Delist.ru

Разработка технологии оперативного температурно-прочностного контроля бетона при выдерживании монолитных конструкций в условиях скоростного строительства (30.10.2009)

Автор: Зиневич Людмила Владимировна

Максимальный градиент температуры формируется в первую минуту от распалубки и только в слое, прилегающем к опалубке. В последующие 5…10мин близкий к максимальному температурный градиент, несколько убывая (на фоне общего увеличения перепада температур между поверхностью и внутренними слоями бетона), формируется в защитном слое бетона. С началом второго периода остывания, из-за перераспределения температур по сечению, градиенты существенно снижаются, также начинает снижаться и максимальный перепад температур.

Величина максимального градиента определяется теми же факторами, что и интенсивность остывания в первый период – начальным температурным перепадом при распалубке и скоростью ветра вдоль конструкции (рис.1).

а) угловая точка (т.3) б) точка в центре грани (т.2)

Рис.1. Температурный градиент (разность температур на глубине 0,5-1,5см от поверхности бетона) в зависимости от температурного перепада ?Тнач при распалубке и скорости ветра 1, 4 и 10м/с: а) – в угловой точке (т.3); б) – в точке центра грани (т.2).

Оценка прироста прочности за период свободного неконтролируемого остывания с допускаемых температурных перепадов при распалубке до температуры, близкой к нулю, выполнена для наружных слоёв конструкции в точке центра грани – именно там определяется прочность бетона неразрушающими методами контроля или при расчётном прогнозировании по результатам температурного контроля.

Расчёт прироста прочности выполнен с учётом двухстадийного остывания (предварительный расчёт показал, что если не учитывать период интенсивного охлаждения конструкций, завышение прироста прогнозируемой прочности может составлять 50% и более). Порядок прироста прочности показан на рис.2 в виде зависимостей.

Рис.2. Прирост прочности (?R=R2-R1, %R28) для колонн 500 и 800мм при V=5м/с и начальном перепаде «бетон-воздух» ?Т=40 (t1=40, tнв=0 и t1=30, tнв=-10) с прогнозированием до температуры t2=+5оС в зависимости от активности цемента (ПЦ400 и ПЦ500) и достигнутой к моменту распалубки прочности (R1).

Четвёртая глава содержит оценку эффективности МОТБ, технико-экономические расчёты (ТЭР) и примеры практической реализации результатов исследований.

Оценка эффективности МОТБ выполнена через многокритериальный анализ посредством метода экспертных оценок с выделением следующих критериев:

К1 – достоверность определения температуры (в КТ) и обеспеченность технической литературой;

К2 – возможность применения к различным конструкциям (по форме, массивности, ответственности, в опалубке или без неё);

К3 – потенциальная оперативность контроля, достоверность общей картины теплового поля и возможность автоматизации;

К4 – трудоемкость и безопасность проведения измерений;

К5 – стоимость оборудования и приспособлений;

К6 – необходимость устранения образовавшихся дефектов.

Эффективность МОТБ определяется суммарным соответствием выделенных критериев качеству (представлена методом паутинной сети на рис.3). Самый высокий балл, равный 1, указывает на соответствие критерия качеству.

Рис.3. Качественное сравнение по выделенным критериям различных методов определения температуры бетона в монолитных конструкциях (а – прямые методы измерений, б – прямые и косвенные методы измерений): 1 - Традиционный метод измерений в скважинах с применением стеклянных термометров (прямые, до 1м); 2 - Метод измерений в скважинах с применением цифровых измерителей и несъёмных зондов (прямые, до 0,5м); 3 - Метод измерений в скважинах с применением цифровых измерителей и съёмных датчиков (прямые); 4 - Метод измерений с использованием теряемых датчиков (прямые); 5 - Метод измерений с использованием извлекаемых датчиков (без устройства скважин, прямые, до 0,1м); 6 - Метод измерений с использованием ИК пирометров (прямые и косвенные, по поверхности); 7 - Метод измерений с использованием ИК тепловизоров (прямые и косвенные, по поверхности); 8 - Метод измерений с использованием теплоизолирующих накладок (косвенные, по поверхности); 9 - Комбинированный метод измерений с применением съёмных датчиков и с использованием ИК техники

Из приведённой картины видно, что наиболее приемлемыми являются методы №3 и №6 (прямые измерения в скважинах с применением съёмных цифровых датчиков температур и измерения, выполняемые на поверхности конструкций с применением ИК пирометров). Также очевидно, что эффективность контроля увеличивается при использовании комбинаций прямых (№3, №4) и косвенных (№6, №8) измерений.

