3149
.pdfНа правах рукописи
Сенников Олег Евгеньевич
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА УПЛОТНЕНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ
И ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МОНОЛИТНОГО БЕТОНА
05.23.08 -Технология и организация строительства
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Нижний Новгород - 2005
РАБОТА ВЫПОЛНЕНА В НИЖЕГОРОДСКОМ ГОСУДАРСТВЕННОМ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНОМ УНИВЕРСИТЕТЕ
Научный руководитель
кандидат технических наук, доцент
Яворский Андрей Андреевич
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор
Ким Борис Григорьевич,
кандидат технических наук, доцент
Огай Климент Александрович
Ведущая организация
Государственное предприятие Нижегородской области «ОРГТЕХСТРОЙ»
Защита состоится « 2_» июня 2005г. в 14— часов на заседании диссертационного совета Д 212.162.03 при Нижегородском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 603950, г. Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65, корпус 5, аудитория 202.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного архитектурно-строительного университета.
Автореферат разослан « 29 » апреля 2005г.
Учёный секретарь |
|
диссертационного совета, |
|
кандидат технических наук, |
Н.М.Плотников |
доцент |
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
А к т у а л ь н о с т ь работы Постоянный рост объемов монолитного строительства является одной из
основных тенденций, характеризующих современный период российского строительства. Однако в настоящее время массовый переход к строительству из монолитного железобетона может иметь негативные последствия, связанные с достаточно низким уровнем качества отдельных объектов. Среди основных причин низкого качества возводимых монолитных зданий необходимо выделить следующие.
Во-первых, большинство действующих в настоящее время в России нормативных документов создавались в эпоху приоритетного развития строительства из сборного железобетона, поэтому совершенно естественны их направленность на заводские технологии и недостаточная проработка вопросов строительства из монолитного железобетона. Во-вторых, у большинства строительных организаций отсутствуют достаточный опыт и необходимая технологическая культура монолитного строительства, а также качественное техническое оснащение. В-третьих, не создана эффективная система управления качеством монолитного строительства, включающая систему надежного технологического контроля качества работ.
Законом РФ «О техническом регулировании» строительные объекты (здания, строения, сооружения) отнесены к видам продукции, обязательные требования к процессам производства и эксплуатации которых должны определяться положениями общих технических регламентов. Введенные в действие 01.01.05 г. и развивающие положения данного Федерального закона СНиП 12- 01-2004 «Организация строительства» расширяют функции производственного контроля качества строительства, выполняемого производителем работ, увеличивают возможности авторского надзора, прописывают задачи технического надзора застройщика, а также регламентируют деятельность органов государ-
ственного контроля (надзора) по оценке соответствия процесса строительства и возводимого объекта требованиям законодательства, технических регламентов, проектной и нормативной документации.
В связи с этим, одной из важнейших задач совершенствования технологии монолитного строительства должна стать разработка надежной системы технологического контроля качества работ, включающей в себя входной контроль качества материалов, операционный контроль в процессе выполнения и по завершении операций, позволяющей с достаточной степенью объективности оценивать необходимые параметры.
Цель диссертационной работы Целью диссертационной работы является повышение эффективности и
технологической надежности монолитного строительства путем совершенствования технологического контроля качества уплотнения в процессе бетонирования конструкций и прочности монолитного бетона в различном возрасте за счет создания новых и усовершенствования существующих методов и средств контроля.
Для достижения поставленной цели сформулированы следующие основные задачи исследования:
- исследование существующей системы технологического контроля качества работ при возведении монолитных зданий, включая ее обеспеченность требованиями нормативной документации, для качественного совершенствования методов и средств, обеспечивающих повышение организационнотехнологической надежности строительства;
-разработка метода инструментального контроля степени уплотнения бетонной смеси в процессе бетонирования монолитных конструкций;
-совершенствование методики контроля прочности бетона ультразвуковым импульсным методом, наиболее полно отвечающей сложным условиям моно-
литного строительства;
-усовершенствование методики расчетного определения прочности по темпе- ратурно-временному фактору;
-совершенствование метода контроля прочности бетона с помощью испытания контрольных образцов-кубов, извлекаемых из тела монолитной конструкции, путем создания специальной закладной формы и технологии бездефектного извлечения образцов;
-повышение надежности контроля прочности бетона монолитных конструкций
вразном возрасте путем создания комплексной системы, интегрирующей результаты наиболее эффективных методов, базирующихся на разных физических принципах.
