. Теплопроводность зернистого материала.

4.6.1.1. В сухом состоянии.

4.6.1.2. В талом и мерзлом состояниях.

4.6.1.3. В промерзающем-протаивающем состоянии.

4.6.2. Расчет теплопроводности промерзающих-протаивающих засоленных зернистых систем.

4.7.Численное решение задач теплопереноса в засоленных пористых материалах с фазовыми переходами.

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ СВОЙСТВ БЕТОНОВ ЗИМНЕГО БЕТОНИРОВАНИЯ И ФАЗОВОГО СОСТАВА

ВОДЫ В НИХ.

5.1. Кинетика изменения структурных характеристик бетонов с противоморозными добавками и влияние на них циклов замораживания оттаивания.

5.2. Закономерности формирования фазового состава поровой влаги в бетонах в зависимости от водоцементного отношения, возраста, концентрации противоморозной добавки и количества циклов замораживания-оттаивания.

5.2.1. Фазовый состав поровой влаги и тепломассообменные свойства бетонов от его В/Ц и возраста.

5.2.2. Фазовый состав поровой влаги в бетонах с противоморозной добавкой.

5.2.3. Влияние циклов замораживания-оттаивания на фазовый состав воды в бетонах.

5.3. Криогенные свойства бетонов зимнего бетонирования.

5.3.1. Теплопроводность.

5.3.2. Коэффициент диффузии воды и раствора NaCl.

5.4. Расчетный метод определения теплопроводности бетонов с различными наполнителями.

5.4.1. Керамзитополистиролбетон.

5.4.2. Погрешность расчетного определения теплопроводности неорганических пористых заполнителей строительных материалов.

В развитии нашей страны с каждым годом возрастает вклад северовосточных районов. Хозяйственное освоение этих районов характеризуется добычей полезных ископаемых (золото, алмазы, нефть, газ, сурьма, чароит и др.), строительством автомобильных и железнодорожных магистралей, гидростанций, промышленных и гражданских объектов. Для успешного решения возникающих при этом задач необходимо проведение большого объема теплотехнических расчетов. Их основой является информация о влиянии климатических, природных и техногенных факторов на тепломас-сообменные свойства различных грунтов и строительных материалов, что особенно важно в экстремальных условиях Севера. Среди этих факторов наиболее существенными являются количество циклов замораживания -оттаивания, влажность, температура, концентрация растворенных солей, состав различных добавок в строительных материалах. При этом свойства дисперсных материалов приобретают специфический характер в связи с фазовыми переходами, наличием в порах незамерзшей воды и льда, особенностями криогенного строения грунтов различного минералогического состава. Анализ результатов исследований тепломассообменных свойств и фазового состава поровой воды в дисперсных средах, полученных многими российскими и зарубежными учеными, показывает, что, во-первых, существующие методы экспериментальных исследований не удовлетворяют современным требованиям к точности и воспроизводимости результатов и не позволяют автоматизировать их обработку. Во-вторых, существующие математические модели исследуемых процессов переноса тепла и массы, фазовых переходов в засоленных грунтах и бетонах с противоморозными добавками являются излишне упрощенными, хотя накопленный теоретический и экспериментальный материал, возможности современных методов численного решения соответствующих начально-краевых задач позволяют разрабатывать и использовать более сложные модели с более широким учетом воздействия на эти процессы различных факторов.

Таким образом, актуальной является как разработка или усовершенствование существующих методов теоретического исследования тепломассопереноса в промерзающих дисперсных материалах и экспериментального исследования их теплофизических свойств и фазового состава поровой воды, так и сами полученные результаты и их использование в расчетах температурно-влажностных полей с учетом засоления, циклов замораживания-оттаивания, температуры и влажности.

Цель и задачи исследования

Целью данной работы является изучение закономерностей изменения тепломассообменных свойств, фазового состава поровой воды грунтов и строительных материалов с фазовыми переходами под воздействием природных и техногенных факторов, а также влияния этих изменений на температурно-влажностный режим природных и инженерных объектов.

Для достижения этой цели необходимо:

1) разработать методы и реализующие их автоматизированные установки измерения теплофизических свойств и фазового состава поровой воды в дисперсных материалах в диапазоне температур, включающем всю возможную область фазового перехода поровой воды;

2) с помощью разработанных методов изучить влияние засоленности, концентрации противоморозных добавок, количества циклов замораживания-оттаивания, температуры и влажности на тепломассообменные свойства и фазовый состав поровой воды в грунтах и бетонах;

3) на основе полученных экспериментальных данных разработать методики расчета зависимости количества незамерзшей воды от температуры, влажности и концентрации соли для песчаных и глинистых грунтов; температурной зависимости теплопроводности сухих и влажных засоленных дисперсных систем при фазовых переходах поровой воды; в вычислительном эксперименте оценить влияние природного и техногенного воздействия (числа циклов замораживания-оттаивания, степени засоленности) на температурно-влажностный режим грунтов.

Научная новизна полученных в работе результатов

1. Разработан новый метод исследования теплофизических свойств и фазового состава поровой воды в многокомпонентных материалах в диапазоне температур, включающем фазовые переходы поровой воды.

2. Выявленные закономерности изменения тепломассообменных свойств и фазового состава поровой воды в грунтах и бетонах в диапазоне изменения естественных температур в зависимости от таких природных и техногенных факторов, как количество циклов замораживания-оттаивания, степень засоленности и концентрация противоморозных добавок.

3. Предложена новая методика расчета зависимости количества не-замерзшей воды в песчаных и глинистых грунтах от температуры, влажности и концентрации соли.

4. Разработаны новые модели сложных многокомпонентных и многофазных структур и впервые предложена методика расчета теплопроводности сухих и влажных грунтов и бетонов в талом, мерзлом и переходном состояниях.

5. Впервые проведен анализ влияния природных и техногенных воздействий (циклы замораживания-оттаивания, засоленность) на темпера-турно-влажностный режим грунтов с использованием полученных экспериментальных и расчетных данных по их тепломассообменным характеристикам и фазовому составу поровой воды.

