ChSTU repository
ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
Learn More
Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6058| Title: | Нові технології використання морозостійких бетонів при відновленні залізобетонних конструкцій |
| Authors: | Юрченко, Сергій Васильович Дрючило, Володимир Михайлович |
| Keywords: | залізобетонні конструкції; морозостійкі бетони; відновлювальні роботи; нові технології; організаційно технологічні рішення |
| Issue Date: | Dec-2024 |
| Abstract: | Актуальність теми. Значна кількість залізобетонних споруд з високими ви- могами до бетону по морозостійкості, побудованих в Україні, промислових та циві- льних будинків та споруд, автомобільних і залізничних мостів, переїздів, бетонних дорожніх і аеродромних покриттів, меліоративних, морських та інших споруд - вже через 20-30 років експлуатації руйнуються і вимагають відновлення несучої здат- ності. Руйнування починаються з поверхневого шару бетону, поширюючись в гли- бину конструкції. Відбувається корозія несучої арматури і утворення раковин в бе- тоні. При експлуатації мостів і переїздів проблема посилюється динамічними змінними впливами, при цьому процеси руйнування бетону відбуваються швидше. У багатьох випадках відзначені аварії споруд. Дослідженнями встановлено, що головна причина руйнування поверхневого шару бетону конструкцій і споруд полягає в його недостатньої морозостійкості під впливом періодичних атмосферних впливів з циклічним переходом температури нав- колишнього середовища через 0 ° C. Навіть на півдні України перехід температури че- рез 0 ° C протягом року відбувається від 80 до 100 разів. Встановлено, що бетон в конструкціях і спорудах, побудованих за існуючими в даний час технологічними регламентами із застосуванням одних і тих же матеріалів, машин і механізмів, істотно неоднорідний за своїми експлуатаційними характеристи- ками - міцністю і морозостійкістю. Так коефіцієнт варіації бетону по міцності стано- вить 12-25%, а по морозостійкості ще вище - до 45%, тому руйнування бетону в кон- струкціях відбувається нерівномірно. Втрата міцності бетону навіть в невеликому числі конструкцій призводить до значного зниження експлуатаційної надійності споруд в цілому, а витрати на їх по- точний і капітальний ремонт збільшують балансову вартість за експлуатаційний період більш ніж в два рази, розробка нових технологій будівництва та відновлення залізобетонних споруд, забезпечать їх високу морозостійкість і високу однорідність бетону за міцністю і морозостійкістю, є надзвичайно актуальною. |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6058 |
| Appears in Collections: | 192 Будівництво та цивільна інженерія (Промислове і цивільне будівництво) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Magisterska robota Drychilo.pdf Restricted Access | 1.34 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Extracted text
ВСТУП Актуальність теми. Значна кількість залізобетонних споруд з високими ви- могами до бетону по морозостійкості, побудованих в Україні, промислових та циві- льних будинків та споруд, автомобільних і залізничних мостів, переїздів, бетонних дорожніх і аеродромних покриттів, меліоративних, морських та інших споруд - вже через 20-30 років експлуатації руйнуються і вимагають відновлення несучої здат- ності. Руйнування починаються з поверхневого шару бетону, поширюючись в гли- бину конструкції. Відбувається корозія несучої арматури і утворення раковин в бе- тоні. При експлуатації мостів і переїздів проблема посилюється динамічними змінними впливами, при цьому процеси руйнування бетону відбуваються швидше. У багатьох випадках відзначені аварії споруд. Дослідженнями встановлено, що головна причина руйнування поверхневого шару бетону конструкцій і споруд полягає в його недостатньої морозостійкості під впливом періодичних атмосферних впливів з циклічним переходом температури нав- колишнього середовища через 0 ° C. Навіть на півдні України перехід температури че- рез 0 ° C протягом року відбувається від 80 до 100 разів. Встановлено, що бетон в конструкціях і спорудах, побудованих за існуючими в даний час технологічними регламентами із застосуванням одних і тих же матеріалів, машин і механізмів, істотно неоднорідний за своїми експлуатаційними характеристи- ками - міцністю і морозостійкістю. Так коефіцієнт варіації бетону по міцності стано- вить 12-25%, а по морозостійкості ще вище - до 45%, тому руйнування бетону в кон- струкціях відбувається нерівномірно. Втрата міцності бетону навіть в невеликому числі конструкцій призводить до значного зниження експлуатаційної надійності споруд в цілому, а витрати на їх по- точний і капітальний ремонт збільшують балансову вартість за експлуатаційний період більш ніж в два рази, розробка нових технологій будівництва та відновлення залізобетонних споруд, забезпечать їх високу морозостійкість і високу однорідність бетону за міцністю і морозостійкістю, є надзвичайно актуальною. 9 Мета і завдання досліджень. Метою магістерської роботи є розробка ор- ганізаційно-технологічних рішень виробництва робіт, що забезпечують формування високоморозостойкого поверхневого шару в бетоні при відновленні та будівництві залізобетонних споруд. Завдання досліджень: - розробити і обґрунтувати організаційно-технологічні рішення виробництва робіт при відновленні залізобетонних споруд - розробити критерії оцінки ступеня руйнування відновлюваних залізобетон- них споруд і категорії трудомісткістю їхнього відновлення; - при відновленні залізобетонних споруд удосконалити методи визначення тру- домісткості робіт, в залежності від типу відновлюваного об'єкта і ступеня його руй- нування; кількісний і якісний склад робочих ланок, що ведуть машин і механізмів; - при будівництві залізобетонних споруд: підібрати методи визначення тру- домісткості робіт, продуктивності провідних машин і кількісного і якісного складу бригад; - вибрати метод контролю якості бетонних робіт, що забезпечує високу од- норідність бетону за міцністю і морозостійкістю; - визначити техніко-економічну ефективність запропонованих технологій. 10 РОЗДІЛ 1 АНАЛІЗ СУЧАСНОГО СТАНУ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ СПОРУД З ВИСОКИМИ ВИМОГАМИ ДО МОРОЗОСТІЙКОСТІ БЕТОНУ. У сучасних умовах ефективність експлуатації, відновлення та будівництва залізобетонних споруд, що піддаються знакозмінних атмосферних впливів, вимагає врахування сучасних досягнень в області проектування і застосування на практиці комплексних технологічних, матеріалознавчих, організаційних та економічних рішень. Вироблення оптимальних рішень вимагає врахування сучасних досягнень в області системотехніки, що вивчає технологічні, організаційні та управлінські ви- робничі системи і міжсистемні зв'язку, взаємодіючі досягненню результатів у вирішенні поставлених цілей. На тривалість, якість і вартість виконання робіт надають рішення, що прий- маються на стадії технологічного проекту і робочих креслень, що відносяться до питань організаційно-технологічної підготовки виробництва робіт на всіх етапах. Багатоваріантне опрацювання технологічних і організаційних рішень віднов- лення і будівництва морозостійких залізобетонних споруд може бути ефективно ре- алізована шляхом розробки і впровадження методів автоматизованого проектування з рішенням одно- і багатокритеріальних задач. Подальший розвиток ефективних методів планування, управління і реалізації проектів будівельного виробництва повинно вдосконалюватися з урахуванням ши- рокого комплексу питань, пов'язаних з розробкою і впровадженням комплексних методів проектування технологічних і організаційних рішень на основі сучасних матеріалознавчих, технологічних, організаційних та економічних можливостей. Це положення повною мірою лежить в основі розробки нових і вдосконалених техно- логій відновлення і будівництва залізобетонних споруд з високоморозостойкім по- верхневим шаром бетону. 11 1.1 Аналіз сучасного стану досліджень організаційно-технологічних рішень по відновленні залізобетонних споруд Найбільш ефективним сучасним способом відновлення зруйнованого поверх- невого шару бетону конструкцій і споруд є торкретування, перевага якого полягає в можливості високої механізації технологічних процесів і в об'єднанні в одній тех- нологічній послідовності процесів транспортування, укладання і ущільнення бе- тонної суміші [1]. Торкрет-бетон добре закріплюється на стелях, склепіннях і стінах, не вимагає опалубки. Гнучкий транспортний трубопровід дрібнозернистої бетонної суміші легко проходить через вузькі місця, тому виробництво робіт може здійснюватися як у вільному просторі, так і в умовах обмеженого простору. В якості в'яжучого для торкрет-бетону використовують портландцемент, сульфатостійкий цемент, шлакопортландцемент, білий портландцемент та ін. В якості наповнювача в торкретбетон використовують пісок, дрібний щебінь або гравій, легкі наповнювачі. При техніко-економічному обгрунтуванні, для отримання торкрет-фібробетони суміші можуть використовуватися фібри: металеві, поліпро- піленові, скляні та ін. Для торкрет-бетону встановлені наступні класи по міцності на стиск: С25; С30; С35; С40; С45; С50; С55; С60 Морозостійкість торкрет-бетону характеризується марками: F50; F75; F100; F150; F200; F300; F400; F500; F600; F800; F1000. Залежно від умов експлуатації торкрет-бетону, марки за морозостійкістю призначаються при випробуваннях в прісній або солоній воді [1]. Технологія відновлення залізобетонних споруд методом торкретування отри- мала розвиток і наукове обгрунтування ще в 20-х роках минулого століття. Д. С. Ро- стовцев вперше виконав дослідження і встановив закономірності відскоку ма- теріалів при торкретуванні в залежності від швидкості їх виходу з сопла [1]. У 30-і роки розпочато перші дослідження над розробками хімічних добавок для торкрет-бетону, що дозволяють прискорювати процеси схоплювання і твердіння 12 цементного каменю. У цей період отримують розвиток дослідження, спрямовані на збільшення міцності зчеплення шару торкрет-бетону з відновлюваної бетонною по- верхнею, вивчаються процеси регулювання реологічних властивостей бетонних сумішей. Ранній рівень досліджень технологій торкрет-бетону не мав високих методів вивчення фізико-хімічних процесів формування структури бетону, тому загальні за- кономірності встановити не вдалося. У цей період розвиток теоретичних положень за технологією торкрет-бетону охоплює встановлення основних параметрів технологічного процесу торкретуван- ня, обґрунтування вибору вихідних матеріалів і вивчення експлуатаційних власти- востей укладеного бетону. Однак всі ці роботи носили приватний характер, питання довговічності бетону, в зв'язку з його морозостійкістю не розглядалися. На будівельному ринку широко представлено досить ефективне обладнання різних виробників для виконання технології торкретування: АС-1 (Україна); ALIVA, MEYCO, Putzmeister (Швейцарія); REED (США); Werner Mador (Німеччина) та ін. Тому процес торкретування став одним з ефективних і надійних способів віднов- лення і посилення залізобетонних споруд. Для пристрою масивних шарів бетону, заповнення «виїмок» в бетоні і усу- нення прорізів, існує технологія «набризк-бетону», в якій використовується вели- кий заповнювач розмірами до 30 мм. Використання технології торкрет-бетону і набризк-бетону при посиленні бе- тонних і залізобетонних конструкцій. Складний механізм формування макрострук- тури торкрет-бетону представляється у вигляді двох паралельних процесів: при- стрій на бетонній поверхні пластичного шару, який формується з цементного тіста і заповнювач дрібної фракції, при цьому товщина шару суміші цементного тіста і тонких фракцій заповнювача, здатного поглинути і утримати енергію удару великих частинок заповнювача, становить 5-10 мм; часткового проникнення в шар розчину зерен крупної фракції заповнювача, розміром від 5 до 30 мм і створення таким чи- ном торкретного шару бетону. При «сухому» способі торкретування, досягаючи бетонної поверхні, частинки 13 утримуються на ній силами поверхневого натягу води. Максимальний розмір ча- сток, які утримуються на поверхні, призначається на підставі залежності енергії зв'язку системи «частинка-вода» Ступінь проникнення частинок в в'язкий шар залежить від форми, запасу кінетичної енергії і властивостей в'язкої середовища. Відносну глибину проникнен- ня зерна неправильної форми, яку висловлюють ставленням абсолютної глибини проникнення до розмірів зерна. Вважається, що регулюючи подачу води можна отримати таку ступінь в'яз- кості пластичного шару при якому зерна заповнювача при певному запасі кінетич- ної енергії долають силу опору і можуть проникати в пластичний шар на достатню глибину, що забезпечує міцність їх зчеплення, створюючи цілісність моноліту. Як показали аналізи результатів досліджень, оптимальне значення відносної глибини проникнення знаходяться в межах 0,5-1,0. Максимальний відскік очікується при використанні однофракційні напов- нювачів, а мінімальний, коли застосовуються різні фракції заповнювача в рівних кількостях. Мінімальна витрата цементу в складі торкрет-бетону повинна бути не менше 300 кг / м³. Значення В / Ц при «мокрому» способі торкретування не повин- но перевищувати 0,55, а при «сухому» способі торкретування - бути в межах 0,4- 0,5. Процес зчеплення нового і старого бетону залежить від багатьох факторів: віку бетону; характеру і якості обробки поверхні старого бетону; способу нанесен- ня; умов твердіння нового, нанесеного шару бетону і інших. Після досягнення старим бетоном 70-100% міцності, вплив його віку на вели- чину зчеплення з новим бетоном незначний. Стан поверхні затверділого бетону, перед укладанням на нього нового шару бетону, є одним з основних чинників впливу на міцність зчеплення. У сучасній технології бетону створено і має широке використання значної кількості комплексних добавок різних видів і призначення, що дозволяє цілеспря- мовано впливати на властивості цементного каменю і затверділого бетону, підви- щуючи їх якість. Введення хімічних добавок в бетон, з метою підвищення міцності 14 зчеплення шарів, пропонуються багатьма дослідженнями. При цьому, наголошуєть- ся, що міцність зчеплення модифікованого бетону в 1,5 рази вище звичайного [48]. Також використання полімерів з метою омонолічування старого бетону дає можливість отримати максимальну міцність бетону з обох сторін. Однак вони не враховується висока ймовірність відшарування таких композицій від відновленої поверхні залізобетонної конструкції, внаслідок процесів «старіння» полімеру і сут- тєвої різниці в коефіцієнтах лінійного температурного розширення. Особливо це проявляється на залізобетонних спорудах, які зазнають знакозмінних атмосферних впливів. Роботи по відновленню зруйнованого бетонного покриття полімерцемент- ними матеріалами, проведені в Німеччині, США, скандинавських та інших країнах показали, що використання полімерцементних сумішей на основі полівінілацетату і латексів полімерів не завжди дають позитивні результати. Однак, не дивлячись на недоліки полімерних композицій, в світовій практиці для закладення тріщин в цементобетонних покриттях і конструкціях широко вико- ристовують спеціальні еластичні композиції, які мають гумову основу, синтетичний неопрен, а також мастики на основі синтетичних смол. За останні роки розроблені ефективні покриття з полимербетонів. В основно- му вони використовуються для ремонту аеродромних покриттів і відновлення діля- нок доріг, які піддаються підвищеному зносу. В якості в'яжучого для полімербетону служать фуранові, епоксидні, поліефірні та інші смоли. Вітчизняний і зарубіжний досвід використання адгезійних обмазок (по суті клею) між старим і новим бетоном показує, що адгезійний шар з полімерів значно підвищує міцність зчеплення між ними. ДерждорНДІ ім. Шульгіна були проведені відповідні експериментальні дослідження. Як адгезійнмй шар використовувалися дві полімерні композиції: клей СПРУТ-5 МДІ (двокомпонентна система, яка скла- дається з поліефірної смоли ПН-1 і модифікованої добавки макродіізокціоната) і ФАЕІС-30 (фурфуролацетановий мономер - ФА з епоксидно-сланцевої смолою - ЕІС-1) . Дослідження з оцінки параметрів торкрет-бетону, при ремонті цементобетон- них покриттів, виконувалися з використанням «сухий» технології і з урахуванням 15 впливу наступних технологічних параметрів: швидкості виходу потоку; відстані сопла до поверхні нанесення; водоцементного відношення; підготовки поверхні; процесу перемішування; формування структури шару торкрет-бетону на міцність (в т.ч. міцності зчеплення) і кількості відскоку. Згідно аналізу результатів проведених досліджень, оптимальною є міцність зчеплення нового бетону зі старим, отримана при товщині адгезійного прошарку від 0,5 до 1 мм для ненаповнених прошарків, а при товщині адгезійного прошарку від 1,0 до 1,5 мм для наповнених. Проводилися дослідження впливу на міцність зчеплення часу витримки полімерного адгезійного прошарку і температури навколишнього середовища. Аналізуючи результати проведених досліджень можна стверджувати, що кожному виду прошарку притаманні оптимальні терміни нанесення торкрет-бетону і відповідний температурний режим. Дослідженнями оцінки міцності зчеплення шарів бетону встановлено, що максимальні показники міцності отримані при належній підготовці торкретуючої поверхні і використанні модифікаторів бетону. Слід зазначити, що технологія відновлення залізобетонних споруд методами торкретування, а також обладнання для цих цілей удосконалюються [11-12]. Аналіз літературних джерел свідчить, що на фізико-механічні характеристики торкрет-бетону і витрати матеріалу у вигляді відскоку, істотно впливають такі тех- нологічні характеристики, як водо-цементне відношення, кут нахилу струменя і відстань від сопла до поверхні відновлюваного бетону, а також швидкість виходу матеріалів з сопла . Однак встановити загальних закономірностей фізико-механічних властиво- стей торкрет-бетону від технологічних факторів його нанесення і складу бетону не вдалося. Не досліджені також питання: ефективності технологічних характеристик торкрет-бетону з використанням комплексних хімічних добавок і раціональних ме- тодів визначення їх складу; ефективності використання мінеральних і активних хімічних добавок в складі торкрет-бетонної суміші. Невирішені питання організації технологічних процесів торкретування, таких як розбивка фронту робіт на захватки 16 і робочі місця. Немає відомостей про оптимізацію технологічних процесів при істотних обсягах робіт шляхом складання графіків виконання робіт і їх розрахунку. Невирішені питання підвищення морозостійкості торкрет-бетону як матеріалу, визначення складу морозостійкого торкрет-бетону, а також спільної роботи шарів бетону як структурно-цілісного матеріалу. Не досліджені питання контактної зони між відновлюваним старим і новим, відновленим шаром бетону. Не розроблено ме- тоди визначення трудомісткості і тривалості виконання робіт, в залежності від сту- пеня руйнування відновлюваного залізобетонного споруди. Таким чином, проблема відновлення залізобетонних споруд не вирішена, необхідні подальші дослідження щодо вдосконалення та оптимізації технологічних і організаційних рішень. 