CC BY
10Раздел 5. Организация строительного производства
УДК 693.56
ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА ВОЗВЕДЕНИЯ МОНОЛИТНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО ПЕРЕКРЫТИЯ ДЕВЯТИЭТАЖНОГО ЖИЛОГО ДОМА ЗА СЧЕТ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОГРЕВА И ХИМИЧЕСКОЙ ДОБАВКИ MC Rapid 025
Головченко И.В.
ФГАОУ ВО КФУ им. В.И. Вернадского, Академия строительства и архитектуры,
295943 г. Стимферополь, ул. Киевская 181, e-mail: Golovchenko.igor.v@gmail.com
Аннотация: В статье проведен анализ комплексного воздействия электропрогрева и противоморозной добавки MC Rapid 025 на бетон плиты перекрытия при производстве бетонных работ в зимних условиях. Приведены технико-экономические показатели производства бетонных работ в зимних условиях с применением добавки MC Rapid 025 и без нее.
Ключевые слова: бетонирование в зимних условиях, электропрогрев бетона, противоморозная добавка, энегроемкость работ.
ВВЕДЕНИЕ
Эффективное освоение капитальных вложений требует выполнения строительно-монтажных работ в течении всего года. В тоже время значительная часть территории Российской Федерации расположена в широтах, в которых зимние условия производства бетонных работ длятся шесть и более месяцев. В этих условиях наиболее эффективным способом ускорения набора прочности бетоном является электропрогрев. Технология производства бетонных работ с применением электропрогрева отличается относительной простотой и экологической безопасностью. В тоже время стоимость электроэнергии, аренды опалубки и основных машин и механизмов постоянно возрастает, что ведет к снижению технико-экономических показателей производства работ.
Одним из способов улучшения технико-экономических показателей является ускорение процесса твердения бетона, приводящее к сокращению сроков строительства и улучшению качества производства бетонных работ в зимних условиях
АНАЛИЗ ПУБЛИКАЦИЙ
Согласно данным статистики в России около 30% монолитных бетонных и железобетонных конструкций возводится в зимних условиях. Способы производства бетонных и железобетонных работ в зимних условиях достаточно полно изложены в научной [2, 4, 6, 7] и нормативно-справочной литературе [1, 3, 8]. Следует также отметить, что в современном строительстве интенсификация твердения бетона базируется, в основном, на применении теплового воздействия, основным источником которого является электрическая энергия.
Кроме того достаточно широкое применение получили и противоморозные добавки. Также проводились исследования по
комбинированному применению электропрогрева и противоморозных добавок [3, 8].
В настоящее время при возведении монолитных перекрытий в зимних условиях применяют обогрев греющим проводом, закладываемым в бетон плиты [10, 11]. Этот способ в настоящее время является наиболее экономичным вследствие низкой стоимости самого провода и простоты его установки в конструкцию. В тоже время на Российском рынке появилась новая противоморозная добавка MC Rapid 025 [13] изготавливаемая компанией МС-Bauchemie. При введении данной добавки в бетонную смесь достигается :
- ускорение нарастания структурной прочности бетона;
- улучшение удобоукладываемости и снижение водопотребления бетонной смеси;
- сокращение расхода цемента;
- сокращение продолжительности тепловой обработки бетона.
ЦЕЛЬ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
Цель исследования - обоснование организационно-технологической возможности сокращения сроков энергоемкости и стоимость производства работ по возведению монолитного железобетонного перекрытия путем
комбинированного применения электрообогрева греющим проводом и противоморозной добавки.
Задача исследования - оценить эффективность производства работ по возведению монолитного железобетонного перекрытия с применением греющего провода и противоморозной добавки MC Rapid 025.
ОСНОВНОЙ РАЗДЕЛ
Согласно раннее проведенных
исследований по комбинированному применению электропрогрева и противоморозных добавок при бетонировании колонн и ригелей [12] было расчетно
подтверждено, что эффективность данного метода выдерживания бетона по сравнению с электропрогревом без противоморозных добавок существенно отличается для различных типов конструкций. Поэтому для технологических и экономических расчетов был принят наиболее проблемный с точки зрения выдерживания бетона элемент - монолитная железобетонная плита перекрытия девятиэтажного жилого дома в г. Симферополе. Размер помещения 3560х3500мм, толщина плиты - 200мм. Расчетная среднесуточная температура наружного воздуха - минус 18оС. Бетон класса В20. Анализ производился по двум вариантам. В первом варианте предусматривался электрообогрев бетона плиты перекрытия греющим проводом ПНСВ-1,2, бетон без добавок. Во втором варианте предусматривалось комбинированное воздействие электрообогрева греющим проводом ПНСВ-1,2 и противоморозной добавки MC Rapid 025.
