Добро пожаловать на официальное интернет-представительство Некоммерческого Партнерства "Союз производителей бетона"
Союз создан в 2003 году с целью координирования, регулирования и управления разрозненными отраслями, нормальное функционирование которых необходимо для общего развития рынка бетона. Мы заинтересованы в формировании и укреплении здоровой экономической политики на строительном рынке.






ПРИГЛАШАЕМ ПРИНЯТЬ УЧАСТИЕ


МЫ СОТРУДНИЧАЕМ



НАШИ ПАРТНЕРЫ







АВТОРИЗАЦИЯ
Логин:
Пароль:
Регистрация
Забыли свой пароль?


 

БЕТОН И ЖЕЛЕЗОБЕТОН - СТАТЬИ

Прислать свою статью


06.11.2012

Изготовление блоков облицовки в зимний период строительства моста через реку Ангара

Комментариев: 0 | Количество просмотров: 3423

Авторы: Балючик Э.А. канд. техн. наук, зав. лабораторией, Величко В.П. канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник, Черный К.Д. аспирант филиал ОАО ЦНИИС «НИЦ «МОСТЫ» г. Москва.

Сборно-монолитные опоры получили широкое распространение в СССР при строительстве мостов на железных и автомобильных дорогах, т.к. позволяли сократить сроки сооружения бетонных опор при обеспечении потребительских свойств [1]. Применение сборно-монолитных опор сопровождалось необходимыми исследованиями ЦНИИСа разных вариантов конструкций и технологических приемов. В результате были определены оптимальные конструкции блоков и их стыков. К началу 21 века эти опоры стали применяться значительно чаще после некоторого спада в связи с уменьшением объемов строительства. Основываясь на многолетних исследованиях и опыте применения, в году был выпущен типовой проект 3.501.1-150, который учел замечания и предложения.

В проекте моста через реку Ангару на а/д Богучаны-Байкит было предусмотрено использование сборно-монолитных опор по данному типовому проекту. Необходимость применения таких опор была вызвана суровыми условиями эксплуатации: суровые климатические условия, мощный ледоход. Общее количество блоков облицовки, которое предстояло изготовить, составило более 2500 шт. В условиях круглогодичного строительства в первую очередь необходимо было определить место для изготовления блоков облицовки и пути доставки к объекту. Было принято решение об использовании специального мобильного цеха (рис. 1), который был бы оперативно собран около моста и был бы обеспечен необходимой технологической оснасткой и оборудованием, а так же материалами и приспособлениями, освещен и обеспечен теплом. При этом для данного объекта была учтена специфика и количество блоков, необходимых для строительства опор. Был разработан специальный проект металлических опалубок для блоков, схемы размещения оборудования и планировка отдельных помещений. В цехе была предусмотрена камера-отстойник готовых блоков, где они добирали необходимую прочность после распалубки.

Мобильный цех для производства блоков

Рис. 1. Мобильный цех для производства блоков.

Основная задача состояла в необходимости изготовления большого количества блоков в сжатые сроки при суровой и продолжительной зиме при бездорожье и вдали от населенных пунктов.

Для опор моста было предусмотрено применение блоков трех типов (рис. 2): концевых, переходных и прямых. Размеры блоков по лицевой поверхности изменяются, образуя девять основных типоразмеров. Высота блоков принята 1.5 м, толщина 0.7 ÷ 1.0 м (прямых – 0.8 м).

Разновидности контурных блоков (вид сверху)

Рис. 2. Разновидности контурных блоков (вид сверху)

В зимний период времени помещение (рис.1) обогревалось. Температура в помещении: зимой не ниже плюс 10оС, летом не выше плюс 20оС. Бетонирование блоков осуществляли лицевой поверхностью вниз для обеспечения гладкости поверхности. Бетонирование осуществлялось партиями (по 12 блоков). Отпускная прочность бетона блоков на монтаж облицовки: зимой – 100%, летом – 70%.

После укладки бетона верхняя открытая поверхность бетона укрывалась влагозащитной пленкой и устанавливался термоколпак как общее (на 12 форм) укрытие.

Выдерживание бетона блоков в формах, включало предварительную выдержку, управляемый подъем температуры и управляемое охлаждение, осуществляемое в течение 2,5 … 3-х суток.

Предварительная выдержка продолжалась 10 ÷ 12 часов. В это время начинался естественный саморазогрев бетона. К концу предварительной выдержки его температура за счет экзотермии цемента повышалась на 10 ÷ 20 оС.

Управляемый подъем температуры бетона забетонированных блоков осуществлялся за счет повышения температуры среды теплогенераторами до 50°C под термоколпаком.