Практическое значение проведенных исследований

Предложены новые методы экспериментального определения и прогноза теплофизических свойств и фазового состава поровой воды в дисперсных средах, получены новые экспериментальные данные по количеству незамерзшей воды и коэффициентам теплопроводности грунтов и бетонов в зависимости от температуры, влажности, концентрации соли и противоморозной добавки. Методы и реализующая их установка внедрены в Институте строительства (ЯПНИИС) и в Якутском государственном университете. Результаты исследования смерзаемости глинисто-песчаных пород Куранахского золотоносного месторождения применены Институтом горного дела СО РАН при разработке метода криогенной подготовки золотосодержащих песков. Результаты изучения тепломассообменных характеристик бетонов использованы для разработки способов зимнего бетонирования (ЯПНИИС) и для составления нормативного документа (ТСН) по теплозащите, который составлен при участии автора. Разработанный алгоритм и реализующая его программа расчета температурного и влажностного режимов с учетом природных и техногенных воздействий использованы при изыскательских работах НПО "Геотехнология". Отдельные результаты работы вошли в учебное пособие и в монографии, которые используются в учебном процессе в Якутском государственном университете.

Публикации и апробация работы

По теме диссертации опубликовано 67 работ, в том числе 2 монографии, 1 учебное пособие и 1 нормативный документ.

Основные результаты диссертации доложены на: Всесоюзной научно-технической конференции по проблемам горной теплофизики (Ленинград, 1973); VII и VIII Всесоюзных конференциях по теплофизическим свойствам веществ (Новосибирск, 1982, 1988); III и V Всесоюзных совещаниях по теплофизическим измерениям и их метрологическому обеспечению (Москва, 1982, Хабаровск, 1988); II Республиканской научно-практической конференции по качеству инженерных изысканий по Якутской АССР (Якутск, 1987); Всесоюзной конференции по методам и средствам теплофизических измерений (Москва, 1987); II Балтийской международной конференции по механике грунтов и фундаментостроению (Таллин, 1988); Международном симпозиуме по геотехническим сооружениям в мерзлоте (Финляндия, 1989); Всесоюзной конференции по научно-техническому прогрессу в технологии строительных материалов (Алма-Ата, 1990); I Международной конференции по криопедологии (Пущино, 1992); Международной конференции по строительству в северных регионах (Швеция, 1994); Международной конференции по моделированию тепломассопереноса (Кипр, 1998); IV Минском международном форуме по тепломассообмену (Минск, 2000); Международной конференции по физико-техническим проблемам Севера (Якутск, 2000); I и II Евразийском симпозиуме по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата (Якутск, 2002, 2004).

Личный вклад автора диссертационной работы

Диссертация написана по материалам исследований, выполненных лично автором, при его непосредственном участии или под его руководством. Автором выполнены исследования, определившие защищаемые положения и разработанные методы. Соавторство относится к исследованиям, в результате которых были получены первичные экспериментальные данные. Их обработка, интерпретация и анализ проводились автором.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованной литературы. Объем работы составляет 316 страниц машинописного текста, которые иллюстрируются 129 рисунками и 45 таблицами. Список использованной литературы составляет 285 наименований.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненный автором в течение 1971 - 2005 гг. комплекс теоретических и экспериментальных исследований обеспечил решение крупной научно-технической проблемы, имеющей важное народно-хозяйственное значение: установление закономерностей изменения тепломассобменных свойств и фазового состава поровой влаги в грунтах и строительных материалах с фазовыми переходами и выявление влияния циклов замораживания - оттаивания и засоления на их температурно-влажностный режим. Основные научные результаты формулируются следующим образом:

1. С целью решения поставленных в работе задач разработаны следующие методы:

- метод комплексного измерения теплофизических свойств грунтов и фазового состава поровой влаги в них в области температур фазового перехода, существенно повышающий точность и производительность эксперимента;

- методы ступенчатого нагрева и начальной стадии нагрева для измерения теплофизических свойств твердых тел.

Изготовлены и автоматизированы на основе компьютерно-измерительной системы «АКСАМИТ-6.25 установки, реализующие данные методы.

2. Перечисленными выше методами впервые проведены измерения теплофизических свойств глинисто-песчаных пород Куранахского золотоносного месторождения и фазового состава поровой воды в них. Выявлено влияние циклов замораживания-оттаивания на эти свойства. Установлены эмпирические зависимости изменения теплопроводности и коэффициента диффузии глинисто-песчаных смесей от количества циклов замораживания-оттаивания.

3. Экспериментально установлено, что в засоленных песчаных грунтах вся поровая вода растворяет соли, а в глинистых грунтах вода, которая находится под влиянием поверхностных сил, соль не растворяет, т.е. количество незамерзшей воды является аддитивным не только по составу твердого составляющего, но и по связи воды с твердым скелетом и по концентрации соли в поровом растворе. Рассчитанные таким образом значения количества незамерзшей воды дают расхождения с экспериментом не более 15 %.

4. Проведен анализ влияния природных и техногенных воздействий (циклы замораживания-оттаивания, засоленность) на температурно-влажностный режим грунтов с использованием полученных экспериментальных и расчетных данных по их тепломассообменным характеристикам и фазовому составу поровой воды. В вычислительном эксперименте выявлено влияние засоленности на глубину промерзания грунта при различных значениях температуры среды. При одинаковом значении температуры среды глубина промерзания с повышением концентрации соли уменьшается. С повышением концентрации соли перераспределение влаги уменьшается, т.к. уменьшается разница между количеством незамерзшей воды и начальным влагосодержанием. В мерзлой зоне количество незамерзшей воды с повышением концентрации увеличивается, следовательно, повышается вероятность того, что грунты будут находиться в пластично-мерзлом состоянии, что крайне нежелательно при их использовании в качестве оснований зданий и инженерных сооружений в криолитозоне.

5. Впервые разработана методика расчета температурной зависимости коэффициента теплопроводности засоленных влажных зернистых систем в талом, промерзающем и мерзлом состояниях с учетом фазового состава воды в них. Погрешность методики не превышает 20 %, что позволяет рекомендовать ее для инженерных расчетов.

6. Результаты исследований параметров порового пространства, теплофизических и массопереносных свойств и фазового состава воды в бетоне при отрицательных температурах позволили установить, что наилучшее состояние бетона по многим свойствам достигается при концентрации противоморозной добавки НН, равной 4 %. Данная концентрация противоморозной добавки способствует меньшему льдообразованию при промерзании бетона ниже температуры эвтектики.