Методика расчета приведена в [1]. Расчетная толщина плиты перекрытия - 200мм, длина - 3560мм, ширина - 3500мм, объем бетона -2,49м2. Модуль поверхности для плиты перекрытия 2 • F 2 d
Мп =-
— = 10*
0,2
(1)
^ • 1
Скорость подъема температуры согласно [2] составляет не более 10 оС/час. Конечная рекомендуемая температура бетона до начала изотермического прогрева должна составлять не более +40 оС [2].
Требуемые электрические мощности в период подъема температуры и изотермического прогрева:
- подъем до +40 оС [1, таблица 8, с.30]. При температуре наружного воздуха минус 18оС, модуле поверхности плиты Мп = 10м , скорость подъема температуры 10 оС/час удельная тепловая мощность составит 9,41кВт/м3;
- изотермический прогрев при температуре наружного воздуха минус 18°С. Согласно [1,
^ 50
4D
30
Z0
1
1
г
таблица 12, с.34-35] удельная тепловая мощность составит 3,13кВт/м3.
При начальной температуре уложенного бетона +5оС (без химических добавок ниже опускать не допускается), конечной температуре разогрева +40оС и скорости подъема температуры 10 оС/час время разогрева составит (40-5)/10=3,5часа. Принимаем 4часа.
Согласно [4] все подлежащие термообработке конструкции каркаса разрешаются к распалубке при достижении прочности не менее 80% от проектной. Поэтому, пользуясь [1, таблица 23] устанавливаем, что бетон класса В20 без химических добавок при температуре прогрева + 40 оС достигает 80% проектной мощности за 4 суток (96 часов). Используя химическую добавку ориентировочная продолжительность
изотермического прогрева до получения 80% проектной прочности составит 10 часов [43, п.5.15, с.17].
Таким образом, время разогрева и остывания плиты составит по 4 часа, а время изотермического прогрева составит для бетона без химических добавок - 96 часов, бетона химическими добавками - 10 часов.
Суммарный удельный расход
электроэнергии на тепловую обработку бетона:
- без использования химических добавок:
9,4\кВт /м3 • 4часа + 3,13кВт /м3 • 96 = 338,12кВт /м3
- с использованием химических добавок: 9,41кВт / м3 • 4часа + 3,13кВт / м3 -10 = 68,94кВт/ м3
Следовательно, применение бетонной смеси с химической добавкой почти в 5 раз сокращает удельный расход электроэнергии на обогрев бетона в плитах перекрытия. График электропрогрева плиты перекрытия при использовании бетонной смеси с химической добавкой и без нее представлен на рисунке 1.
N
\
\ \
\ V
\ \ V
12 3 4 5 6 7
12 13 14 15 16 17 1S 19 Виеив после? зегмни&оОания нас
99 100 101 102 103 104
С пршпиЬипорозными ЗоШкипи
Без гфшпиОомороэных доЗаОок.
Рис. 1. График электропрогрева плиты перекрытия
Анализируя полученные результаты, можно сделать вывод, что при использовании добавки MC Rapid 025 время выдерживания бетона в опалубке сократится с 104 часов до 18 часов.
Технико-экономическое сравнение
стоимости бетонных работ с применением химических добавок и без них производилось по следующим показателям:
- затраты на электроэнергию;
- заработная плата рабочих;
- стоимость аренды опалубки;
- стоимость бетона.
