Несветайло в м инновационная технология монолитного строительства технологии бетонов

Обновлено: 18.04.2024

Строительная отрасль консервативна. Большинство технологий и приемов существуют десятилетиями. Однако конкуренция на рынке заставляет искать новые решения – более эффективные, быстрые, экономичные.

Инновации, в основном, приходят к нам с Запада, их проводниками становятся международные компании. В России новые технологии широко применяются при строительстве крупных социально-значимых объектов или при реализации нестандартных проектов. Освоив технологию, строители в дальнейшем используют ее и в типовых проектах. Так, инновации постепенно входят в практику строительства.

Комплекс «Москва-Сити»: технологии на высоте

Один из наиболее ярких образцов современного монолитного строительства – это деловой комплекс «Москва-Сити» в столице. Закончить такой масштабный проект без инноваций попросту невозможно. Взять, к примеру, один из известнейших объектов этой стройки – башню «Меркурий» (самый высокий небоскреб Европы): чтобы достичь отметки 338,8 м, пришлось применить сразу несколько инновационных решений, в частности, технологию преднапряжения бетона.

«Преднапряжение позволяет существенно снизить вес конструкции и повысить ее прочность, – говорит Анна Федеровна Табакару, заместитель генерального директора «ПСК-Строитель». – Благодаря этой технологии, расстояние между несущими колоннами можно увеличить более чем в 2 раза, снизить толщину перекрытий до 20% и уменьшить расход бетона на 25%».

Суть метода состоит в том, что стальная высокопрочная арматура перед укладкой бетонной смеси натягивается при помощи гидравлических или винтовых домкратов (или комбинации этих устройств). Когда бетон схватывается, домкраты ослабляются, и сила предварительного натяжения передаётся застывающему материалу, сжимая его. В процессе эксплуатации это «остаточное сжатие» дает возможность избежать деформации от растяжения, которую плохо выдерживают обычные бетонные конструкции.

Повышенные показатели «выносливости» монолитных элементов позволяют проектировщикам создавать более длинные пролеты из бетонных конструкций без промежуточных опор (увеличивающих общий вес). Интересно, что одним из первых разработчиков метода (наряду с европейскими компаниями) стал советский ученый Виктор Михайлов. Правда, на тот момент решение не пошло «в серию», зато успешный опыт с подачи французского инженера Эже?на Фрейсине? (Eug?ne Freyssinet) начал активно использоваться в Европе и уже оттуда пришел в Россию.

Еще одна инновация сыграла ключевую роль при возведении башни «Россия», имеющей несколько подземных этажей, уходящих под землю на 56 м (работы выполнялись строительной компанией «Сатори»). Технология Up&Down используется при «операциях» в глубоких котлованах, грунт из которых изымается постепенно, по мере возведения перекрытий подземного яруса2. Она позволяет оперативно возводить подземную и надземную части здания.

«Вряд ли существуют альтернатива технологии Up&Down в условиях городского строительства, ведь благодаря ей, возможно существенно сократить сроки застройки: вы возводите здание вниз и вверх одновременно. Нет необходимости ждать, пока закончится нулевой этаж», – говорит Алексей Орлов, председатель совета молодых специалистов (ЗАО «Моспромстрой»).

По словам экспертов, технология Up&Down все чаще применяется не только на «неординарных» объектах, таких как «Москва-Сити», но и на традиционных стройках во многих крупных городах России. Как правило, это единственный выход для строителей, осуществляющих так называемую «уплотнительную» застройку.

При строительстве высотных зданий, особенно в центре города, возникает необходимость минимизировать использование тяжелой техники. Применяемые краны оказываются много ниже строящегося высотного здания, с их помощью попросту невозможно доставить бетон для заливки перекрытий верхних этажей. Поэтому еще одним технологическим решением, применяемым на стройке «Москва-Сити», стали мощные бетононасосы.

Для подачи раствора на «облачные» высоты башен использовались насосы САНИ3, обеспечившие подъем бетона марки B90 с крайне низкой текучестью (эта марка была выбрана генеральным подрядчиком для обеспечения наибольшей безопасности зданий). Строительные работы велись круглогодично, даже при -20 ?С. Но техника, адаптированная для российских условий, справилась с задачей: насосы были оборудованы системой пуска при низких температурах и обогрева гидравлики, а также толстым теплоизолирующим покрытием.

«Для нас бетононасос стал обязательным инструментом на строительной площадке. Если его не использовать, сроки работ существенно вырастут, а время, как известно, ? деньги. Бетононасос позволяет подавать наверх до 60 кубов бетона в час. Так что, когда строится целый жилой микрорайон или несколько объектов по всему городу, бетононасос становится незаменимым», ? рассказывает Василий Василенко, инженер отдела монолитных технологий компании «ПромСтройКонтракт».

«Английский» квартал в Хамовниках

При строительстве жилой, особенно элитной, недвижимости особое внимание уделяется архитектурной индивидуальности. Так, в новом жилом комплексе Knightsbridge застройщик постарался воплотить атмосферу старого Лондона с его замысловатыми архитектурными формами. Несмотря на сложность фасадов и планировок, сроки сдачи подобных объектов весьма сжаты, и график заставляет строителей искать новые решения для сокращения каждого из этапов монолитных работ.

При строительстве Knightsbridge Private park особое внимание было уделено процессу сборки опалубки. Как часто бывает, эффект принесло простое усовершенствование – фанера для бетонирования перекрытий с заранее нанесенной сеткой-шаблоном, которая значительно упростила разметку и резку опалубочных плит на стройплощадке. Примечательно, что родина «разлинованной» фанеры СВЕЗА Дэк 350 – Россия.