7. Для расчета теплопроводности бетонов с различным содержанием крупных заполнителей (керамзит, щебень, полистирол и т.д.) нами применен известный метод приведения многокомпонентных сред к двух-компонентным (Г.Н. Дульнев, Ю.П. Заричняк), который для исследованных бетонов дает хорошее совпадение (в пределах 10 %) с экспериментальными данными.

8 Полученные результаты позволяют прогнозировать теплофизические свойства грунтов, в том числе и засоленных, и бетонов с противо-морозными добавками, а также влияние на них циклического замораживания-оттаивания. Результаты исследований актуальны в части использования и корректировки исходных данных для математического моделирования температурно-влажностного режима и деформации как оснований, так и самих конструкций инженерных сооружений в условиях криолитозоны.

1. Акимов Ю.П. Формирование фазового состава воды в мерзлых породах: Автореф. дис. канд. геол.-минерал. наук. -М., 1979. - 25 с.

2. Александровский С.В. Расчет бетонных и железобетонных конструкций на изменения температуры и влажности с учетом ползучести. М., Стройиздат, 1973.-432 с.

3. Ананян А.А. Искажение структуры воды в тонкодисперсных горных породах Мерзлотные исследования. М.: МГУ - 1969 - Вып.9. - С. 117121.

4. Ананян А.А. Кристаллизация воды в замерзающих и мерзлых горных породах // Современные представления о связанной воде в породах. М.: Изд-во АН СССР, 1969. - С.59-63.

5. Ананян А.А. О взаимосвязи между содержанием незамерзшей воды в тонкодисперсных мерзлых породах и водными свойствами этих пород // Мерзлотные исследования, 1961.- Вып. 1. С. 184-189.

6. Ананян А.А. О жидкой фазе воды в мерзлых горных породах.-Мерзлотные исследования. М.: МГУ 1961.-Вып.1. - С.173-177.

7. Ананян А.А. Оценка толщины слоев незамерзшей воды в мерзлых горных породах.- // Мерзлотные исследования. М.: МГУ 1966. -Вып.6. - С.221-228.

8. Ананян А.А. Содержание незамерзшей воды в мерзлом тяжелом суглинке в интервале температур,- Мерзлотные исследования. М.: МГУ 1970-Вып.Ю. - С.2677-270.

9. Ананян А.А. Энергетическая неоднородность воды, содержащейся в тонкодисперсных горных породах // Мерзлотные исследования. М.: МГУ 1966. -Вып.5. - С.221-228.

10. Ю.Андрианов М.И. Теплоемкость связанной воды // ДАН., 1949. Т.62, №2. -С.219-222.

11. П.Анисимова Н.П. Гидрогеохимические закономерности криолитозоны. Автореф. дисс. докт. геолого-минер, наук. Якутск, 1985. -35 с.

12. Антипов В.И., Володина Л.А. и др. Тепломассоперенос в процессе растепления вечномерзлых пород, окружающих эксплуатационную скважину//Изв.АН СССР.Сер.»Нефть и газ».-1979.-№7.- С.47-51.

13. И.Афанасьев Н.Ф., Бочко Р.А. Методика изучения структуры пористых тел по их электронно-микроскопическим изображениям. Изв. АН СССР, сер. Физ. 1970, т. 34, № 7)С. 1594-1599.

14. Н.Афанасьев Н.Ф., Бочко Р.А., Чигирев А.А. Автоматизация структурного анализа микрообъектов по их электронно-микроскопическим изображениям. Вестник МГУ, сер. Физика, 1972, № 3, с. 263-270.

15. Бакаев В.А., Киселев B.C., Красильников С.Г. Понижение температуры плавления воды в капиллярах пористого тела.- ДАН СССР, 1959, т. 125, №4.-С. 831-834.

16. Баррер P.M. Диффузия в твердых телах. Пер.с англ. М., 1948. - 390 с.

17. Барский Ю.П. Метод и прибор для одновременного измерения теплофизических коэффициентов и тепловых эффектов фазовых превращений в широком температурном диапазоне // Труды НИИ Стройкерамика, 1962. - Вып.20. - С. 118-138.

18. Барский Ю.П. Методика измерения и регистрации температурных параметров при количественной термографии // Труды НИИ Стройкерамика, 1960.-Вып. 15.-С. 167-174.

19. Барский Ю.П. Методика калибрации аппаратуры и расчетов при тепловом анализе.- Труды НИИ Стройкерамика, 1960, вып. 16, с. 149-161.

20. Барский Ю.П. Физические основания нового метода тепловых измерений // Труды НИИ Стройкерамика. 1953. - Вып.8. - С. 143-166.

21. Березин Г.И., Киселев А.В., Козлов А.А. Калориметрическое исследование теплоемкости адсорбционной системы н-гексан-силикагель. Область больших заполнений. ЖФХ, 1967, т.41, вып.7. С.1757-1763.

22. Беркман А.С., Мельникова И.Г. Структура и морозостойкость стеновых материалов. М., 1962.

23. Богословский В.Н. Строительная теплофизика.-М.:Высш. шк., 1970.-376 с.

24. Бойко И.В. Исследование зависимостей фазового состава и механических свойств мерзлых грунтов от температуры и давления: Дис.канд. техн. наук.- Воркута, 1956.- 184 с.

25. Бойко И.В. О температуре начала кристаллизации воды в грунтах.-Проблемы развития Печорского угольного бассейна. Сыктывкар: Коми кн.изд-во, 1957. С. 127-142.

26. Борьба с засолением земель. Сб.науч.тр./Под ред. В.А.Ковды, М.: Колос, 1981.-312 с.

27. Брилинг Р.Е. Воздухопроницаемость строительных материалов и ограждений // Исследования по строительной теплофизике. М., 1948. -С. 45-51.

28. О.Бровкин Л.А. Определение коэффициента температуропроводности при квазистационарном режиме // Заводская лаборатория. 1961. - Т.27, №5. -С. 578-581.

29. ЗЬБруссер М.Н. Исследование структурной пористости беиона и факторов ее определяющих. Дис. канд. техн. наук . -М.: 1971. - 175 С.

30. Бугрим С.Ф. Влияние низких температур на свойства влажных пористыхтел.- Повышение эффективности нефтегазового строительства вусловиях Севера. Сыктывкар: Коми кн.изд-во, 1974. С.62-74.(Труды ВНИИСТ).