В результате ТЭР показано, что:

- целесообразность развертывания системы температурно-прочностного контроля применительно к конкретному объекту строительства существует, если выполняется условие: Ск ? Сб или (70+24*мес)*1,25 ? 1*V*мес/100, где мес – продолжительность выполнения контроля в месяцах, V – объём укладываемого бетона за период контроля;

- экономическая выгода за счёт прогнозирования прироста прочности при остывании конструкций с допускаемых температурных перепадов составляет 8кВт*час/м3 (для колонн 600мм), при этом коэффициент эффективности равен 1.22 (при сокращении длительности прогрева, а при сокращении мощности прогрева указанный коэффициент равен 1.1 – при экономии 4кВт*час/м3).

Разработана типовая инструкция по применению косвенных методов определения температуры бетона, включающая требования к измерительным средствам, выбору расчётных зависимостей, подготовке и размещению КТ, а также к непосредственному выполнению измерений.

Показаны особенности составления указаний по температурно-прочностному контролю в технологической документации по объектам монолитного домостроения, включающие общие положения осуществления температурного контроля, принципы выполнения нерегулярных температурных измерений, объёмы контроля и размещение регулярных КТ, а также периодичность выполнения измерений температуры.

Разработаны рекомендации по выдерживанию монолитных конструкций, подвергающихся ранней распалубке, а также способ оценки конструктивной прочности бетона вертикальных конструкций на ранних сроках выдерживания.

Разработана структурная модель системы ОТПК для предприятий ЗАО «Концерн МонАрх», в частности, приведён вариант решения вопросов, касающихся организационных, информационно-технических и методических составляющих

Основные выводы

1. На основании проведённого анализа вопросов производственного температурно-прочностного контроля бетона монолитных конструкций выявлены актуальные направления совершенствования его нормативно-методической, информационно-технической и организационной базы, включающие использование современного приборного обеспечения, разработку методического обоснования и развитие информационных составляющих.

2. Разработана классификация для МОТБ, позволяющая в зависимости от назначения температурного контроля определять методы и соответствующее приборное обеспечение для температурных измерений, обладающие необходимой минимальной точностью, и имеющие, вместе с тем, наименьшую трудоёмкость выполнения контроля и его стоимость.

3. Разработан, получил экспериментальное подтверждение и методическое обеспечение метод косвенного определения температуры бетона через опалубку и ограждения с использованием ИК термометрии, имеющий достоверность, достаточную для возможности прогнозирования прочности по полученным температурным данным и обладающий наиболее низкой трудоёмкостью при контроле большого числа немассивных конструкций.

4. Проведено исследование и методическое обоснование метода косвенного определения температуры бетона с использованием температурных датчиков, размещаемых на палубе опалубки под теплоизолирующими накладками или утеплителем, который позволяет с большей долей надёжности определять температуру бетона за опалубкой, при существенной ветровой нагрузке.

5. Проведено исследование неоднородности температурно-прочностных распределений в конструкциях, в результате которого:

- выполнена вероятностная оценка надежности существующих схем точечного температурного контроля с позиций обеспечения достаточной достоверности формируемого представления о тепловом состоянии прогреваемых конструкций стен и перекрытий, с учётом которой предложены современные приёмы осуществления температурного контроля, позволяющие надежно оценивать температурно-прочностные показатели выдерживания конструкций разного типа с минимальными трудовыми и финансовыми затратами;

- произведена оценка величины и характера измерения отношения поверхностной и средней (интегральной) прочности сечения, на основе которой предложен подход к оценке (интегральной) конструктивной прочности бетона монолитных конструкций на ранних этапах выдерживания по значению прочности бетона в наружных слоях.

6. Проведено исследование кинетики свободного остывания монолитных конструкций различной массивности после распалубки в результате

- выявлены выраженные две стадии остывания поверхностных слоев бетона конструкций и установлены функциональные зависимости, позволяющие достаточно корректно прогнозировать изменение температуры поверхностных слоёв бетона после распалубки в период свободного остывания;

- определены зависимости максимальных возникающих в сечении температурных градиентов от температурного перепада «бетон-воздух» и скорости ветра, на основании которых можно назначать допускаемые перепады температуры «бетон-воздух» при раннем распалубливании конструкций;

- выполнена оценка прироста прочности прогретых монолитных конструкций за время свободного неконтролируемого остывания с величины допускаемых температурных перепадов при распалубке до температур, близких к нулю, показывающая на возможность сокращения требуемой прочности конструкций к моменту окончания контролируемого выдерживания на 5…25%R28;

- разработаны рекомендации по выдерживанию монолитных конструкций, подвергающихся ранней распалубке, позволяющие снизить риски трещинообразования.

7. В результате ТЭР, показано, что при применении оптимизированных режимов, учитывающих дополнительный прирост прочности за период свободного остывания конструкций, наибольший коэффициент эффективности режима достигается при сокращении длительности прогрева (и равен 1,22 при сравнении вариантов выдерживания бетона колонн 600х600мм).

8. Разработан пример структуры организации, информационно-технического и методического обеспечения системы комплексного температурно-прочностного контроля при внедрении на производстве.

загрузка...