Научный опыт — решение многих проблем

О НОРМАТИВНОЙ БАЗЕ СИСТЕМ УТЕПЛЕНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

В Беларуси огромные резервы энергосбережения. Расход тепла на эксплуатацию жилья составляет из общего объема потребления примерно 12,4 млн т у.т. в год, или 33,3%. В западных странах с климатом, приближенным к климату Республики Беларусь, эта доля составляет 20-22%.
Учитывая, что до 85% необходимых энергоресурсов Беларусь вынуждена импортировать из-за рубежа, экономия энергоресурсов в жилищном секторе имеет первостепенное значение.
Одним из направлений снижения энергосбережения является повышение уровня теплозащиты зданий.
Жилые дома, построенные в Республике Беларусь до 1994 года, имели сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций:
— стен — 0,81-1,75 м 2°С/Вт,
— оконных и дверных проемов — 0,34-0,38 м 2°С/Вт,
— крыш — 1,6-1,75м 2°С/Вт.
Удельное потребление тепла на обогрев многоквартирных жи-лых зданий составило 150-210 кВт-ч/м 2 общей площади в год.
С переходом на новые нормативные сопротивления теплопередаче, установленные СНБ 2.04.01-97 “Строительная теплотехника”, удалось значительно снизить удельный расход тепла — до 75-85 кВт-ч/м 2.
Что касается нового строительства, то в 2002 году были разработаны, утверждены и введены в действие “Нормативные удельные расходы тепловой энергии на отопление жилых зданий, проектирование теплозащиты”.
По результатам научных исследований УП “Институт НИПТИС” в 2000 году разработано Пособие ПЗ-2000 к СНиП 3.03.01-87 “Проектирование и устройство тепловой изоляции ограждающих конструкций жилых зданий”, являющееся основополагающим нормативным документом по системам утепления зданий в Республике Беларусь.
Этим документом регламентируются требования к материалам для утепления зданий, конструктивно-технологические решения систем утепления.
Разработаны также “Правила устройства тепловой изоляции ограждающих конструкций зданий, включая утепление окон и покрытий”. Этим документом регламентирован теплотехнический расчет зданий и сооружений, при этом годовые нормативные удельные показатели расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий должны быть не выше установленных.
УП “Институт НИПТИС” в 2002 году выполнил научные исследования по расширению применения горючих пенополистирольных утеплителей для тепловой модернизации зданий.
На основе исследований разработаны и приказом Министерства архитектуры и строительства Республики Беларусь от 13 марта 2003 г. №51 утверждены и введены в действие изменения №1 к Пособию ПЗ-2000 к СНиПЗ.03.01-87.
Применение пенополистирольного утеплителя позволяет снизить сметную стоимость утепления 1 м 2 ограждающих конструкций по сравнению с ранее применяемыми системами утепления примерно на 15-20%.
Этим изменением область его применения установлена на устройство легкой штукатурной системы утепления для жилых зданий высотой до 12 этажей включительно (в т.ч. с мансардами) — для областных центров республики и г. Минска; жилых зданий высотой до 9 этажей включительно (в т.ч. с мансардами) — для городов областного подчинения и районных центров; общественных, административных и бытовых зданий промышленных предприятий высотой до 9 этажей включительно, за исключением зданий по функциональной пожарной опасности класса Ф.1.1 в соответствии с СНБ 2.02.01.

ВИБРОАКУСТИЧЕСКИЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ КОНСИСТЕНЦИИ БЕТОННОЙ СМЕСИ ПРИ ЕЕ ПРИГОТОВЛЕНИИ
Наиболее важным свойством бетонной смеси является ее удобоукладываемость, т.е. способность растекаться и принимать заданную форму, сохраняя монолитность и однородность.
Удобоукладываемость определяется подвижностью бетонной смеси. Для производства работ и обеспечения высокого качества бетона в конструкции необходимо, чтобы смесь была однородной (т.е. тщательно перемешанной) и чтобы ее консистенция соответствовала условиям укладки, поэтому весьма важным является контроль качества бетонной смеси на всех стадиях ее приготовления. Неточность дозирования компонентов, изменяющийся от замеса к замесу фракционный состав компонентов, изменение свойств цемента, неопределенность во влажности заполнителей приводит к изменению пластичности приготовленной бетонной смеси относительно заданной. Поэтому имеется настоятельная необходимость в оценке свойств бетонной смеси непосредственно в смесителе.
Наиболее известными в настоящий момент являются два метода контроля пластичности бетонной смеси в процессе ее перемешивания. Первый основан на изменении электропроводности бетонной смеси. В отечественной практике метод практически не применяется вследствие сильной зависимости работы системы от химического состава компонентов. Второй метод основан на измерении мощности, потребляемой электродвигателем смесителя в процессе перемешивания. Недостатками метода являются зависимость измеряемой величины от состояния деталей редуктора смесителя и узкий диапазон измеряемых подвижностей смеси.
Специалистами УП “Институт НИПТИС” разработано устройство контроля консистенции бетонной смеси при ее приготовлении путем анализа вибраций стенок бетоносмесителя. Способ контроля и устройство не имеют аналогов и защищены семью авторскими свидетельствами и патентами.
В устройстве контроля консистенции бетонной смеси реализован виброакустический метод контроля консистенции бетонной смеси с возможностью коррекции дозирования воды на основе промежуточного измерения консистенции бетонной смеси.
Виброакустический метод измерения консистенции бетонной смеси основан на зависимости амплитуды вибрации стенок бетоносмесителя, возникающих в процессе перемешивания, от измеряемой величины.
Устройство определяет момент окончания процесса приготовления бетонной смеси; измеряет ее консистенцию в диапазоне Ж1 — ГО; определяет порцию воды, необходимую для достижения заданной консистенции. Устройство легко монтируется и просто в эксплуатации. Работа по его наладке выполняется без нарушения ритма технологического процесса.
Применение устройства позволит:
1) обеспечить высокое качество бетонной смеси;
2) стабилизировать ее параметры;
3) обеспечить оптимальный режим работы формовочного оборудования;
4) снизить коэффициент вариации прочности бетона;
5) повысить качество технического обслуживания бетоносмесителя.
По диапазону регулируемых консистенций и точности контроля устройство не имеет аналогов.