Для электропрогрева бетонной смеси был принят трехфазный трансформатор СКТП-560 мощностью 100кВА. Определяем размер захватки
(объем бетона), трансформатором:
V = -
обслуживаемый данным
100кВт
.3
= 10,62 м
3
(2)
9,41кВт / м~ Так как над каждым помещением объем плиты составляет 2,49м3, принимаем за одну захватку плиту перекрытия над четырьмя помещениями. Стоимость добавки MC Rapid 025 рассчитывалась из условия ее расхода для температуры минус 18 оС и класса бетона В20, который составил 3,5% от массы цемента. При расходе цемента в бетонной смеси 400 кг/м3 необходимо 14кг добавки MC Rapid 025. При стоимости добавки 48,5руб/кг стоимость добавки в 1 м3 бетонной смеси приведена в таблице 1.
Таблица 1. Стоимость 1м3 бетонной смеси
Наименование компании-поставщика Стоимость 1м3 бетонной смеси кл. В20, руб
Без добавок С добавками
ООО «Крым-бетон» 4100 4779
Объем бетона на одну захватку для плиты
3
перекрытия составляет: 4 • 2,49 = 9,96м .
Стоимость бетонной смеси без использования добавок составляет:
4100 • 9,96 = 40836руб .
Стоимость бетонной смеси с использованием добавки MC Rapid 025 составляет: 4779 • 9,96 = 47598руб
Стоимость аренды опалубки фирмы Kramos для одной захватки, состоящей из четырех помещений, площадью 12,46м2 каждое составляет:
300 • 12,45 • 4 • 2 = 1993руб / сут.
Согласно графику, приведенному, на рисунке 1 для варианта с химическими добавками длительность аренды опалубки на одной захватке составляет 18 часов (принимаем 1 сутки). Стоимость аренды составляет:
1993руб /сут. • 1сут. = 1993руб .
Для варианта без химических добавок длительность аренды опалубки на одной захватке составляет 104часа (принимаем 4,5суток). Стоимость аренды составляет:
1993руб /сут. • 4,5сут. = 8968руб .
Расходы на заработную плату работнику, обслуживающему процесс электропрогрева, рассчитаны на основе усреднедненной стоимости чел.-часа по разрядам в строительстве. Заработная плата электрика 5-го разряда составляет199,61 руб/чел.-час.
Длительность электропрогрева для варианта с химическими добавками составляет 18часов. Заработная плата электрика составляет: 18час • 199,61 руб /чел. - час = 3593руб .
Длительность электропрогрева для варианта без химических добавок составляет 104часа. Заработная плата электрика составляет: . 104час • 199,61 руб - чел. - час = 20760руб .
Затраты на электроэнергию рассчитывались согласно тарифу для II класса потребления по состоянию на 01.01.2016г., составляющему 4,54руб / кВт • ч.
Стоимость электроэнергии, затраченной на электропрогрев бетонной смеси с химическими добавками составит:
4,54руб/кВт • час • 68,94кВт/м 3 = 313руб/м3;
без
химических
добавок:
4,54руб/кВт • час • 338,12кВт /м 3 = 1535руб/м3
Общая стоимость электроэнергии при тепловой обработке плиты перекрытия с химическими добавками составит:
313руб/м3 • 9,96м3 = 3117,5руб ;
без
химических
добавок:
1535руб/м3 • 9,96м3 = 15288,5руб
Общая стоимость работ на одну захватку приведена в таблице 2.
Согласно данным, приведенным в таблице 2 следует, что несмотря на удорожание бетонной смеси на 14% при использовании химической добавки MC Rapid 025, вследствие сокращения срока тепловой обработкой бетона стоимость аренды опалубки снижается на 77%, заработная плата электрика снижается на 82%, затраты на электроэнергию снижаются на 65%.
Таблица 2.
Себестоимость работ по бетонированию плиты перекрытия
Без химических добавок, руб. (I вариант) С химическими добавками, руб. (II вариант) Абсолютное отклонение параметров по11 в. относительно I в.
1 2 3 4 5
1. Стоимость бетона 40836 47598 +6762,0
2. Аренда опалубки 8968 1993 -6975,0
3. Заработная плата электрика 20760 3593 -17167,0
4. Затраты на электроэнергию 15288,5 3117,5 -12171,0
ИТОГО: 85852,5 56301,5 -29551,0
ВЫВОДЫ
Проанализировав полученные в ходе моделирования результирующих технико-экономических показателей технологической карты по зимнему бетонированию с электропрогревом монолитной железобетонной плиты перекрытия можно сделать следующие выводы:
Общая себестоимость работ по возведению монолитного железобетонного перекрытия при комбинированном использовании электрообогрева греющим проводом ПНСВ-1,2 и противоморозной добавки MC Rapid 025 может быть снижена на 34%.