«Мы решили упростить ежедневный труд строителя, учитывая, что раскрой листов связан с рядом повторяющихся операций: отмерить, наметить, отчертить, – поясняет Андрей Кобец, менеджер по развитию продукта группы «СВЕЗА», мирового лидера в производстве березовой фанеры. – Теперь, используя ламинированную фанеру СВЕЗА Дэк 350 с разметочной сеткой, рабочий быстро и точно сможет определить нужное расстояние. Кроме того, сетка-шаблон экономит специалистам время для укладки арматуры. Линии сетки с интервалом 25 и 50 мм служат направляющими и позволяют выдержать шаг укладки арматуры».

Еще одно улучшение, призванное существенно повысить оборачиваемость СВЕЗА Дэк 350, – защита торцов. Для этого используется новый водно-акриловый состав, который предохраняет материал от проникновения влаги.

Новые площадки для новых рекордов: «Казань-Арена» и «Открытие Арена»

6 июля 2013 года состоялось открытие международной Универсиады, основной площадкой которой стал стадион «Казань-Арена». Его удалось возвести почти в 2 раза быстрее других подобных объектов за счет применения современных технологий в опалубке.

Если подсчитать продолжительность всех строительных работ на любом монолитном объекте, то можно убедиться в том, что этапы «монтаж» и «демонтаж» опалубки – самые длительные. Эти процессы наиболее трудоемкие, именно они определяют темп строительства. Значительно сэкономить время при возведении «Казань-Арены» позволило использование сборных опалубочных систем на «быстрых замках».

«Со сборной системой рабочие могут начинать монтаж, как только опалубку привезут на строительную площадку, – поясняет Василий Василенко. – Если сравнивать с обычной опалубкой, которую строители конструируют прямо на объекте, преимущество во времени велико. Кроме того, переходя на следующий этаж, отличающийся по планировке, «самодельную» опалубку придется полностью разбирать, перекраивать фанеру и собирать все, фактически, с нуля. А с опалубочной системой, подобранной из типовых компонентов, все гораздо проще: разъединили «быстрые замки», перенесли на новое место, поставили и соединили. Да и выходит из строя она гораздо реже».

При возведении «Казань-Арены» применявшаяся балочно-рамная опалубка PSK-CUP, которая сочетает в себе преимущества щитовых и балочно-ригельных систем, одновременно выступала в роли строительных лесов. Благодаря такой инновационной конструкции, застройщик смог сэкономить и средства на аренду лесов, и время на их монтаж и демонтаж.

Стадион «Спартак» (или, как планируется его назвать, «Открытие Арена») на территории бывшего Тушинского аэродрома должен принять первых посетителей уже в начале 2014 года. Итоговый проект объекта был подписан только в 2010 году, и строителям пришлось ускорить монолитные работы, не останавливая их в зимний период. Однако низкие температуры не отразились на прочности бетонных конструкций.

Чтобы обеспечить нормальное протекание реакции затвердевания, применялась методика прогрева бетона с помощью электрических тепловых пушек. Таким образом, около 60% монолитных работ на «Открытие Арена» были завершены за зимние месяцы конца 2011 – начала 2012 года. Важным элементом процесса стала балочно-рамная опалубка PSK-CUP4 с ламинированной фанерой СВЕЗА. Первая обеспечила устойчивость системы к высоким нагрузкам, а вторая – к перепадам температуры.

При строительстве «Открытие Арена» была задействована еще одна интересная технология – муфтовые соединения арматуры. Использование вместо сварки отдельных «прутьев» и вязки перепусков, муфтовых соединений Lenton позволило ускорить процесс монтажа, поскольку каждая операция стала занимать менее 10 минут.

По сравнению с вязкой перепусков муфтовые соединения снижают расход арматуры. Также этот способ обеспечивает равнопрочное соединение по всей длине арматурной конструкции, что обеспечивает равномерность восприятия нагрузок и стабильность их распределения по всему участку арматурных стержней. Типичная проблема сварного соединения – невозможность контролировать результат работы сварщика. По данным НИИЖБ, на типичной стройке примерно 70% арматурных сварных стыков оказываются непроваренными5. В муфтовых соединениях Lenton вопрос надежности решен за счет использования конической резьбы.

Преднапряжение бетона, бетононасосы, фанера с разметочной сеткой, муфтовые соединения арматуры и другие технологии ускоряют и облегчают труд строителей. Это дает компаниям-новаторам конкурентное преимущество и большую свободу при реализации сложных объектов.

Предлагается инновационная технология изготовления бетонов на основе специальной химической обработки поверхности зерен цемента. Приведены основные свойства предлагаемых бетонов, в том числе их прочность и долговечность. Рассмотрены рациональные области применения супердолговечных бетонов и конкретные примеры их применения при возведении сооружений эксплуатирующихся в экстремальных условиях окружающей среды. Предложен альтернативны подход оценки долговечности супердолговечных бетонов.

Ключевые слова: обработка поверхности, многофункциональный бетон, оценка качества, применение долговечных бетонов

По мнению автора, при разработке рецептуры любых бетонов сегодня основное внимание должно уделяться не снижению себестоимости, а в первую очередь повышению их долговечности. Следует признать, что супердолговечный бетон это, как правило, высокопрочный и даже суперпрочный бетон. К сожалению общепринятой классификации бетонов по прочности (и по долговечности тоже) в настоящее время не существует. Как правило высокопрочным считается бетон с марочной прочностью выше 60 МПа. Для бетонов с прочностью более 120 МПа иногда употребляется также термин особопрочный бетон. В развитых странах для обозначения бетонов обладающих одновременно разными свойствами имеется общепризнанное наименование - многофункциональные бетоны (High Performancе Concrete). Этим понятием объединены бетоны с таким сочетанием свойств, которые недостижимы при их традиционном изготовлении, например сочетание высокой прочности затвердевшего бетона и наливной консистенции бетонной смеси. По оценкам японских ученых срок службы супердолговечных бетонов может достигать 500 лет. Необходимо отметить, что в национальные стандарты некоторых стран уже включены требования к многофункциональным бетонам.