1.2 Аналіз сучасного стану досліджень організаційно-технологічних рішень монолітного будівництва залізобетонних споруд В процесі експлуатації залізобетонних споруд, що піддаються впливу знакоз- мінних атмосферних температур, руйнування бетону починається з його поверхне- вого шару, проникаючи в глибину конструкції. Тому поверхневий шар бетону пови- нен бути високоморозостойкім і працювати в конструкції як структурно-цілісний матеріал. Сучасна технологія виробництва бетонних робіт базується на класичних ме- тодах. Бетонні суміші готують на центральних бетонозмішувальних вузлах будів- ництв і на приоб'єктних бетонозмішувальних установках. При цьому, при приготу- ванні бетонних сумішей контролюють дотримання заданої будівельною лабора- торією дозування цементу, заповнювачів, води, хімічних добавок і інших складових. Дозування матеріалів виробляють по масі або за обсягом. Похибка дозування не по- винна перевищувати: для цементу і активних мінеральних добавок ± 2,0%; для за- повнювач ± 2,5%, а для води і водних розчинів добавок ± 2,0%. Від точності до- зування компонентів бетонної суміші залежать її технологічні характеристики, фізико-механічні властивості бетону, його міцність і морозостійкість. 17 Однорідність технологічних властивостей бетонних сумішей, міцності і мо- розостійкості бетону, в значній мірі визначається якістю перемішування бетонної суміші. Тривалість перемішування дослідним шляхом визначає лабораторія. При- чому, якість перемішування бетонної суміші залежить від послідовності заповнення змішувача циклічного дії вихідними компонентами. Рекомендується спочатку в змішувач дозувати воду в кількості 15-20% від заданого кількості, потім одночасно завантажувати цемент і заповнювачі не перериваючи заливку води до необхідної норми. При введенні активних мінеральних добавок мокрим способом, спочатку за- вантажують їх водний розчин, а потім цемент і після короткочасного перемішуван- ня завантажують наповнювачі. Під час вивантаження бетонної суміші з бетоноз- мішувача її оберігають від можливого розшарування. Одним з основних показників якості бетонної суміші є її легкоукладальність, яка оцінюється показниками рухливості за осадкою стандартного конуса в санти- метрах або жорсткості в секундах. Процес доставки бетонної суміші до місця її вивантаження називається транспортуванням бетонної суміші, а до місця її укладання в межах об'єкта, нази- вають подачею бетонної суміші. Вільне падіння бетонної суміші при її виванта- женні з транспортних засобів допускається з висоти не більше 2 м. Тривалість переміщення і укладання бетонних сумішей визначається термінами схоплювання цементного тесту в бетонних сумішах, на що істотно впли- ває температура навколишнього середовища. Процес укладання бетонних сумішей складається з двох основних операцій - розрівнювання і ущільнення. Ущільнення бетонної суміші виробляється різними способами: вібрацією, вібротрамбованіем, а також поєднанням цих процесів з вакуумуванням, із застосу- ванням ефекту електроосмосу [13] та ін. Для ущільнення бетонних сумішей, з вимогами до морозостійкості бетону, за- стосовують повторне поверхневе віброущільнення майданчиковими вібраторами або віброрейками. Важливо, щоб в ущільненої бетонної суміші після застосування спеціальних методів типу вакуумирования, прессосмоса і ін. Не було так званої спрямованої капілярної пористості. При укладанні та ущільненні шарів бетонних 18 сумішей, кожний наступний шар укладають до часу початку схоплювання бетонної суміші попереднього шару. Проектні фізико-механічні властивості бетону: міцність; морозостійкість; во- донепроникність і ін., істотно залежать від умов раннього структуроутворення по- кладених бетонних сумішей і їх подальшого твердіння, температури і вологості навколишнього середовища. Не допустимі процеси висихання свежеуложенной бе- тонної суміші і твердіє до марочного віку бетону. У сучасній технології виробництва бетонних робіт широко застосовуються різні типи добавок: мінеральні; активні мінеральні; хімічні і їх різні модифікації, а також армуючі структуру бетону фіброволокна. Технологій, які передбачають створення високоморозостойкого поверхнево- го шару бетону в конструкціях і спорудах при їх будівництві, не встановлено. Найбільш повно представлені й узагальнені принципи, типи і види опалу- бок, використовуваних в монолітному будівництві залізобетонних споруд, в роботі [14]. Однак варіантів опалубок і їх конструкцій, що дозволяють при бетонуванні монолітних споруд створити двошарову композицію з високоморозостойкім зовнішнім поверхневим шаром бетону не встановлено. У цій же роботі наведено досить повний огляд технологій виробництва бетонних і залізобетонних робіт в зимовий час. Однак кількісного впливу методів зимового бетонування залізобе- тонних споруд на морозостійкість бетону не встановлено. Кожен метод носить приватний характер і досліджений повинен бути окремо, в залежності від виду і якості застосовуваних цементів і хімічних добавок. В цілому, кажучи про виробництво монолітних бетонних робіт, всі приватні технологічні процеси, методи їх виконання і контролю якості, зводяться до вимог відповідних ДБН. Складаються карти технологічного контролю і допустимі відхи- лення у відстанях між внутрішніми поверхнями опалубки від проектних розмірів. Найбільш перспективним напрямком застосування технології зведення залізобетонних споруд з високоморозостойкім поверхневим шаром бетону в Україні - є будівництво монолітних каналів, автомобільних і залізничних мостів і переїздів, морських споруд. 19 1.3 Аналіз стану проблеми підвищення морозостійкості поверхневого шару бетону під час відновлення залізобетонних споруд Накопичений досвід практики експлуатації залізобетонних споруд, що підда- ються в процесі експлуатації знакозмінних атмосферних впливів, показує, що вони руйнуються. На конструкції впливає: сонячна радіація, що викликає висихання бе- тону, нагрівання, усадку, деформації на мікро- і макрорівні і деструкцію; почергове зволоження, намокання і водонасичення бетону від атмосферних опадів, що викли- кає напругу в мікро- і макроструктурі з подальшими процесами набухання ма- теріалу, міграцією води в пористій структурі, що сприяє процесам осмотичних явищ і масопереносу, що становлять цементний камінь продуктів гідратації і по- трапляють в порову структуру бетону газів і хімічно активних з цементним каменем з'єднань у вигляді пилу - продуктів діяльності людини. Найбільш істотним впливом на залізобетонні конструкції є перехід темпера- тури через «0» ° С, тобто заморожування-відтавання матеріалу. Бетон в часі де- структується і руйнується, цим факторам сприяє дія вітру. Руйнування бетону починається з поверхневого шару, збільшуючись в глиби- ну конструкції. Відбувається корозія арматури і втрата її несучої здатності. При експлуатації залізничних і автомобільних мостів проблема посилюється ди- намічними змінними впливами на будівельні конструкції, при цьому процеси руй- нування бетону відбуваються швидше, у багатьох випадках відзначені аварії споруд. Встановлено, що експлуатаційні витрати, які включають вартість поточних і капітальних ремонтів, збільшують у багатьох випадках балансову вартість залізобе- тонних споруд за експлуатаційний період в 20-30 років більш ніж в 2 рази. Систематизація закономірності процесів корозії бетону поділяється на три основних види. До корозії першого виду віднесені процеси руйнування бетону під дією води з малою тимчасовою жорсткістю, що виникає в результаті розчинення складових частин цементного каменю і виносу їх водою. До корозії другого виду віднесені процеси, що розвиваються в бетоні в ре- зультаті обмінних реакцій між складовими частинами цементного каменю і 20 хімічними речовинами, що містяться у воді. Корозія відбувається в результаті взаємодії складових частин цементного каменю з кислотами і солями, що знахо- дяться в навколишньому середовищі. В результаті обмінних реакцій утворюються продукти, або виділяються у вигляді аморфної маси, або легко розчиняються, вна- слідок чого пористість бетону зростає, корозія збільшується. До корозії третього виду віднесені процеси руйнування цементного каменю в результаті відкладення і кристалізації в порах, капілярах цементного каменю і пу- стотах бетону малорозчинних солей. Кристалізація солей викликає виникнення значних зусиль, що призводять до руйнування структури бетону. До третього виду корозії можна віднести і вплив на водонасищенний бетон знакозмінних температур, тобто процеси заморожування-відтавання бетону. Основною причиною появи напружень в структурі водонасиченого бетону при замерзанні є процеси, пов'язані зі зміною агрегатного стану води. Це положен- ня прийнято за основу ряду гіпотез про причини і механізм руйнування бетону при спільній дії на нього води і морозу. Лід в масиві бетону утворюється у вигляді шарів, паралельних охолоджувальної поверхні, а руйнування його структури відбу- вається під дією тиску зростаючих кристалів льоду. Гіпотеза про гідравлічний тиск ґрунтується на припущенні, що замерзають шари бетону розширюються і тиснуть на ще не замерзлу воду всередині тіла бето- ну. Віджимаюча вода проходить через тонкопористу структуру бетону зустрічаючи опір, в результаті чого розвивається гідравлічний тиск, який є причиною руйнуван- ня бетону при заморожуванні. Існує гіпотеза про гідростатичнмй тиск води, який може привести до руй- нування стінок пор і капілярів в заморожуваному цементному камені, внаслідок ви- никнення тангенціальних напружень розтягу. Головними чинниками, що визнача- ють величину напружень в стінках капілярів цементного каменю при замерзанні води, є: ступінь заповнення капілярів водою; проникність стінок, по відношенню до води; швидкість заморожування; параметри, що характеризують внутрішні розміри капілярів і товщина їх стінок. Процес руйнування бетону під навантаженням осьового стиснення прийнято 21 характеризувати двома основними показниками міцності: нижньою межею області освіти мікротріщин, яка визначається величиною напруги стиснення, при якій по- чинається інтенсивний розвиток мікротріщин в зоні зчеплення і, верхньою межею області пружної роботи бетону. Кордон пружної роботи бетону відповідає найбіль- шому скороченню часу поширення ультразвукового імпульсу в навантаженому бе- тонному зразку. Ця межа називається верхньою межею галузі освіти мікротріщин, Який визначається величиною напруги стиснення, при якій починається розвиток мікротріщин в цементному камені і утворення «безперервних мікротріщин». Вели- чина верхньої межі області розвитку пластичних деформацій, відповідає зростан- ню величини коефіцієнта поперечної деформації до 0,5. При цьому, проходження ультразвукового імпульсу наближається до первісного значення для ненавантажено- го бетону. Суттєвою особливістю цементного бетону є безперервно триваючий процес гідратації цементу. В результаті чого відбувається ущільнення і зміцнення скелета матеріалу, істотно змінюється будова порового простору. Капілярний простір запов- нюється продуктами гідратації цементу і цементним гелем, що містить мікропори. При цьому, значно зростає питома поверхня цементного каменю і знижується за- гальна пористість бетону. Істотне значення мають умови експлуатації бетону в конструкції. Перш за все, це температура і його стан вологості. Тривале витримування бетону у вологих умо- вах при плюсовій температурі призводить до самозаліку матеріалу, затягування мікро- і макротріщин. Деяке підвищення морозостійкості циклічно навантажувати бетону було від- значено в тих випадках, коли вологість при даній мінімальної мінусовій темпера- турі не перевищувала «граничного» значення. Результати вивчення впливу напруженого стану бетону, при різних видах навантаження, на його морозостійкість мають велике значення для практики проек- тування довговічних залізобетонних конструкцій. Однак необхідно враховувати дані, які показують, що циклічне заморожування і відтавання бетону істотно впли- ває на характеристики міцності зони мікротріщиноутворень. Отже, величина σmax, 22 певна для звичайних умов навантаження бетону, мабуть, не може служити кри- терієм його морозостійкості в навантаженому стані. Ряд дослідників пов'язують швидкість руйнування бетону при багаторазовому поперемінному заморожуванні і відтаванні з «критичним ступенем його водонаси- чення», характеризуючи цією величиною температурний стан вологості бетону, з точки зору його морозостійкості. Ця величина визначена експериментально як функція ступеня зниження негативної температури. При заморожуванні бетону до - 10-60 ° C вона змінюється від 90 до 65% від граничного заповнення об'єму пор во- дою. Результати практичних досліджень показують, що заповнювач в бетоні робить істотний вплив на його морозостійкість, впливаючи на формування структури це- ментного каменю. Структуроутворююча дія дрібного і крупного заповнювача в бе- тоні проявляється через розвиток ослабленої контактної зони між зернами запов- нювача і цементним каменем. У зв'язку з цим, до заповнювачів ставляться вимоги щодо кількості містяться в ньому домішок. Встановлено, що на морозостійкість бе- тону впливають внутрішні напруги в його структурі, що виникають внаслідок відмінності температурних деформацій наповнювачів і цементного каменю при за- морожуванні і відтаванні. Результати численних робіт, проведених в останні десятиліття, з вивчення технологічних факторів приготування, доставки, укладання, ущільнення і умов твердіння бетонних сумішей показують, що в даний час існує єдина думка про їх значущість на морозостійкість бетону. Особлива увага приділяється заходам, що дозволяє пом'якшити вплив деструктивних процесів, що розвиваються в структурі бетону під впливом прискорених методів твердіння. Результати досліджень переконливо показують, що бетон конструкцій і спо- руд неоднорідний за міцністю і морозостійкістю. Однорідність структури і власти- востей бетону залежить від стабільності властивостей в'яжучого: активності, нор- мальної густоти тіста, термінів схоплювання, тонкості помелу і мінерального скла- ду. При використанні цементу навіть з одного заводу можна очікувати мінливість його активності від 5-8% до 12-14% і вище. За даними випробувань в лабораторіях 23 цементних заводів Гігант і Воскресенського, коефіцієнт варіації (Cv) активності цементу склав 6-9%, причому 50-75% загальної мінливості обумовлено варіацією між окремими партіями цементу, нестабільністю хімічного складу і нормальної гу- стоти цементного тіста. Значення нормальної густоти цементного тіста коливається від 16% для пла- стифікованих і гідрофобних до 35% у шлакопортландцементів, пуцоланових і змішаних в'яжучих. При змішуванні цементів різних постачальників можлива знач- на мінливість нормальної густоти цементного тесту, що зумовить високу неодно- рідність властивостей бетону, так як коливання нормальної густоти в межах тільки 1% викликають коливання водопотребности суміші на 1,5-3%. Найвища неоднорідність цементу зафіксована за термінами схоплювання: Cv початку схоплювання - 23,5%, закінчення - 18,9%. Дослідженнями встановлено, що однорідність бетону залежить від таких вла- стивостей заповнювача як міцність гірської породи, дробильність, гранулометрич- ний склад, вологість, характер поверхні, водопоглинання, зміст слабких і вивітре- них зерен, домішок. Якість крупного заповнювача залежить від виду гірських порід, для яких характерна певна мінливість мінерального складу, структури, текстури, відмінність фізико-механічних, хімічних і технологічних властивостей. Заповнювач навіть з одного родовища неоднорідний за міцносними властиво- стями. Коливання середніх значень межі міцності на стиск досягають: для гранітів, діабазів та інших вивержених порід ± 15%, для щільних вапняків і доломіту ± 50%, для пористих і тріщинуватих порід ± 80-100%, для пісковиків ± 20%. Коливання забрудненості щебеню від 0,3-1% обумовлює коливання марки бе- тону по водопроникності від В10 до В8. Підвищення забрудненості щебеню до 3% знижує марку бетону до В2. Негативну роль при цьому відіграють містяться в ще- бені слабкі зерна. Міцність зчеплення цементного каменю з різними гірськими породами змінюється від 36 до 82% від опору розтягуванню при вигині. З наведених даних видно наскільки негативно може позначитися змішування різних видів заповнювач на однорідності властивостей бетону. 