31. Буравой С.Е., Курепин В.В., Платунов Е.С. О теплофизических измерениях в монотонном режиме // ИФЖ. 1971. - Т.21, №4. - С. 750760.

32. Быков Б.М, Взаимодействие воды с цементным камнем и бетоном в процессах сорбции и замораживания. Автореферат дис. канд. техн. наук. -М.: 1968. -22 с.

33. Важенин Б.В. Замерзание влаги в строительных материалах при отрицательных температурах // Строительные материалы 1965, № 10. -С.24-25.

34. Васильев JI.JL, Танаева С.А. Теплофизические свойства пористых материалов. Минск: Наука и техника, 1971. - 268 с.

35. Васильев JI.JI., Фрайман Ю.Е. Теплофизические свойства плохих проводников тепла. Минск: Наука и техника, 1967. - 176 с.

36. Вейнберг Б.П. Лед.- М.-Л.: Госиздат техн.-теорет.лит., 1940.-524 с.

37. Власов О.Е. Физические основы теории морозостойкости. В кн.: Успехи строительной физики в СССР. Вып Ш. М., 1967. - С. 163-176.

38. Волкова С.С. Исследование закономерностей кристаллизации переохлажденной воды в присутствии микрогетерогенных примесей :Дисс. канд. техн. наук.- Одесса, 1971.-110 с.

39. Волохов Г.М., Габец П.С. Метод и аппаратура для комплексного определения теплофизических характеристик в квазистационарном режиме // Тепло- и массоперенос и тепловые свойства материалов. -Минск: Наука и техника, 1969. С. 99-113.

40. Вотяков И.Н. Физико-механические свойства мерзлых и оттаивающих грунтов Якутии. Новосибирск: Наука, 1975. - 176 с.

41. Врачев В.В., Дацько П.С. К прогнозу изменения механических свойств грунтов слоя сезонного промерзания-оттаивания.- Мерзлотные исследования. М.: МГУ 1982.-Вып.20.-С.127-135.

42. Гаврильев Р.И. Лабораторные методы определения тепловых свойств мерзлых, промерзающих-протаивающих почв и горных пород: Автореферат дис. канд. техн. наук. Якутск: ЯГУ, 1972. - 19 с.

43. Гаврильев Р.И. Теплофизические свойства горных пород и напочвенных покровов криолитозоны. Новосибирск, Изд. СО РАН, 1998. - 280 с.

44. Гаврильев Р.И. Теплофизические свойства компонентов природной среды в криолитозоне (Справочное пособие).-Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2004.-146 с.

45. Гамаюнов Н.И. Тепло- и массоперенос в торфяных системах:Автореферат дис.докт.техн.наук. Калинин, 1967 38 с.

46. Глаголев А.А. Геометрические методы количественного анализа под микроскопом. М.: Госгеолиздат. - 47 С.

47. Гордов А.Н. Температурное поле тел в условии переменной температуры среды и меняющейся теплоотдачи // Труды ВНИИМ. 1958. - Вып.35. -С. 129-152.

48. Горчаков Г.И. Специальные строительные материалы для теплоэнергетического строительства. -М.: Стройиздат, 1972.-304 С.

49. Горчаков Г.И., Капин М.М., Скрамтаев Б.Г. Повышение морозостойкости бетона в конструкциях промышленных и гидротехнических сооружений. -М.: Стройиздат, 1965.-308 с.

50. Горчаков Г.М., Иванов В.И., Лифанов И.И., Юрченко Э.Н. Влияние льдообразования в порах бетона на морозостойкость. // Бетон и железобетон, 2,1977. С. 16-18.

51. ГОСТ 10060.0-95. Методы определения морозостойкости. Изд-во стандартов, М, 1995. 25 С.

52. ГОСТ 7076-87.Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности. М.: Изд-во стандартов. 1987.-12с.

53. ГОСТ 9758-86.3аполнители пористые неорганические для строительных работ. Методы испытаний. М.:Изд-во стандартов, 1986.- 59с.

54. Гречищев С.Е., Чистотинов JI.B., Шур Ю.Л. Основы моделирования криогенных физико-геологических процессов. М., Наука, 1984. - 230 с.

55. Грунтоведение (под ред. Е.М.Сергеева). М.: 1973. - 387 с

56. Грушко И.М., Лишанский Б.А., Веденский В.Н. Математическое моделирование процессов тепло- и массообмена при тепловлажностной обработке бетонных изделий // Строительство и архитектура, 1984, №5. -С. 55-59.

57. Долговечность ограждающих и строительных конструкций (физические основы). Под общей редакцией О.Е. Власова. М.: 1963. - 115 С.

58. Достовалов Б.Н. Связанная и развязанная вода, ее структура, фазовые переходы и влияние на физические свойства дисперсных влажных сред.-Мерзлотные исследования, М.: МГУ, 1971, вып.11.С.57-74.

59. Достовалов Б.Н. Структуры, фазовые переходы и свойства свободной и связанной воды // Тр.П Международной конференции по мерзлотоведению. Якутск, 1973. - Вып.4. - С. 116-125.

60. Достовалов Б.Н.,Кудрявцев В.А. Общее мерзлотоведение-М.: Изд-во МГУ, 1967. -403 е.

61. Дубинин М.М. Исследование пористой структуры твердых тел сорбционными методами. ЖФК, 1965, т. 34, вып. (, с. 1091-2030.

62. Дубинин М.М. Пористая структура и свойства материалов. Труды симпозиума. RILEM JUPAC. Международный симпозиум. - Прага, 1973. -С. 56-63.

63. Дульнев Г.Н. Теплопроводность систем с взаимопроникающими компонентами. -ИФЖ, т. 19, 1970, № 3, с. 562-577.

64. Дульнев Г.Н., Заричняк Ю.П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов. Справочная книга. Л.: Энергия, 1974. -264 с.

65. Дульнев Г.Н., Заричняк Ю.П., Муратова Б.Л. Теплопроводность зернистых и слабоиспеченных систем // ИФЖ. 1969, Т. 16, №6. - С. 10191128.

66. Еремеев Г.Г., Важенин Б.В. К вопросу о причинах разрушения строительных материалов при замораживании-оттаивании. // Строительная теплофизика. Вып.4(ХУШ), М., 1971. С. 16-17.

67. Ермоленко В.Д. Новый метод определения коэффициента диффузии влаги во влажных материалах. // ИФЖ. Т.5, №10. - С.70-72.