Выдающимся примером создания и применения высокопрочных(долговечных) бетонов является построенная в Норвегии платформа для добычи нефти в Северном море высотой 470 метров рассчитанная на воздействие ураганного шторма с максимальной высотой волны 30 метров и сроке эксплуатации не менее 100 лет. Аналогичные платформы построены на океаническом шельфе Северного Ледовитого океана, которые сегодня эксплуатируются в зоне сплошного многолетнего ледового покрова, подвижки которого развивают огромные срезающие усилия.

Следует отметить, что возведение сооружений из бетонов с высокой долговечностью (и прочностью) непростая задача даже при современном развитии науки о бетонах, поскольку для этого сегодня должен применяться высокопрочный цемент марки 600…700, мытые и фракционированные заполнители (песок и щебень), микронаполнители и гиперпластификаторы. Укладка таких бетонов в железобетонные конструкции представляет определенные трудности, поскольку они как правило имеют консистенцию бетонной смеси не выше 5 сантиметров (по осадке конуса) и, по этой причине, при укладке смесей в конструкции требуют применения мощного уплотняющего оборудования - глубинных вибраторов. Кроме того, такой бетон содержит в 1,5 …2 раза больше компонентов чем обычный, причем некоторые из этих компонентов вводятся в бетонную смесь в очень малых количествах и для гарантии их равномерного распределения в бетоне требуются специальные смесители весьма сложной конструкции.

Еще одной проблемой для бетонных смесей, приготовленных по общепринятой сегодня технологии является их расслоение и водоотделение. Это происходит по ряду причин и в основном из-за недостатка или отсутствия в составе заполнителей мелкой фракции(от 50 до 150 микрон). Из-за расслоения бетонной смеси после затвердевания такие бетоны имеют различные дефекты и большое водопоглощение, что приводит к их низкой долговечности.

Основные принципы новой технологии

Предлагаемая автором технология при ее создании по производственной необходимости была направлена на создание бетонов с очень высокой прочностью. В ходе создания таких бетонов были опробованы разные способы решения поставленной задачи начиная с намагничивания воды и заканчивая помолом цемента в жидком азоте[1,2]. В результате долголетних исследований было установлено, что успешно решить поставленную задачу можно за счет химической обработки поверхности зерен цемента пластификатором на специальной установке. Такая технология вначале была названа авторами технологией активации цемента[1], затем переименована в технологию вяжущих низкой водопотребности [2], далее в технологию цементов низкой водопотребности [3] и в современном варианте предлагается как технология производства наноцементов [4,7]. Бетоны изготавливаемые по предлагаемой технологии можно считать бетонами 5 поколения имея в виду, что бетоны первого поколения имели в своем составе только цемент, заполнители и воду. Второе поколение бетонов содержало цемент, заполнители, воду и пластификаторы. Третье поколение (наиболее распространенное сегодня) содержит в своем составе цемент, заполнители, воду и суперпластификаторы. Четвертое поколение содержит цемент, заполнители, воду, гиперпластификаторы и микронаполнители. Поскольку предлагаемая технология включает в себя еще и обработку поверхности зерен цемента, автор предлагает считать изготавливаемые на ее основе бетоны пятым поколением.

Главным отличием и решающим преимуществом разработанной технологии является то, что впервые в мире удалось ввести в цементный бетон до 10% количество пластификатора[2] и получить очень хороший результат, хотя до этого считалось, что введение даже 1,5 % пластификатора заведомо приводит к негативным последствиям. Оказалось, что в зависимости от количества введенного пластификатора может быть получен цемент, зерна которого покрыты либо сплошной оболочкой пластификатора либо эта оболочка покрывает их только частично(фрагментарно). Толщина такой сплошной оболочки, рассчитанная теоретическим путем оценивалась авторами технологии в 20 - 150 нанометров [1,2]. В 2012 году толщина этой оболочки была экспериментально измерена и составила от 50 до 100 нанометров[6], что хорошо согласуется с первоначальным теоретическим расчетом. При этом оказалось, что поверхность зерен не просто покрывается слоем пластификатора, а сам пластификатор активно взаимодействует с минералами цементного клинкера и образует на поверхности зерен цемента сложные органо-минеральные соединения, которые полностью изменяют вид и скорость реакции портландцемента с водой (реакцию гидратации). Несмотря на то, что в процессе исследований были испробованы самые различные устройства для обработки поверхности зерен цемента (в том числе вибромельницы, планетарные мельницы, струйные мельницы, дезинтеграторы), оптимальным вариантом реализации технологии было признано использование обычной шаровой мельницы, используемой на цементных заводах [2]. Оказалось, что разработанная технология обеспечивает не только изготовление бетонов высокой прочности и долговечности, но также и наливную самоуплотняющуюся консистенцию бетонных смесей (осадка конуса 22 – 24 см) с одновременным понижением водоцементного отношение более чем в 2 раза (до 0,20 – 0,22). Это позволило при изготовлении супердолговечных бетонов отказаться от обязательного применения высокопрочных цементов, мытых и фракционированных заполнителей, а также от гиперпластификаторов и микронаполнителей.

