Энергоэффективная скоростная технология выполнения бетонных работ
Сообщение, сделанное 28 июля 2005 г. главным научным сотрудником НИЭПРУП «Институт БелНИИС», доктором технических наук, профессором Николаем Блещиком на семинаре «Методы расчета и конструирования зданий системы АРКОС (серия Б.1.020.1-7) и основы технологии строительства»
В самом начале работы над созданием белорусских универсальных каркасных систем была поставлена технологическая задача обеспечения скоростного и всепогодного утепления бетона этих систем при их возведении. Только в таком случае каркасные системы в состоянии конкурировать с собственно сборными как по темпам строительства, так и по ряду иных показателей.
В той или иной степени скоростным является электропрогрев, обеспечивающий набор бетоном определенной прочности в приемлемые сроки. Но при этом неизбежен значительный перерасход электроэнергии, с каковым явлением на стройках Беларуси уже давно ведется последовательная борьба. Что же касается требования всепогодности, то оно подразумевает круглогодичное обеспечение нормативного качества укладки, заглаживания и ухода за бетоном независимо от сезона производства работ. Не должен быть забыт, разумеется, и аспект уплотнения бетона с использованием имеющегося в распоряжении виброинструмента. Все эти факторы, безусловно, влияют на условия труда, его производительность, темпы производства работ. Стала очевидной неизбежность отхода от существовавших нормативов состава бетонной смеси, ее марок по удобоукладываемости. Эти нормативы предписывали величину осадки конуса в пределах 8-10 см. Такая подвижность смеси делала невозможным приемлемое по темпам качественное бетонирование густоармированных конструкций. Это подталкивало к применению высокоподвижных литых бетонных смесей, что, в свою очередь, вызывает целый ряд проблем (в частности, встает вопрос класса бетона).
Кроме того, укладка литых смесей обычными средствами сопровождается их расслаиванием и перерасходом вяжущего. Не следует забывать и о том, что бетон колонн и ригелей каркаса должен быть повышенной прочности. Конструкторов, проектирующих дома высотой 12-20 этажей, уже не устраивает обычная прочность бетона в условиях стройплощадки, соответствующая классам В25-В30.
Итак, специалисты БелНИИС начали работу в направлениях, во-первых, получения высокопрочных бетонов из отечественных исходных материалов, во- вторых (в то же время), высокоподвижных литых бетонных смесей. А в-третьих, обеспечения высокого темпа набора бетоном прочности при любых положительных температурах (без прогрева) и при отрицательных температурах (с небольшим – до to = 25-30°C – прогревом).
В настоящее время все эти задачи решены. (Небольшое отступление: в соответствии с СНБ, белорусскими нормами, класс бетона характеризуется двумя показателями, приводимыми в виде дроби, в числителе которой – призменная прочность, в знаменателе же адаптированная, кубиковая.) Так вот, сегодня специалисты БелНИИС получают бетоны класса С45/55, что соответствует показателю В55 в соответствии с российскими СНиП, то есть прочности 130 МПа.
Как правило, высокая прочность обеспечивается за счет низкой подвижности при недостаточной (0-4 см) осадке конуса. Что совершенно неприемлемо на сегодняшней стройке. Необходим бетон высокой прочности, но с осадкой конуса 8-21 см!
Нужно сказать, что вообще сегодня критерии БелНИИС выходят за пределы осадки конуса. В разработанных ими нормах «Бетоны конструкционные» специалисты института ввели новую градацию удобоукладываемости – уже не по осадке конуса, а по его растекаемости. Растекается же конус в пределах 40-75 см (это – уже за пределами осадки конуса 20-21 см).
Получаемые бетоны близки к самоуплотняющимся. Такой бетон достаточно просто привезти, залить в опалубку. Если густота армирования конструкции велика – чуть-чуть провибрировать. И получить достаточно высокопрочный и высококачественный (с точки зрения гладкости поверхности конструкции) бетон. Плотность и морозоустойчивость такого бетона также на высоте.
