Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Самоуплотняющийся бетон в транспортном строительстве

Волкова А.Р.

Петроченко О.В.

Аннотация

Панельное домостроение на территории бывшего Советского Союза всё дальше уходит в историю. Монолитный и сборно-монолитный способы возведения зданий и сооружений приобретают у нас в настоящее время всё большее распространение. Панелевозы уступают место «миксерам», доставляющим бетонную смесь на строительную площадку. Установка арматурных каркасов и опалубки, доставка, укладка и уплотнение бетонной смеси с последующим уходом за ней являются сейчас основными компонентами процесса возведения зданий и сооружений. Эти факторы, в свою очередь, ведут к повышению всей культуры производства, что, в свою очередь, позволяет ускорить строительство объекта и, как следствие, зачастую снизить затраты.

самоуплотняющий бетон смесь транспортный

Самоуплотняющийся бетон (СУБ) -- это инновационный бетон, который приготовлен из рационально подобранной высокопластичной бетонной смеси, не требующей виброуплотнения при укладке и способной уплотняться под действием силы тяжести, заполняя форму и достигая необходимого уплотнения даже в густоармированных конструкциях. [1]

История возникновения самоуплотняющегося бетона началась ещё в 80.х годах ХХ века, когда в Японии при строительстве большепролётных железобетонных подвесных мостов впервые был применён новый вид бетона, позволивший без особого труда забетонировать сложные участки межопорных пролётов без проведения дополнительного виброуплотнения.[2]

Подобных результатов удалось достичь за счёт проведения ряда теоретических исследований, направленных на получение высокопрочного трещино- и коррозионностойкого бетона путём введения микро- и ультрадисперсного наполнителя, а также ряда химических модификаторов и регуляторов свойств бетонов.

Благодаря уникальным свойствам и преимуществам самоуплотняющийся бетон достаточно быстро получил широкое распространение в странах Западной Европы. Сначала он использовался на предприятиях, производивших готовые железобетонные изделия. Затем самоуплотняющийся бетон начинает активно применяться в качестве так называемого транспортного бетона, т.е. бетона, который доставляется и укладывается непосредственно на строительной площадке. В частности, подобная технология была достаточно массово апробирована в Швеции в середине 90-х годов прошлого века при строительстве транспортных сетей Стокгольма.

В России же повсеместное применение самоуплотняющегося бетона только получает своё развитие, однако на протяжении последнего десятилетия рядом строительных организаций предприняты успешные попытки применения самоуплотняющегося бетона в гражданском строительстве, в частности при возведении башен-небоскрёбов Международного делового центра «Москва-Сити» в российской столице.[3]

Вместе с тем, в транспортном строительстве, которое имеет ряд принципиальных отличий от гражданского, применение самоуплотняющихся бетонов по сей день фактически не велось или носило больше частный и малообъёмный характер. Причиной тому является отсутствие необходимых исследований, направленных на обеспечение повышенных требований к качеству, надёжности и долговечности сооружаемых конструкций с учётом климатического фактора. [4]

Поэтому для массового внедрения рассматриваемых бетонов понадобилось провести ряд исследований, необходимых для получения технических требований к самоуплотняющимся бетонным смесям с учётом комплекса применяемых добавок и заполнителей.

Отдельно понадобилось уделить большое внимание исследованию особенностей усадки и ползучести самоуплотняющегося бетона и других его физико-механических свойств в процессе гидратации цемента, поскольку недоучёт этих условий может со временем привести к негативным последствиям в процессе эксплуатации сооружений. [5]

Кроме того, организациям-поставщикам бетонной смеси потребовалось решать вопросы, связанные с обеспечением бесперебойной подачи самоуплотняющегося бетона на объект при условии обеспечения его живучести в процессе транспортировки, а также последующей качественной укладки. [6]

Необходимо отметить существенные отличия, имеющиеся при назначении технических требований к самоуплотняющимся бетонным смесям по отношению к обычным. Основные методы испытания самоуплотняющихся бетонных смесей включают в себя определение:

- подвижности как одной из главных характеристик самоуплотняющейся бетонной смеси;

- вязкости, т.е. способности одной части бетонной смеси оказывать сопротивление относительно другой;

- способности преодолевать препятствия, т..е. проходить через узкие места, например, между стальными арматурными стержнями без расслоения и блокировки;

- устойчивости к расслаиванию.

В связи с этим различают следующие классы самоуплотняющихся бетонных смесей:

SF1 - SF3 -- классы по консистенции или классы по удобоукладываемости, определяемые диаметром расплыва стандартного конуса (рис. 1); [7]

VS1 - VS2 -- классы по вязкости, определяемые по времени Т500 -- времени, необходимому для расплыва стандартного конуса бетонной смеси до диаметра 500.мм (рис. 1);

Рис.1 Плита (основание) с разбивкой для определения класса самоуплотняющийся бетонной смеси по удобоукладываемости и по вязкости

VF1 - VF2 -- классы по вязкости, определяемые временем истечения через V-образную воронку (рис 2);

Рис.2 V-образная воронка для определения класса самоуплотняющейся бетонной смеси по вязкости

PA1 - PA2 -- классы по способности бетонной смеси преодолевать препятствия, определяемые способностью преодолевать сопротивление арматурных стержней и устанавливаемые по результатам испытаний в L-образном ящике (рис. 3);

Рис.3 L-образный ящик для определения класса самоуплотняющейся бетонной смеси по способности преодолевать препятствия

SR1 - SR2 -- классы по устойчивости к расслаиванию, определяемые при испытании бетонной смеси к расслаиванию с помощью сита. [8]

Особую роль при использовании самоуплотняющихся бетонных смесей требуется уделить подготовительному этапу бетонирования, в частности, опалубочным работам. Это продиктовано необходимостью обеспечить герметичность примыкания опалубочных щитов друг к другу во избежание вытекания бетонной смеси и образования полых и щебенистых зон после снятия опалубки. [9]

С целью учёта этих отличий и особенностей в 2010 году ОАО ЦНИИС по заказу ОАО «Мостотрест» разработал Технические условия по самоуплотняющимся бетонным смесям для бетонов мостовых и тоннельных конструкций классов В30, В35, В40, В45, В50, приготовленных с использованием добавок на основе поликарбоксилатов, в которых даны чёткие технические требования по всем технологическим параметрам по подбору составов, приготовлению, правилам приёмки, методам контроля и испытаний, транспортировке и хранению и указания по применению самоуплотняющихся бетонных смесей, и которые в настоящее время уже нашли достаточно широкое применение при строительстве ряда крупных транспортных объектов на территории Москвы, Санкт-Петербурга, Сочи и других российских городов. Действие данных технических условий распространяется на самоуплотняющиеся бетонные смеси, приготовленные на основе наиболее часто употребляемых в транспортном строительстве добавок поликарбоксилатов, поставляемых ООО «Sika» и ООО «Басф Строительные системы». Эти добавки прошли специальный комплекс испытаний всех свойств, присущих данному типу бетона, и получили положительные результаты по их завершении .[10] [12]

С учётом выше перечисленного за последний год ОАО ЦНИИС разработал ряд комплексных технологических регламентов на производство подготовительных, опалубочных и бетонных работ при сооружении в условиях круглогодичного строительства искусственных сооружений на Четвёртом транспортном кольце в Москве, при продлении Автозаводской линии метрополитена в Нижнем Новгороде, при реконструкции Варшавского шоссе от МКАД до Садового кольца в Москве, при прокладке открытым и закрытым способами секций 14 … 17 Алабяно-Балтийского тоннеля в районе станции метро «Сокол», которые сооружаются под действующими автомобильными тоннелями, а также Замоскворецкой линией Московского метрополитена. [13]

Кроме этого, по заказу РТФ «Мостоотряд-10» была разработана технология изготовления в полигонных условиях г. Ростова-на-Дону сборных мостовых железобетонных балок из самоуплотняющегося бетона, позволившая существенно сократить затраты на их изготовление, а также получить высокий экономический эффект. [14]

Рассмотрим несколько примеров применения самоуплотняющихся бетонных смесей при возведении различного типа транспортных объектов. [11]

Так, при возведении стоек опор эстакады на четвертом транспортном кольце бетонные работы выполнялись в следующей последовательности:

- подготавливалось основание под установку арматуры и укладку бетона;

- устраивались арматурные каркасы для бетонирования секции стойки опоры по высоте или стойки на всю высоту в зависимости от её размеров;

- устанавливались подмости и опалубка для бетонирования стойки опоры, обеспечивая полную герметичность стыков опалубки и сопряжения опалубки с ростверком (в холодный период года возводилось технологическое укрытие на высоту, необходимую для бетонирования секции стойки опоры или всей стойки опоры);

- осуществлялось бетонирование стойки опоры с использованием самоуплотняющейся бетонной смеси;

- осуществлялось выдерживание бетона стойки опоры или её отдельной секции до остывания разогретого от экзотермии цемента бетона до заданной температуры;

- при большой высоте стойки опоры после остывания бетона до температуры не более 40 С бетонировалась следующая секция;

- снималась опалубка со стойки опоры при условии обеспечения допустимых перепадов температур бетона и наружного воздуха (при невыполнении этого требования в течение 1-2 часов тело стойки опоры укрывалось тепло-, влагозащитным укрытием);

- снималось тепло-, влагозащитное покрытие.

Как видно из указанных последовательностей, они фактически не отличаются от этапности ведения работ при возведении конструкций из вибрируемого бетона, однако практика показывает, что при работе на строительной площадке существенно сокращаются временные сроки укладки бетона и при этом обеспечиваются высокие потребительские свойства возводимых конструкций.

Отдельно следует сказать о применении самоуплотняющегося бетона при строительстве вестибюлей и перрона станции метро «Горьковская» Нижегородского метрополитена, где, по сути, впервые в России при возведении подземного сооружения тоннельного типа был применён самоуплотняющийся бетон, позволивший без проблем возвести сложные и объёмные конструктивные элементы. [15]

Однако стоит заметить, что на данном объекте полностью отказаться от обычного вибрируемого бетона строителям не удалось, ввиду специфики самоуплотняющегося бетона и ряда конструктивных особенностей самого объекта. В частности, днище станции было запроектировано под углом к горизонту и для равномерной подачи самоуплотняющейся бетонной смеси, имеющей большую подвижность, пришлось бы применять ряд дополнительных мер, предотвращающих стекание бетона вниз по направлению к уклону. Поэтому при бетонировании конструктивных элементов вестибюля и перрона станции метро «Горьковская» самоуплотняющийся бетон был использован только при возведении стен, колонн и перекрытий вестибюлей и перрона станции, расположенных выше уровня «пеньков» стен над днищем, а сами днища были устроены с использованием обычного бетона. [16]

Другим примером успешного и своевременного применения самоуплотняющейся бетонной смеси можно считать прокладку открытым и закрытым способами секций 14 - 17 Алабяно-Балтийского тоннеля в районе станции метро «Сокол», которые, как уже упоминалось выше, сооружаются под действующими автомобильными тоннелями, а также Замоскворецкой линией Московского метрополитена. Наибольшие сложности при производстве работ возникли при бетонировании ответственных элементов перекрытий при многоштольневой проходке в зоне расположения тоннеля метрополитена. Это, в частности, было вызвано фактической невозможностью вибрирования подаваемой бетонной смеси из-за большого количества узких и плохо заполняемых участков, находящихся в ограниченном пространстве. Поэтому применение самоуплотняющейся бетонной смеси позволило без приложения каких-либо дополнительных усилий забетонировать сложную конструкцию, обеспечив высокое качество ведения бетонных работ. [17]

Выводы

Из вышесказанного необходимо сделать вывод, что применение самоуплотняющегося бетона обладает рядом неоспоримых положительных достоинств, таких как:

1. Достаточно надёжное заполнение узких полостей и труднопроходимых пустот.

2. Образование хорошей гладкой поверхности после снятия опалубки

3. Сокращение временных и финансовых затрат на виброуплотнение бетона.

4. Повышается вся культуры производства, что, в свою очередь, позволяет ускорить строительство объекта и, как следствие, зачастую снизить затраты.

Заключение

Потребуется провести ещё достаточно большое количество исследований, направленных на устранение ряда недостатков, которые могут возникнуть на всём этапе производства, начиная от подбора состава бетонной смеси, применения подходящего наполнителя и добавок и заканчивая непосредственно процессом твердения уложенного бетона, чтобы применение самоуплотняющегося бетона в нашей стране стало повсеместным и обыденным во всех областях строительной индустрии.

В зарубежных странах самоуплотняющиеся бетонные смеси получили достаточно широкое распространение в различных областях строительства. В России же некоторое применение самоуплотняющиеся бетоны нашли только в гражданском строительстве, но в последние годы проведены дополнительные исследования в данной области и эти бетонные смеси стали применяться при возведении транспортных объектов. В работе указаны особенности применения таких смесей при строительстве мостов и тоннелей, а также те трудности и проблемы, которые требуется решать при широком внедрении этой новой инновационной технологии в современных российских условиях. [18]

Список литературы

1. С.М. Базанов, М.В. Торопова, Ивановская государственная академия архитектуры и строительства

2. А.Р. Словьянчик, статья, Журнал «Технологии бетонов», №10, 2008;

3. Модифицированные бетоны нового поколения в сооружениях ММДЦ «Москва - Сити». Часть 1. С.С. Каприелов, В.И. Травуш, Н.И. Карпенко, А.В. Шейнфельд и др. Строительные материалы. 2006. № 10. С. 13 - 17.

4. Модифицированные бетоны нового поколения в сооружениях ММДЦ «Москва - Сити». Часть 2. С.С. Каприелов, В.И. Травуш, Н.И. Карпенко, А.В. Шейнфельд и др. Строительные материалы. 2008. № 3. С. 9 - 13.

5. Ваучский М.Н., Иванов А.Н. Наномир: Высокие технологии XXI века. Строительная газета. № 1 (10012).

6. О.Н. Болотских / Электронный журнал Предотвращение аварий зданий и сооружений/ [Электронный ресурс] http://pamag.ru/pressa/auto-beton

7. Рекламно-информационный проспект немецкой фирмы «Dyckerhoff Beton GmbH»

8. Европейский нормативный документ по самоуплотняющемуся бетону: DAfStb-Richtlinie Selbverdichtender Beton (SVB-Richtlinie). Ausgabe November 2003.

9. С.М. Базанов, М.В. Торопова. Самоуплотняющийся бетон -- эффективный инструмент в решении задач строительства / [Электронный ресурс]: http://www.allbeton.ru/article/36/13.html

10. Шейнич Л.А. Высокопрочные бетоны для монолитного домостроения / Л.А. Шейнич, П.В. Попруга //Будівельні конструкції: Зб. наук. праць. -- К.: НДІБК, 2007. -- Вип. -- С. 311)314.

11. Зайченко Н.М., Сахошко Е.В., Назарова А.В. Высокопрочные мелкозернистые бетоны с добавкой органоминерального модификатора на основе конденсированного микрокремнезема стахановского завода ферросплавов // Современные проблемы строительства: ежегод. науч. техн. сб. -- 2006. -- № 4(9). -- Донецк: Донецкий ПромстройНИИпроект. -- С. 215-221.

12. Combination of Silica Fume, Fly Ash and Amorphous Nano)Silica in Superplasticized High)Performance Concretes /M. Collepardi, Olagot J.J. Ogoumah, R. Troli [at el] // the VII AIMAT Congress, 2004: Proc.) Ancona (Italy), 2004.

13. Танабе К. Твердые кислоты и основания / Козо Танабе [пер. с англ. А.А. Кубасова, Б.В. Романовский]; под ред.К.В. Топчиевой. -- М.: Мир, 1973. -- 183 с.

14. С.С. Каприелов, В.Г. Батраков, А.В. Шейнфельд. Модифицированные бетоны нового поколения: реальность и перспектива // Бетон и железобетон. -- 1999. -- №6 (501). -- C. 6)10

15. Кондауров П.А. Применение самоуплотняющегося бетона в строительстве // http://www.bssm.ru/articles/read.php?ID=2071.

16. А.В. Батудаева, Г.С. Кардумян, С.С. Каприелов. Высокопрочные модифицированные бетоны из самовыравнивающихся смесей // Бетон и железобетон.) 2005.) август, 4 (535).) с14-18.

17. Соломатов В.И. Проблемы интенсивной раздельной технологии / В.И. Соломатов // Бетон и железобетон. --1989. -- № 7. -- С. 4-6.

18. М. Храпко. Самоуплотняющийся бетон -- долгожданное решение/ [Электронныйресур] http://www.allbeton.ru/article/279/13.html

Размещено на Allbest.ru