CC BY
18
УДК 338.33
А.П. Суворова,
д.э.н., профессор ПГТУ г. Йошкар-Ола, РФ E-mail: saprof@mail.ru Ю.В. Тимофеева магистрант ПГТУ г. Йошкар-Ола, РФ E-mail: timosha5991@yandex.ru
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИННОВАЦИОННЫХ РЕШЕНИЙ С ЦЕЛЬЮ УВЕЛИЧЕНИЯ ПРОЧНОСТИ ЗДАНИЯ В УСЛОВИЯХ ПОНИЖЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ
Аннотация
В данной статье рассмотрена проблема увеличения прочности и коррозионной стойкости арматуры в условиях пониженной температуры. Было проведено исследование вариантов продуктовых инноваций с усовершенствованием свойств материала. В результате был предложен оптимальный вариант, для создания монолитных железобетонных конструкций высокой прочности для жилищного строительства.
Ключевые слова
Продуктовая инновация, прочность, коррозионная стойкость арматуры, пониженная температура.
Мировая практика показывает, что на сегодняшний день свыше 70% зданий в развитых странах возводится с помощью монолитного строительства. В нашей стране монолитное строительство применяется в три раза реже [1].
Правильное проведение бетонирования является проблемой при изготовлении монолитных конструкций. Эти обстоятельства особо важно учитывать в климатических условиях Российской Федерации, где зимний период года, когда среднесуточная температура наружного воздуха ниже 5°С, а минимальная ниже 0°С, продолжается 4-8 месяцев [2]. Также одной из главных проблем в технологии бетонных и железобетонных конструкций остаётся проблема коррозии и защиты бетона в агрессивных средах. Известно большое количество зарегистрированных случаев разрушения железобетонных конструкций в результате развития коррозии бетона [3]. Помимо всего, в условиях пониженной температуры набор прочности бетона затруднителен, а основным показателем долговечности здания является прочность.
На данный момент есть различные методы бетонирования. Наиболее технологически простым, удобным методом является введение противоморозных добавок, которые применятся «при возведении монолитных бетонных и железобетонных сооружений, монолитных частей сборно-монолитных конструкций, при изготовлении сборных бетонных и железобетонных изделий и конструкций в условиях полигона при установившейся среднесуточной температуре наружного воздуха и грунта не ниже 5 °С и минимальной суточной температуре ниже 0 °С» [4].
В настоящее время на строительном рынке предоставлено множество противоморозных добавок. Сложившаяся ситуация создает необходимость поиска новых решений в строительстве, которая соответствовала бы соотношению цены и качества. Поэтому от руководителей строительных организаций требуется нестандартные и инновационные решения по созданию или усовершенствованию противоморозных добавок и их технико-экономических свойств.
Наше исследование было основано на изучения противоморозных добавок на процесс твердения
монолитных железобетонных конструкций. Где главным критерием отбора является:
1) набор прочности (R>20Mna);
2) коррозионная стойкость арматуры (наличие минимальных признаков коррозии);
3) цена (минимальная).
В исследовании была использована новая противоморозная добавка Master Pozoolith 501HE, выпускаемая компанией BASF [5]. По данным опубликованным на этом сайте, использования этой добавки обеспечивает низкий расход по сравнению с традиционными противоморозными добавками, быстрый набор прочности, не вызывает коррозию. Альтернативными вариантами противоморозных добавок были использованы техническая соль NaCl, а также усовершенствование традиционной противоморозной добавки с помощью добавления моющего средства «Ника». Для сравнения технико-экономических свойств был предоставлен контрольный бездобавочный образец.
В табл. 1 представлены состав бетонных смесей, из которых формовались образцы-кубы размерами 100х100х100 мм. После этого данные образцы были оставлены на улице, где температура наружного воздуха была -17°С.
Таблица 1
Технические характеристики бетонных смесей
№ п/п Расход материалов на 1 м3 бетона, кг/м3 Название противоморозной добавки Содержание добавки Водоцемент- ное соотношение
Щебень Песок Цемент
1 3900 2250 900 Master Pozzolith 501HE 1,5% от массы цемента 0,530
2 3900 2250 900 Техническая соль NaCl 4% от общей массы 0,525
3 3900 2250 900 Техн. соль NaCl+ моющее средство «Ника» 2 г 0,530
4 3900 2250 900 - - 0,555
На основании предоставленных данных о составах бетонных смесей в табл. 1, можно сделать вывод о том, что использование противоморозной добавки №1,2,3 позволяет уменьшить водопотребности смеси по сравнению с бездобавочным составом №4. Далее образцы проверяли на прочность с помощью прибора ИПС МГ-4 на протяжении 28. Результаты испытаний представлены в табл.2.
Таблица 2
Нарастание прочности бетона с противоморозными добавками
№ п/п Прочность бетона, набранная в течение, МПа
1 сут. 2 сут. 4 сут. 7 сут. 25 сут. 28 сут.
1 0,62 8,75 10,00 11,45 17,90 21,00
2 0,38 1,20 5,00 6,10 10,80 12,60
3 0,43 1,50 4,57 5,90 10,00 15,95
4 0,11 5,85 5,93* 7,50* 13,75* 14,25*
* образец на 2 сутки замерз, после чего его занесли в помещение, где он дальше набирал свою прочность при комнатной температуре
Анализируя данные табл.2, можно сделать вывод о том, что наиболее эффективной добавкой является №1 - противоморозная добавка Master Pozzolith 501HE. Сравнивая вариант №3 с вариантом №2 необходимо отметить, что лучше прочные характеристики набирает вариант №3.