Основные характеристики и эффективность предлагаемых бетонов

Одной из важнейших задач современной науки о бетонах является повышение долговечности. Общепризнано, что эта задача будет решена если удастся понизить проницаемость бетона для хлористых солей и других веществ, агрессивных по отношению к бетону и арматуре на порядок, то есть в десять и более раз. В этом случае бетоны будут обладать полной водонепроницаемостью и пониженной способностью к капиллярному всасыванию водных растворов солей. Необходимо констатировать, что достичь этих параметров по старым технологиям приготовления бетонов практически невозможно. Предлагаемая технология кардинально повышает такие характеристики бетона как его прочность - до 200 Мпа, морозостойкость - до марки F2000, водонепроницаемость - до марки W50, стойкость бетонов в сульфатных средах - в 10 - 20 раз [2,4,5].Предлагаемая технология позволяет изготавливать даже кислотостойкий бетон на основе обычного портландцемента без применения жидкого стекла и кварцевого микронаполнителя. Свойства предлагаемых бетонов и эффекты от применения предлагаемой технологии показаны в таблице на примере бетона прочностью 150 МПа. Указанные в таблице характеристики бетонов взяты из работ автора и ряда других источников, в том числе из [2,3,4,5].

Материалы. Бетонная смесь.

Стандартная технология многофункциональных бетонов (High Performancе Concrete)

ВЯЖУЩИЕ НИЗКОЙ ВОДОПОТРЕБНОСТИ / ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ПРОЧНОСТЬ БЕТОНА / ПРОГРЕВ БЕТОНА / МОДУЛЬ ПОВЕРХНОСТИ / ПРОЕКТНАЯ ПРОЧНОСТЬ БЕТОНА / BINDING OF LOW WATER / THE RELATIVE STRENGTH OF THE CONCRETE / THE CONCRETE HEATING MODULE SURFACE DESIGN STRENGTH OF CONCRETE

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Николенко Юрий Васильевич, Манаева М.М., Сташевская Надежда Александровна

В статье приводятся результаты обработки экспериментальных данных в виде математических моделей набора прочности бетонов, изготовленных на вяжущих низкой водопотребности (ВНВ), которые могут быть применены в монолитном домостроении.

About technology concrete works in monolithic housing

The article presents the results of the experimental data in the form of mathematical models of curing concrete made on knitting low water (VNV), which can be used in monolithic housing construction.

Текст научной работы на тему «О технологии бетонных работ в монолитном домостроении»

АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ТЕХНОЛОГИЙ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ

О ТЕХНОЛОГИИ БЕТОННЫХ РАБОТ В МОНОЛИТНОМ ДОМОСТРОЕНИИ

Ю.В. Николенко, М.М. Манаева, Н.А. Сташевская

Российский университет дружбы народов ул. Орджоникидзе, 3, Москва, Россия, 115419

Ключевые слова: вяжущие низкой водопотребности, относительная прочность бетона, прогрев бетона, модуль поверхности, проектная прочность бетона.

Жилищная проблема в нашей стране сохраняется так же остро, как и много лет назад. Очевидно, что общим решением ее является дальнейшее развитие и индустриализация всех без исключения видов жилищного строительства: крупнопанельного, монолитного, кирпичного (мелкоблочного), деревянного и пр. Однако накопленный в последние годы опыт монолитного домостроения выявил технико-экономические преимущества этого вида строительства по сравнению с кирпичным, крупноблочным и даже крупнопанельным. Так, единовременные затраты на создание его базы на 35% меньше, чем в кирпичном домостроении, и на 40— 50%, чем в крупнопанельном, расход стали снижается на 7—25%, причем экономия увеличивается по мере повышения этажности. В свою очередь, что немаловажно, энергетические затраты на изготовление и возведение монолитных конструкций сокращаются на 25—35% по сравнению с крупнопанельными. Поэтому все эти преимущества индустриального метода способствуют развитию монолитного домостроения как в городах, так и в сельской местности, а также там, где отсутствуют базы сборного железобетона.

В нашей стране за последние 10—15 лет монолитное домостроение получило новый импульс развития. Были освоены новые системы опалубки, и приобретен

положительный опыт возведения монолитных зданий. Российские строительные организации закупили за границей комплекты в основном крупнощитовой опалубки, а российские предприятия освоили выпуск нескольких таких опалубочных систем.

Однако эта технология, позволяя возводить монолитные конструкции любых конфигураций, отличается большими затратами ручного труда на установку и разборку крупнощитовой опалубки. Только достаточно крупные строительные компании могут позволить себе приобрести другие виды опалубок, например объемно-переставную (туннельную).

Причина заключается в нежелании владельцев строительных компаний приобретать качественные системы опалубок (более дорогих и более сложных) и, как следствие, более эффективных технологий. Привлечение иностранных неквалифицированных рабочих, позволяя получать высокие прибыли, зачастую снижают качество производимых работ.

Другая причина — применение бетонных смесей с подвижностью П2 — П3 и класса бетона В12,5 — В25, которые при правильной квалифицированной укладке в опалубку обеспечивают удовлетворительное качество. Однако практически на каждом объекте качество его укладки невысокое, особенно в жаркую или холодную (при отрицательных температурах воздуха) погоду.

Следовательно, работы по изысканию и использованию новых, эффективных составов бетона, методов прогрева смеси, приводящих к сокращению сроков набора прочности бетоном конструкций, что, в свою очередь, уменьшает общую продолжительность строительства объектов, представляются актуальными и имеющими практическую ценность.