24 Застосовуваний як заповнювач щебінь з гравію також неоднорідний за своїми характеристиками і неоднозначно впливає на властивості бетону. З наведеного аналізу причин руйнування бетону і його неоднорідності оче- видно, що вони неоднозначні. Немає загальних методик оцінки ступеня руйнування залізобетонних конструкцій і споруд, що дозволяють визначати трудомісткість і тривалість їх відновлення. Не встановлено єдиних методів визначення складу моро- зостійких бетонів, в залежності від параметрів їх структури. Не встановлено до- стовірних методів раціонального складання та оцінки ефекту дії комплексних хімічних і мінеральних добавок на морозостійкість бетону. Не встановлено ефек- тивних методів прогнозування морозостійкості бетону. 1.3.1 Аналіз досліджень процесу формування контактної зони між це- ментним каменем і заповнювачем після укладання бетонних сумішей. Контактна зона «цементний камінь-заповнювач» формується в період укла- дання, ущільнення і затвердіння бетонних сумішей, визначаючи тим самим основні якості монолітних споруд - міцність і морозостійкість. Бетон розглядається як композиційний матеріал, що складається з матриці - цементного каменю, зерен заповнювача і контактної зони. Контактна зона, як елемент структури бетону, формується в результаті фізико- хімічних процесів, що проходять між цементним тістом і зернами заповнювача. Зерна заповнювача в бетонній суміші поділяють цементне тісто на мікрооб'єми - «структурні осередки». Формування структури цементного каменю і контактної зо- ни в бетоні визначається будовою цих «структурних осередків». Склад і будова кон- тактної зони залежать від хіміко-мінералогічного складу в'яжучого, умов і часу твердіння. Обсяг контактного шару в бетоні з даних матеріалів пропорційний площі поверхні заповнювача, тобто залежить від питомої поверхні і об'ємного вмісту за- повнювача в бетонній суміші і нерозривно пов'язаний з об'ємною концентрацією цементу в бетонної суміші (СЦ) та її коефіцієнтом нормальної густоти (KНГ). Товщина контактної зони може значно змінюватися в залежності від виду за- 25 повнювача. Наприклад, у бетону нормального твердіння на гранітному щебені вона склала 30-50 мкм, на вапняковому щебені 40-160 мкм. Тепловологісна обробка бе- тону сприяє збільшенню величини контактного шару приблизно в 2-3 рази. За своїм складом і будовою контактний шар може відрізнятися від решти це- ментного каменю. Дослідження контактного шару за допомогою електронного ска- нуючого мікроскопа показали наявність трьох граничних зон між заповнювачем і цементним каменем. Перша зона - кордон заповнювач з «подвійною плівкою» розташована на його поверхні, покритої шаром Са (ОН) 2 товщиною 1,5 мкм і зрос- тками С-S-Н-гелю. Друга зона - кордон «подвійний плівки» з вторинним вапняним шаром. Ця зона утворюється після кількох діб гідратації цементу. Вторинний ва- пняний шар складається з пластинок Са (ОН) 2, що з'єднують «подвійну плівку» з цементним каменем. Третя зона - кордон вторинного вапняного шару з цементним каменем. Другий вапняний шар виростає з пір цементного каменю в сторону «подвійний плівки». Контактна зона між цементним каменем і заповнювачем формується за участю води, адсорбованої на поверхні зерен заповнювача. Знаючи загальну площу зони контакту і товщину шару, визначеного експериментально, можна розрахувати усереднений обсяг контактного шару. Контактний шар істотно послаблюється за рахунок пор, утворених під заповнювачем в результаті седиментаційних процесів. Цим пояснюється анізотропія властивостей бетону в поперечному і поздовжньому напрямках до площини укладання бетонної суміші в конструкцію. Якість контакт- ної зони між цементним каменем і заповнювачем в значній мірі впливає на міцність, проникність, морозостійкість і довговічність бетону в цілому. Основною причиною руйнування бетону, при різному впливі на нього, є розт- ріскування. Міцність контактного шару в бетоні щільної структури в 5-7 разів мен- ше міцності цементного каменю. Цим фактором пояснюється пошарове руйнування бетону при заморожуванні-відтаванні і його неоднорідність. Тому контактний шар можна розглядати як менш міцну внутрішню поверхню розділу, яка з одного боку є дефектом структури бетону, а з іншого - більш слабким включенням, здатним ефек- тивно гальмувати поширення внутрішніх тріщин. 26 При вивченні міцності, деформаційних властивостей, морозостійкості, тріщиностійкості і т. Д. Необхідно звертати особливу увагу на роль контактної зони, що є важливим структурним елементом бетону. Таким чином, аналіз розглянутих досліджень показав, що загальних зако- номірностей процесів раннього структуроутворення цементних систем, в залеж- ності від їх складу, на основні властивості бетону - міцність і морозостійкість, встановити не вдалося. Тому видається, що найбільш зрозумілими і прийнятними для подальших досліджень є такі технологічні характеристики бетонних сумішей, як концентрація цементу в бетонної суміші і коефіцієнт нормальної густоти це- ментного тіста. Необхідно встановити для бетонних сумішей закономірності і за- лежності формування структури бетону в початковий період структуроутворення і його твердіння, які необхідні для проектування таких технологічних параметрів як: час приготування і укладання шарів бетонних сумішей; способи ущільнення бетон- них сумішей; умови їх твердіння. Ці залежності необхідні як для бетонних сумішей з хімічними добавками, так і без добавок. Встановлення залежностей раннього структуроутворення бетонних сумішей необхідні для встановлення технологічних параметрів укладання бетонних сумішей, що забезпечують надійність і умови спільної роботи шарів бетону як структурно-цілісного матеріалу. 27 Висновки по розділу 1 1. Проаналізована практика експлуатації, будівництва та відновлення залізобе- тонних споруд, що працюють в умовах знакозмінних атмосферних впливів. Значна кількість побудованих споруд вже через 20-40 років експлуатації руйнуються і ви- магають відновлення несучої здатності. Руйнування починається з поверхневого шару бетону, поширюючись в глибину конструкції, що підтверджує наукову акту- альність теми магістерської роботи. 2. Проведено аналіз сучасних досліджень причин руйнування залізобетонних споруд, внаслідок впливу на них знакозмінних атмосферних впливів і методів підвищення морозостійкості бетону в процесі проектування його складу і вироб- ництва робіт. Встановлено, що існуючі методи проектування організаційно- технологічних рішень не охоплюють сучасних можливостей підвищення морозо- стійкості бетону в процесі виробництва робіт. Досліджень в напрямку комплексного вирішення питання, шляхом проектування технологічних і організаційних рішень процесів відновлення і будівництва залізобетонних споруд з високоморозостойкім поверхневим шаром бетону не проводилося. 28 РОЗДІЛ 2 МЕТОДОЛОГІЯ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЕКТУВАННЯ ПРОЦЕСІВ ВІДНОВЛЕННЯ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ СПОРУД З ВИКОРИСТАННЯМ МОРОЗОСТІЙКОГО БЕТОНУ 2.1 Методологія комплексного проектування організаційно- технологічних рішень відновлення залізобетонних споруд з високими ви- могами до морозостійкості бетону. Існуючі методи організаційно-технологічного проектування процесів віднов- лення і будівництва залізобетонних споруд не охоплюють сучасних можливостей до вимог якості застосовуваних матеріалів, морозостійкості бетону і технології вироб- ництва робіт. Тому для проектування організаційно-технологічних рішень процесів ремонту, відновлення та будівництва залізобетонних споруд, які передбачають фор- мування високоморозостойкого поверхневого шару в бетоні, необхідна методологія, що дозволяє враховувати сучасні рішення матеріалознавчих, технологічних, ор- ганізаційних та економічних проблем. У магістерській роботі принципи проектування організаційно-технологічних процесів відновлення та будівництва залізобетонних споруд реалізуються в наступ- ній послідовності: Отримання даних на технологічне проектування: оцінка архітектурно- планувальних і конструктивних рішень споруди; оцінка можливостей і конкретних умов виконання комплексного процесу будівельно-монтажних робіт. При проектуванні технологічних і організаційних рішень відновлення залізо- бетонних споруд необхідно провести обстеження їх технічного стану і встановити ступінь їх руйнування, на підставі якої слід визначати спосіб, трудомісткість і три- валість їх відновлення. Розробка основних вимог до технологічних і організаційних рішень, які за- безпечують високу якість виконання робіт і роботу конструкції як структурно- 29 цілісного матеріалу. При відновленні залізобетонних споруд слід використовувати автоматизовані методи розрахунку змінного завдання і його параметрів для робітників бригад. По кожному з можливих варіантів технологічних рішень виробництва робіт визнача- ються техніко-економічні показники: число робочих змін, необхідних для виконан- ня робіт; трудомісткість виконання одиниці продукції в чол. ∙ год / м² або чол. ∙ год / м³; собівартість виконання одиниці продукції, в грн / м² або грн / м³; наведені вит- рати грн / м² або грн / м³; чистий дисконтований дохід в грн. та інші необхідні по- казники. При бетонуванні лінійно-протяжних об'єктів доцільно застосовувати автома- тизований метод розрахунку ситуативних організаційних рішень із застосуванням циклічно-переміщуваних бетонних міні-заводів, виходячи із заданого терміну вико- нання робіт. Для кожного можливого варіанту комплексної технології виробництва робіт визначається техніко-економічна ефективність від її впровадження з урахуванням тривалості експлуатації споруди, збільшення можливих термінів до поточних і капітальних ремонтів з урахуванням вартості експлуатації та обслуговування спо- руди. Виходячи з практики експлуатації залізобетонних споруд необхідно при підрахунках техніко-економічних показників враховувати можливості використання вітчизняних та місцевих будівельних матеріалів. Для чого необхідне проведення лабораторних, порівняльних та уточнюючих досліджень фізико-технічних власти- востей матеріалів, передбачуваних для використання в будівництві або ремонті, з урахуванням реальної технології їх застосування на будівельному майданчику, в конкретних умовах будівництва. Повинна бути виконана: оцінка якості дрібного і крупного заповнювача для приготування бетонних сумішей; оцінка якості та техно- логічних властивостей застосовуваного цементу; оцінка якості та ефекту дії засто- совуваних комплексних хімічних і активних мінеральних добавок. За найбільш ефективний варіант, прийнятий до виконання робіт, відпраць- овується графічна і розрахункова частина у вигляді пояснювальної записки і техно- 30 логічних карт в обсязі, рекомендованому відповідними ДБН. Одночасно уточ- нюються обсяги робіт прийнятого робочого варіанту комплексного процесу вироб- ництва робіт. Складається калькуляція трудових витрат всього комплексного технологічно- го процесу, машинного часу провідних машин і механізмів, визначається зарплата робітників. Уточнюється кількісний і якісний склад комплексної бригади. Складаються графіки виконання комплексного будівельного процесу у вигляді циклограм, лінійних або мережевих моделей. Складаються таблиці потреби в матеріальних і технічних ресурсах: основних будівельних матеріалів, деталей і напівфабрикатів; машин, обладнання, механізова- ного інструменту, інвентарю та пристосувань; експлуатаційних матеріалів. Ро- зробляються таблиці контролю якості виконання технологічних операцій будівель- ного процесу, допуски при виконанні будівельних операцій з техніки безпеки. На графічної частини технологічного проекту слід давати короткі вказівки по технології виробництва робіт. Відповідно до графіка виконання робіт розробляється графік завезення кон- струкцій, матеріалів та інших матеріально-технічних ресурсів, необхідних для за- безпечення всього комплексного процесу виробництва робіт. Уточнюються техніко-економічні показники комплексного технологічного процесу: тривалість робіт в змінах, добі; загальна трудомісткість в людино-годинах, людино-змінах, вироблення на одного робочого в зміну: люд.зм / м²; люд.зм / м³; люд.зм / грн .; витрати машинного часу роботи кожної машини і всього комплекту машин на весь обсяг робіт в машино-змінах; витрати енергоресурсів і витрата па- ливно-мастильних матеріалів на весь обсяг робіт; амортизаційні відрахування по кожній машині і на весь комплект машин; визначаються інші необхідні показники. Визначається загальна техніко-економічна ефективність процесу будівництва, ви- ражена в скороченні витрат машинного часу, трудомісткості, енергоресурсів, збіль- шення чистого дисконтованого доходу і ін. Розробляються короткі вказівки щодо виконання робіт для графічної частини технологічної карти, в яких зазначено: найменування комплексного процесу; прий- 31 няті способи виконання робіт; склад комплексної механізації; кількісний і якісний склад робітників-виконавців по ланках і бригаді в цілому; термін виконання робіт в змінах і змінність; ритм завезення, складування і споживання матеріалів; робота з транспортних засобів за часовим графіком; порядок контролю якості виконання технологічних операцій будівельних процесів; вказівки з техніки безпеки виконання робіт і загальномайданчикові. При необхідності розробляються інші вказівки, які визначаються відповідними технологічними операціями і процесами, відповідно до ДБН. Здійснюється наукове обгрунтування ефективності варіантів інвестиційних рішень відновлення або будівництва залізобетонних споруд з високоморозостойкім поверхневим шаром бетону.Методологія встановлення ступеня руйнування залізо- бетонних споруд і категорій трудомісткістю їхнього відновлення. Недостатнє врахування чинників корозійної стійкості бетону при проектуван- ні, будівництві і ремонті будівельних конструкцій і споруд призводить до того, що постійні витрати на поточний і капітальний ремонт, тільки для відновлення їхнього фізичного зносу, в багатьох випадках, збільшують балансних вартість споруди через 20-30 років експлуатації в більш ніж 2 рази, в порівнянні з початковою. При виконанні обстежень технічного стану бетонних і залізобетонних кон- струкцій і споруд слід застосовувати різні методики досліджень [23]. Глибину карбонізації бетону слід визначати за методикою НДІЗБ на свіжому сколі бетону, шляхом нанесення 1% розчину фенолфталеїну в етиловому спирті. Інші лабораторні дослідження (вологість, водопоглинання, пористість, відхилення від розмірів, визначення стійкості матеріалів і т. П.) Проводити відповідно до вимог чинних стандартів. Справжніми дослідженнями проаналізована практика тривалої експлуатації залізобетонних споруд. Встановлено, що навіть на півдні України (м.Запоріжжя) перехід температури через 0 ° С протягом року відбувається від 80 до 100 разів. Показано, що значна кількість побудованих споруд (20-40 років експлуатації) перебувають в аварійному технічному стані і вимагають відновлення несучої здат- ності і капітального ремонту. Руйнування бетону в усіх проаналізованих випадках 32 починається з поверхневого шару і відбувається пошарово, поширюючись в глиби- ну конструкцій і споруд. Необхідність виконання ремонту зруйнованих конструкцій і споруд вимагає прийняття неоднозначних рішень по технології їх відновлення. Рис. 2.1. Руйнування поверхневого шару бетону третього ступеня, в глибину масиву конструкції з утворенням раковин (40 років експлуатації) 33 Рис. 2.2. Руйнування поверхневого шару бетону четвертого ступеня, з повним ого- ленням несучої арматури, освітою наскрізних отворів і прорізів у конструкціях, мо- нолітного мосту (40 років експлуатації) Рис. 2.3. Руйнування поверхневого шару бетону четвертого ступеня, з утворенням наскрізних отворів і прорізів у конструкціях, (40 років експлуатації) 34 Рис. 2.4. Руйнування поверхневого шару бетону третього ступеня, в глибину масиву конструкцій з повним оголенням несучої арматури і утворенням раковин, (45 років експлуатації) Рис. 2.5. Руйнування поверхневого шару бетону другого ступеня, до оголення несу- чої арматури на всю її товщину, (45 років експлуатації) 35 Рис. 2.6. Руйнування поверхневого шару бетону третього ступеня, в глибину масиву конструкцій з повним оголенням несучої арматури і утворенням раковин, (45 років експлуатації) Рис. 2.7. Руйнування поверхневого шару бетону четвертого ступеня, з утворенням наскрізних отворів в конструкціях, (45 років експлуатації) 36 Рис. 2.8. Руйнування поверхневого шару бетону другого ступеня, з повним оголен- ням несучої арматури, монолітних конструкцій (35 років експлуатації) Рис. 2.9. Руйнування поверхневого шару бетону четвертого ступеня, з утворенням 37 наскрізних отворів в конструкціях, (50 років експлуатації) За результатами обстежень технічного стану залізобетонних конструкцій і споруд встановлювали ступінь їх руйнування і категорії трудомісткості відновлен- ня, які необхідні для прийняття технологічних і організаційних рішень їх віднов- лення, визначення трудомісткості, тривалості та вартості виконання робіт. В подальшому запропоновано використовувати чотири ступені руйнування конструкцій і чотири категорії трудомісткісті їхнього відновлення. Перша ступінь - руйнування бетону до несучої арматури; друга ступінь - руйнування бетону до оголення несучої арматури на всю її товщину; третя ступінь - руйнування бетону в глибину масиву конструкцій з повним оголенням несучої арматури і утворенням раковин; четверта ступінь - руйнування бетону з утворенням наскрізних отворів. Кожному критерію оцінки ступеня руйнування поверхневого шару бетону конструкцій відповідає категорія трудомісткості його відновлення, відповідно: пер- ша категорія трудомісткості відновлення поверхневого шару бетону; друга категорія трудомісткості; третя категорія трудомісткості; четверта категорія трудомісткості. 