Каким же образом решается данная задача?
В основном – за счет модификаторов бетона, химических добавок к бетону. Отечественный (и российский, и белорусский) модификатор – это пластификатор С3. С помощью этого пластификатора, а также с помощью тонкодисперсных добавок могут быть решены многие задачи. (В данной связи можно говорить о доломитовых отходах.)
Применяя С3, соответствующим образом подбирая компоненты, достигая рационального соотношения песка и щебня можно получить удобоукладываемые бетоны марки 600-700.
Учет требований как к мелким, так и к крупным заполнителям соблюдается специалистами БелНИИС в условиях наличия необходимых материалов в тех регионах, в которых приходится применять соответствующие бетоны.
Необходимость сокращения сроков строительства влечет за собой необходимость достижения бетоном в крайние сроки распалубочной прочности. При наличии в составе каркаса пролетов длиной более 6 м распалубочная прочность должна составлять не менее 80% проектной.
Выполнения этих требований без прогрева бетона удалось достичь в летний период в течение 2-3 суток.
В весенних и осенних условиях сроки несколько удлиняются, а в зимних применяется кратковременный прогрев до tо = 25-30°С, соответствующей летним условиям. Затем бетон выдерживается в термосах, где за счет экзотермии, то есть выделения тепла цементом при его гидратации поддерживаются эти условия. Таким образом осуществляется зимнее бетонирование.
Нужно сказать, что традиционный (с использованием электродов) прогрев бетона весьма неэффективен. Специалисты БелНИИС рекомендуют делать это с использованием электропроводов площадью поперечного сечения 0,2 мм2. Такие провода вполне доступны по цене.
Разумеется, при изготовлении высокопрочного бетона приходится отходить от традиционных методов подбора состава бетона.
В зависимости от состава применяются формулы прочности бетона Варфоломеева, Скрамтаева, Баженова, других ученых. В данном же случае ни одна из них не подходит.
Необходимо учитывать нетрадиционный характер как соотношения объемов мелкого и крупного заполнителей, так и расхода вяжущего.
Окончание следует
Подготовил Сергей ЗОЛОТОВ
В самом начале работы над созданием белорусских универсальных каркасных систем была поставлена технологическая задача обеспечения скоростного и всепогодного утепления бетона этих систем при их возведении. Только в таком случае каркасные системы в состоянии конкурировать с собственно сборными как по темпам строительства, так и по ряду иных показателей.
В той или иной степени скоростным является электропрогрев, обеспечивающий набор бетоном определенной прочности в приемлемые сроки. Но при этом неизбежен значительный перерасход электроэнергии, с каковым явлением на стройках Беларуси уже давно ведется последовательная борьба. Что же касается требования всепогодности, то оно подразумевает круглогодичное обеспечение нормативного качества укладки, заглаживания и ухода за бетоном независимо от сезона производства работ. Не должен быть забыт, разумеется, и аспект уплотнения бетона с использованием имеющегося в распоряжении виброинструмента. Все эти факторы, безусловно, влияют на условия труда, его производительность, темпы производства работ. Стала очевидной неизбежность отхода от существовавших нормативов состава бетонной смеси, ее марок по удобоукладываемости. Эти нормативы предписывали величину осадки конуса в пределах 8-10 см. Такая подвижность смеси делала невозможным приемлемое по темпам качественное бетонирование густоармированных конструкций. Это подталкивало к применению высокоподвижных литых бетонных смесей, что, в свою очередь, вызывает целый ряд проблем (в частности, встает вопрос класса бетона).
Кроме того, укладка литых смесей обычными средствами сопровождается их расслаиванием и перерасходом вяжущего. Не следует забывать и о том, что бетон колонн и ригелей каркаса должен быть повышенной прочности. Конструкторов, проектирующих дома высотой 12-20 этажей, уже не устраивает обычная прочность бетона в условиях стройплощадки, соответствующая классам В25-В30.