Охлаждение начинали лишь после того, как максимальная температура в блоке продержится 3-4 часа. Ускорение процесса охлаждение бетона блоков осуществляли принудительно за счет понижения температуры в летнее время со скоростью 5-6°C/час либо 4 ступенями, периодически отключая теплогенераторы. Так же использовались вентиляторы с забором воздуха снаружи колпака. При отрицательной температуре наружного воздуха охлаждение блоков осуществляли за счет использования внешнего холодного воздуха непрерывно со скоростью 1-2 °C/час либо 4-5 ступенями в течение 48 часов (при наружной температуре до минус 30°C). В холодный период года после набора бетоном требуемой прочности для предупреждения появления температурных трещин последовательное отключение тепловых генераторов допускали при условии обеспечения скорости снижения температуры воздуха под колпаком равной скорости снижения температуры остывающего бетона. Перед распалубкой снимался термоколпак.

Для добора прочности блоки переставляли в камеру-отстойник. Блоки складировали там в два яруса по высоте в целях экономичного использования площади цеха. В этой камере блоки укрывали утепленными мягкими колпаками. Предпочтительна более высокая температура, при которой сроки «дозревания» могут быть сокращены. Однако это могло удлинить последующее охлаждение перед выдачей готовых блоков зимой на открытую площадку хранения.

Распалубку производили через 2,5 ÷ 3 суток. Перед распалубкой снимали мягкий колпак при разности температур под колпаком (укрытием) и в цехе не более 20°C. Раскрытие форм производится при разности температур блока (внутри и на поверхности) не более 15 ÷ 20 °C и прочности бетона не менее 50 % R28. Распалубку начинали с более массивных блоков.

Основное внимание на всех описанных выше этапах уделялось поверхностному слою блоков, т.к. при эксплуатации он подвергается истирающему воздействию плавающих предметов (бревен, льдин и т.п.), резким перепадам температуры, чередованию смачивания-высыхания и т.п.

Следует отметить, что высокий класс бетона по прочности на сжатие и соответственно большой расход цемента осложняли технологию изготовления, т.к. в процессе твердения бетона могут появиться температурные трещины из-за высокого разогрева от экзотермии цемента. Их причиной является неравномерные температурные деформации по объему на стадиях подъёма температур и, особенно, при остывании блока. В связи с этим были проведены теплофизические расчеты. Цель расчетов состояла в разработке рекомендаций по ускоренному изготовлению контурных блоков опор в закрытом цехе с учетом круглогодичного технологического процесса.

Теплофизические расчеты были выполнены для девяти типоразмеров блоков с учетом состава бетона, активности цемента, температуры бетонной смеси на укладке, необходимой теплоизоляции, дополнительного подогрева для активизации экзотермического процесса, с учетом необходимого управляемого охлаждения, сезона изготовления и других конкретных условий [2,3]. В результате удалось оценить вероятный разогрев бетона от экзотермии цемента, определить наиболее характерные места для установки контрольных термодатчиков, получить предполагаемые графики набора прочности бетона по объему блоков, определить кратчайшее (допустимое) время распалубки и допустимое время выдачи блоков на склад как при положительных, так и при отрицательных (до минус 30оС) температурах наружного воздуха [4].

В период изготовления блоков в металлической опалубке вследствие реакции гидратации и экзотермии цемента в бетоне из-за сложной формы возникают нестационарные во времени и неравномерные по объему изменения температур. Одновременно происходит (также неравномерно) нарастание прочности бетона. Все эти важные и сложные процессы моделировались на компьютере (ПК) с целью выбора рациональных температурных режимов, обеспечивающих ускоренное твердение блоков. Важным элементом для технологии является составление графика изменения температуры электронагревателей. В связи с этим с применением ПК предварительно был проанализирован целый ряд ступенчатых графиков, содержащий различные варианты выстойки, ступенчатого подъема температур при ее максимальном значении в пределах 45 ¸ 60 оС, далее выдержки при этом максимуме с дальнейшим отключением теплогенераторов. В результате установлено, что наиболее рациональным является график режима работы электронагревателей, представленный на рисунке 3. Он содержит пять способов регулирования температуры: ступенчатый подъем, выдержку на одном уровне, ступенчатое снижение, выстойку без внешнего подогрева и охлаждение в камере-отстойнике летом или специальной «камере шлюзования» зимой перед выдачей на внешний склад.

Режим выдерживания блоков с начальной температурой бетона плюс 15°С и температурой в цеху плюс 20°С (зима, температура окружающей среды минус 25°С)

Рис.3. Режим выдерживания блоков с начальной температурой бетона плюс 15°С и температурой в цеху плюс 20°С (зима, температура окружающей среды минус 25°С).

На рисунке 3, в правой части показано ступенчатое снижение температуры блоков в «камере шлюзования» зимой, где за счет периодической подачи вентиляторами холодного наружного воздуха температура блоков в течение 30 ÷ 36 часов снижается практически до наружной.

Зимний режим выдерживания блоков представленный на рисунке 3 характеризуется высокой температурой в цеху (+20 оС) и, соответственно, благоприятными условиями для набора прочности бетоном. За счет увеличения температуры на 5 оС в цеху удалось уменьшить температурные перепады «ядро – лицевая поверхность»: к моменту распалубки (3 суток после укладки бетонной смеси в формы) перепад 13о, через 4 суток 4о, через 10 суток перепад равен нулю, а при выдаче на мороз увеличился лишь до 10 оС [5].