2.2 Основні вимоги до організаційно-технологічних рішень формування висо- коморозостойкого шару в бетоні при відновленні залізобетонних споруд. Існуючі методи ремонту і відновлення конструкцій і споруд засновані на ме- тодах торкретування дрібнозернистою бетонною сумішшю без будь-якого врахування умов роботи конструкцій. Тому ремонтні роботи, як поточні, так і капітальні, при існуючих технологіях не вирішують проблему захисту конструкцій і споруд від агресивних впливів навколишнього середовища і, як правило, збільшу- ють їх балансову вартість за експлуатаційний період більш ніж в 2 рази. Тому од- ним із головних завдань у вирішенні поставленої проблеми відновлення зруйнова- них конструкцій і споруд є забезпечення високої морозостійкості і міцності поверх- невого шару бетону, а експлуатаційні, міцності і деформативні характеристики по- 38 верхневого шару бетону повинні бути вище аналогічних показників бетону основ- ного шару. Справжні дослідження організаційно-технологічних рішень відновлення конструкцій і споруд базуються на: критерії ступеня їх руйнування і категоріях трудомісткості відновлення, необхідних для визначення способу їх відновлення, трудомісткості, тривалості та вартості ремонтно-відновлювальних робіт; науково- обгрунтованих способах технології отримання високоморозостойкого бетону, для поверхневого шару конструкцій і споруд; принципах науково-обгрунтованої тех- нології та організації формування високоморозостойкого поверхневого шару в бе- тоні конструкцій і споруд в процесі їх відновлення і методикою комплексного проектування організаційно-технологічних рішень виробництва робіт, що вклю- чає рішення матеріалознавчих, технологічних, організаційних та економічних проблем, Експериментально і на практиці, за результатами впровадження розроблених технологій на ряді об'єктів України доведено, що високоморозостійкий поверхне- вий шар бетону, раціонально підібраного складу, виконаний за технологічним ре- гламентом виробництва робіт, працює як структурно-цілісний матеріал з високими фізико-технічними характеристиками. При заморожуванні у водонасиченому стані не має аномальних деформацій розширення, у нього більш високі характеристики міцності і деформативні характеристики, ніж у бетонної матриці основного шару. При цьому, поверхневий шар бетону не розтріскується і не розшаровується при будь-якої протяжності контактної зони, що підтверджено дослідженнями міцності і деформативних властивостей бетону, дилатометрічні дослідженнями, Залежно від ступеня руйнування конструкцій і споруд технологічні та ор- ганізаційні процеси виробництва робіт по їх ремонту і відновленню високоморозо- стойкім поверхневим шаром повинні передбачати створення компенсуючого, мо- дифікованого комплексними хімічними добавками перехідного шару і шару сро- станія цементів між активованим старим і новим бетоном, що виключить мож- ливість відшарування відновленого шару бетону в процесі його змінного заморо- жування і відтавання і забезпечить його роботу як труктурно-цілісного матеріалу. 39 2.3 Обгрунтування технологічних характеристик бетонних сумішей, в зв'язку з їх властивостями Властивості бетонних сумішей характеризуються реологічними параметрами: граничним напруженням зсуву і пластичною в'язкістю. Цементні системи при дії на них вібрації є тиксотропна зруйновані структури з властивостями, притаманними для них в конкретних умовах впливу частоти і амплітуди вібрації. Під час вібрації максимальне напруження зсуву бетонної суміші наближається до нуля, а в'язкість знижується до ньютонівської в'язкості гранично зруйнованої структури - тим швидше, чим вище інтенсивність віброущільнення бетонної суміші [23]. Технологічні властивості бетонних сумішей взаємопов'язані з реологічними властивостями: жорсткість з в'язкістю бетонної суміші, а розплив стандартного ко- нуса з граничним напруженням зсуву. Максимальне напруження зсуву бетонних сумішей визначалося шляхом висмикування металевого стержня з різьбою (діаметр 16, довжина 100 мм) з ущіль- нених бетонних сумішей через 30 хв. після замішування рідкою фазою. Визначення структурної в'язкості бетонних сумішей виробляли на приладі, заснованому на принципі закінчення суміші з отвору малої площі. Прилад скла- дається з металевого циліндра, що має в нижній частині отвір, шибера, стежить устрою, виконаного у вигляді штока з диском і направляє. Прилад закріплюється на віброплощадці і заповнюється бетонною сумішшю, обсяг якої в ущільненому стані становить 6 літрів. Потім, встановлюється стежить пристрій і включається вібро- майданчик. Після ущільнення суміші відкривається шибер. Час, витрачений на зниження рівня суміші від Н1 до Н2 фіксується. Характер переміщення суміші в приладі і характер вібраційного впливу на неї близький до найбільш поширених видів ущільнення. Прилад дозволяє однаковим способом досліджувати різні це- ментні системи: цементне тісто, Важливою технологічною характеристикою структури бетонних сумішей є склад цементного тіста, що знаходиться в прошарках між зернами заповнювача. Склад цементного тіста визначає його консистенцію, від якої в свою чергу, зале- 40 жить внутрішнє тертя бетонної суміші. Структурна в'язкість бетонних сумішей визначається при вібрації. Вібрація сприяє Тиксотропному розрідженню бетонних сумішей і перерозподілу води замішування в суміші. Вода, адсорбована на поверхні зерен заповнювача, утри- мується поверхневими силами. Вода, що відокремилася з цементного тіста в ре- зультаті внутрішнього мікророзслоювання і седиментації цементного тіста, знову втягується в цементне тісто, підвищуючи його пластичність. Всі ці процеси прохо- дять в цементному тісті, що знаходиться в тонких шарах між зернами заповнювача, будова яких визначається об'ємною концентрацією цементу в бетонної суміші і коефіцієнтом нормальної густоти цементного тіста. Тому незважаючи на те, що в цементне тісто при вібрації залучається частина імобілізованої за рахунок впливу заповнювач води, Залежно структурної в'язкості від концентрації цементу зберіга- ються. У той же час, від змісту заповнювача в бетонній суміші залежить товщина прошарку цементного тіста між зернами заповнювача, яка пов'язана з концентра- цією цементу в бетонній суміші. Таким чином, структурна в'язкість бетонних сумішей, так само як і максимальне напруження зсуву, визначається величиною концентрації цементу і коефіцієнтом KНГ. При збільшенні СЦ товщина прошарку цементного тесту між зернами заповнювача збільшується, тому вплив заповнювача на реологічні властивості бетонних сумішей зменшується. Чіткі залежності рео- логічних характеристик бетонних сумішей від вмісту в них води існують при обліку об'ємної концентрації цементу і коефіцієнта нормальної густоти цементного тесту в бетонній суміші. Властивості цементного тіста з різним водоцементним відношенням (В / Ц) залежать від форми зв'язку води в системі, що пояснює відсутність кореляції між фактичними величинами концентрації цементу і води в ущільнених цементних складах у всьому діапазоні зміни В / Ц. При рівномірному збільшенні кількості во- ди, зі збільшенням В / Ц, фактична концентрація цементу в одиниці об'єму суміші змінюється нерівномірно. Перша зона знаходиться в інтервалі В / Ц від мінімально можливого до 0,695НГ (нормальної густоти цементного тіста). При збільшенні В / 41 Ц в даному діапазоні відбувається все більш рівномірне змочування зерен цементу з утворенням гідратів плівок. Зі збільшенням кількості води збільшується кількість водяних менісків між окремими зернами цементу. Висновки по розділу 2 Розроблено критерії для оцінки ступеня руйнування відновлюваних залізобе- тонних споруд і, відповідні їм, категорії трудомісткістю їхнього відновлення. Перша ступінь руйнування - до оголення несучої арматури; друга - на всю товщину несу- чої арматури; третя - з утворенням раковин; четверта - з утворенням наскрізних от- ворів. 42 РОЗДІЛ 3 АНАЛІЗ ОСНОВ ВІДНОВЛЕННЯ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ СПОРУД З ВИСОКИМИ ВИМОГАМИ ДО БЕТОНУ ПО МОРОЗОСТІЙКОСТІ 3.1 Розробка технологічних рішень відновлення залізобетонних споруд високоморозостійким поверхневим шаром бетону Основною метою виконання технологічного процесу очищення поверхні бе- тонних і залізобетонних конструкцій і споруд від руйнованого шару бетону - є підготовка поверхні до виконання технологічного процесу піскостуєння бетону і несучої арматури, а основним принципом технологічного процесу - є досягнення якісних вимог до підготовки поверхні, шляхом використання механічних інстру- ментів, пневмоотбойних і електровідбійних молотків, а також ручних інструментів: зубил, молотків, молотка кірки та інших. Для всіх чотирьох ступенів руйнування поверхневого шару залізобетонних споруд, а також горизонтальних, вертикальних і стельових поверхонь, основні принципи очищення поверхні від руйнованого шару бетону ідентичні, з невеликою різницею в трудомісткості виконання робіт. Підготовлена поверхня бетону і очищена арматура, перед виконанням по- дальшого технологічного процесу – очистки піском, приймається після проходжен- ня контролю якості виконаних робіт. Основною метою виконання технологічного процесу піскоструєння бетонної поверхні є: очищення її від руйнованої затверділої розчинної складової бетону і цементного каменю; активація дрібного і крупного заповнювача; оголення ще не вступившого в хімічну реакцію цементу (10-30%) і досягнення якості активації бе- тонної поверхні. При піскоструєнні залізобетонних конструкцій і споруд, в технологічний процес включаються технологічні операції піскоструєння сталевої арматури і, при необхідності, її посилення шляхом установки додаткових стержнів. 43 Технологічні процеси піскоструєння бетонної поверхні і сталевої арматури здійснюються грубозернистим кварцовим піском з модулем крупності (Мк) не менше 1,8, що містить в своєму складі фракцію менше 0,14 мм, не більше 5%. Про- цеси очищення здійснюються за допомогою типових компресорних установок, які забезпечують подачу сухого стисненого повітря під тиском, не менше 5 і не більше 8 атмосфер. Для всіх ступенів руйнування залізобетонних споруд основні принци- пи піскоструєння арматури ідентичні, з різницею в трудомісткості виконання робіт. Піскоструєну поверхню бетону і арматури перед виконанням подальшого техно- логічного процесу - продувки поверхні гарячим повітрям, приймається після про- ходження контролю якості виконання робіт. При відновленні залізобетонних конструкцій і споруд третього і четвертого ступеня руйнування, мають відновлювану площу руйнування більше 5 м² - слід встановлювати металеву сітку з осередком 100 × 100 мм, при товщині дроту 3-5 мм. На бетонних конструкціях і спорудах металева сітка закріплюється на метале- вих анкерах довжиною до 100 мм, товщиною до 10 мм, заглиблених в бетон методом Засвердлювання отворів в бетоні на глибину 60-70 мм і їх забивання легкої кувалдою або молотком, із застосуванням в якості ущільнювача цементного тіста . Анкера встановлюються в бетоні в шаховому порядку, на відстані не менше ніж через 500 мм. Металева сітка закріплюється до анкерів за допомогою в'язального дроту, на відстані 10-15 мм від поверхні бетону. При установці металевої сітки над утворени- ми порожнинами, прорізами і виїмками в бетонних конструкціях - довжину анкер- них стрижнів допускається регулювати. Всі роботи по установці металевої сітки по- винні бути закінчені до технологічного процесу - продувки бетонної поверхні гаря- чим сухим повітрям. Основною метою виконання технологічного процесу продувки і прогріву га- рячим сухим повітрям бетонної поверхні, є її знепилювання і розігрів в верхньому шарі, на глибину не менше 10 мм. Основним принципом технологічного процесу продувки і прогріву поверхні бетону гарячим повітрям, є забезпечення якості знепилювання бетону і розігрів по- вітря, що міститься в порах верхнього, щільного, очищеного від продуктів корозії 44 шару бетону, до можливо більшої температури, але не менше 60 ° C. При цьому до- сягається ефект висушування верхнього щільного шару відновлюваної бетонної поверхні і розширення обсягу повітря, що знаходиться в бетоні. Температура гаря- чого повітря для продувки і обігріву поверхні бетону допускається до 300 ° C. Технологічний процес продувки і обігріву гарячим повітрям здійснюється безперервно, без зупинок і технологічних перерв, з якомога більшою інтенсивністю і швидкістю переміщення ланки виконавців, з метою надання фронту робіт ланки виконавців для просочення бетонної поверхні комплексним розчином хімічних до- бавок ще до її охолодження. Основною метою технологічного процесу просочення поверхневого шару бе- тону, є просочення бетону комплексним розчином хімічних добавок на якомога більшу глибину для освіти перехідної зони між старим, відновлюваних бетоном і новим, високоморозостойкім поверхневим шаром. Основним принципом технологічного процесу просочення поверхневого ша- ру бетону комплексним розчином хімічних добавок, є використання гарячих вод- них комплексних розчинів хімічних добавок, що наносяться на поверхню бетону за допомогою машин і апаратів високого тиску (типу «Вагнер»), або методом набриз- ку. Технологічний процес нанесення комплексного розчину хімічних добавок на розігріту гарячим повітрям поверхню бетону здійснюється за їх температурі не ви- ще 80 ° C і не нижче 50 ° C. Нанесення комплексного розчину хімічних добавок на розігріту поверхню бетону здійснюється з відстані 20-30 см під кутом близьким до 90 °, не пізніше 15 хвилин після її прогріву гарячим повітрям. Технологічний процес просочення по- верхневого шару бетону здійснюється в три етапи. На першому етапі здійснюється просочення сухої підігрітої поверхні бетону круговими рухами сопла, ділянками зверху вниз. При цьому, швидкість руху сопла регулюється ефектом «вбирання» наноситься гаряче водопостачання комплексного розчину хімічних добавок. Ефект «вбирання» наноситься розчину хімічних добавок визначається початком «стікання» розчину з оброблюваної поверхні. Не пізніше ніж через 15 хвилин здійснюється повторний процес просочення 45 поверхневого шару бетону в тій же послідовності, але вже по сирій, внаслідок пер- шої проходки, поверхні бетону. Повторний процес просочення верхнього шару бе- тону методом набризку водного розчину хімічних добавок здійснюється до початку процесу його стікання. Не допускається подальший процес просочення поверхне- вого шару бетону здійснювати після висихання бетону раніше просоченого. В складі комплексу хімічних добавок міститься гідрофобна, водовідштовхувальна добавка. Якість обробленої бетонної поверхні, а отже, перехідні зони між шарами бе- тону буде тим вище, чим більша кількість розчину впитано поровою структурою відновлюваного бетону. Основною метою технологічного процесу нанесення модифікованої ком- плексної хімічної добавками дрібнозернистої бетонної суміші на відновлювану по- верхню, є формування високоморозостойкого поверхневого шару бетону з високи- ми експлуатаційними властивостями і високою однорідністю по проектній міцності і морозостійкості, що працює в експлуатаційних умовах як структурно-цілісний матеріал. Основним принципом даного технологічного процесу, є досягнення високих експлуатаційних властивостей і високої якості виконання робіт, в результаті вико- нання технологічних операцій нанесення і ущільнення модифікованих бетонних сумішей, в залежності від ступеня руйнування поверхневого шару відновлюваних бетонних і залізобетонних конструкцій і споруд та категорій трудомісткісті їхнього відновлення, шляхом застосування раціонально підібраних складів бетонних сумішей. Технологічний процес нанесення першого шару бетонного покриття здійснюється по «мокрії» бетонній поверхні не пізніше ніж через 15 хвилин після технологічного процесу просочення бетону. Нанесення торкретбетону на «висо- хлу» після просочення бетонну поверхню не допускається. Відновлення зруйнованої бетонної поверхні першого ступеня здійснюється бетонною сумішшю, що має коефіцієнт нормальної густоти цементного тіста в бе- тонній суміші (KНГ) рівний 0,9-0,95. Процес нанесення бетонної суміші 46 здійснюється за 1-2 проходки безперервної укладання методом мокрого торкрету- вання. При цьому слід враховувати, що при сухому методі торкретування відбу- вається процес «зняття» полімерного шару плівки, що захищає сталеву арматуру від корозії в бетоні, яка утворюється внаслідок технологічного процесу просочення відновлюваної бетонної поверхні комплексним розчином хімічних добавок. Це відбувається внаслідок того факту, що швидкість руху компонентів бетонної суміші, отже і їх кінетична енергія, Процес торкретування бетонної суміші здійснюється «поярусно», з роз- міткою ярусів від низу до верху. Висота одного ярусу не більше 2 метрів. Нанесення бетонних сумішей на стельові конструкції слід виконувати безпе- рервної смугою за 1-2 проходи без технологічних перерв. При цьому ширина смуги може досягати до 150 см. При нанесенні бетонних сумішей як на вертикальні, так і на «стельові» кон- струкції, слід дотримуватися умова - перекривання кожного попереднього ярусу або смуги наступним ярусом або смугою, має бути не менше 150 мм. При нанесен- ні бетонних сумішей непередбачений проектом виробництва робіт технологічні пе- рерви допускаються не більше ніж на 15 хвилин. Технологічний процес відновлення зруйнованого поверхневого шару бетону до другого ступеня здійснюється аналогічно технологічним процесом відновлення зруйнованої поверхні бетону першого ступеня. Відмінність полягає в кількості наносяться шарів і в проміжку часу між їх нанесенням. Товщина шару, що нано- ситься за один прохід може становити до 30 мм при нанесенні на вертикальні кон- струкції і до 20 мм при нанесенні на стельові конструкції. Нанесення кожного наступного шару при мокрому торкретуванні здійснюється не раніше 0,8 · tн.с. і не пізніше 1,5 · tн.с., де tн.