Итак, специалисты БелНИИС начали работу в направлениях, во-первых, получения высокопрочных бетонов из отечественных исходных материалов, во- вторых (в то же время), высокоподвижных литых бетонных смесей. А в-третьих, обеспечения высокого темпа набора бетоном прочности при любых положительных температурах (без прогрева) и при отрицательных температурах (с небольшим – до to = 25-30°C – прогревом).
В настоящее время все эти задачи решены. (Небольшое отступление: в соответствии с СНБ, белорусскими нормами, класс бетона характеризуется двумя показателями, приводимыми в виде дроби, в числителе которой – призменная прочность, в знаменателе же адаптированная, кубиковая.) Так вот, сегодня специалисты БелНИИС получают бетоны класса С45/55, что соответствует показателю В55 в соответствии с российскими СНиП, то есть прочности 130 МПа.
Как правило, высокая прочность обеспечивается за счет низкой подвижности при недостаточной (0-4 см) осадке конуса. Что совершенно неприемлемо на сегодняшней стройке. Необходим бетон высокой прочности, но с осадкой конуса 8-21 см!
Нужно сказать, что вообще сегодня критерии БелНИИС выходят за пределы осадки конуса. В разработанных ими нормах «Бетоны конструкционные» специалисты института ввели новую градацию удобоукладываемости – уже не по осадке конуса, а по его растекаемости. Растекается же конус в пределах 40-75 см (это – уже за пределами осадки конуса 20-21 см).
Получаемые бетоны близки к самоуплотняющимся. Такой бетон достаточно просто привезти, залить в опалубку. Если густота армирования конструкции велика – чуть-чуть провибрировать. И получить достаточно высокопрочный и высококачественный (с точки зрения гладкости поверхности конструкции) бетон. Плотность и морозоустойчивость такого бетона также на высоте.
Каким же образом решается данная задача?
В основном – за счет модификаторов бетона, химических добавок к бетону. Отечественный (и российский, и белорусский) модификатор – это пластификатор С3. С помощью этого пластификатора, а также с помощью тонкодисперсных добавок могут быть решены многие задачи. (В данной связи можно говорить о доломитовых отходах.)
Применяя С3, соответствующим образом подбирая компоненты, достигая рационального соотношения песка и щебня можно получить удобоукладываемые бетоны марки 600-700.
Учет требований как к мелким, так и к крупным заполнителям соблюдается специалистами БелНИИС в условиях наличия необходимых материалов в тех регионах, в которых приходится применять соответствующие бетоны.
Необходимость сокращения сроков строительства влечет за собой необходимость достижения бетоном в крайние сроки распалубочной прочности. При наличии в составе каркаса пролетов длиной более 6 м распалубочная прочность должна составлять не менее 80% проектной.
Выполнения этих требований без прогрева бетона удалось достичь в летний период в течение 2-3 суток.
В весенних и осенних условиях сроки несколько удлиняются, а в зимних применяется кратковременный прогрев до tо = 25-30°С, соответствующей летним условиям. Затем бетон выдерживается в термосах, где за счет экзотермии, то есть выделения тепла цементом при его гидратации поддерживаются эти условия. Таким образом осуществляется зимнее бетонирование.
Нужно сказать, что традиционный (с использованием электродов) прогрев бетона весьма неэффективен. Специалисты БелНИИС рекомендуют делать это с использованием электропроводов площадью поперечного сечения 0,2 мм2. Такие провода вполне доступны по цене.
Разумеется, при изготовлении высокопрочного бетона приходится отходить от традиционных методов подбора состава бетона.
В зависимости от состава применяются формулы прочности бетона Варфоломеева, Скрамтаева, Баженова, других ученых. В данном же случае ни одна из них не подходит.
Необходимо учитывать нетрадиционный характер как соотношения объемов мелкого и крупного заполнителей, так и расхода вяжущего.
Окончание следует
Подготовил Сергей ЗОЛОТОВ
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 33 за 2005 год в рубрике материалы и технологии
