Calculations show that a significant percent of the heat losses of monolithic foundations consists of heat loss to the ground from concrete during construction. Therefore, ignoring heat losses to the ground (i. e., taking into account only the formwork and thermal insulation) leads to significant deviations between calculated and actual technological parameters. The existing methods for calculating the coefficient of heat transfer of enclosures are not suitable when calculating this same parameter for soil massifs. While finite thicknesses are used in this calculation for enclosures, thickness is infinite for soil massifs. To create a method for calculating heat losses to the ground, we solved a differential equation of heat conduction using integral transform methods. In the classical theory of heat transfer, for any material of finite thickness, the heat transfer coefficient is constant over time. However, for an array of soil, this parameter varies depending on period of time during which concrete loses heat to the soil. At the same time, the heat transfer coefficient increases with increasing soil density, which is explained by the growing contact area between particles in a unit volume of soil. Thus, the surface area through which the heat flux moves also increases. The article presents the results of the finite element calculation in the simulation software ELCUT, confirming the reliability of the obtained analytical dependencies.

Расчеты показывают, что тепловые потери в грунт бетона монолитных фундаментов в процессе их возведения занимают значительную долю в общем объеме тепловых потерь таких конструкций. Поэтому игнорирование тепловых потерь в грунт (т. е. учет только опалубки и утеплителя) приводит к значительным отклонениям рассчитываемых технологических параметров от фактических. Существующие методы расчета коэффициента теплопередачи ограждения не подходят для использования при расчете данного параметра грунтовых массивов. Это объясняется тем, что в таких расчетах используются конечные толщины ограждений, а у грунтовых массивов она бесконечна. Для создания методики расчета тепловых потерь в грунт было решено дифференциальное уравнение теплопроводности с использованием методов интегрального преобразования. Получено, что в отличие от классической теории теплопередачи, когда для любого материала конечной толщины коэффициент теплопередачи является величиной постоянной во времени, для массива грунта этот параметр меняется в зависимости от времени, в течение которого бетон отдает тепло грунту. При этом коэффициент теплопередачи увеличивается при увеличении плотности грунта, что объясняется растущей площадью контакта между частицами в единице объема грунта. Таким образом, увеличивается и площадь поверхности, через которую движется тепловой поток. Приведены результаты конечно-элементного расчёта в программном комплексе ELCUT подтверждающие достоверность полученных аналитических зависимостей.

• Thermophysical properties of the soil massif
  • 1. Introduction
  • 2. Methods
  • 3. Results and Discussion
  • 4. Conclusions
• Теплофизические свойства массива грунта

Инженерно-строительный журнал / Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. — Санкт-Петербург: СПбПУ, 2017-. — Периодичность: 8 раз в год. — Выходит с 2017 г. (с № 5). — Электрон. журнал. — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — Текст: электронный

Инженерно-строительный журнал: специализированный научный журнал / Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Инженерно-строительный институт. — Санкт-Петербург: СПбПУ, 2008 -. № 8 (92), 2019. — 1 файл (19,2 Мб). — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — Электрон. журнал. — <URL:http://elib.spbstu.ru/dl/2/j21-103.pdf>.