68. Ершов Э.Д. Физикохимия и механика мерзлых пород,- М.:Изд-во МГУ, 1986.- 336 с.

69. Ершов В. Д. Экспериментальные исследования особенностей влагопереноса и льдонакопления в мерзлых породах под действием различных движущих сил: Автореф. дис. канд. геолого-минер, наук. -М., 1986.- 19 с.

70. Ершов Е.Д. Влагоперенос и криогенные текстуры в дисперсных породах. М.: Изд-во МГУ, 1979.- 216 с.

71. Ершов Е.Д., Акимов Ю.П., Чеверев В.Г., Кучуков Э.З. Фазовый состав влаги в мерзлых породах. М.: Моск.ун-та, 1979. - 190 с.

72. Ершов Э.Д. Криолитогенез. -М.: Недра, 1982. 912 с.

73. Ершов Э.Д., Акимов Ю.П., Чеверев В.Г., Кучуков Э.З. Фазовый состав влаги в мерзлых породах. М.: Моск.ун-та, 1979. - 190 с.

74. Ершов Э.Д., Чеверов В.Г. Лебеденко Ю.П. и др. Влагоперенос и сегрегационное льдовыделение в мерзлой зоне оттаивающих грунтов.-Мерзлотные исследования. М.: МГУ 1979 - Вып.18. - С.179-192.

75. Ефимов С.С. Влага гигроскопических материалов. -Новосибирск, Наука, 1986, 160 с.

76. Жданов С.П. Применение теории капельной конденсации для исследования структуры пористых адсорбентов. В кн. Методы исследования структуры высокодисперсных и пористых тел. М.: Изд-во АН СССР, 1958, с. 114-130, 180-190.

77. Жесткова Т.Н., Шур Ю.Л. О Влажности талого грунта на границе промерзания.-Вестник МГУ. Сер. Геология 1974, №4- С.69-73.

78. Зыков Ю.Д., Фролов А.Д., Шушерина Е.П. Применение ультразвука для оценки фазового состава воды и характеристик прочности мерзлых пород // Труды второй Международной конференции по мерзлотоведению. -Якутск, 1973. -Вып.4. —С. 192-196.

79. Иванов В.А., Степанов А.В., Тимофеев A.M. Экспериментальное измерение и расчет теплопроводности керамзитополистиролбетонов. -ИФЖ, 1998. Т. 71, № 4.С. 730—733.

80. Иванов В.А., Тимофеев A.M., Степанов А.В. Теплофизические свойства протаивающих влажных дисперсных сред. Тезисы докл. II Всесоюзн.совещ. "Метастаб.фаз.сос./-т/ф свойства и кинетика релаксации". Свердловск, 1989. С. 128.

81. Иванов В.А., Свириденко В.И., Тимофеев A.M. Неразрушающий метод определения теплопроводности твердых материалов. //Сб.: Исследования по теплофизическим проблемам Севера. Якутск: ЯГУ, 1999.-С.83-88.

82. Иванов Н.С. Тепло- и массоперенос в мерзлых горных породах. М.: Наука, 1969.-240 с.

83. Иванов Н.С. Теплообмен в криолитозоне. М.: Изд-во АН СССР, 1962. -142 с.

84. Иванов Н.С. Теплофизические свойства мерзлых горных пород //Современные вопросы региональной и инженерной геокриологии(мерзлотоведения).-м.: 1964.С.114-116.

85. Иванов Н.С., Гаврильев Р.И. Теплофизические свойства мерзлых горных пород. М.: Наука, 1965. - 74 с.

86. Казанский М.Ф., Казанский В.М. Применение тепломассообменных методов для исследования кинетики формирования поровой структуры цементного камня при твердении и связи с ним влаги. Проблемы тепло-и массопереноса.-М.:Энергия 1970, С.241-249.

87. Казанский В.М., Клапченко В.И. Метод измерения коэффициента диффузии влаги в дисперсных телах по кинетике капиллярной пропитки // Промышленная теплотехника. 1981. - Т.З, №5. - С. 92-96.

88. Каммерер И.С. Теплоизоляция в промышленности и строительстве. М.: Изд-во лит. по строительству и архитектуре, 1965. - 378 с.

89. Карслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел.- М.: Наука, 1964.- 488 с.

90. Кауфман Б.Н. Теплопроводность строительных материалов. М.: Изд. литературы по строительству и архитектуре, 1955. - 160 с.

91. Качинский Н.А. Физика почвы. 4.II. М.: Высшая школа, 1970. -358с.

92. Келлер М.И. Методика непрерывного и дистанционного определения содержания незамерзшей воды в грунтах // ИФЖ. 1958. - Т.З, №9. - С. 119-120.

93. Керстен М.С. Тепловые свойства грунта // Мерзлотные явления в грунтах. М.: Изд-во по строительству и архитектуре, 1955. - С.200-206.

94. Кириченко Ю.А. Определение теплофизических коэффициентов методом температурных волн // ИФЖ, 1961, Т.4, №5. С. 12-15.

95. Киселев В.Ф., Квливидзе В.И., Курзаев А.В. Поверхностные явления на границе лед-газ и лед-твердое тело,- Труды II Междунар.конф. по мерзлотоведению. Докл. И сообщ. Вып.4. Якутск: Якутск.кн.изд-во, 1973. С.199-202.

96. Ковтюх В.Н., Коздоба Л.А., Любарская К.Н. О нестационарных методах определения теплофизических характеристик твердых тел // ИФЖ. 1984. - T.XVI, №5. - С.769-773.

97. Коздоба Л.А., Кручковский П.Г. Методы решения обратных задач теплопереноса. Киев: Наукова думка, 1982. - 358 с.

98. Колесников А.Г. К изменению математической формулировки задачи о промерзании грунта//Докл.АН СССР.- 1952.- Т.32,%6.-С.889-891.

99. Комаров И.А. Термодинамика промерзающих и мерзлых дисперсных пород: Автореф. дис. докт. геол.-минерал, наук. -М., 1999. -52с.

100. Комаров И.А. Термодинамика и тепломассообмен в дисперсных мерзлых породах.-М.:Научный мир, 2003.-608 с.

101. Кондратьев Г.М. Тепловые измерения. М.: Машгиз, 1957. - 244 с.