Как показывает опыт строительных организаций, для получения высокого качества поверхности внутренних стен и перекрытий, снижения трудоемкости бетонных работ необходимо применять бетонные смеси с подвижностью марок П4 — П5 (так называемый самоуплотняющийся бетон).

Чтобы ликвидировать отставание, необходимо разрешить ряд проблемных вопросов, в том числе внедрения эффективных технологий по бетонированию конструкций и ухода за уложенным бетоном, стараясь приблизиться к заводским технологиям производства сборных железобетонных изделий, которые включают в себя также строгое соблюдение технологической дисциплины, тщательную технологическую подготовку производства и последующий уход за изделиями.

Уход за бетоном на строительной площадке предполагает создание соответствующих тепловлажностных режимов, способствующих гидратации цемента. Основная цель ухода за бетоном заключается в сохранении (насколько это возможно) насыщения бетона влагой как при положительных, так и при отрицательных температурах воздуха.

Количество воды, которую теряет бетонная смесь, а затем и бетон зависит от температуры и относительной влажности воздуха, а также от скорости ветра вблизи открытой поверхности забетонированной конструкции. Если поверхность бетона опрыскивали водой днем, то прохладной ночью большая часть этой воды испарится. Количество воды, потерянной бетоном, в значительной степени зави-

сит от величины открытой поверхности и массивности конструкции, т.е. от модуля открытой поверхности.

При возведении монолитных конструкций много времени тратится на бетонирование плит перекрытий, а также на набор прочности уложенного в них бетона. Если минимальная конструктивная прочность стен и колонн может назначаться примерно 20% прочности бетона в возрасте 28 суток к моменту бетонирования вышележащего перекрытия, то при прочности бетона, уложенного в перекрытие, равного 40% при распалубке под перекрытием оставляют все поддерживающие ее телескопические стойки. При достижении бетоном прочности 50% оставляют половину стоек, при 60% — четвертую часть; стойки оставляют до набора бетоном прочности равной 70—80% проектной.

После бетонирования плиты перекрытия на открытой ее поверхности могут образовываться волосяные трещины, поэтому необходимо воспрепятствовать потере воды с момента укладки бетонной смеси в конструкцию. Такая защита требуется особенно в сухую жаркую погоду, кроме того, она предохраняет уложенный бетон от воздействия атмосферных осадков.

^тн = 0,9 +1,781 • Ц - Дп.пр (д.е.),

где ^отн — относительная прочность бетона в процентах от Я28; Ц — относительное содержание (весовая часть) цемента в бетонной смеси в долях единицы Ц =-Ц-,

Ц, П, Щ, В — составляющие бетонной смеси (цемент, песок, щебень, вода); ^ — понижение относительной прочности бетона в зависимости от модуля открытой поверхности в процентах; ^ = 0,1 • Мо. п, д.е.; Мо. п — модуль поверхности в м-1.

Анализ формулы показывает, что изменение относительной прочности бетона, который не имел ухода в первые несколько суток, т.е. его качество, прямо про-

порционально относительному содержанию цемента в бетонной смеси и уменьшается пропорционально росту модуля открытой поверхности конструкции. Чем выше относительное содержание цемента в смеси, тем выше прочность бетона, и прочность бетона понижается на величину прямо пропорционально модулю открытой поверхности.

В теплый период после распалубки вертикальных конструкций (стены, колонны, пилоны и др.) для сохранения влаги в бетоне их необходимо укрыть светопро-зрачными щитами с воздушным зазором между пленками и периодически увлажнять поверхность в виде распыления воды, а затем снова укрыть. Это позволит гарантированно в короткие сроки достигнуть бетону критической относительной прочности равной 60% Я28 (особенно в жаркие дни), после чего покрытие можно снять.

В зимний период проводят прогрев бетона различными способами до достижения им критической прочности ^отн = 40—50% Я28.

Для получения конструкций высокого качества и интенсификации работ по возведению монолитных конструкций зданий необходимо проводить прогрев бетона, уложенного в опалубку перекрытий, в любой период года.

Наиболее экономичным и эффективным способом прогрева открытой поверхности перекрытия может стать применение газовых горелок инфракрасного излучения. Авторами получен патент на полезную модель устройства для тепловой обработки бетонной смеси в монолитных конструкциях [2].

В теплое время года прогрев бетона, уложенного в опалубку перекрытия, производят, как правило, в ночное время после выдержки бетонной смеси в течение 1—2 час. после укладки. В зимнее время производят прогрев, так же как и в летнее — с отрытой поверхности, но при этом утепляют нижнюю поверхность (со стороны опалубки).

Авторы предлагают следующую технологическую последовательность для ухода за бетонной смесью и в последующем за бетоном.

После укладки бетонной смеси в опалубку перекрытия ее выдерживают от 1 до 2 час., затем на открытую поверхность перекрытия укладывают светопрозрач-ные блоки щитов. В это же время на перекрытии устанавливают инфракрасные газовые горелки таким образом, чтобы лучи, испускаемые горелками, были направлены на бетонную смесь.

Термостойкая пленка пропускает инфракрасные лучи, которые при встрече с поверхностью бетонной смеси (бетоном) преобразуются в тепловую энергию, поглощаемую смесью (бетоном). Щиты имеют три слоя пленки, образующих две воздушные камеры. Такое укрытие предохраняет бетонную смесь (бетон) от непосредственного влияния наружной среды (ветра) на температуру уложенной смеси. Замкнутые воздушные камеры служат теплоизоляторами, сдерживают отток теплоты из нее в атмосферу. Кроме того, это укрытие препятствует испарению влаги из смеси (бетона).