УПЛОТНЕНИЕ БЕТОННОЙ СМЕСИ
Закон прочности бетона устанавливает зависимость прочности бетона от качества применяемых материалов и пористости бетона. Качество вяжущего (его прочность) характеризуется его маркой. Качество заполнителей в формулах прочности бетона часто учитывается некоторым эмпирическим коэффициентом.
Зависимость прочности бетона от В/Ц — это фактически зависимость прочности бетона от объема и характера пор, образованных водой, не вступающей в химическое и, возможно, физико-химическое взаимодействие с цементом.
Но пористость бетона не ограничивается только порами, возникшими под воздействием воды. В бетонную смесь вовлекается воздух при ее приготовлении, транспортировке и укладке. Чем больше такого воздуха, тем ниже прочность бетона. Поэтому огромное значение при изготовлении бетона имеет уплотнение бетонной смеси, хотя на практике этому вопросу уделяется не так много внимания — значительно меньше, чем ее составу.
При снижении степени уплотнения смеси на один процент (в диапазоне коэффициента степени уплотнения от 0,95 до 0,98) прочность бетона после твердения снижается на 5-10% (по данным разных исследователей).
Изменение прочности бетона, подсчитанное по формуле Боломея, при изменении водоцементного (цементоводного) отношения на один процент составило 1,3%. Близкие результаты получаются и при расчете прочности бетона по формулам других авторов.
Таким образом, изменение коэффициента степени уплотнения бетонной смеси на 1% оказывает в 4-8 раз большее влияние, чем изменение на 1% водоцементного (цементоводного) отношения.
При снижении содержания воды в бетонной смеси ее реологические характеристики (модуль упругости, модуль сдвига, коэффициент вязкости) изменяются. Так возрастает предельное напряжение сдвига, и имеющегося механического воздействия на бетонную смесь (на данном вибрационном оборудовании) оказывается недостаточно для того, чтобы упруго-эластично-пластичное тело, каким является бетонная смесь, в процессе вибрирования претерпело столь значительные разрушения структуры, чтобы деформация характеризовалось только вязким течением. За время вибрирования из бетонной смеси не успевают удалиться воздух и лишняя вода — воздух в большей степени.
Кроме этого, в смеси с меньшим содержанием воды больше вовлекается воздуха при их приготовлении, транспортировке и укладке, т.е . большее количество воздуха необходимо удалять из бетонных смесей с меньшим количеством воды затворения.
Условия уплотнения бетонной смеси при снижении водоцементного отношения ухудшаются, пористость бетона возрастает, а его прочность уменьшается.

Уплотнение бетонной смеси регулируется, в основном, временем уплотнения и параметрами вибрационного воздействия на нее: частотой и амплитудой колебаний.
Внешне все просто: назначили параметры вибрации, определили время вибрирования, и выполняйте назначенные режимы. На производстве все сложнее, и не только потому, что вибрационное оборудование может быть частично неисправно (именно частично: когда оно неисправно полностью, его ремонтируют). Есть вопросы с наладкой оборудования под требуемые параметры вибрации. Хотя этих проблем хватает, и не всегда их удается своевременно и на должном уровне решить. Особенно при работе несколькими сменами. Однако это организационные проблемы — хуже-лучше, они решаются. Но есть более сложные проблемы — технологические.
Все расчеты параметров уплотнения бетонной смеси ведутся исходя из ее подвижности (жесткости), которая напрямую связана с содержанием воды в бетонной смеси. Однако нет гарантий, что бетонная смесь будет требуемой (заданной) консистенции (так назовем общим словом подвижность и жесткость бетонной смеси). Нет таких гарантий, а, следовательно, нет гарантий, что бетонная смесь будет должным образом уплотнена, а приготовленный бетон после твердения достигнет заданной прочности. При расходе на метр кубический бетонной смеси крупного заполнителя (щебень) 1400 кг и мелкого заполнителя (песок) 600 кг изменение их влажности относительно расчетной на 1% меняет фактическое содержание воды в бетонной смеси на 20 литров. Это существенно изменит консистенцию бетонной смеси, с 3 до 6 сантиметров осадки стандартного конуса или с 11 до 6 в зависимости от расчетной консистенции и от того, в какую сторону меняется количество воды в бетонной смеси (увеличивается или уменьшается).

Таким образом, имеются как минимум две научно-технические задачи, связанные с уплотнением бетонной смеси. Это разработка способов и методов определения параметров вибрации (амплитуды и частоты колебаний) бетонной смеси и формовочного оборудования и разработка способов и методов определения степени уплотнения бетонной смеси непосредственно во время ее формования. %0
В научно-исследовательском и проектно-технологическом институте стройиндустрии (ГП НИПТИС) имеется научно-технический задел по указанным задачам, необходимая техническая база, подготовленные специалисты, опыт решения подобных задач, что позволит выполнить работу на хорошем научно-техническом уровне и в сжатые сроки.

Подготовил Александр ПАНИЧ