102. Конищев В.Н. Общие закономерности криогенной дезинтеграции минералов.- Мерзлотные породы и снежный покров.- М.: Наука, 1977. С.3-16.

103. Коннова О.С. К методике определения теплоемкости мерзлых грунтов // Материалы по лабораторным исследованиям мерзлых грунтов. 1933. -Вып.1.- 62-76 с.

104. Кононов В.И., Ильин В.А. О состоянии и поведении водыв земных недрах в связи с процессами метаморфизма. Значение структурных особенностей воды и водных растворов для геологических интерпретаций. Вып.2. М.:ВНИИМС, 1971, С.66-72.

105. Копа-Овдиенко Л.М, Мигунов Л.В. Обобщение метода квазистационарного режима экспериментального определения коэффициента температуропроводности. // ИФЖ. 1960. - Т.З, №1. -С.70-81.

106. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1970. - 720 с.

107. Котуков А.О. О теплоемкости связанной воды // Коллоидный журнал. 1936. - Вып.4. Т.2. - С.293-296.

108. Кравцова О.Н., Старостин Е.Г., Степанов А.В., Тимофеев A.M. Влияние концентрации противоморозной добавки на поровую структуру бетона. //Наука производству. - 2003. № 8. С. 30-31.

109. Кравцова О.Н., Степанов А.В., Тимофеев A.M. Влияние циклов замораживания-оттаивания на коэффициент диффузии воды в бетонах. Материалы международной конференции «Физико-технические проблемы Севера», Якутск 2000. С. 240-245.

110. Кравцова О.Н., Степанов А.В., Тимофеев A.M., Андрианова О.Г. Исследование коэффициента диффузии в бетонах.- Материалы международной конференции «Физико-технические проблемы Севера», Якутск 2000. С. 246-250.

111. Кравцова О.Н., Степанов А.В., Тимофеев A.M. Фильтрация воды в бетонах. «Наука и образование» № 4 (2) 1998. С.57-59.

112. Кравчук Е.М. К вопросу об определении теплофизических характеристик коэффициентов по методам регулярного режима Ш рода // ИФЖ. 1962. -Т.5, №1.-С. 59-63.

113. Краев О. А. Метод определения зависимости температуропроводности от температуры за один опыт // Теплоэнергетика. 1956. - Т.4. - С.44-48.

114. Краткий справочник химика. М.:Гос.науч.-техн. изд-во,1951 676с.

115. Кульчицкий Л.И. Природа гидратации глинистых минералов и гидрофильность глинистых пород.- Связанная вода в дисперсных системах. Вып.2 М.: МГУ, 1972, С.114-140.

116. Кульчицкий Л.И., Усояров О.Т. Физико-химические основы формирования свойств глинистых пород. -М.: Недра, 1981. 178 с.

117. Кунцевич О.В. Бетоны высокой морозостойкости для сооружений Крайнего Севера. Л.: Стройиздат, 1983. - 126 с.

118. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообменак.-М.: Атомиздат., 1979.-416 с.

119. Ларионов А.К. Инженерно-геологическое изучение структурных рыхлых осадочных пород. -М.: Недра, 1966. 328 С.

120. ЛитвиноваТ.А. Фазовый состав воды строительных материалов при отрицательных температурах.-Успехи строительной физики в СССР. Научные труды НИИСФ. Вып.З М.: 1967. С.38-46.

121. Лыков А.В. Новый метод определения коэффициента температуропроводности влажных материалов // ЖТФ. 1935. - T.V. Вып.2.

122. Лыков А.В. О системах дифференциальных уравнений тепломассопереноса в капиллярно-пористых телах.- ИФЖ, т. ХХУ1, №1, с. 18-25.

123. Лыков А.В. Теоретические основы строительной теплофизики.-Минск:Изд-во АН БССР, 1961.-520 с.

124. Лыков А.В. Теория сушки.-М.:Энергия, 1968.-470 с.

125. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967. -600 с.

126. Лыков А.В. Тепло-массообмен. М.: Энергия, 1972. - 560с.

127. Лыков А.В. Явление переноса в капиллярно-пористых телах. М.: Гостехиздат, 1954. - 296 с.

128. Лыков А.В., Михайлов Ю.Д. Теория тепло- и массопереноса.- М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963.- 535 с.

129. Матвеева О.И., Матросов Ю.А., Степанов А.В., Тимофеев A.M., Старостин Е.Г. и др. ТСН 23-343-2002 PC (Я) "Теплозащита и энергопотребление жилых и общественных зданий", Якутск, 2002. 67с.

130. Материалы по лабораторным исследованиям мерзлых грунтов,-М.:Изд-во АН СССР, 1957.- 322с.

131. Микрюков В.Е. Теплопроводность, электропроводность металлов и сплавов. М.: Металлургиздат, 1959. - 260 с.

132. Миронов С.А., Лагойда А.В Бетоны твердеющие на морозе. М.: Стройиздат, 1975. - 264 с.

133. Митрофанов М.Н., Хлынов В.В., Фурман Е.Л. Теплопроводность зернистых систем со связующим.

134. Москвин В.М., Иванов Ф.М., Алексеев С.Н., Гузеев Е.А. Коррозия бетона и железобетона, методы их защиты. М.: Стройиздат, 1980. - 536 с.

135. Москвин В.М., Капкин М.М., Савицкий А.Н., Ярмовский В.Н. Бетон для строительства в суровых климатических условиях. Л.: Стройиздат, 1983.- 126 с.

136. Невиль A.M. Свойства бетона. М.: Изд- во литературы по строительству. - М., 1972. - С. 6-7.

137. Нерсесова З.А. Влияние гидрофильности льда на содержание незамерзшей воды в мерзлых грунтах // Тр. производственного и научно-исследовательского института по инженерным изысканиям в строительстве. 1972. - Т.8. - С. 136-142.

138. Нерсесова З.А. Инструктивные указания по определению количества незамерзшей воды и льда в мерзлых грунтах // Материалы полабораторным исследованиям мерзлых грунтов. 1954. - Вып.2. - С. 5577.

139. Нерсесова З.А. Калориметрический метод определения льдистости грунтов // Материалы по лабораторным исследованиям грунтов. 1953. -Вып.1. - С. 77-85.