с. - час початку схо- плювання цементного тестуа застосовується густоти (з урахуванням KНГ цемент- ного тесту). Товщина відновлюваного шару бетону контролюється за допомогою попередньо встановлених маяків з цементного розчину або металевих дюбелів. Відновлення горизонтальних поверхонь здійснюється в один шар, нанесення якого здійснюється безперервно, смугами шириною до 150 см, з їх перекриванням не 47 менше ніж на 10 см. При цьому, KНГ цементного теста в дрібнозернистої модифіко- ваної бетонної суміші має бути не менше 0,9 і не більше 0,95. Технологічний процес відновлення зруйнованої бетонної поверхні до третьо- го ступеня здійснюється пошарово. На всіх видах конструкцій і споруд: горизон- тальних, вертикальних і стельових - спочатку, за один прохід заповнюються по- рожнини в бетонної поверхні, формуванням шару можливо більшої товщини. Відновлення горизонтальних поверхонь (бетонні мостові, дорожні, аеро- дромні покриття та ін.) Виконується за один прохід, з наступним доведенням «го- ризонту» поверхні, не пізніше часу «tн.с.». Відновлення вертикальних поверхонь виконується шляхом укладання декіль- кох шарів. Спочатку заповнюють порожнини, потім наносять вирівнюючий шар за раніше встановленими маяками. Таким чином, весь технологічний процес скла- дається з нанесення 3-4 шарів, в залежності від глибини і площі порожнин у бетон- ній поверхні. При цьому, після заповнення порожнин в конструкціях за 1-2 прохо- ду, «перекриває» шар можна наносити в межах часу tк.с. (До часу закінчення схо- плювання цементного теста в бетонній суміші), а наступний вирівнюючий шар наноситься до часу tн.с .. При нанесенні бетонних сумішей слід особливу увагу приділяти якості заповнення простору між несучою арматурою і відновлюваної бе- тонною поверхнею. При необхідності, якщо це зазначено в проекті виконання робіт, здійснюється затирка або шліфування поверхні по відновленому шару бето- ну як із застосуванням дрібнозернистих бетонних сумішей, так і без них. Процес «шліфування» відновленої бетонної поверхні слід завершувати не пізніше ніж че- рез 2 години після часу tк.с. (Закінчення схоплювання цементного тесту в бетонній суміші). На стельових конструкціях кожний наступний шар допускається наносити через час, що перевищує значення tн.с., але не пізніше часу tк.с .. При нанесенні шарів бетонних сумішей слід прагнути до дотримання часу перекривання попе- реднього шару наступним протягом часу tн.с., а якщо це в ряді випадків не вдаєть- ся, то допускається не пізніше tк.с .. Технологічний процес відновлення зруйнованої бетонної поверхні до четвер- 48 того ступеня - здійснюється в кілька технологічних операцій. Може здійснюватися безперервним нанесенням бетонної суміші методом торкретування як з одного боку конструкції, так і з обох сторін одночасно або по черзі. При цьому, KНГ цементного тесту в бетонній суміші має бути в межах 0,9-0,95. У ряді випадків, з однієї зі сторін відновлюваної бетонної поверхні може бути встановлена тимчасова опалубка (рис.0.). Тоді процес відновлення конструкцій здійснюється по черзі з обох сторін. На першому етапі заповнюють отвір шляхом влаштування шару невеликої товщини. На другому етапі, протягом часу tн.с., виконують вирівнюючий шар, а потім оста- точне доведення поверхні за встановленими маяках. Зняття опалубки зі зворотного боку відновлюваної конструкції можна виробляти після часу tк.с .. Процес нанесення шарів бетонних сумішей із зворотного боку конструкції можна здійснювати як відразу після зняття опалубки, так і на наступну добу, але не пізніше 24 годин, так як вимог до процесу формування «шару зростання» цементів наносяться шарів бетонних сумішей з обох сторін відновлюваної конструкції не пред'являється. Подальший технологічний процес відновлення бетону здійснюється аналогічно процесу відновлення зруйнованої бетонної поверхні до третього ступе- ня руйнування. При відновленні стельових конструкцій, спочатку відновлюють зруйнований шар, а потім наносять вирівнюючий шар. При відновленні горизонтально розташованих конструкцій і споруд: мосто- вих, дорожніх і аеродромних бетонних покриттів і ін., Що мають глибину руй- нування до 150 мм і більше, а також площа руйнування, перевищує 2 м2, слід за- стосовувати технологічний процес їх «заливки» бетонною сумішшю з наступним процесом її ущільнення глибинними або майданчиковими вібраторами. Техно- логічний процес відновлення глибоких виїмок, прорізів і отворів здійснюється дрібнозернистої бетонної сумішшю, що має найбільший розмір фракції заповнюва- ча до 10 мм, а значення KНГ цементного тесту не більше 1,2. При цьому, процес ущільнення бетонних сумішей здійснюється до моменту їх повного «осідання» і закінчення процесу збільшення виділення цементного молока на її поверхні. Остаточний технологічний процес доведення відновлюваної бетонної по- 49 верхні здійснюється по маяках методом мокрого торкретування, при цьому KНГ цементного тесту повинен бути не більше 0,95. Сухий метод торкретування в цьому випадку не допускається. У перші хвилини після нанесення високоморозостойкого поверхневого шару бетону при відновленні залізобетонних споруд, а також після влаштування водоне- проникного високоморозостойкого шару монолітних залізобетонних резервуарів, відбуваються процеси гідратації цементу в структурі бетонного шару і процеси ви- паровування рідкої фази замішування бетонних сумішей з поверхні свіжоуложен- ного методом торкретування бетону, що твердіє. В результаті цих процесів відбу- вається ефект «зневоднення» бетону. У поверхневого шару бетону утворюється пе- рехідна зона глибиною в 1-3 мм в результаті випаровування рідкої фази замішуван- ня в зовнішнє середовище. А в структурі бетону, в результаті хімічних реакцій і Контракційних процесів, утворюється «розрядження» - відбувається ефект самова- куумірованія бетону, що дозволяє поглинати вологу із зовнішнього середовища. Тому в перші години після закінчення строків схоплювання цементного теста в бе- тоні його необхідно поливати водним розчином хімічних добавок. Водний розчин добавок - аналогічний водного розчину замішування бетонних сумішей для по- верхневого шару. Полив бетону водним розчином хімічних добавок здійснюється будь-яким ефективним способом. В результаті догляду за свіжоукладеним бетоном досягаються дві основні ме- ти: перша - більш повноцінно відбуваються хімічні реакції і контракційні процеси в структурі бетону, що забезпечує підвищення ступеня гідратації цементу в початко- вий період твердіння бетону; друга - в поверхневому шарі бетону, що межує із зовнішнім середовищем, перехідний шар не утворюється, відбувається його просо- чення водним розчином комплексу хімічних добавок. Ефект поверхневого просо- чення бетону може досягати ефективної товщини до 5 мм. В результаті чого водо- непроникність бетону і його морозостійкість збільшуються. Полив поверхневого шару бетону водним розчином комплексу хімічних добавок слід здійснювати: при використанні швидкотверднучих бездобавочні цементів - протягом 3 діб, до 3 разів на добу; 50 Надалі, процес тверднення і набуття міцності бетону слід досягати із застосу- ванням способів його укриття герметичними плівковими матеріалами багаторазово- го використання, типу - армований поліетилен, поліпропілен та ін. При використанні накривочного матеріалу з герметичних плівок процес гідратації цементу в бетоні відбувається швидше, тому що вони зберігають значну частину тепла, що виділяєть- ся цементом в процесі гідратації і контракційних процесів. Приготування бетонних сумішей для виробництва робіт методом мокрого торкретування здійснюється безперервно, паралельно з процесом торкретування. Приготування бетонних сумішей здійснюється за допомогою бетонозмішувачів циклічної дії безпосередньо на будівельному майданчику. Найбільш ефективним є застосування високошвидкісних і інших бетоноз- мішувачів, що дозволяють в процесі перемішування бетонних сумішей досягати ефекту активації цементу і активної поверхні заповнювача, що забезпечує більш повний процес гідратації цементу в бетоні і утворення щільного контактного шару між цементним каменем і заповнювачем, а також отримання бетонної суміші висо- кої однорідності . Для приготування дрібнозернистих бетонних сумішей допус- кається використання заповнювач не більше 1% вологості. Склад водного розчину комплексу хімічних добавок встановлюється будівельною лабораторією і готується в обсязі для роботи, не більше ніж на одну робочу зміну. Процес дозування вихідних компонентів може здійснюватися як ваговим способом, так і за обсягом, в залежності від застосовуваного обладнання. При цьому, похибка в дозуванні матеріалів не повинна перевищувати ± 0,5%. Приготування дрібнозернистої, модифікованої комплексом хімічних добавок бетонної суміші для високоморозостойкого поверхневого шару бетону здійснюєть- ся в кілька технологічних прийомів. Черговість дозування вихідних компонентів здійснюється в наступному по- рядку: спочатку дозують дрібнозернистий заповнювач, потім водний розчин ком- плексних добавок, в кількості 70% від проектного значення. Після чого, на 30-40 секунд включають бетонозмішувач, в результаті досягається ефект змивання за- лишкової вологості з поверхні заповнювача, його активації і просочування розчи- 51 ном комплексу хімічних добавок. По можливості, в залежності від конструкції бе- тонозмішувача, портландцемент слід дозувати при обертовому бетонозмішувачі. Після дозування цементу в бетонозмішувач слід прагнути отримання бетонну суміш високої однорідності, після чого процес перемішування слід перервати на 15 хвилин. У цей період відбуваються початкові процеси гідратації цементу з виділен- ням вапна і гідросульфоалюміната кальцію і найбільш інтенсивно контракційні про- цеси рідкої фази замішування, що забезпечують глибокий проникаючий ефект роз- чину комплексу хімічних добавок в мікрокапіляри заповнювач і зерен цементу. Зго- дом це позначається на меншій усадці бетону, більш повного ступеня гідратації це- менту, більш щільній упаковці компонентів бетонної суміші при її укладанні і, як наслідок, більш повного використання клінкерного фонду цементу в процесах його гідратації, що в кінцевому підсумку дозволяє підвищити міцність, водонепроник- ність і морозостійкість бетону. Після закінчення 15 хвилин, в бетонозмішувач дозують залишену, в кількості до 30% від проектного об'єму, рідку фазу замішування бетонної суміші і змішують вміст до однорідної маси, після чого бетонна суміш готова до процесу торкрету- вання. При використанні в технології торкретування штучних або натуральних фіброволоконний, їх слід дозувати в бетонозмішувач відразу після дозування за- повнювача, в результаті чого досягається найбільша однорідність їх розташування за обсягом бетонної суміші. У випадках, обґрунтованих необхідністю проведення робіт з нанесення тор- крету на поверхню бетону при температурі + 5 ° C і нижче, до складу суміші або в воду замішування вводять добавки, що знижують температуру замерзання води. Як «протиморозних» добавок можна використовувати хлористий кальцій СаС12, хлористий натрій NаС1, вуглекислий калій, поташ K2CO3, азотнокислий натрій або нітрит натрію NaNO2 у вигляді водного розчину. При цьому слід врахо- вувати, що твердіння бетонних сумішей протікає повільніше, а хлористі солі кальцію і натрію сприяють корозії арматурної сталі. 52 3.2 Встановлення закономірностей і розробка технологічних параметрів формування компенсуючого перехідного шару в бетоні Однією з умов формування поверхневого шару бетону з високою морозо- стійкістю і високою однорідністю його властивостей, є забезпечення можливо ви- сокої міцності зчеплення відновлюваного бетону з новим, поверхневим шаром бе- тону. В процесі поперемінного заморожування-відтавання бетону повинна бути виключена або зведена до мінімуму можливість «відторгнення» нового, відновле- ного шару бетону. Надійне зчеплення шарів бетону має вирішальне значення в за- безпеченні умов його роботи як структурно-цілісного матеріалу. Для забезпечення високої міцності зчеплення шарів бетону, запропоновано створити спеціальний компенсуючий перехідний шар. Компенсуючий перехідний шар в бетоні між відновлюваною бетонною кон- струкцією і новим, поверхневим шаром бетону, являє собою композицію, представ- лену на рисунку 0.1. 1 2 3 4 Рис. 0.1. Відновлений поверхневий шар бетону з компенсуючим перехідним шаром: 1 - відновлена конструкція; 2 - компенсуючий шар у відновленому бетоні, просочений комплексною хімічною добавкою; 3 - шар зростання активованого цементного каменю в відновлюваному бетоні, з цементом нового, поверхневого шару бетону; 4 - відновлений морозостійкий поверхневий шар бетону. Як видно з рисунка 0.1, Компенсуючий перехідний шар складається з шару відновлюваного бетону, просоченого гарячим розчином комплексної хімічної до- бавки і шару «зростання» активованого клінкерного фонду цементу, ще не вступив в хімічну реакцію, відновлюваного бетону, з цементом нового поверхневого шару 53 бетону. Процес гідратації портландцементу в бетоні тривалий. Після десятиліть ступінь гідратації цементу в бетоні не досягає 100% і становить 80-90%, в залежності від щільності цементного каменю. Таким чином, в відновлюваній бетонній кон- струкції може знаходитися до 20 і більше відсотків клінкерного фонду цементу, ще не вступившого в хімічну реакцію з водою. У процесі підготовки зруйнованої бетонної конструкції до відновлення мето- дом торкретування, який не набув хімічну реакцію клінкерного фонд цементу ого- люється, застосуванням методу опескоструіванія поверхні бетону. При нанесенні нового шару бетону відбувається процес зростання в результаті появи новоутворень між активованим клінкерним фондом цементу відновлюваного бетону з цементом нового поверхневого шару бетону. Міцність «зрощених» шарів бетону залежить від: віку відновлюваного бето- ну; концентрації цементу в його обсязі, на момент відновлення конструкцій і спо- руд; концентрації цементу в одиниці об'єму та коефіцієнта нормальної густоти це- ментного теста нового поверхневого шару бетону. Міцність зчеплення шарів бетону визначали на спеціально приготованих зразках бетону за допомогою розривної установки. Було виготовлено зразки бетону з витратою цементу на 1 м ³, відповідно: 200, 400 і 600 кг, розміром 100 × 100 × 200 мм, в які з од- ного торця, в процесі виготовлення, вставляли металеву рифлену арматуру діаметром 16 мм на глибину 175 мм. Зразки 28 діб зберігали в прісній воді, потім 3 роки в лабо- раторії при температурі 18-20 ° C і вологості навколишнього повітря 50-70%. Потім, на будівельному майданчику торці зразків бетону опіскоструїли і укладали в металеві форми розміром 100х100х300 мм з відкритим торцем. Після чого, на піскоструєну по- верхню бетону наносили один шар торкрет-бетону товщиною 20-25 мм. Потім, на нанесений шар торкрет-бетону жорстко, в середині форми, встановлювали рифлений металевий стрижень діаметром 16 мм з металевою поличкою діаметром 25 мм, розта- шованої в торці стержня і наносили другий шар торкрет-бетону, заповнюючи таким чином залишковий обсяг металевої форми. Виготовлені зразки через дві доби розпа- лубили і зберігали до випробувань в нормальних для бетону умовах. 54 Випробування зразків бетону на розрив здійснювали забезпечуючи шарнір- ний захоплення сталевих стрижнів з обох сторін. У всіх випадках розрив бетонних зразків відбувався за контактним шару. Міцність зчеплення шарів бетону збільшується зі збільшенням витрати це- менту на 1 м ³ бетону у всіх випадках і залежить від величини концентрації цемен- ту, як в старому, відновленому бетоні, так і в новому шарі бетону. Чіткої залежності міцності зчеплення шарів бетону від KНГ встановити не вдається. При використанні особливо-жорстких бетонних сумішей, величина концен- трації хімічно нейтрального заповнювач в бетоні збільшується, зменшуючи тим са- мим можливу площу контактної зони чистого цементного каменю. При викори- станні високорухливих і литих бетонних сумішей, величина концентрації запов- нювача в бетоні зменшується, а величина концентрації цементного каменю збіль- шується. Однак збільшення концентрації цементного каменю в бетоні відбувається в результаті збільшення обсягу рідкої фази замішування бетонної суміші, що обу- мовлює збільшення капілярної пористості бетону і кращі умови гідратації цементу. У бетоні менше залишається, при тому ж значенні концентрації цементу в одиниці об'єму, що не вступив в хімічну реакцію цементу, в порівнянні з бетоном, виготов- леним з жорсткої бетонної суміші. При цьому, більш висока пористість цементного каменю забезпечує додаткові умови кращого зчеплення шарів бетону. Накладення цих двох факторів не дозволяє встановити однозначної залежності міцності зчеп- лення шарів бетону від коефіцієнта нормальної густоти цементного тіста в бетонній суміші. Оптимум знаходиться посередині, в області бетонних сумішей малої рухли- вості. У процесі тривалої експлуатації бетонних і залізобетонних конструкцій з відновленим поверхневим шаром бетону повинна бути виключена або зведена до мінімуму можливість відторгнення поверхневого шару в процесі поперемінного за- морожування - відтавання бетону. Бетонна конструкція може бути водонасищена внаслідок різних атмосферних факторів, а так же умов роботи бетону. При замер- занні водонасиченого бетону в області негативних температур в його капілярно- пористій структурі утворюється лід. Збільшення обсягу льоду в порах бетону приз- водить до його руйнування. Використання для поверхневого шару бетону ком- 55 плексних хімічних добавок дозволяє істотно знизити обсяг льоду в порах бетону і уникнути аномальних деформацій в процесі його заморожування. Однак в зоні кон- такту відновлюваного бетону, з новим шаром бетону, ця можливість залишається. Якщо допустити, що в процесі експлуатації відновлених бетонних і залізобетонних конструкцій, в зоні контакту шарів відбувається водонасичення старого, відновле- ного бетону, а потім його замерзання, то не складно визначити наслідки. З метою виключення або зведення до мінімуму можливості відторгнення віднов- леного шару бетону, слід виконати просочення поверхні відновлюваного бетону розчи- ном комплексних хімічних добавок на якомога більшу глибину. Склад комплексної хімічної добавки, використовуваної для просочення бето- ну, з метою спрощення виконання робіт слід використовувати такий же, як і для замішування бетонної суміші. Таким чином, просочуються склад комплексної хімічної добавки є одночасно розчином - рідкою фазою, яка використовується для замішування бетонної суміші при відновленні поверхневого шару бетону в процесі виробництва робіт. Для більшої ефективності просочення дії комплексної хімічної добавки, перед використанням її доцільно підігрівати до можливо більшої темпера- тури - + 70 ÷ 90 ° С. В результаті застосування гарячого просочуючого розчину комплексної хіміч- ної добавки переслідуються дві мети. По-перше, знижується в'язкість просочуєного розчину і, як наслідок, підвищується його просочуюча здатність. По-друге, в процесі всмоктування бетоном гарячого розчину хімічних добавок різко збільшується обсяг виходу розігрітого повітря з пор бетону, а потім в процесі швидкого охолодження об- сяг його зменшується і відбувається процес всмоктування просочуючого розчину на велику глибину. Відбувається ефект «самовакуумірованія» бетону. Встановлення оп- тимальних технологічних параметрів нанесення високоморозостойкого поверхнево- го шару бетону Для відновлення зруйнованих залізобетонних споруд високоморозостойкім поверхневим шаром бетону необхідно було дослідити залежності і встановити за- кономірності оптимальних технологічних параметрів відновлення залізобетонних споруд високоморозостойкім поверхневим шаром бетону. У дослідженнях був ви- 56 користаний портландцемент М400, комплексні хімічні добавки і збагачений дріб- ний заповнювач з модулем крупності Mк = 2,8, що складається з кварцового піску і промитого гранітного відсіву - супутнього продукту дроблення гірської породи. До- слідження були проведені з використанням методу торкретування по «мокрому» способу. 