Пленки, пропуская лучи от инфракрасных газовых горелок, частично воспринимают тепловую энергию инфракрасного спектра, которая нагревает эти пленки.

Однако устойчивость последней к нагреванию до технологически приемлемых температур при обогреве бетонной смеси (бетона) позволяет обеспечить работоспособность светопрозрачных щитов.

После набора бетоном критической прочности (не менее 50—60% от R28) уход за бетоном можно прекращать.

Применение объемно-переставной опалубки позволяет существенно сократить срок оборота опалубки, доведя его до одних суток. При этом возведение конструкций выполняют в такой последовательности:

— в первой половине рабочего дня производят распалубливание конструкций, чистку и смазку опалубки, затем монтируют ее на новой захватке с установкой необходимой арматуры;

— во второй половине дня укладывают бетон в установленную опалубку;

— уложенный бетон на перекрытии укрывают светопрозрачными щитами.

— в образовавшихся ячейках (туннелях) устанавливают газовые горелки инфракрасного излучения; после их запуска входы закрывают брезентовыми пологами.

Прогрев производят в ночное время в течение 8—12 час.

Обычный бетон после прогрева набирает прочность равную 55—60% R28.

Более эффективно применять бетонные смеси, приготовленные на вяжущих низкой водопотребности (ВНВ), которые позволяют получать смеси высокой подвижности. Это сокращает время укладки бетонной смеси в опалубку и значительно улучшает качество поверхностей отформованных конструкций.

В результате обработки данных проведенных экспериментальных работ при выдерживании образцов в камере нормального твердения получена следующая формула прогнозирования прочности бетона на основе ВНВ:

отн 10(0,389-2,832 Ц) + 0,956Твыд; .

где Твыд — время выдерживания бетона в камере нормального твердения в сутках, Яотн, Ц аналогичны членам вышеприведенной формулы.

Максимальная относительная ошибка при расчете по приведенной формуле не превышает 5,6%.

Бетоны на основе ВНВ набирают прочность быстрее обычного. В летнее время, если бетон укрыт светопрозрачными щитами, он набирает 100%-ную проектную прочность.

Таким образом, применение бетона на основе ВНВ и последующий уход за ним позволяет обеспечить в течение одних суток готовые качественные несущие конструкции как вертикальные, так и горизонтальные (перекрытия).

[1] Подгорнов Н.И. Термообработка бетона с использованием солнечной энергии: Научное

издание. — М.: АСВ, 2010. — 328 с. [Podgornov N.I. Termoobrabotka betona s ispol'zovaniem

solnechnoj jenergii: Nauchnoe izdanie. — M.: ASV, 2010. — 328 s.]

[2] Патент РФ 113287. Устройство для тепловой обработки бетонной смеси в монолитных конструкциях / Свинцов А.П., Свинцова Н.К., Николенко Ю.В., Гладченко Л.К.; Заявл. 20.10.2011. Опубл. 10.02.2012. Бюл. № 4. [Patent RF 113287. Ustrojstvo dlja teplovoj obrabot-ki betonnoj smesi v monolitnyh konstrukcijah / Svincov A.P., Svincova N.K., Nikolenko Ju.V., Gladchenko L.K.; Zajavl. 20.10.2011. Opubl. 10.02.2012. Bjul. № 4.]

ABOUT TECHNOLOGY CONCRETE WORKS IN MONOLITHIC HOUSING

Y.V. Nikolenko, M.M. Manaeva, N.A. Stasheuskaya

Peoples' Friendship University of Russia Ordzhonikidze str., 3, Moscow, Russia, 115419

The article presents the results of the experimental data in the form of mathematical models of curing concrete made on knitting low water (VNV), which can be used in monolithic housing construction.

Key words: binding of low water, the relative strength of the concrete, the concrete heating module surface design strength of concrete.

Прогресс в строительной области происходит медленно. Проверенные и эффективные технологии используются десятилетиями. Тем не менее, значительная конкуренция приводит к поиску новых решений, которые позволяют возводить здания быстрее, дешевле и с большей прочностью.

Большая часть инноваций приходит с западных стран, и приносят их международные строительные компании. В РФ современные технологии полноценно используются для возведения наиболее крупных или нестандартных объектов, имеющих большое социально значение. После освоения технологии она находит применение и в типовых зданиях. Таким образом, инновационные методы становятся общедоступными.

Строительства комплекса «Москва-Сити» как торжество высоких технологий

Отличным образцом современного строительства по монолитной технологии является комплекс зданий «Москва-Сити», расположенный в столице. Выполнить такой грандиозный проект без инновационных приемов было бы невозможно. Одним из наиболее известных объектов этого комплекса является башня «Меркурий», которая при высоте 338,8 м является самым высоким небоскребом в Европе. Чтобы достичь такой высоты, потребовалось использовать ряд новых решений, в том числе и технологию предварительного напряжения бетона.

Преднапряжение бетона дает возможность уменьшить вес конструкции и повысить её прочностные свойства.

Данная технология позволяет увеличить шаг опорных колонн в 2 раза и более, уменьшить толщину межэтажных перекрытий на 20%. Снижение расхода бетона достигается до 25%.

Технология предварительного напряжения бетона известна достаточно давно, однако она использовалась для создания отдельных блоков. В монолитном строительстве она стала использоваться совсем недавно. Её суть заключается в том, что стальная арматура с высокой прочностью растягивается с помощью домкратов гидравлического и винтового строения. После этого заливается бетон. Когда он схватывается, натяжение ослабляется. Арматура пытается вернуться к исходной длине, и оказывает сжимающее усилие на материал. При эксплуатации полученного изделия эти сжимающие нагрузки позволяют снизить растягивающие деформации, которые являются распространенной причиной разрушения бетонных конструкций.