Теоретической основой |
и с с л е д о в а н и я стали труды Афанасье- |
|||
ва А.А., Ахвердова И.Н., Вайнштока И.С., Вишневецкого Г.Д., |
Вольфа И.В., |
|||
Воробьева В.А., |
Головнева С.Г., |
Джонса Р.В., |
Дзениса В.В., |
Зубкова В.А., |
Клевцова В.А., |
Коревицкой М.Г., |
Крылова Б.А., |
Крылова Н.А., |
Лещинско- |
го М.Ю., Лужина О.В., Лукьянова B.C., Мацкевича А.Ф., Миронова С.А., МорщихинаВ.Н., Новгородского М.А., Ногина С.И., Скрамтаева Б.Г., ТопчияВ.Д., Филонидова A.M., Хаютина Ю.Г., Школьника И.Э. и других ученых.
Научная новизна работы:
- теоретически обоснован и практически реализован метод контроля степени уплотнения бетонной смеси в процессе бетонирования, основанный на зависимости между данным параметром и силой тока, потребляемого электродвигателем глубинного вибратора; - предложена методика определения прочности бетона монолитных конструк-
ций ультразвуковым импульсным методом, основанная на учете основных факторов влияния на корреляционную зависимость «скорость ультразвука - прочность бетона»;
- усовершенствована методика расчетного определения прочности по темпера- турно-временному фактору за счет учета влияния основных факторов, определяющих скорость набора бетоном прочности.
На защиту выносятся следующие результаты научных исследований и разработок:
-результаты качественного анализа эффективности существующих методов и средств контроля технологических параметров основных операций возведения монолитных зданий;
-метод и средства контроля степени уплотнения бетонной смеси в процессе бетонирования конструкций, основанный на зависимости между данным параметром и силой тока, потребляемого электродвигателем глубинного вибратора;
-методика определения прочности монолитного бетона ультразвуковым импульсным методом с учетом основных факторов, влияющих на точность корреляционной зависимости «скорость ультразвука - прочность бетона»;
-конструкция закладной формы и технология изъятия с ее помощью из тела монолитной конструкции контрольных образцов-кубов;
-комплексная система контроля прочности монолитного бетона в раннем и зрелом возрасте, включающая результаты испытаний эффективными методами, основывающимися на различных физических принципах.
Практическая значимость работы заключается:
-в определении рациональных методов и средств контроля основных технологических параметров бетонных работ в монолитном строительстве;
-в создании нового эффективного метода контроля степени уплотнения бетонной смеси в процессе ее вибрирования, аппаратной реализации его автоматизированного варианта на базе современной микроэлектроники; - в разработке комплексной системы контроля прочностных параметров моно-
литного бетона, состоящей из ультразвукового импульсного метода, метода
расчетного определения прочности по температурно-временному фактору, метода испытания контрольных образцов-кубов, извлекаемых из тела монолитной конструкции.
Р е а л и з а ц и я |
результатов |
исследований |
Разработанные |
автором метод |
инструментального контроля степени уп- |
лотнения бетонной смеси в процессе бетонирования конструкций и комплексная система контроля прочности монолитного бетона использовались при строительстве четырех монолитных объектов в г. Н. Новгороде.
Теоретические и экспериментальные результаты диссертационной работы использованы при выполнении научно-исследовательских работ в рамках госбюджетной научно-технической программы «Архитектура и строительство» (шифр 04.01.170) и Гранта Минобразования РФ по фундаментальным исследо-
ваниям в области технических наук (шифр ТО 2-12.4-578) в 2002-2004 гг.
Основные положения работы включены в материалы специальной дисциплины «Измерительно-вычислительные системы обеспечения качества» подготовки магистров по программе 550102 - «Теория и практика организационнотехнологических и экономических решений»; используются в курсе повышения квалификации инженеров-строителей, проводимых МИПК ННГАСУ и ФГОУ
ИПК руководящих работников и специалистов.
Апробация работы
Материалы диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на международной научно-технической конференции «Итоги строительной науки» (ВГУ, г. Владимир, 2003 г.); II и III международных науч- но-технических конференциях «Эффективные строительные конструкции: тео-
рия |
и |
практика» (г. Пенза, |
2003-2004 гг.); |
научно-технической конференции |
|
«Архитектура и строительство» (ННГАСУ, |
г. Нижний |
Новгород, 2004 г.); на |
|||
9-й |
и |
10-й нижегородских |
сессиях молодых ученых |
«Технические науки» |
(г. Дзержинск, 2004-2005 гг.); международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы дорожного и строительного комплекса» (МарГТУ, г. Йошкар-Ола, 2004 г.).