57 Рисунок. 0.2. Відновлення конструкцій в залежності від ступеня руйнування по- верхневого шару бетону: 1 - відновлений шар бетону; 2 - несуча арматура; 3 - перехідний шар; 4 - відновлю- вана конструкція; 5 - опалубка. 58 3.3 Обгрунтування організації технологічного процесу формування висо- коморозостойкого поверхневого шару бетону Організаційні рішення технологічних процесів відновлення залізобетонних споруд базуються на оптимальних рішеннях приватних технологічних операцій і процесів, з яких складається весь комплексний процес відновлення споруд в ціло- му. Метою організації технологічного процесу відновлення залізобетонних спо- руд високоморозостойкім поверхневим шаром бетону є забезпечення умов вико- нання технологічного регламенту виробництва робіт, за прийнятою до виробництва технологічною схемою, в найбільш ймовірні короткі терміни, при мінімальних вит- ратах трудових, матеріальних і енергетичних ресурсів, при високому кінцевому ре- зультаті від виконання робіт . Основними організаційними принципами технології виробництва робіт є ор- ганізаційні рішення, що забезпечують виконання принципових технологічних про- цесів і операцій з високою якістю, при мінімальних трудових, матеріальних і тимчасових витратах потоковим методом при максимальному поєднанні часу їх виконання. Технологічний регламент - послідовність виконання розроблених і прийнятих в проекті виконання робіт приватних технологічних рішень процесів і операцій проектного, необхідної якості, в проектні терміни комплексного технологічного процесу відновлення залізобетонних споруд високоморозостойкім поверхневим шаром бетону. Технологічний регламент розробляється відповідно до техно- логічних вимог комплексного процесу відновлення залізобетонних споруд високо- морозостойкім поверхневим шаром, в залежності від ступеня руйнування кон- струкцій і категорій трудомісткістю їхнього відновлення, від яких організаційні рішення його виконання залежать. Технологічний процес очищення стельових поверхонь слід проводити мета- левими шкребками, щітками, пневмо- або електровідбійний молотками і інстру- ментами, а також із застосуванням зубил. Технологічний процес може виконувати- 59 ся одним і більше ланок виконавців. До складу ланки входять три виконавця 3-4 розряду. Перший виконавець виконує процес зруб відшарованого бетону і очищення поверхні під її піскрстуєння. Другий виконавець страхує першого і забезпечує йому своєчасну подачу інструменту. Третій виконавець регулює роботу компресора, пневмо- або електровідбійного молотка, стежить за дотриманням безпеки вироб- ництва робіт, а також виконує прибирання будівельних відходів. Роботи з очищен- ня поверхні бетону слід виконувати з інвентарних риштувань, з подальшим їх пе- реміщенням в міру виконання робіт (див. Рис.3.3). 2 3 6 7 10 11 14 15 18 1 4 5 8 9 12 13 16 17 l l l l l l l l l L Рис.. 0.3. Схема організації розвитку потоку технологічних процесів по: очищенню; піскоструєнню; монтажу металевої сітки; обдування гарячим повітрям; просочення водним розчином хімічних добавок і торкретування відновлюваної стельової бе- тонної поверхні конструкцій і споруд: L і L1 - відповідно: довжина і ширина захватки, l - ширина оброблюваної смуги, 1- 18 - початок і закінчення виконання робіт. Очищення вертикальної поверхні бетонних конструкцій і споруд здійснюєть- ся ланкою виконавців в кількості трьох чоловік, з тими ж обов'язками і аналогічни- ми інструментами. Процес виконання робіт слід виконувати методом «зверху вниз», що виключає можливість падіння уламків бетону на виконавців. Процес очищення вертикальних поверхонь може виконуватися з риштувань, допускається застосування методу «промислового альпінізму», з використанням спеціально обладнаних сидінь і альпіністського спорядження. Технологічний процес очищення L1 60 вертикальної бетонної поверхні здійснюється або відразу по всьому фронту робіт зверху вниз ярусами, або окремими смугами не обмеженої ширини методом «звер- ху вниз», з подальшим захопленням фронту робіт з лівого або з правого боку очи- щеної поверхні (див. Рис.3.4). А) h 1 2 h 4 3 h 5 6 h 8 7 L Б) 1 3 5 7 9 11 13 H 2 4 6 8 10 12 14 l l l 1 l l l l L Рис.. 0.4. Схема організації розвитку потоку технологічних процесів по відновлен- ню вертикальної поверхні споруд (в тому числі резервуарів), методом «зверху вниз»: А - ярусами; Б - «смугами»; L і H - відповідно: довжина і висота захватки; h - висота ярусу; l - ширина оброблюваної смуги; 1-7 і 1-14 - початок і закінчення робіт. Технологічний проце піскоструєння поверхні залізобетонних споруд слід здійснювати ланкою виконавців з трьох осіб: сопловик, механік-компресійник і за- правник піскоструйного апарату. При цьому, механік-компресійник і заправник піскоструйного апарату повинні бути взаємозамінні при виконанні робіт, для чого повинні мати відповідні кваліфікації. При істотних обсягах робіт, на одному об'єкті можуть працювати кілька ланок, відповідно до проекту виконання робіт. піскоструєння стельових конструкцій слід здійснювати з інвентарних ришту- вань смугами шириною до 3 метрів, переміщаючись по фронту робіт (див. Рис.3.3). Піскоструєння металевої арматури слід здійснювати одночасно з піскоструєнням 61 бетонної поверхні. Вертикальні конструкції і споруди слід піскоструїти методом «зверху вниз» ярусами висотою до 2 метрів (рис.3.4, А). Процеси піскоструєння стельових і вертикальних поверхонь несучих конструкцій (мостів та інших споруд), по можливості, слід поєднувати. Технологічні процеси посилення сталевої арматури конструкцій і споруд здійснюють в результаті втрати їх розрахункової несучої здатності від корозії мета- лу, методом установки додаткових металевих стрижнів або металевої сітки. Уста- новку кріпильних анкерів, додаткових металевих стрижнів і металевої сітки слід виконувати ланкою виконавців в кількості чотирьох осіб, кваліфікації 4-го і 3-го розряду. Два виконавця 4-го розряду і два 3-го. Всі роботи по установці металевої сітки і додаткових стрижнів арматури слід виконувати з інвентарних риштувань методом «зверху вниз», або смугами шириною не менше ширини встановлюються сіток (див. Рис.3.4, Б).Технологічні процеси обдування поверхні бетону гарячим повітрям і її просочення водним розчином комплексу хімічних добавок слід вико- нувати двома ланками, по три виконавця 3-го і 4-го розрядів в кожному безперерв- но, з різницею в часі не більше ніж на 15 хвилин, із застосуванням спеціального обладнання , інвентарних риштувань (рис.3.3 і 3.4). Виробництво робіт з нанесення модифікованої дрібнозернистої бетонної суміші на відновлювану поверхню залізобетонних споруд слід здійснювати ланкою спеціально підготовлених виконавців не нижче четвертого розряду, в складі: ма- шиніст компресорної установки; машиніст цемент-гармати і розчинозмішувача; нагнетальщик (сопловщик) і помічник нагнетальщика. У процесі виконання робіт нагнетальщік і його помічник зобов'язані вміти замінити один одного і мати одна- ковий рівень кваліфікації. Торкретування стельових конструкцій і споруд слід виконувати смугами ши- риною до 2 метрів по всій ширині або довжині покриття (див. Рис.3.3). Торкретуван- ня вертикальних конструкцій і споруд слід виконувати ярусами висотою до 2 метрів методом нарощування шарів «знизу вгору» по всій довжині або ширині об'єкта (див. Рис.3.5, А). Допускається процес нанесення бетонних сумішей методом торкрету- 62 вання на вертикальні поверхні смугами шириною до 3 метрів, методом нарощування їх ярусами, висотою до 2 метрів «знизу вгору» з подальшим переміщенням фронту робіт по довжині або ширині відновлюваного об'єкта (див. Рис.3.5, Б). Технологічні процеси торкретування вертикальних і стельових поверхонь несучих конструкцій слід поєднувати. А) h 8 7 h 5 6 h 4 3 h 1 2 L Б) 2 4 6 8 10 12 14 1 H 1 3 5 7 9 11 13 l l l l l l l L Рис.. 0.5. Схема організації розвитку потоку технологічних процесів по відновлен- ню вертикальної поверхні конструкцій і споруд (в тому числі резервуарів), методом «від низу до верху»: А - ярусами; Б - «смугами»; L і H - відповідно: довжина і висота захватки; h - висота ярусу; l - ширина оброблюваної смуги; 1-7 і 1-14 - початок і закінчення робіт. Графік трудового процесу виконання робіт на одній ділянці представлений на рисунку 3.6. T1 T2 T3 T4 T5 T6 t1 t2 t3 t4 t5=t6 Рис.. 0.6. Графік трудового процесу відновлення залізобетонних споруд високоморозостой- 63 ким поверхневим шаром бетону на ділянці: t1, t2, t3, t4, t5, t6 - проектна тривалість виконання технологічних процесів, що визна- чається технологічним регламентом виробництва робіт (год., Хв). У вигляді мережної моделі це виглядає: T1 T2 T3 T4 1 T5 2 3 4 5 6 T6 7 Рис. 0.7. Топологія мережевоъ моделі виконання робіт на одній ділянці При значних обсягах робіт, для скорочення термінів ремонтно- відновлювальних робіт, фронт робіт може бути розбитий на захватки, тоді графік трудового процесу матиме вигляд (рис.3.8). T1 t2 T2 t1 t4 T3 t3 t6 T4 t5 t8 T5 T6 t7 Рис. 0.8. Графік трудового процесу відновлення поверхневого шару бетону на за- хватці: t1 = T2, t3 = t4, t5 = t6, t7 = t8 - проектне час початку і закінчення робіт для виконан- ня технологічних операцій, визначається технологічним регламентом виробництва робіт (хв. Год.). У вигляді мережної моделі процес виробництва робіт на захватці представле- ний на малюнку 3,9. 64 T1 T2 T3 T4 T5 T6 1-й участок T1 T2 T3 T4 T5 T6 2-й участок T1 T2 T3 T4 T5 T6 3-й участок T1 T2 T3 T4 T5 T6 4-й участок Рис.. 0.9. Мережева модель комплексного процесу відновлення залізобетонних споруд високоморозостойкім поверхневим шаром бетону: T1, T2, T3, T4, T5, T6 - трудомісткість відповідних процесів. Час робочої зміни, час № уч. 1 2 3 4 5 6 7 8 4 3 2 1 1 2 3 4 5 Рис.. 0.10. Погодинний змінний циклограммний графік відновлення поверхневого шару бетону на захватці протягом робочої зміни: 1, 2, 3, 4, 5 - технологічні процеси, відповідно: пыскоструєння, обдування гарячим повітрям, просочення гарячим водним розчином хімічних добавок, приготування та нанесення дрібнозернистої бетонної суміші. ділянки 65 Висновки по розділу 3 1. Виконано аналіз технологічного рішення формування високоморозостойко- го шару в бетоні при відновленні залізобетонних споруд з урахуванням необ- хідності формування контактної і перехідної зони між шарами бетону: визначено склад і послідовність робіт; розроблені методи виконання робіт; встановлені техно- логічні параметри робіт. Спочатку, в відновлювальному бетоні оголюється не всту- пивший в хімічну реакцію цемент (до 30%) методом піскоструєння при швидкості вильоту піску з сопла 180 ± 10 м / с. Потім, не пізніше ніж через 2 години, тобто до гідратації, виробляють знепилювання і розігрів поверхні повітрям при t = 250 ± 30 ° C і, з інтервалом в інтервалом в 15 хвилин, її триразове просочування розігрітим до 80 ± 10 ° C розчином комплексу хімічних добавок. Перший шар торкрет-бетону після просочування наноситься не пізніше ніж через 15 хвилин. 2. Підібрано метод визначення трудомісткості робіт; обгрунтований склад виконавців і комплект машин і механізмів. Для визначення трудомісткості кожної роботи розроблена система поправочних коефіцієнтів, залежно від типу відновлю- ваного об'єкта і ступеня його руйнування. Встановлено склад ланки виконавців та визначено основні машини і механізми для виконання робіт. 66 РОЗДІЛ 4 АНАЛІЗ ОСНОВ БУДІВНИЦТВА ЗАЛІЗОБЕТОННИХ СПОРУД З ВІСОКОМОРОЗОСТОЙКИМ ШАРОМ БЕТОНУ 4.1 Обгрунтування технологічних рішень формування високоморозостій- кого поверхнево шару в бетоні При будівництві залізобетонних споруд з високоморозостійким поверхневим шаром бетону слід досягти умов, які забезпечують роботу двошарової композіції як структурно-цілісної. Дотримання ціх умів починається з вибору вихідних ма- теріалів і визначення складів бетону. Всі матеріали, викорістовувані повінні відповідати вимогам отримання морозостійкіх бетонів. Для отримання високоморозостойких бетонів в якості в'яжучих найкращий є бездобавочний портландцемент М400 и М500. Як найбільших заповнювач - фрак- ціонованій гранітний щебінь з найбільшім розміром зерна від 10 до 70 мм, застосо- вуваного в залежності від виду и масивності бетонованіх конструкцій або споруд. Як дрібний заповнювач найбільш Ефективний кварцовий річковий або гірський пісок з високим модулем крупності. Найкращий дрібнім заповнювачем для вісоко- морозостойкіх бетонів є гранітний відсів - побічній продукт кам'яних кар'єрів, но без пілоподібної Фракції розміром менше 0,14 мм. Вода для замішування бетонних сумішей повивинна відповідати вимогам ДБН. Технологія виробництва бетонних робіт повинна відповідати класичним и су- часним вимогам, що пред'являються до якості приготування, доставки, укладання, ущільнення бетонних сумішей та умови твердіння бетону. Організація проведення робіт повинна забезпечувати рітмічну укладання бе- тонної суміші з розрахунком отримання однорідного, монолітного, з мінімальнім залішковім об'ємом повітря в структурі бетону по всій товщіні, покриття. Для цього розрив у часі між укладанням шарів бетонних сумішей повинен складаті не більше 70% від часу качана тужавлення вікорістовуваного в работе цементу. У суху и жарку 67 погоду - НЕ більше 30 хвилин або годину, встановленим в лабораторії. Основною складовою технологічної нормалі є таблиці технологічних ро- зрахунків і ціклограммний графік, що відображає «щохвилини» і по годинах, весь комплексний технологічний процес виробництва бетонних робіт. Слід зазначити, що циклограмма виробництва бетонних робіт, тобто послідовність приватних техно- логічних процесів і операцій, істотно залежить від виду застосовуваних цементів (термінів схоплювання) і комплексу хімічних добавок, що забезпечують підвищення морозостійкості бетону та інші властивості. При використанні декількох видів це- менту, великого і дрібного заповнювача, хімічних добавок і ін., Технологічна нормаль і циклограмма виробництва бетонних робіт коригується або розробляється заново. Послідовність укладання шарів бетонних сумішей залежить від виду бетонованих конструкцій (див. Рис.0.1-0.). Рис. 0.1. Схема бетонування горизонтальних несучих залізобетонних конструкцій: а) з стельової відкритою поверхнею; б) з верхньої відкритою поверхнею: 1; 2; 3; 4; 5, відповідно: знімна опалубка; каркас несучої арматури; високоморозо- стойкій поверхневий шар бетону (KНГ = 0,9-1,0); масив бетонируемой конструкції (KНГ до 1,6); контактний шар бетонних сумішей, який утворює перехідну зону в структурі бетону. 68 Рис..0.2. Схема бетонування вертикальних несучих конструкцій і масивних залізо- бетонних споруд: а) з однією відкритою поверхнею; б) з двома відкритими поверх- нями: 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8, відповідно: знімна опалубка; каркас несучої арматури; високо- морозостойкій поверхневий шар бетону; масив бетонируемой конструкції; контакт- ний шар бетонних сумішей, який утворює перехідну зону в структурі бетону; внутрішня, що розділяє шари бетонних сумішей змінна опалубка; укладання бетон- ної суміші (KНГ = 0,9-1,0), що утворює високоморозостойкій шар бетону; укладан- ня бетонної суміші масиву конструкції. Основний масив конструкції або споруди може бути виготовлений з литих і висо- корухливих бетонних сумішей з низькою витратою цементу і з застосуванням активних мінеральних добавок - замінників цементу, в результаті чого процеси приготування, до- ставки, укладання і ущільнення бетонних сумішей вимагають найменшу трудомісткість, тривалість, енергоємність і вартість виконання робіт. Бетонна суміш для поверхневого, високоморозостойкого шару бетону, приго- тована з використанням матеріалів високої якості і комплексних хімічних добавок, 69 укладається на глибину встановленої несучої арматури повністю покриваючи її не пізніше часу початку схоплювання цементного тіста бетонної суміші нижнього ма- сиву. Це забезпечує можливість перекривання контактної зони укладаються бетон- них сумішей крупним заповнювачем. З метою підвищення надійності зчеплення шарів бетонних сумішей, особливу увагу слід приділяти формуванню контактного шару. Важливо в процесі укладання верхнього шару забезпечити можливість «перекривання» контактного шару круп- ним заповнювачем як нижнього, так і верхнього шару бетонних сумішей. Таким чином, великий заповнювач, перебуваючи в області контактного шару бетонних сумішей, «зшиває» їх, забезпечуючи умови спільної роботи шарів бетону як структурно-цілісного матеріалу. При цьому, між шарами бетонних сумішей утво- рюється перехідна зона, що має градієнт концентрації хімічних добавок в своєму складі, який зменшується в сторону не модифікованого нижнього бетонного шару (або масиву) бетонованого споруди і шар зрощення цементів бетонних сумішей, що забезпечує надійність їх зчеплення і спільної роботи. Утвориться товщина перехід- ного шару становить від 1 до 3,5 мм і залежить від KНГ і термінів схоплювання це- ментного тесту в бетонних сумішах, а також від часу послідовної укладання бетон- них сумішей після їх приготування. Дотримання зазначених принципів при виконанні робіт виключає можливість, при експлуатації конструкцій і споруд з високоморозостойкім поверхневим шаром бетону, процесів розшарування в процесі його заморожування і відтавання при будь- якій товщині і довжині контактної зони.