высотный комплекс «Москва Сити» — монолитное строительство

Более высокие показатели прочности у монолитных элементов с напряженной арматурой дают возможность возводить бетонные конструкции с длинными пролетами, не имеющими промежуточных опор. Так снижается общий вес строения. Данный метод был предложен ранее советским ученым Виктором Михайловым, однако его идеи остались невостребованными. А успешный опыт строительства по методу инженера из Франции Эже́на Фрейсине́ стал широко использоваться сначала в Европе, а затем и в России.

Еще одна инновация была использована при строительстве многоэтажной башни «Россия». Она имеет немалое количество подземных этажей, которые уходят в землю на 56 м. Работы с этим зданием выполняла строительная компания «Сатори». Была использована технология Up&Down, которая отлично зарекомендовала при выполнении операций с глубокими котлованами. Она предполагает постепенное изымание грунта, по мере того, как возводятся перекрытия в подземных ярусах. Такой подход дает возможность быстро построить как надземную, так и подземную часть здания.

Специалисты считают, что сейчас нет альтернативы технологии Up&Down в городском строительстве. Она позволяет значительно сократить срок возведения здания, так как строительство ведется одновременно вверх и вниз относительно уровня земли. В отличие от традиционных способов возведения, не нужно ждать, пока будет полностью завершен нулевой этаж. Данная технология сейчас все чаще используется не только на нестандартных объектах, которым является комплекс «Москва-Сити», но и в обычном строительстве во многих крупных городах РФ. Зачастую данный метод является единственным выходом, когда выполняется уплотнительная застройка.

При выполнении строительных работ в черте города, и, особенно, в его центре, требуется снизить до минимума применение тяжелой техники. Высота автокранов намного меньше, чем современные высотные здания, и они не позволяют доставить наверх бетон, которым выполняется заливка перекрытий. В связи с этим на стройке комплекса «Москва-Сити» использовалось такое техническое новшество, как мощные бетононасос для подачи бетона.

стационарный бетононасос в работе (монолитное строительство)

Чтобы подавать раствор на огромные высоты башен, применялись бетонные насосы SANY (САНИ). При этом бетон марки В90, которая характеризуется очень низкой текучестью. Выбор марки бетона производился генеральным подрядчиком, исходя из безопасности здания. Строительство зданий велось круглый год, даже когда температура опускалась до -20°С. Для этого техника была адаптирована специальным образом. Она оснащалось пусковой системой, обеспечивающей работу при низкой температуре, обогревом гидравлического привода и толстым слоем теплоизолятора.

По словам инженеров, бетонный насос стал необходимой установкой на стройплощадке. Без его использования сроки работ бы значительно выросли, а время в таком строительстве играет определяющую роль. С помощью наноса можно подавать на верхние этажи до 60 кубов бетона за час. При строительстве жилого микрорайона или нескольких объектов по городу, бетонный насос становится обязательной установкой, без которой работы идут намного медленнее.

Квартал в Хамовниках в английском стиле

Привозведении жилой, и, особенно, элитной недвижимости, немалое внимание уделяется приданию зданиям индивидуальности с архитектурной точки зрения. Таким примером может быть жилой комплекс Knightsbridge, в котором застройщик постарался передать дух старого Лондона, в котором встречались достаточно замысловатые архитектурные формы. Несмотря на сложное строение фасадов и планировки, сроки сдачи таких комплексов сжаты, и напряженный график требует от строителей поиска новых решений, которые могут сократить время выполнения работ.

При создании Knightsbridge Private park значительное внимание было уделено сборке опалубки. Как это часто и бывает, эффект дало простое улучшение процесса – использования ламинированной фанеры для бетонирования перекрытий, на которую заранее нанесена сетка-шаблон. Это значительно упростило разметку и резку бетонных опалубочных плит на строительной площадке.

ламинированная фанера для опалубки

Применение листов фанеры делает проще ежедневную работу, которую требуется выполнять строителям – измерение и разметка. При использовании ламинированной фанеры с нанесенной разметочной сеткой рабочие могут без проблем отмерить необходимые расстояния. Такая сетка снижает время, которое нужно для укладки арматурных прутьев. Линии, идущие с интервалом 25 и 50 мм, могут служить направляющими и с их помощью несложно выдержать шаг при укладке арматуры. Сама ламинированная фанера имеет покрытие на основе акрила, которое защищает материал от влаги.

«Казань-Арена» и «Открытие Арена» — площадки для новых рекордов

Открытие международной Универсиады, проходящей в Казани, состоялось 6 июля 2013 года. Основной площадкой для неё стал новый стадион «Казань-Арена». Его строительство было выполнено практически в два раза быстрее, чем у аналогичных объектов, за счет использования современных способов создания опалубки.

Если поинтересоваться продолжительностью разных этапов строительных работ на объекте монолитного строительства, то можно заметить, что монтаж и демонтаж опалубки требует наибольшего времени. Эти процессы достаточно трудоемкие, и они во многом определяют темпы строительства. Значительной экономии времени, потраченного на возведение «Казань-Арены», позволило добиться создание системы опалубки, соединяемой «быстрыми замками».

Сборку системы по такой технологии можно начинать сразу, когда опалубку привозят на стройплощадку. Обычную опалубку собирают на объекте, что требует немало времени. При переходе на следующий этаж с отличающейся планировкой такую опалубку нужно полностью разобрать и перекроить заново, сделав всю работу, фактически, с нуля. А опалубочная система, состоящая из типовых компонентов, монтируется гораздо проще – «быстрые замки» рассоединяются, элементы переносятся на новое место и соединяются заново. Такое система имеет большую долговечность.