Продолжительность производства работ по тепловой обработке бетона может быть снижена в 5,7 раза по сравнению с тепловой обработкой без применения противоморозной добавки MC Rapid 025.
Научная новизна работы состоит в подтверждении на основе сравнения технико-экономических показателей по вариантам технологии производства работ, экономической целесообразности применения технологии производства работ по возведению монолитного железобетонного перекрытия путем комбинированного применения электрообогрева греющим проводом и противоморозной добавки MC Rapid 025, позволяющей обеспечить существенную экономию материальных и энергетических ресурсов и сокращения сроков строительства.
ПЕРСПЕКТИВЫ ДАЛЬНЕЙШИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Перспективы дальнейших исследований заключаются в поиске наиболее эффективных химических добавок позволяющих сократить время тепловой обработки бетона и улучшающих его физико-механические характеристики.
ЛИТЕРАТУРА
1. Руководстве по производству бетонных работ в зимних условиях, в районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера /ЦНИИОМТП Госстроя СССР.- М.: Стройиздат, 1987. - 213 с.
2. Бетонные и железобетонные работы [Текст] /К. И. Башлай, В.Я. Гендин, Н.И. Евдокимов и др.; под ред. В.Д. Топчия. - 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Стройиздат, 1987. - 320 с.
3. Руководство по зимнему бетонированию с электропрогревом бетонов, содержащих противоморозные добавки, М., ЦНИИОМТП, Стройиздат, 1977. - 20 с.
4. Миронов, С.А. Теория и методы зимнего бетонирования. [Текст] - 2-е изд., доп. и перераб. -М.: Гос. издат литературы по строительству и архитектуре, 1956. - 405 с.
5. Руководство по прогреву бетона в монолитных конструкциях / Под. ред. Крылов Б.А., Амбарцумян С.А., Звездова А.И. - М.: РААСН НИИЖБ, 2005. - 275 с.
6. Красовский, П.С. Зимние способы бетонирования [Текст] / П. С. Красовский -Хабаровск: Издательство ДВГУПС, 2008. - 157 с.
7. Гныря, А.И. Технология бетонных работ в зимних условиях [Текст]: учеб. пособие / А.И. Гныря, С.В. Коробков. - Томск: ТГАСУ, 2011.
- 412 с. - ISBN 978-5-93057-400-5.
8. Руководство по применению бетонов с противоморозными добавками. - М.: Стройиздат, 1989. - 188 с.
9. Красновский, Б.Н. Инженерно-физические основы методов зимнего бетонирования. [Текст] -М.: ГАСИС, 2004. - 470 с.
10.Технологическая карта на электрообогрев нагревательными проводами монолитных бетонных конструкций. ЦНИИОМТП Госстрой СССР.-М. 1985.
11. Методические рекомендации по применению нагревательных проводов и кабелей при выполнении общестроительных работ в зимних условиях / ЦНИИОМТП Госстроя СССР. - М., 1986.
- 88 с.
12. Шаленный, В. Т., Капшук, О. А. Технологичность разборно-переставных опалубочных систем. [Текст] - LAP LAMBERT Academic Publishing. 2015, - 201 c.
13. Калькулятор расчета опалубки перекрытий [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www/kramos/ru/calks/calk2/
14. Противоморозная добавка для бетона и раствора MC Rapid 025 [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://www.mc-bauchemie.ru/products/MC-Rapid-025.963.html.
THE INTENSIFICATION OF THE PROCESS OF ERECTION MONOLITHIC REINFORCED CONCRETE FLOORS IN NINE FLOOR RESIDENTIAL BUILDING'S DUE TO THE USE OF ELECTRICAL WARMING AND MC RAPID 025 CHEMICAL ADDITIVES
Golovchenko I.V.
Abstract: The article shows the analysis of integrated effects of the electrical warming up and antifreeze additives MC Rapid 025 on a concrete slab in the production of concrete works in winter conditions. Technical and economic indicators of production of concrete works in winter conditions with MC Rapid 025 application supplement and without it are given.
Key words: concreting in winter conditions, electric warming up of concrete, antifreeze additive, energy intensity of work.