Тому дотримання технологічного регламен- ту з укладання бетонних сумішей, розробленого в проектах виконання робіт є обов'язковим, так як він визначає якість виконання робіт, від якого залежать про- ектні фізико-технічні властивості і морозостійкість бетону. У процесі виконання робіт можливі випадки, що мають організаційний харак- тер, коли перед укладанням верхнього, високоморозостойкого поверхневого шару бетонної суміші, час початку схоплювання цементу нижнього шару бетонної суміші вже пройшло. В цьому випадку, слід використовувати технологічну операцію «спо- нукання вібрацією» поверхні вже укладеного нижнього шару, в процесі укладання і 70 ущільнення верхнього шару бетонної суміші (дивись рис.4.3). В результаті чого контактний шар і перехідна зона бетонних сумішей перекриваються крупним за- повнювачем. 1 1 - 1 4 5 7 6 2 а) 7 4 5 6 б) 2 h2 3 h1 h3 l l l l h3 1 1 1 Рис.. 0.3. Принципова схема формування контактного шару бетонних сумішей в процесі укладання верхнього шару, при бетонуванні конструкцій і споруд з високо- морозостойкім поверхневим шаром бетону: 1 - нижній шар бетонної суміші; 2 - що укладається верхній шар; 3 - контактний шар бетонних сумішей; 4 - виброрейка з заглиблюють стрижнями; 5 - заглиблювати стриж- ні; 6 - виброрейка для фінішного вирівнювання поверхні бетонного покриття; 7 - жорстке з'єднання віброрейок; h1 - товщина бетонного покриття; h2 - товщина поверх- невого шару; h3 - глибина занурення стрижнів в нижній шар бетонної суміші (50-70 мм); l - крок стрижнів (200-250 мм). При зведенні вертикальних монолітних конструкцій і споруд з високоморозо- стойкім поверхневим шаром бетону слід застосовувати безперервний технологічний процес висхідній пошаровим укладання бетонних сумішей, із застосуванням внутрішньої, що розділяє шари бетонних сумішей, ковзної опалубки. При цьому, слід забезпечувати умови, коли несуча арматура конструкцій завжди знаходиться в високо- морозостойком зовнішньому поверхневому шарі. Технологічний процес одночасної укладання і ущільнення шарів бетонних сумішей забезпечує перекривання крупним заповнювачем утворюється перехідної зони, яка має градієнт концентрації хімічних добавок в своєму складі і шар сро- 71 станія цементів бетонних сумішей, що забезпечує надійність спільної роботи шарів бетону і умови його роботи як структурно-цілісного матеріалу. 4.2 Прискорення умов твердіння поверхневого шару бетону при викори- станні гріючої опалубки Свіжоукладена бетонна суміш перед початком твердіння представляет собою композіційній материал, что складається з твердої, рідкої и газоподібної фази. Рідка и газоподібна фази утворюють безперервну капілярно-пористу систему, з мінімаль- нім ефективного радіусом пор и капілярніх ходів Аналіз залежностей показує, що міцність і морозостійкість бетону зни- жуються при скороченні часу попередньої витримки, збільшенні швидкості підйому температури і температури ізотермічної витримки при використанні прискорених методів твердіння бетону. Розроблені математичні моделі дозволяють кількісно оцінити це зниження і прогнозувати зниження міцності і морозостійкості бетону при використанні прискорених методів твердіння бетону після укладання бетонної суміші. Проведені дослідження и Встановлені закономірності впліву параметрів режи- му прискореного умів тверднення бетону на его структуру, міцність и морозостійкість показують, что смороду повну мірою могут буті оцінені Шляхом использование тех- нологічних характеристик бетонних сумішей: концентрації цементу (СЦ), яка візна- чається витрати цементу на 1 м ³ бетону и коефіцієнта нормальної густоти цементно- го тесту в бетонній суміші (KНГ) в межах 0,876-1,65. 72 4.3 Формування поверхневого шару в бетоні із застосування комплекс- них хімічніх добавок У технології виробництва монолітних бетонних робіт, одним з найбільш ефек- тивних способів зменшення трудомісткості, скорочення термінів и вартості робіт, є! Застосування пластіфікуючіх хімічніх добавок. Відомо, що світові компании, что спеціалізуються на монолітному будівництві, назівають суперпластіфіцірующіе хімічні добавки "розріджувачів" бетонних сумішей. Вікорістовуючі їх, домагаються істотного зниженя вартості Виконання робіт. У тій же година, пластіфікуючі и супер- пластіфіцірующіе хімічні добавки дозволяють знізіті витрати води замішування и цементу на 1 м ³ бетонної суміші, при таких самих вихідних условиях укладання та ущільнення бетонних сумішей. Зніжуючі водо-цементне відношення бетонних сумішей, вдається істотно підвіщіті міцність и морозостійкість бетону. Суперпластіфіцірующая хімічна добавка С-3, у вигляді порошку, попередньо розбавлялася в воді до концентрації, при якій досягається найбільший ефект зни- ження значення нормальної густоти цементного тесту. Має істотне значення черговість і спосіб введення хімічних добавок в бетонні суміші. Коли в цементну систему вводять будь-яку хімічну добавку з водою замішування або розчин декількох хімічних добавок, він вбирається в мікропори, мікро- і макротріщини дрібного і крупного заповнювача, входить в адсорбційний шар фізико-механічно зв'язаної води, що обволікає всі частинки цементу і запов- нювача. Створюються особливі умови для формування контактних зон: цемент- вода; заповнювач-вода; цементне тісто-заповнювач. Підвищується однорідність мікро- і макроструктури цементної системи, досягається найбільший очікуваний ефект від застосування хімічних добавок. Оптимальна кількість гидрофобизирующей добавки ГКЖ-11К, необхідне для введення в бетонні суміші, визначали на цементної суміші нормальної густоти. Зна- чення нормальної густоти цементного тесту з комплексною добавкою, що складається з води, С-3 і ГКЖ-11К були завжди вище чисельного значення нормальної густоти цементного тесту, зачиненого розчином води з добавкою С-3. При цьому, значення 73 нормальної густоти цементного тесту з С-3 і ГКЖ-11К становило 21,6 (Від ваги це- менту), в той час як значення нормальної густоти цементного тесту, зачиненого роз- чином води і С-3, тобто без ГКЖ, становило 20,8. Для приготування бетонних сумішей був використаний той же гранітний щебінь фракції 5-20 мм і той же кварцовий пісок з Мк = 2,25, що і в дослідженнях бетонних сумішей з суперпластифікатором С-3. Всі серії зразків бетонних сумішей і бетонів досліджували аналогічно, як і з добавкою С-3. Таке дослідження провести необхідно, так як на практиці не завжди ясно, скільки треба додати тієї чи іншої добавки до складу комплексу добавок, що вво- дяться в бетонну суміш. Створюється враження - чим більше латексу в бетонної суміші, тим вище морозостійкість бетону, нижче водопроникність і т.д. Однак, це не завжди так. Тому потрібна методика, яка дозволить кількісно оцінити вплив тих чи інших хімічних добавок в складі комплексу добавок, на властивості бетонних сумішей, структуру і властивості бетону. Одні типи хімічніх добавок зніжують значення в'язкості и Поверхнево натягу води замішування, інші типи добавок навпаки, підвіщують значення в'язкості и По- верхнево натягу води. В цілому ж, всі ЦІ "впливи" визначаються конкретнішими чисельного значення нормальної густоти цементного тесту в усіх цементних систе- мах. Вводячи в цементні суміші гидрофобизирующие структуру цементного каменю добавки, ми тим самим, тимчасово обмежуємо доступ води в пори бетону в процесі йо- го експлуатації. Тимчасово це тому, що всі без винятку полімери НЕ полімерізіруется на 100и деструктуючіх в часі. Що стосується морозостійкіх бетонів, в структурі якіх є полімери, введені у виде комплексних хімічніх добавок в цементну суміш, то ми бачим на практике, что процес руйнування бетону всегда почінається з поверхні. Спочатку у виде "лущення", потім у виде пошарового руйнування бетону. Гідрофобізуючі ефект від хімічніх добавок типу ГКЖ, на поверхні бетону не проявляється Вже через рік експлуа- тації конструкції. Усередіні ж структури бетону будь-якої конструкції гідрофобізуючі ефект может зберігатіся десятіліттямі. Тому до складу комплексної хімічної добавки для 74 морозостійкіх бетонів всегда доцільно вводіті Латекс - водні емульсії штучних каучуків або других полімерів. При цьому, ефективність їх может буті перевірена только практи- кою експлуатації споруд. Лабораторні випробування не дадуть повноцінного результату, так як процеси «старіння» и саморозпаду штучних полімерів дуже трівалі. Лабораторні випробування могут дати только «порівняльну» оцінку довговічності полімеру, отже, и морозостійкості, довговічності конструкції, з тих чи других полімером в структурі бето- ну. 4.4 Обгрунтування організаційніх рішень при формуванні високоморозо- стойкого поверхневого шару в бетоні Метою організації технологічного процесу будівництва залізобетонних спо- руд з високоморозостойкім поверхневим шаром бетону є забезпечення умов вико- нання технологічного регламенту виробництва робіт, за прийнятою до виробництва технологічною схемою, в найбільш ймовірні короткі терміни, при мінімальних вит- ратах трудових, матеріальних і енергетичних витратах, при високому кінцевому ре- зультаті від виробництва робіт. Технологічний регламент розробляється відповідно до технологічних ви- мог комплексного технологічного процесу будівництва монолітних конструкцій і споруд з високоморозостойкім поверхневим шаром бетону. Організація потоку комплексного технологічного процесу будівництва лінійно-протяжних бетонних і залізобетонних споруд з високоморозостойкім поверхневим шаром проектується на основі однієї з двох принципових схем. За першою схемою, організація виконання робіт процесу будівництва споруд (дорожніх та аеродромних покриттів, каналів і ін.) Здійснюється двома безперервни- ми послідовними потоками. Виробництво робіт здійснюється двома ланками робіт- ників і двома комплектами машин і механізмів. Спочатку організовується комплекс- ний технологічний безперервний процес укладання нижнього шару бетону. За ним, послідовно, безперервно здійснюється укладання верхнього, високоморозостойкого 75 поверхневого шару бетону. При цьому, розбивка всього фронту робіт здійснюється по захваткам. За іншою схемою организации виробництва робіт процесса бетонування мо- нолітних споруд - шкірний захватка розбівається НЕ менше чем на Чотири ділянки, что пов'язано обмеження, в зв'язку з терміном качана схоплювання цементного те- сту нижнього шару бетонної суміші. При цьом, процес виробництва робіт здійснюється двома Ланка робітніків и двома комплектами машин и механізмів в наступній послідовності. Спочатку, на першої ділянки перша ланка робочих укладає бетонну суміш для нижнього шару конструкції споруди. Потім, ланка переходить на другу ділянку і укладає бетонну суміш для нижнього шару конструкції. Одночасно, на першій ділянці друга ланка робочих укладає бетонну суміш верхнього, високоморозостой- кого шару бетону на нижній, раніше покладений першою ланкою, шар бетону. Та- ким чином здійснюється виконання робіт на всіх чотирьох ділянках однієї захватки. Виробництво робіт може бути організовано і однією бригадою робітників, з од- ним комплектом машин на захватці, розбитою на чотири ділянки. При цьому, спочатку на першій ділянці укладають бетонну суміш нижнього шару споруди, потім верхнього шару бетонного споруди. Так, послідовно від дільниці до дільниці, здійснюється про- цес виробництва робіт по всій захватці в цілому (дивись рис.4.4). l1 l2 l3 l4 1 3 5 7 2 4 6 8 76 Рис. 0.4. Схема розвитку потоку бетонування лінійно-протяжного монолітного спо- руди з високоморозостойкім поверхневим шаром бетону на захватці, розбитою на чотири ділянки: lз- довжина захватки; l1, l2, l3, l4 - довжина ділянки; 1, 3, 5, 7 - укладання нижнього шару бетону; 2, 4, 6, 8 - укладання верхнього шару бетону. У процесі виконання робіт здійснюються такі основні технологічні процеси: Приготування бетонної суміші для нижнього шару конструкції споруди (T1); до- ставка бетонної суміші для нижнього шару конструкції до місця укладання (T2); укладання и ущільнення бетонної суміші нижнього шару (T3); Приготування бе- тонної суміші для верхнього, вісокоморозостойкого кулі бетону (T4); доставка бе- тонної суміші для верхнього шару до місця ее укладання на Нижній шар Укладення бетону (T5); укладання и ущільнення бетонної суміші верхнього, вісокоморозостой- кого кулі (T6). Трудомісткість технологічних процесів позначається, відповідно: T1, T2, T3, T4, T5, T6 (чол. Рік, маш. Година). t2 T1 t6 T2 t5 T3 t1 t4 T4 t8 T5 t7 T6 t3 Рис. 0.5. Графік трудового процесса бетонування лінійно-протяжного монолітного споруди з вісокоморозостойкім поверхнево кулею бетону Безперервна потоком: t1= T2, t3 = t4, t5 = t6, t7 = t8 - проектне годину качана и Закінчення робіт, что візна- чається термінамі схоплювання цементного тесту в бетонних сумішах и техно- логічним регламентом (год., Хв.); T1, T2, T3, T4, T5, T6 - трудомісткість відповідніх технологічних процесів (люд.-год, маш.час). 77 T1,1 T1,2 T1,3 T1,4 1 2 3 4 T2,1 T 5 6 2,2 T2,3 T2,4 7 8 9 10 T3,1 T3,2 T3,3 T 11 12 13 14 15 16 3,4 T6,1 T6,2 T6,3 T6,4 26 27 28 29 30 T5,1 T T 20 21 5,2 22 23 5,3 T 24 25 5,4 T4,1 T 17 4,2 T T 18 4,3 19 4,4 Рис. 0.6. Топологія мережевої моделі процесу бетонування лінійно-протяжної мо- нолітного споруди t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 Рис.0.7. Графік трудового процесу бетонування лінійно-протяжної монолітної спо- руди з високоморозостойкою поверхнеюбетону на захватці. t1= T3 = t5 = t7 - проектне годину укладання бетонної суміші нижнього шару кон- струкції, что візначається термінамі схоплювання цементного тесту в бетонних сумішах и технологічним регламентом; t2 = t4 = t6 = t8 - проектне годину укладання бетонної суміші верхнього вісокоморозостойкого кулі конструкції. T1,1 T4,1 T1,2 T4,2 T1,3 T4,3 T1,4 T4,4 1 2 3 4 5 6 7 8 T2,1 T5,1 T2,2 T5,2 T2,3 T5,3 T2,4 T5,4 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 T3,1 T6,1 T3,2 T6,2 T3,3 T6,3 T3,4 T6,4 23 24 25 26 27 28 29 30 Н В Н В Н В Н Рис. 0.8. Топологія мережевої моделі процесу бетонування лінійно-протяжної мо- нолітнолітної споруди з вісокоморозостойкою поверхнеюбетону. 78 У всіх випадка процес бетонування монолітних залізобетонних споруд з вісо- коморозостойкім поверхнево кулею бетону слід Здійснювати согласно з техно- логічним регламентом и технологічної нормалі виконання робіт, які розробляються на бетонування шкірного об'єкта, з урахуванням якості застосовуваного матеріалів. №Захва. Тривалість роботи на захватці, годину 1 2 3 4 5 6 7 8 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 Рис. 0.9. Погодинний Змінний ціклограммний графік, що відображає реалізацію технологічної нормалі бетонування залізобетонної споруди з високоморозостойкім поверхневим шаром бетону на захватці комплексної бригадою, двома ланками бе- тонників: 1, 2, 3, відповідно: приготування, доставка і укладання нижнього шару бетонної суміші; 3, 4, 5 - то ж верхнього шару. ділянки 79 №Захва. Тривалість роботи на захватці, годину 1 2 3 4 5 6 7 8 4 3 1 2 3 4 5 6 2 1 2 3 4 5 6 1 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 Рис. 0.10. Погодинний Змінний ціклограммний графік, що відображає реалізацію технологічної нормалі бетонування залізобетонної споруди з високоморозостойкім поверхневим шаром бетону на захватці, розбитою на чотири ділянки, однією лан- кою бетонників: 1, 2, 3, відповідно: приготування, доставка і укладання нижнього шару бетонної суміші; 3, 4, 5 - то ж верхнього шару. ділянки 80 Висновки по розділу 4 1. Обґрунтовано організаційно-технологічні рішення формування високомо- розостойкого поверхнево шару в бетоні при будівництві залізобетонних споруд, з урахуванням необхідності формування контактної і перехідної зони. Визначили склад и послідовність робіт; розроблені методи пошаровим укладанням бетонних сумішей, в залежності від типу бетонованих конструкцій; Встановлені технологічні Параметри виробництва робіт. Бетонування вертикальних конструкцій забезпе- чується безперервним процесом висхідних пошаровим укладанням бетонних сумішей, із застосуванням внутрішньої, що розділяє шари бетонних сумішей ко- взної опалубки. 2. Підібрано метод визначення трудомісткості робіт і розрахунку продуктив- ності провідних машин і механізмів, а також кількісного та якісного складу бригад із застосуванням поправочних коефіцієнтів Кт в межах 0,5 ÷ 2,0, в залежності від Kнг в застосовуваних бетонних сумішах; розроблені методи організації спеціалізо- ваного потоку бетонування, в залежності від типу бетонованих споруд та обсягу робіт - однією бригадою, з розбивкою захватки на чотири ділянки; двома бригада- ми, з розвитком безперервного потоку бетонування на одній захватці. 