Во время строительства «Казань-Арены» использовалась опалубка PSK-CUP балочно-рамочного строения. Она сочетала в себе достоинства как щитовых, так и балочно-ригельных опалубочных систем, одновременно выступая также в роли строительных лесов. Такая инновационная конструкция позволяла сэкономить средства, нужные на аренду лесов, их монтаж и демонтаж.

строительство «Открытие Арена»

Стадион «Спартак», который также называют «Открытие Арена», расположенный на территории старого Тушинского аэродрома, должен открыться в середине 2014 года. Конечный проект был согласован только в 2010 году, что потребовал от строителей ускорения работ по заливке бетона. При этом их требовалось выполнять и в зимний период, а низкая температура не должна была негативно отразиться на прочности бетона.

Чтобы обеспечить нормальное затвердевание, использовался обогрев бетона при помощи тепловых пушек с электрическими нагревательными элементами. Около 60% работ с бетоном на стадионе «Открытие Арена» были выполнены зимой 2011-2012 годов. Большое значение сыграла опалубка балочно-рамной конструкции PSK-CUP. Она обеспечила устойчивость к высоким нагрузкам и перепадам температур.

Во время строительства «Открытие Арена» была использована еще одна новая технология – соединения арматур с помощью муфт. Применение таких элементов вместо сварки прутьев и их вязки дало возможность значительно ускорить монтаж арматуры, так как данная операция требовала не более 10 минут.

муфтовое соединение арматуры

Сравнительно с вязкой перепусков, муфтовые соединения позволяют снизить расход арматурных прутьев. Также плюсом этого способа является то, что он позволяет создать соединение с равной прочностью по всей длине арматурного каркаса. Это обеспечивает равномерное распределение нагрузок по всем стержням. Сварное соединение имеет важный недостаток – сложность контроля над качеством шва. Для этого нужно громоздкое оборудование, которое не получится использовать в полевых условиях. Муфтовые соединения обеспечивают высокое качество стыка за счет применения конической резьбы.

Предварительное напряжение бетона, мощные насосы для подачи смеси, ламинированная фанера с сеткой, соединение муфтами и другие новые технологии упрощают работу строителей. Такие технологии дают компаниям преимущества перед конкурентами и свободу решений в строительстве сложных зданий.

Технология использования вяжущих низкой водопотребности ( ВНВ ) при производстве монолитных конструкций и ЖБИ изделий несет огромную пользу для рынка. ВНВ позволяет производить строительные материалы на новом уровне, так как, по сути, повышает коэффициент полезного действия составляющих этих материалов и, соответственно, снижает себестоимость производства.

Бетоны и растворы, произведенные на ВНВ — это как современный автомобиль в сравнении с автомобилями 40-летней давности. Но почему тогда мы полностью не перешли на эту новую технологию? Проблема в квалификации специалистов и общем подходе к строительству.

Суть технологии

Разработана она была в середине 1980-х; на украинском Здолбуновском заводе изготовили тогда первую партию трехкомпонентного цемента с 70% шлака в своем составе. Материал был использован на нескольких объектах Министерства обороны. Распад СССР помешал в полной мере реализовать госпрограмму, утвержденную в отношении ВНВ в 1990 году. Однако технологией заинтересовались за рубежом; в Китае, Аргентине и Турции ее внедрили сразу на нескольких заводах.

Сама технология заключается в измельчении в специальных мельницах цемента и перемешивании его с дополнительными компонентами: вяжущими, суперпластификаторами, песком. Давно энтузиасты и ученые изучают использование тонкомольных составляющих, к которым и относятся ВНВ. Большое количество опытов и тестов подтверждают эффективность технологии.

Перемалывание цемента с песком позволяет заменить 30-40% вяжущего без потери его свойств. При измельчении и смешивании с суперпластификатором происходит снижение водопотребности цемента и повышение его активности, что позволяет полностью раскрыть потенциал цемента.

Для производства вяжущих низкой водопотребности можно использовать лежалые цементы, которые потеряли свою активность. Технология дает вторую жизнь такому вяжущему. Произведенное ВНВ имеет более длительный срок годности, что позволяет увеличить период хранения. Но работа на ВНВ требует изменения большого количества производственных процессов и затрат. Изготавливать их на бетонных производствах очень затратно и логично было бы поставлять на заводы уже готовый продукт, а значит, его необходимо производить на цементных предприятиях.

Есть ли у нее будущее?

В цепочке задействовано много разных участников-компаний, и никто не желает брать затраты на себя. С другой стороны стоят проектировщики, которые закладывают в строительные объекты классические материалы. Переход на технологию ВНВ — это переход на новый уровень всего строительного рынка. Эта трансформация затрагивает производителей цемента, производителя химических добавок, производителей бетонов и растворов; строительные компании, проектировщиков, а также утвержденную нормативную базу.

Сложив всю информацию воедино, видно, что внедрение технологии использования ВНВ возможно только при поддержке государства. Льготные кредиты, субсидии на модернизацию производств и популяризация технологии на государственных объектах помогут перестроить рынок. Параллельно с популяризацией необходимо будет привести все нормативные документы в новый формат и активно вести работу по повышению компетенций специалистов, затронутых в этой области.

статью подготовил Андрей Анатольевич Лупий, основатель цифровой строительной платформы ОРЛАН System , сопредседатель Гильдии организаций строительного комплекса Московской Торгово-Промышленной Палаты

Читайте также: