Формулирование комплексных принципов интенсификации технологических процессов зимнего бетонирования монолитных зданий и их компьютерного имитационного моделирования. Определение критической прочности к моменту замораживания самоуплотняющихся бетонов.
Аннотация к работе
Цель исследования - разработка интенсивных технологий зимнего бетонирования монолитных зданий, обеспечивающих сокращение сроков строительства, повышение качества и безопасности монолитных конструкций и эффективности инвестиционных строительных проектов. Сформулированы комплексные принципы интенсификации технологических процессов зимнего бетонирования монолитных зданий, обеспечивающих сокращение сроков строительства и повышение качества и безопасности монолитных конструкций, и разработана на их основе компьютерная имитационная модель. Методологической основой исследования послужили результаты анализа существующих технологий и практического опыта зимнего бетонирования монолитных зданий; натурные, расчетные и экспериментальные исследования параметров технологических процессов; современная законодательная и нормативная правовая база в строительстве; методы корреляционно-регрессионного анализа и математической статистики; методы моделирования и оценки эффективности строительных технологий и инвестиционных строительных проектов. В первой главе показана перспективность строительства из монолитного бетона и железобетона, проанализированы существующие технологии зимнего бетонирования, включая контроль и оценку качества бетона, изучены возможности применения и преимущества самоуплотняющихся бетонных смесей, а также рассмотрены вопросы моделирования и оценки эффективности технологических процессов. Качество и безопасность монолитных конструкций, выдерживаемых в зимних условиях, обеспечиваются контролем и оценкой прочности бетона и температурных параметров зимнего бетонирования, таких как перепад температуры по сечению бетона, разность температур наружного воздуха и бетона при распалубке, скорость остывания бетона.Выполненный анализ существующих технологий зимнего бетонирования и практического опыта выявил основные недостатки технологических процессов, влияющих на безопасность несущих конструкций, такие как преждевременное замораживание бетона по краям конструкции, недостоверный контроль температурно-прочностных параметров бетона, отсутствие необходимых данных о современных составах самоуплотняющихся бетонов и так далее. Для интенсификации технологических процессов зимнего бетонирования, а также повышения качества и безопасности монолитных зданий, сформулированы комплексные принципы, такие как: - применение самоуплотняющихся бетонов, имеющих организационно-технологические преимущества перед обычными вибрированными бетонами; На основе указанных принципов разработана компьютерная имитационная модель устройства несущих конструкций типового этажа монолитно-каркасного здания в зимних условиях, позволяющая управлять технологическими процессами зимнего бетонирования в условиях ограничений на имеющиеся ресурсы. Контроль и оценка температурных параметров зимнего бетонирования (перепад температур по сечению конструкции, разность температур наружных слоев бетона и воздуха при распалубке, скорость остывания бетона) по полученным зависимостям максимально допустимых параметров от прочности бетона на сжатие в процессе выдерживания исключает появление температурных трещин.
Вывод
1. Выполненный анализ существующих технологий зимнего бетонирования и практического опыта выявил основные недостатки технологических процессов, влияющих на безопасность несущих конструкций, такие как преждевременное замораживание бетона по краям конструкции, недостоверный контроль температурно-прочностных параметров бетона, отсутствие необходимых данных о современных составах самоуплотняющихся бетонов и так далее. К тому же сложившаяся система моделирования и оценки эффективности технологических процессов зачастую не позволяет управлять инвестиционными строительными проектами.
2. Для интенсификации технологических процессов зимнего бетонирования, а также повышения качества и безопасности монолитных зданий, сформулированы комплексные принципы, такие как: - применение самоуплотняющихся бетонов, имеющих организационно-технологические преимущества перед обычными вибрированными бетонами;
- раздельная термообработка бетона центральных и периферийных зон монолитных конструкций;
- контроль и оценка прочности бетона по его температуре;
- контроль и оценка температурных параметров зимнего бетонирования, влияющих на качество бетона, в процессе его выдерживания.
На основе указанных принципов разработана компьютерная имитационная модель устройства несущих конструкций типового этажа монолитно-каркасного здания в зимних условиях, позволяющая управлять технологическими процессами зимнего бетонирования в условиях ограничений на имеющиеся ресурсы.
3. Контроль и оценка температурных параметров зимнего бетонирования (перепад температур по сечению конструкции, разность температур наружных слоев бетона и воздуха при распалубке, скорость остывания бетона) по полученным зависимостям максимально допустимых параметров от прочности бетона на сжатие в процессе выдерживания исключает появление температурных трещин.
4. По результатам исследования влияния модифицирующих добавок, обеспечивающих самоуплотнение, на технологические свойства бетонных смесей получены составы самоуплотняющихся бетонов классов В30 - В40 по прочности на сжатие.
5. Сниженная на 25 - 30 % по сравнению с обычными вибрированными бетонами аналогичного класса по прочности на сжатие величина минимально допустимой («критической») прочности самоуплотняющихся бетонов к моменту замораживания позволяет сократить сроки термообработки бетона и минимизировать риск преждевременного замораживания бетона монолитных конструкций.
6. Практическая реализация разработанных в диссертации технологий зимнего бетонирования монолитных зданий позволяет улучшить основные показатели технико-экономической эффективности инвестиционных строительных проектов, а именно: уменьшить сроки и трудоемкость строительства на 15 - 20 %, уменьшить период окупаемости на 10 - 15 %, увеличить чистый дисконтированный доход на 14 - 19 %, увеличить индекс прибыльности на 5 - 8 %.