П у б л и к а ц и и По теме диссертационной работы опубликовано 14 печатных работ.
С т р у к т у р а и объём работы Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, основных выводов,
библиографического списка источников, 2 приложений. Общий объем работы составляет 149 страниц, в том числе 34 иллюстрации в виде схем, графиков и фотографий, 31 таблица, библиографический список, включающий 144 наименования.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении дана краткая характеристика работы: обоснована актуальность темы, сформулирована цель исследований, охарактеризованы научная новизна, практическая значимость полученных результатов, приведены сведения об апробации работы.
В первой главе выполнен анализ действующей в Российской Федерации нормативной литературы (СНиП, ГОСТ и т.д.), регламентирующей вопросы контроля основных технологических параметров монолитного строительства. Установлено существенное отставание степени обеспеченности нормативной литературой монолитного строительства по сравнению со сборным. В результате анализа выявлены технологические параметры, контроль которых в недостаточной степени регламентирован существующими нормативными источниками: степень уплотнения бетонной смеси и прочность монолитного бетона конструкции в раннем и зрелом возрасте.
Методом паутинной сети автором проведен многокритериальный анализ существующих методов контроля степени уплотнения бетонной смеси в процессе бетонирования (рис. 1 ). Критериями оценки являлись: К/ - достоверность метода; К2 - быстродействие и возможность автоматизации; К3 - возможность применения в каждой точке уплотнения и к различным конструкциям (по форме, армированию, ответственности); К4 - стоимость, трудоемкость и безопасность проведения испытаний; К5 - обеспеченность нормативной литературой. Критерии выражаются в баллах от 0 до 1,0 с градацией по 0,1. Самый высокий балл 1,0 указывает на соответствие критериям качества.
Рис. I. Качественное сравнение по выделенным критериям различных методов контроля степени уплотнения бетонной смеси: 1 - визуальный метод по появлению основных признаков уплотнения; 2 - радиоактивный метод; 3 - метод контроля по электропроводимости;
4 - ультразвуковой импульсный метод; 5 - СВЧметод
В результате анализа выявлено отсутствие на настоящий момент методов надежного оперативного контроля данного параметра в условиях открытой строительной площадки. Влияние степени уплотнения на основные характеристики бетона (пористость, морозостойкость, прочность и другие) обусловило необходимость создания простого и надежного метода ее контроля.
На основании выполненного анализа существующих методов контроля прочности монолитного бетона (рис. 2) установлено, что применение большинства из них не позволяет полностью оценить прочностные показатели в различном его возрасте с достаточной достоверностью. Большинство из существующих методов не позволяют достичь оптимального баланса между трудоемко-
8
стью и объективностью контроля. Критериями оценки являлись: К1 - достоверность метода и обеспеченность нормативной литературой; К2 - быстродействие и возможность автоматизации; Кз - возможность применения к различным конструкциям (по форме, армированию, ответственности); К4 - стоимость, трудоемкость и безопасность проведения испытаний; К5 - негативное влияние на конструкцию и необходимость устранения образовавшихся дефектов. Необходимо отметить, что для контроля прочности в раннем возрасте (до снятия опалубки) применимы только методы, представленные на рис. 2в.
Рис. 2. Качественное сравнение по выделенным критериям различных методов контроля прочности монолитного бетона (а, б, в): 1 - метод испытания образцов-кубов, твердеющих около конструкции; 2 - метод испытания образцов-кубов, извлекаемых из конструкции с помощью закладных форм; 3 - метод испытания образцов-кернов, вырезаемых из конструкции; 4 - метод отрыва со скалыванием; 5 - метод отрыва; 6 - метод скалывания ребра конструкции; 7 - ультразвуковой импульсный метод; 8 — метод упругого отскока; 9 - метод пластиче-
ских деформаций; 10 - метод ударного импульса; 11 - метод контроля по температурновременному фактору; 12 - метод контроля по электропроводимости; 13 - радиоактивный метод; 14 - огнестрельный метод
По результатам анализа определены наиболее эффективные для монолитного строительства методы контроля прочности бетона, такие как ультразвуковой импульсный метод, метод испытания образцов, извлекаемых из тела монолитной конструкции с помощью специальных закладных форм, и метод расчетного определения прочности по температурно-временному фактору. Комплексное применение этих методов, основывающихся на различных физических принципах, позволит осуществлять надежный контроль данного важнейшего параметра бетона в раннем и зрелом возрасте.