81 РОЗДІЛ 5 Техніко-економічна ефективність технології 5.1 Практичне застосування методу контролю якості параметрів техно- логічних процесів виробництва бетонних робіт У ряді обласних центрів України немає родовищ природних кам'яних ма- теріалів, придатних для використання в будівництві бетонних і залізобетонних спо- руд з високими вимогами до морозостійкості бетону. У той же час, в ряді областей є гірничо-збагачувальні комбінати, шахти і рудні родовища, які мають великі обсяги супутніх відходів - кам'яних матеріалів. Тому найбільш показовим прикладом, що дозволяє оцінити можливість використання місцевих будівельних матеріалів для отримання морозостійких бетонів, є практичний досвід використання щебеню з кристалічних сланців Лебединського родовища Курської магнітної аномалії. Для цього був використаний запропонований метод оцінки впливу якості вихідних ма- теріалів на міцність і морозостійкість важкого бетону. Щебінь з кристалічних сланців, використаний в роботі характеризувався найбільшою крупністю заповнювача (Фщ) 20мм, ρщі = 2,5-2,9 г / см³, пустотностью 40-50% і вмістом лещадністю і голчастих зерен в межах 25-35%. Бетонні суміші готували на ділянках з виробництва товарної бетонної суміші, а до місця укладання доставляли бетоновозами, обладнаними міксерами. На обох підприємствах бетонну суміш укладали ланки робітників, ущільнюючи її глибин- ними вібраторами з доведенням якості поверхні майданчиковими вібраторами. До- гляд за укладеним бетоном здійснювався методом поливу його водою два рази на добу, протягом 14 діб. Вплив мінливості властивостей вихідних матеріалів оцінювали по зміні рухли- вості бетонної суміші (осаді стандартного конуса), а також параметрів структури бе- тону в марочному віці, тверділи в воді при температурі 20 ± 2 ° С. Протягом аналізованого періоду з матеріалів, відібраних в момент надход- 82 ження їх в дозуючі пристрої, в лабораторних умовах за заданою на склад бетону ре- цептурі ретельно готували бетонну суміш і визначали її характеристики. Розрахо- вували потенційну морозостійкість (вона ж для даного бетону буде фактична). Потім, в марочному віці визначали параметри і характеристики будови бетону. Таким способом оцінювали вплив мінливості властивостей використовуваних матеріалів на однорідність структури і властивостей бетону для кожного замісу. Вплив параметрів процесів дозування і перемішування вихідних матеріалів оцінювали по однорідності властивостей бетонної суміші та структури бетону, яка вивчалася як в обсязі одного замісу бетонозмішувача, так і від замісу до замісу. У першому випадку однорідність бетону залежала від роботи змішувального облад- нання. При визначенні однорідності бетонної суміші і характеристик структури бе- тону, з різних змусив (при обліку однорідності всередині кожного замісу) виділяли на досліджуваний параметр точності дозування вихідних матеріалів. Бетонну суміш відбирали на початку, середині і в кінці вивантаження її з бетонозмішувача. Потім, з неї виготовляли зразки - куби з розміром ребра 10 см, які досліджували в лабора- торних умовах. На них визначали міцність бетону, характеристики будови і приско- реним методом розраховували його морозостійкість. Вплив якості технологічних параметрів ущільнення бетонної суміші контро- лювали від дільниці до дільниці, в процесі її укладання і ущільнення і оцінювали по коливаннях показників структури бетону. Частина відібраної з місця укладання бетонної суміші вивчалася в лабораторних умовах, на ній визначали рухливість, об- сяг повітря в ущільненої бетонної суміші, об'ємну масу, коефіцієнт ущільнення, а в марочному віці міцність і потенційну морозостійкість бетону даної проби. Іншу ча- стину бетонної суміші, вже після її ущільнення в місці укладання, спеціальним пристосуванням у вигляді металевих форм - кубів без дна, "вирізали" методом вдавлення і досліджували в лабораторії. Потім, на всіх зразках в марочному віці визначали міцність, характеристики структури бетону і морозостійкість. Таким чином, контролюючи параметри структури бетону від дільниці до дільниці, статистично оцінювали вплив процесу ущільнення бетонної суміші на од- 83 норідність структури і властивостей бетону за аналізований період. Вплив умов твердіння бетону за аналізований період часу оцінювали по од- норідності структури і властивостей бетону. З-під бетоноукладчика на кожній ділянці відбирали проби бетонної суміші. Частина її досліджували в лабораторії, де на ній визначали рухливість, залишковий об'єм повітря після ущільнення, об'ємну масу, коефіцієнт ущільнення, а в марочно- му віці після твердіння зразків у воді визначали міцність бетону і розраховували значення потенційної морозостійкості бетону. Іншу частину бетонної суміші укла- дали в форми, ущільнювали на лабораторному вібромайданчику, потім через дві доби зразки распалублівать і розміщували в районі захватки, звідки була відібрана бетонна суміш. Крім того, на кожній дільниці «вирізали» зразки-куби бетонної суміші після її укладання і ущільнення, частина яких зберігали 28 діб у воді, а іншу частину зберігали на об'єкті звідки їх відбирали, потім в марочному віці відчували. Справжня методика також була ефективно використана і на заводах збірного залізобетону для оцінки впливу технологічних меж на однорідність бетону за міцністю і морозостійкістю, що забезпечило можливість їх регулювання з метою підвищення однорідності властивостей бетону. У виробничих умовах, домагаючись підвищення однорідності проектних характеристик і властивостей бетону, завжди з'являється можливість зниження витрати цементу на м³ бетону, підвищення рівня культури виробництва і продуктивності праці. Таким чином, був апробований метод контролю якості бетонних робіт шляхом відбору контрольних зразків після кожного технологічного межі і визначення на них значень коефіцієнтів варіації (Cv) контрольованих параметрів структури і вла- стивостей бетону, що забезпечує можливість регулювання параметрів технологічно- го процесу виробництва робіт з метою досягнення високої однорідності бетону за міцністю і морозостійкістю. 84 5.2 Визначення техніко-економічної ефективності організаційно- технологічних рішень відновлення залізобетонних конструкцій Техніко-економічну ефективність відновлення зруйнованої поверхні залізобе- тонних споруд високоморозостойкім поверхневим шаром бетону визначаємо на підставі розроблених кошторисів і калькуляцій. Вихідні дані для розрахунку пред- ставлені в таблиці 5.1. Розрахунок економічної ефективності застосування нпідібраних технологій відновлення бетону методом пристрою високоморозостойкого поверхневого шару торкретбетону з компенсуючим перехідним шаром проводиться шляхом зіставлення наведених витрат, базового і нового варіанту. В якості базового варіанту приймаємо технологію відновлення зруйнованого шару бетону методом торкретування тим же складом дрібнозернистого бетону, але без введення комплексних хімічних добавок і без пристрою компенсуючого перехідного шару. На малюнку 5.1 представлені відновлені модифікованим високоморозостой- кім поверхневим шаром бетону конструкції. Запропоновані принципи відновлення споруд і методи визначення складу дріб- нозернистих морозостійких бетонів знайшли своє застосування для ремонту і відно- влення кислототривких ізоляцій в металургійній і хімічній промисловості України. Замінюючи портландцемент на високодисперсний кислототривкий порошок вдалося відновити значну кількість кислототривких споруд і отримати суттєвий економічний ефект. 85 Таблиця 5.1. Вихідні дані для визначення техніко-економічної ефективності технології відновлення залізобетонних конструкцій високоморозостойкім поверхневим шаром. варіанти позначен- обгрунтуван- показники Од. вим. прийня- ня базовий ня тий обсяг виконаних робіт 100м2 Показники на 100м2 Трудомісткіть Люд-зм 20 21 витрата бетону м³ 6 6 витрата металу кг 338,8 338,8 суперпластифікатор С-3 т 0,006 латекс т 0,006 гідрофобізуючі добавки ГКЖ-11 К т 0,006 вартість робіт З тис.грн. 26,291 26,92 Вартість матеріалів Тис.грн 14,42 14,92 Заробітна плата Тис.грн 11,87 12,0 Річні витрати в сфері експлуатації: І тис.грн. 0,92 0,73 Терміни служби до капремонту Тс роки 30 45 Рис. 5.1. Відновлені залізобетонні контрукції методом торкретування 86 Висновки у розділі 5 1. Підтверджений економічний ефект від підібраної технології, склав 265 грн за квадратний метр, що на 22% економічніше від звичайної технології 87 З А ГА Л Ь Н І В И С Н О В К И 1. Повністю проаналізована робоча гіпотеза, підібрані нові технології віднов- лення і будівництва залізобетонних споруд з високими вимогами до бетону по мо- розостійкості, що забезпечують істотне підвищення морозостійкості залізобетонних споруд при їх будівництві і відновленні шляхом формування високоморозостойкого поверхневого шару в бетоні, що працює в умови змінного заморожування і відта- вання як структурно-цілісний матеріал. При цьому морозостійкість поверхневого шару бетону досягає F900. 2. Підібрано організаційно-технологічні рішення формування високоморозос- тойкого шару в бетоні при відновленні залізобетонних споруд з урахуванням необ- хідності формування контактної і перехідної зони між шарами бетону. Визначено склад і послідовність робіт; розроблені методи виконання робіт; встановлені техно- логічні параметри робіт. 3. Відновлений поверхневий шар бетону працює як структурно-цілісний ма- теріал за умови формування спеціальної контактної і перехідної зони між шарами. 4. Підібрано критерії для оцінки ступеня руйнування відновлюваних залізобе- тонних споруд і відповідні категорії трудомісткістю їхнього відновлення. Перша ступінь руйнування - до оголення несучої арматури, друга - на всю товщину несучої арматури, третя - з утворенням раковин, четверта - з утворенням наскрізних от- ворів. 5. Підібрано метод визначення трудомісткості робіт при відновленні залізобе- тонних споруд; науково обгрунтований склад виконавців і комплект машин і ме- ханізмів. 6. Підібрано методи визначення трудомісткості робіт при будівництві залізо- бетонних споруд і розрахунку продуктивності провідних машин і механізмів, а та- кож кількісного та якісного складу бригад із застосуванням поправочних коефіцієнтів Кт в межах 0,5 ÷ 2,0, в залежності від Kнг в застосовуваних бетонних сумішах; підібрані методи організації спеціалізованого потоку бетонування, в за- 88 лежності від типу бетонованих споруд та обсягу робіт - однією бригадою, з розбив- кою захватки на чотири ділянки; двома бригадами, з розвитком безперервного по- току бетонування на одній захватці. 89 СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ 1. Артюх В. Г. Торкрет-бетон у цивільних будинках, що реконструюються / В. Г. Артюх, I. В. Санников // Будівництво України. — 2007. — № 3. — С. 11–13. 2. Лівінський О. М. Технологія ремонту залізобетонних конструкцій : моно- графія / О. М. Лівінський. — К.: «МП Леся», 2010. — 326 с. 3. Організація будівництва : підручник / [С.А. Ушацький, Ю.П. Шейко, Г.М. Тригер [та ін.] ; за ред. С.А. Ушацького]. — К. : Кондор, 2007. — 520 с. 4. Тян Р. Б. Управління проектами / Р. Б. Тян, К. І. Холод, В. А. Ткаченко. — Дніпропетровськ : ДАУБП, 2000. — 224с. 5. Павлов І. Д. Системотехнічні основи вироблення оптимальних ор- ганізаційно-технологічних рішень будівельного виробництва : автореф. дис. на здо- буття наук. ступеня доктора техн. наук: спец. 05.02.21 «Організація виробництва (будівництва)» / І. Д. Павлов. — Х., 1997. — 47 с. 6. Проблеми реконструкції та експлуатації промислових та цивільних об’єктів / В. I. Большаков, М. В. Савицький, В. М. Кирше, Р. Б. Тян. — Дніпропетровськ, 1999. — 306 с. 7. Пшинько О. М. Основи технології підводного бетонування при ремонті штучних транспортних споруд : дис. … доктора техн. наук: 05.23.08 / Пшінько Олександр Миколайович. — Харків, 2001. — 379 с. 8. Мазурак А. В. Вплив технологічних чинників на міцність торкрет-бетону / А. В. Мазурак, Я. А. Балабух // Вісник Національного університету «Львівська політехніка». — Львів : ЛПУ, 2009. — №655. — С. 34–39. 9. Мазурак А. Використання торкрет-бетону при підсиленні бетонних та залізобетонних конструкцій / А. Мазурак, В. Барабаш // Вісник Національного університету «Львівська політехніка». — Львів : ЛПУ, 2009. — №655. — С. 168–172. 10. Коваль П.М. Оцінка зчеплення торкрет-бетону при ремонті бетонних та залізобетонних конструкцій / П.М. Коваль, А.Є. Фаль, А.В. Мазурак // Дороги і мо- сти. — К. : ДерждорНДІ, 2009. — № 11. — С. 157–163. 90 11. Деклар. пат. 28374 Україна, Е04F21/06 21/12. Прямоточний двохциліндро- вий диференційний розчинонасос / Ємельянова І.А., Гончаренко Д.Ф., Бара- нов А.М., Іванов В.П., Задорожний А.О. (Україна); — № 96104017; заявл. 22.10.96; опубл. 16.10.2000; Бюл. № 5-ІІ. 12. Деклар. пат. 52035А. Україна E04F21/ 06, 21/12. Двоциліндровий розчино- бетононасос з кулачковим приводом та зворотною кулісою. / Ємельянова І.А., Бара- нов A.M., Задорожний А.О., Непорожнев О.С., Никонов Д.В., Ємельянов В.П. — № 2002010411.- заявл.16.01.2002; опубл. 16.12.2002, Бюл. №12. 13. Дружинін А. В. Оптимізація календарних планів будівництва гідротех- нічних споруд / А. В. Дружинін, О. А. Давиденко // Науковий вісник будівництва. — Х. : ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 2010. — № 58. — С. 76–79. 14. Дружинін А. В. Моделювання організації перекриття русла річки при будівництві гідровузла / А. В. Дружинін, О. А. Давиденко // Науковий вісник будів- ництва. — Х. : ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 2010. — № 59. — С. 96–101. 15. Могила Ю. В. Формування концепції ситуативного управління будів- ництвом монолітних залізобетонних житлових споруд в Україні / Ю. В. Могила // Містобудування та територіальне планування. — К.: КНУБА, 2009.—№ 34.— С. 213–217. 16. Тугай О. А. Передумови запровадження передових інформаційних техно- логій та інжинірингових засад до оновлення процесів та структур управління ор- ганізації будівництва / О. А. Тугай / / Шляхи, підвищення ефективності будівництва в умовах формування ринкових відносин : зб. наук. праць. — К. : КНУБА, 2008. — Вип. 19. — С. 122–149. 17. Кравченко А. О. Оцінка ефективності використання засобів механізації при бетонуванні / А. О. Кравченко, С. В. Бутнік // Науковий вісник будівництва. — Х. : ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 2009. — №52. — С. 254–259. 18. Калина А. В. Економіка праці : навч. посібник / А. В. Калина. — К. : МАУП, 2004. — 272 с. 19. Балабанова Л. В. Організація праці менеджера : навч. посібник / Л. В. Ба- лабанова, О. В. Сардак. — К. : ВД "Професіонал", 2004. — 304 с. 91 20. Соломко I. М. Система вдосконалення організації та нормування праці управлінського персоналу підприємств : автореф. дис. на здобуття наук. ступеню канд. екон. наук : спец. 08.09.01 «Демографія, економіка праці та соціальна політи- ка» / І.М. Соломко. — Кіровоград., 1997. — 17 с. 21. Титок В. В. Організація праці в будівельній бригаді на науковій основі / В. В. Титок // Вісник ДонНАБА. Технологія, організація, механізація та геодезичне забезпечення будівництва. — Макіївка: ДНАБА, 2009. — Вип. 2009_6(80). — С. 45– 48. 22. Нікіфорова Н. А. Вплив комплексних поліфункціональних добавок на довговічність важких бетонів / Н. А. Нікіфорова // Строительство, материаловеде- ние, машиностроение. — Днепропетровск : ПГАСА, 2008.– C. 411–416. 23. Мости та труби. Оцінка технічного стану автодорожніх мостів, що експлуатуються. ВБН В.3.1-218-174-2002. — К., 2002. — 47 с. 24. Савицький А. М. Експериментальне дослідження адгезійної сумісності матеріалів для ремонту залізобетонних конструкцій / А. М. Савицький, А. М. Пшінько, М. В. Савицкий // Строительство, материаловедение, машиностро- ение. — Днепропетровск : ПГАСА, 2008. — № 47. — С. 544–551. 25. Koval S. Calculating experiment with experimental-statistical models in a viev of comlex additive ingredients influence appraisal / Koval S., Babaevskaya T. V. // Ak- tualne problemy naukowo-badawcze budownictwa: Konf. naukovo-technicna. — Olszt- yn, Uniwer. — Warminsco-Masurski, 2002. — S. 449–455. 26. Russel Henry G. High-performance concrete mix proportions / Henry G. Rus- sel. — June 1, 2000. — P. 101–106. 27. Герасимова К. В. Властивості бетонної суміші, що містить полімери, в умовах дії знакозмінних температур / К. В. Герасимова, О. О. Шишкін, Н. П. Мель- ниченко // Строительство, материаловедение, машиностроение. — Днепропет- ровск : ПГАСА, 2006. — № 37. — С. 97–102. 28. Бетони для монолітного будівництва на основі портландцементів з ком- плексними модифікаторами / М. А. Саницький, У. Д. Марущак, М. М. Чемерис, В. А. Пристай // Дни современного бетона : VI Междун. науч.-практич. конф. : cб. 92 докладов. — Запорожье, 2004. — С. 50–55. 29. Використання полімерних матеріалів для ремонту бетону в зоні змінного рівня води / Ю. Л. Заяць, Б. С Макаров, В. В. Сущенко, А. В. Краснюк // Автомо- бильные дороги и дорожное строительство. — К. : УТУ, 2000. — № 59. — С. 59–61. 30. Ефективність нових розробок в системі пластифікуючих добавок для бе- тонів / Р. Ф. Рунова, І. І. Руденко, В. В. Товстоніс, С. М. Чудновський // Строитель- ство, материаловедение, машиностроение. — Днепропетровск : ПГАСА, 2008. — № 47. — С. 507–513. 31. Sanitsky M. Structure formation of hardening cement pastes at freezing / M. Sanitsky, H. Sobol, U. Marushchak // II international workshop “Frost resistance of concrete”. — Essen (Germany), 2002. — S. 37–44. 32. Поліфункціональні добавки на основі поліакрилатів у пуцоланових це- ментах / П. С. Шилюк, В. И. Гоц, Р. Ф.Рунова, И. И. Руденко // Будівництво України. — 2004. — № 7. — С. 23–28. 33. Малоенергомісні цементи з використанням відходів / М. А. Саницький, Т. Є. Марків, Ю. Л. Новицький, Т. П. Кропивницька. // Вісник Національного університету “Львівська політехніка”. Теорія і практика будівництва. — 2005. — № 545. — С. 151–155. 34. Чуб О. А. Організація технології відновлення та утримання об'єктів міської забудови: навч.-метод. посібник / О. А. Чуб. — Запоріжжя : ЗДІА, 2011. — 230 с.