140. Нерсесова З.А. Фазовый состав воды в грунтах при замерзании и оттаивании // Материалы по лабораторным исследованиям мерзлых грунтов. 1953.-Вып.1.-С. 37-51.

141. Нерсесова З.А., Коннова О.С. Инструктивные указания по определению теплоемкости мерзлых грунтов // Материалы по лабораторным исследованиям мерзлых грунтов. 1954. - Вып.2. - С. 100110.

142. Нерсесова З.А., Цытович Н.А. Незамерзшая вода в мерзлых грунтах.-Доклады на международной конференции по мерзлотоведению. Изд-во Ан СССР, 1963, С.145-149.

143. Никитина Л.М. Термодинамические параметры и коэффициенты массопереноса в влажных материалах. М., Энергия, 1968. - 500 с.

144. Общее мерзлотоведение / В.А. Кудрявцева и др.- М.:Изд-во МГУ, 1978.- 464 с.

145. Оделевский В.И. Расчет обобщенной проводимости гетерогенных сиситем. ЖТФ, т.21, 1951, вып.1. - С. 667-685.

146. Описание техническое и инструкция по эксплуатации ТАУ-5.-1998 г., 39 с.

147. Основы геокриологии (мерзлотоведения).- М.: Изд-во АН СССР, 1959.- Ч.1.- 460 с.

148. Основы мерзлотного прогноза при инженерно-геологических исследованиях/ В.А. Кудрявцева и др.- М.:Изд-во МГУ, 1974.- 431 с.

149. Павлов А.В. Расчет и регулирование мерзлотного режима почвы. Новосибирск, Наука, 1980. 240 с.

150. Павлов А.В. Теплообмен почвы с атмосферой в северных и умеренных широтах территории СССР.- Якутск: Якут.книж.изд-во,1975. -302с.

151. Павлов А.В. Теплофизика ландшафтов.- Новосибирск: Наука, 1979.285 с.

152. Павлов А.В., Пермяков П.П., Бараней Т.В. Разностный метод решения задачи промерзания при фазовых переходах в спектре температур // процессы переноса в деформируемых дисперсных средах.- Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1980.-С.111-119.

153. Павлов А.Р., Пермяков П.П., Степанов А.В. Определение теплофизических характеристик промерзающих-протаивающих дисперсных сред методом решения обратных задач теплопроводности // ИФЖ. 1980. - Т.39, №2. - С. 292-297.

154. Павлов А.Р. Математическое моделирование процессов тепло-массопереноса и температурных деформаций в строительных материалах при фазовых переходах .- Новосибирск: Наука, 2001- 276 с.

155. Пак М.И., Осипова В.А. Комплексное определение температурной зависимости теплофизических свойств веществ // Теплоэнергетика. -1967.-№6.-С. 84-85.

156. Пауэре Т.К. Физическая структура портландцементного теста. В кн.: Химия цемента. Под ред. Х.Ф.У. Тейлора. М.: 1969. - 210 с.

157. Пермяков П.П. Идентификация параметров математической модели тепловлагопереноса в мерзлых грунтах.- Новосибирск: Наука, 1989.- 86 с.

158. Пермяков П.П., Аммосов А.П. Математическое моделирование техногенного загрязнения в криолитозоне.- Новосибирск: Наука, 2003.-224с. '

159. Пермяков П.П., Попов Г.Г., Тимофеев A.M. Определение теплофизических характеристик строительных материалов.- Тезисы докладов 2-й Международной конференции по математическому моделированию. Якутск, 1997. С., С.175-176.

160. Платунов Е.С. Теплофизические измерения в монотонном режиме. -Л.: Энергия, 1973.- 142 с.

161. Платунов Е.С., Буравой С.Е., Курепин В.В., Петров Г.С. Теплофизические измерения и приборы.-Л.Машиностроение, 1986.-256 с.

162. Поверхностные пленки воды в дисперсных структурах / Под ред. Е.Д.Щукина. М.: Изд-во МГУ, 1988. - 279 с. .

163. Полеттова Р.Н. Исследование макропористости и микропористости реальных бетонов. Дис. канд. техн. наук. - М., 1976, - 179 С.

164. Порхаев Г.В. Тепловое взаимодействие зданий и сооружений с вечномерзлыми фунтами. М.: Наука, 1970. - 208 с.

165. Пчелинцев A.M. Строение и физико-механические свойства мерзлых фунтов. М.: Наука, 1964. - С. 260.

166. Ревут И.Б. Физика почв.-JL: Колос, 1972.- 366с.

167. Ржевский В.В., Новик Г .Я. Основы физики горных пород. М.: Наука, 1975.-392 с.

168. Роде А.А. Основы учения о почвенной влаге.-Л.Гидрометеоиздат, 1965.- 669 с.

169. Савельев Б.А. Физика, химия и строение природных льдов и мерзлых горных пород.- М.:Изд-во МГУ, 1971.- 508 с.

170. Савельев И.Б. Изучение незамерзшей воды в некоторых дисперсных грунтах методом спинового эха // Физика льда и льдотехника. Якутск, 1974.-С. 165-173.

171. Самарский А.А. Теория разностных схем. -М.:Наука, 1977.-656 с.

172. Самойлов Б.А. Исследование структур и свойств связанной воды. В кн.: Третья Международная конф. по мерзлотоведению. Т. 1. Эдмонтон, Канада, 1978. с.133-136.

173. Семенов Л.А. Определение теплофизических параметров материалов // Водоснабжение и санитарная техника. 1960. - №9. - С. 30-34.

174. Сергеев Е.М. Грунтоведение. М.,Изд.-во МГУ, 1959 335 с.

175. Сергеев О.А. Метрологические основы теплофизических измерений. М.: Изд-во стандартов, 1972. 156 с.

176. Старостин Е.Г., Тимофеев A.M. Исследование теплоты кристаллизации связанной воды в глинистых грунтах. Материалы Первой конференции геокриологов России. Книга 2, ч.1, п.2, М., 1996. С.3-6.

177. Старостин Е.Г., Тимофеев A.M. Модели фазового равновесия порового раствора при отрицательных температурах.- Материалы Третьей конференции геокриологов России. Т. 1. М., Изд-во МГУ, 2005.С.112 -119.

178. Старостин Е.Г., Тимофеев A.M. Температурный режим дисперсных сред при отрицательных температурах с учетом фазового равновесия порового раствора.- Наука и образование, №1(41), 2006. С.36-40.