Ниже представлена расчетная схема (рис. 4), а так же графики роста прочности и температуры бетона в заданных точках сечения одного из блоков (рис. 5 и 6) и цветных полей распределения температуры внутри массива (рис. 7).

Расчетная область с разбивкой сечения блока на изопараметрические элементы (в кружках даны точки для построения графиков и установки термодатчиков)

Рис. 4. Расчетная область с разбивкой сечения блока на изопараметрические элементы (в кружках даны точки для построения графиков и установки термодатчиков).

Графики роста прочности бетона в блоке

Рис. 5. Графики роста прочности бетона в блоке.

Графики изменения температуры бетона в блоке

Рис. 6. Графики изменения температуры бетона в блоке.

а)

Результаты по температуре бетона

б)

Результаты по температуре бетона

в)

Результаты по температуре бетона

Рис. 7. Результаты по температуре бетона:

(а) в момент максимального саморазогрева блока (2 сутки от начала бетонирования);

(б) в момент выдерживания блока (10 сутки от начала бетонирования);

(в) в момент перемещения блока на склад (14 сутки от начала бетонирования).

Как видно из графиков прочность равная 70%R28 бетон набирает за трое суток, что является хорошим показателем с точки зрения оборачиваемости опалубки. На графике изменения температуры видно, что процесс нагрева и остывания проходит правильно, в рамках заданного режима. Проведенные на месте замеры температур показали минимальное (на 1÷2 оС) отклонение от расчетных. На вторые сутки перепад в блоке составил - 8 оС, на десятые - 0,5оС, а на четырнадцатые - 13 оС (см. рис. 7). Через две недели, при соблюдении всех условий, блоки готовы к применению и хранению при отрицательной температуре, о чем свидетельствуют так же и температурные поля.

При разработке Технологического регламента учтено напряженное состояние бетона (рис. 8) с характеристиками для этого моста местными условиями изготовления и особенностями использования имеющихся в распоряжении инертных материалов и цемента. Так же описаны специальные технологические приёмы, направленные на уменьшение опасности трещинообразования.

На основании полученных данных был сделан вывод о необходимости местного управляемого электропрогрева, дополнительного утепления или уменьшения теплоизоляции, а также управляемого охлаждения перед выдачей блоков на склад.

Термонапряженное состояние при изготовлении блока в момент его максимального саморазогрева

Рис. 8. Термонапряженное состояние при изготовлении блока в момент его максимального саморазогрева.

Выводы:

1. Выполненные теплофизические расчеты направлены на определение наиболее оптимальных режимов изготовления блоков сборно-монолитных опор моста через р. Ангару летом, и в условиях суровой и продолжительной зимы для их качественного производства в сжатые сроки.

2. Назначение необходимых режимов выдерживания блоков в соответствии с теплофизическими расчетами на стадии регулируемого саморазогрева и остывания позволили изготавливать надежные, прочные и трещиностойкие блоки.

Литература:

1. Э. А. Балючик. Исследование конструкций опор мостов. //Транспорт. М., 1985.

2. Величко В.П. Методика использования гидравлических аналогий В.С. Лукьянова при разработке алгоритма и решении на ЭВМ за­дач транспортного строительства. // В кн. Теплофизические исследования в транспортном строительстве. Тр. ВНИИ транс­портного строительства, М., 1985.

3.ЛукьяновВ.С., Величко В.П., Цимеринов А.И. и др. Методические указания по расчету температурных и усадочных напряжений в железобетонных цилиндрических опорах мостов. // ЦНИИС. М., 1979.

4. Москвин В.М., Капкин М.М., Мазур Б.М., Подвальный А.М. Стойкость бетона и железобетона при отрицательной температуре. // Стройиздат. М., 1967.

Для связи с авторами:

Балючик Эдуард Александрович 8-499-180-50-51, Baluchikea@tsniis.com,

Величко Владимир Павлович 8-499-180-95-60, Velichkovp@tsniis.com ,

Черный Кирилл Дмитриевич, 8-926-021-46-62, CherniyKD@tsniis.com ,

mail@tsniis.com , 8-499-180-20-42.

Статья опубликована в журнале «Транспортное строительство» №10/2012 стр. 4-7.

Источник информации: ЦНИИС


Возврат к списку

Для того чтобы оставить комментарий, Вам необходимо авторизоваться.
3.151544580709

Реклама на портале


Rambler's Top100 Яндекс цитирования
Некоммерческое партнерство "Союз Производителей Бетона",2003-2011
Все права защищены. Публикация информации с сайта без активной гиперссылки на www.concrete-union.ru и согласования с руководством запрещена
Адрес электронной почты info@concrete-union.ru
Размещение рекламы на портале НП "Союз Производителей Бетона"