Помимо этого было проверено влияние противоморозных добавок на коррозионную стойкость арматуры (рис.1). В лабораторном эксикаторе смешали противоморозные добавки с водой, положили на марлю арматуру, и оставили на несколько дней.
Рисунок 1 - Влияние добавок на коррозионную стойкость арматуры: а) Master Pozzolith 501HE; б) NaCl; в)
моющее средство «Ника»
На рис. 1 видно, что наиболее сильная степень коррозии наблюдается с технической солью NaCl, так как анион хлора повышает скорость процесса коррозии металла, вызывая образования ржавчины. Наилучший результат показал образец №3, так как является ингибитором коррозии.
Относительно критерии «цена» нами на основании данных табл. 3 и 4 было сделано сравнение вариантов добавок.
Таблица 3
Экономическая эффективность противоморозных добавок №1, №2
№ п/п Расчетная температура, °С кг. на 100 кг.цем Цена, руб/кг ** Итог, руб
1 от 0 до - 10 1 37,11 37,11
от - 10 до - 17 1,5 55,67
2 от 0 до - 5 2 28 48
от - 6 до - 15 4 112
цена, по которой была куплена добавка
Экономическая эффективность №3
Таблица 4
Расчетная температура, °С Техническая соль NaCl Моющее средство «Ника» Всего, руб.
кг. на 100 кг.цем Цена, руб/кг * Итог, руб л. на 100 кг.цем Цена, руб/л ** Итог, руб
от 0 до - 5 2 28 48 0,22 49,2 10,82 66,82
от - 6 до - 15 4 112 122,82
** цена, по которой была куплена добавка
Как показывают приведенные материалы экономически выгодно использовать противоморозную добавку №1, так как цена ниже, чем у №2,3.
На основании проведенного эксперимента было установлено, что новая противоморозная добавка № 1 соответствует установленным критериям.
Таким образом, производство монолитных железобетонных конструкций с применением противоморозных добавок позволяет обеспечить бетонирование в условиях пониженной температуры. Результаты данного исследования можно рекомендовать предприятиям стройиндустрии. Список использованной литературы:
1. Иванов И. А., Сергеев Б. К. Физико-химические процессы в бетоне монолитных конструкций // Вестник БГУ. 2016. №3.
2. Технология зимнего бетонирования строительных конструкций с управлением термообработкой бетона путём моделирования температурных режимов: автореферат дис. ... доктора технических наук: 05.23.08 /
~ 97 ~
Молодин Владимир Викторович; [Место защиты: Новосиб. гос. архитектур.-строит. ун-т]. - Новосибирск, 2012. - 36 с. [Электронный ресурс]. Режим доступа: бесплатный. URL: http://www.dissercat.com/content/tekhnologiya-zimnego-betonirovaniya-stroitelnykh-konstruktsii-s-upravleniem-termoobrabotkoi-#ixzz5dFQ3JXWZ (дата обращения: 13.02.2019)
3. Повреждение железобетонных конструкций от коррозии арматуры [Электронный ресурс]. Режим доступа: бесплатный. URL: http://chem21.info/info/1857999/ (дата обращения: 13.02.2019)
4. Тимофеева Ю.В., Минаков Ю.А. Применение противоморозных добавок// Россия и мир: национальная безопасность, вызовы и ответы. Двадцать первые Вавиловские чтения: материалы международной междисциплинарной научной конференции: в 2 ч. / под общ. ред. проф. В.П. Шалаева. - Йошкар-Ола: Поволжский государственный технологический университет, 2018.-Ч.2.С 261-262.
5. Официальный сайт Master Builders Solutions [Электронный ре-сурс] Режим доступа: бесплатный. URL: https://www.master-builders-solutions.basf.ru/ru-cis/products/masterpozzolith/masterpozzolith-501he (дата обращения: 13.02.2019)
© Суворова А.П., Тимофеева Ю.В., 2019
УДК 338.33
А.П. Суворова,
д.э.н., профессор ПГТУ, г. Йошкар-Ола, РФ E-mail: saprof@mail.ru М.Н. Лямин магистрант ПГТУ, г. Йошкар-Ола, РФ E-mail: maksa95@rambler.ru
ВНЕДРЕНИЕ ПРОЦЕССНЫХ ИННОВАЦИЙ В УСЛОВИЯХ ПОНИЖЕННЫХ ТЕМПЕРАТУР
Аннотация
В данной статье рассмотрена проблема технологии и методов возведения железобетонных конструкций в зимний период времени. Рассмотрены способы оптимизации строительного процесса за счет применения комплексных технологических решений на примере устройства монолитных железобетонных колонн, применяемых в строительстве малых промышленных объектов. Обосновано влияние методов бетонирования на экономическую составляющую часть проекта.
Ключевые слова
Процессная инновация, зимнее бетонирование, колонна, стоимость, прочность, химические добавки.
В выборе метода зимнего бетонирования, в условиях пониженных температур, важную роль играет фактор экономической целесообразности того или иного метода, сокращение времени набора распалубочной прочности, при этом не ухудшив качество конструкции.
В основе проектирования лежат новые возможности - комбинированные методы возведения железобетонных конструкций. В сложившейся практике требования, предъявляемые к выбору метода бетонирования, ограничены модулем поверхности конструкции и температурой наружной среды [1]. Выбор оптимального метода сократит возможные затраты проектирования на ранней предпроектной стадии. По данным проведенных исследований от 10 до 65% стоимости строительства сокращается за счет совершенствования технических решений проекта [2].