179. Старостин Е.Г., Тимофеев A.M. Экспериментальное определение теплоты кристаллизации связанной воды в дисперсных материалах.-Известия ВУЗов. Приборостроение, т. 46, № 5. 2003. С. 62-67.

180. Степанов А.В. Исследование теплофизических свойств некоторых видов металлургического сырья, смерзающихся при перевозке: Автореферат дис. канд. техн. наук. Якутск, 1980. - 19 с.

181. Степанов А.В. Тепломассообменные свойства дисперсных пород и материалов при промерзании-протаивании: Автореферат дис. .д-ра техн.наук.- Якутск: ЯНЦ СО РАН, 1994.- 124 с.

182. Степанов А.В. Тимофеев A.M., Кравцова О.Н. Влияние противоморозной добавки на структурные и массообменные свойства бетонов.- Тезисы докладов научно-практической конференции "Проблемы строительства на Крайнем Севере". Якутск, 1993. С.24.

183. Степанов А.В., Иванов В.А., Тимофеев A.M., Федорова Г.Д. Фазовый переход раствора NaN02 в бетонах при отрицательных температурах.

184. Тезисы докладов VIII Всесоюзной конф. по теплофизическим свойствам веществ. 4.II. Новосибирск, 1988. С.209-210.

185. Степанов А.В., Тимофеев А.В. Методы определения теплофизических свойств мерзлотных почв. Тезисы к XI Всесоюзному симпозиуму "Биологические проблемы Севера", Якутск: ЯФ СО АН СССР, вып. I, 1976. С.156-165.

186. Степанов А.В., Тимофеев А.В., Старостин Е.Г., Павлов А.Р. Процессы тепломассопереноса в бетонах при фазовых превращениях поровой влаги.-Наука производству, № 9, 2004. С. 43-45.

187. Степанов А.В., Тимофеев A.M. Определение теплофизических свойств влажных дисперсных материалов в области температур фазовых переходов воды. -Известия вузов. Приборостроение, Т. 46, № 1,2003. С. 60-65

188. Степанов А.В., Тимофеев A.M. Теплофизические свойства дисперсных материалов. (Монография). Якутск: 1994.124 с.

189. Степанов А.В., Тимофеев A.M., Иванов В.А., Бурцев С.С. Теплопроводность керамзито-полистиролбетонов.-Тезисы докладов научно-практической конференции "Проблемы строительства на Крайнем Севере". Якутск, 1993. С.23.

190. Степанов А.В., Тимофеев A.M., Иванов В.А., Бурцев. Фазовый состав поровой влаги в бетонах с противоморозной добавкой. Тезисы докладов научно-практической конференции "Проблемы строительства на Крайнем Севере". Якутск, 1993. С.26.

191. Степанов А.В., Тимофеев A.M., Кравцова О.Н. Влияние противоморозной добавки на структурные и массообменные свойства бетонов //Там же. С.24.

192. Степанов А.В., Тимофеев A.M., Кравцова О.Н. Влияние циклического замораживания-оттаивания на теплофизические и массообменные свойства бетонов // Проблемы строительства на Крайнем Севере. Тезисы докладов. Якутск, ЦНТИ, 1993. - С.21.

193. Степанов А.В., Тимофеев A.M., Кравцова О.Н. Влияние циклов замерзания-оттаивания на тепломассообменные свойства криогенных грунтов. -Тез. докл. I Международной конференции "Криопедология". -Пущино, 1992. С.41.

194. Степанов А.В., Тимофеев A.M., Филиппов П.И. Определение теплофизических характеристик промерзающих и протаивающих дисперсных материалов. Проблемы энергетики Крайнего Севера. -Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1974. С.97.

195. Степанов А.В., Тимофеев A.M., Филиппов П.И. Особенностиопределения теплофизических свойств промерзающих дисперсных сред. -Измерительная техника, 1987, №5. С.38-39.

196. Степанов А.В., Тимофеев A.M., Филиппов П.И. Теплопроводность влажных засоленных почвогрунтов. -Проблемы гидротермики мерзлотных почв. Новосибирск: Наука, 1988. С.91-103.

197. Степанов А.В., Тимофеев A.M., Филиппов П.И. Методы исследования теплофизических характеристик и количества незамерзшей воды в оттаивающих грунтах.- Опыт строительства оснований и•г фундаментов на вечномерзлых грунтах. М., изд. ПНИИС, 1981. С.240241.

198. Степанов А.В., Тимофеев A.M. Филиппов П.И.Особенности исследования теплофизических свойств промерзающих дисперсных сред. -Метрологическое обеспечение теплофизических измерений при низких температурах. Хабаровск, 1985. С.85.

199. Степанов А.В., Филиппов П.И., Тимофеев A.M. Влияние циклического замораживания-оттаивания на теплофизические характеристики грунтов // Бюллетень научно-технической информации ЯФ СО АН, 1982.-С. 19-23

200. Тайц Н.Ю., Гольдфарб Э.М. Методика определения коэффициентов температуропроводности и теплопроводности сталей // Заводская лаборатория. 1950. - №3. - С. 314-320.

201. Теплофизические свойства горных пород. // Под редакцией Ершова Э.Д. М.: Изд-во МГУ, 1984. - 204 с

202. Тимофеев A.M. О погрешности расчетного определения теплопроводности неорганических пористых заполнителей строительныхматериалов.-Наука производству, № 8 (64), 2003. С. 32 33.

203. Тимофеев A.M. Об определении теплопроводности неорганических заполнителей строительных материалов. Тезисы докл. Международной конференции "Стихия. Строительство. Безопасность). Владивосток, 1997. С.105-106.

204. Тимофеев A.M. Разработка методов определения и исследование теплофизических свойств промерзающих-протаивающих горных пород (на примере месторождений Якутии). (Автореферат к.д.). ЛИТМО, Ленинград, 1986.17 с.

205. Тимофеев A.M. Разработка методов определения и исследованиетеплофизических свойств промерзающих-протаивающих горных пород (на примере месторождений Якутии).//Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, 1986, 178 с.

206. Тимофеев A.M., Скрябин В.И. Автоматизация теплофизического эксперимента. (Учебное пособие). Якутск, 1997.

207. Тимофеев A.M., Степанов А.В. Определение температурной зависимости теплофизических характеристик мерзлых грунтов.