7. Научные результаты диссертационной работы нашли отражение в стандартизирующих документах некоммерческого партнерства «Саморегулируемая организация Союз строительных компаний Урала и Сибири и Национального объединения строителей, а также в надзорной деятельности управления регионального государственного строительного надзора Министерства строительства, инфраструктуры и дорожного хозяйства Челябинской области.
Список литературы
Публикации в периодических научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ: 1. Мозгалев, К.М. Компьютерный контроль и регулирование процессов выдерживания бетона в зимних условиях / С.Г. Головнев, Г.А. Пикус, К.М. Мозгалев, С.А. Савинов // Академический вестник УРАЛНИИПРОЕКТ РААСН. - 2010. - Вып. 2. - С. 75 - 78 (0,47/0,3 п. л.).
2. Мозгалев, К.М. Самоуплотняющиеся бетоны: возможности применения и свойства / К.М. Мозгалев, С.Г. Головнев // Академический вестник УРАЛНИИПРОЕКТ РААСН. - 2011. - Вып. 4. - С. 70 - 74 (0,58/0,45 п. л.).
3. Мозгалев, К.М. Особенности раннего замораживания самоуплотняющихся бетонов / К.М. Мозгалев, С.Г. Головнев // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Строительство и архитектура». - 2012. - Вып. 15. - № 38 (297). - С. 43 - 45 (0,35/0,3 п. л.).
Публикации в других изданиях: 4. Мозгалев, К.М. Температурно-прочностной контроль выдерживания бетона в зимний период при помощи компьютерных программ / К.М. Мозгалев, С.А. Савинов, С.Г. Головнев, Г.А. Пикус // Строительство и образование: сборник научных трудов. - Екатеринбург: ФГАОУ ВПО УРФУ, 2010. - № 13. - С. 122 - 125 (0,41/0,16 п. л.).
5. Мозгалев, К.М. Самоуплотняющиеся бетоны: компьютерный контроль параметров зимнего бетонирования / С.Г. Головнев, К.М. Мозгалев // Фундаментальные исследования РААСН по научному обеспечению развития архитектуры, градостроительства и строительной отрасли Российской Федерации в 2011 г.: научные труды РААСН: в 2-х т. - Москва: МГСУ, 2012. - Т. 2. ? С. 107 - 112 (0,64/0,5 п. л.).
6. Мозгалев, К.М. Компьютерное моделирование процессов выдерживания бетона в зимних условиях / С.Г. Головнев, Г.А. Пикус, К.М. Мозгалев // Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений: тезисы докладов IV Международного симпозиума. - Челябинск: Издательский центр ЮУРГУ, 2012. - C. 39 - 42 (0,17/0,06 п. л.).
7. Мозгалев, К.М. Применение самоуплотняющихся бетонов при возведении конструкций в зимних условиях / К.М. Мозгалев, С.Г. Головнев // Фундаментальные и прикладные проблемы науки. Том 4. - Материалы VII Международного симпозиума. - М.: РАН, 2012. - С. 101-108 (0,51/0,4 п. л.).
8. Мозгалев, К.М. Компьютерное имитационное моделирование организационно-технологических решений зимнего бетонирования / С.Г. Головнев, К.М. Мозгалев // Фундаментальные исследования РААСН по научному обеспечению развития архитектуры, градостроительства и строительной отрасли Российской Федерации в 2012 г.: сборник научных трудов. - Волгоград: ВОЛГГАСУ, 2013. ? С. 339 - 343 (0,43/0,3 п. л.).
9. Мозгалев, К.М. Правила контроля и оценки прочности бетона монолитных конструкций: стандарт СТ-НП СРО ССК-03-2013 некоммерческого партнерства «Саморегулируемая организация Союз строительных компаний Урала и Сибири» / А.И. Абаимов, С.Г. Головнев, К.М. Мозгалев, Ю.В. Десятков, И.А. Синянский. - Челябинск: ОАО «Челябинский Дом печати», 2013. - 13 с. (1,51/0,32 п. л.).
10. Мозгалев, К.М. Температурно-прочностной контроль бетона при возведении монолитных конструкций в зимний период: стандарт СТ-НП СРО ССК-04-2013 некоммерческого партнерства «Саморегулируемая организация Союз строительных компаний Урала и Сибири» / С.Г. Головнев, Г.А. Пикус, К.М. Мозгалев, А.И. Абаимов. - Челябинск: ОАО «Челябинский Дом печати», 2013. - 25 с. (2,9/0,8 п. л.).
11. Мозгалев, К.М. Обоснование необходимости актуализации нормативной базы в области зимнего бетонирования в части применения самоуплотняющихся бетонов / К.М. Мозгалев, Д.А. Мозгалева // Техническое регулирование в строительстве: сборник материалов круглого стола, проведенного в рамках Международной конференции. - Челябинск: ОАО «Челябинский Дом печати», 2013. ? С. 32 - 36 (0,26/0,2 п. л.).
12. Мозгалев, К.М. Нормативные требования по контролю прочности бетона, выдерживаемого в зимних условиях / Г.А. Пикус, К.М. Мозгалев // Техническое регулирование в строительстве: сборник материалов круглого стола, проведенного в рамках Международной конференции. - Челябинск: ОАО «Челябинский Дом печати», 2013. ? С. 28 - 31 (0,2/0,1 п. л.).