CC BY
45
Raspopina V.B., Candidate of Technical Sciences, associate professor, Resistance of Materials and Building Machinery Department, Irkutsk State Technical University, tel.: 89648038519, e-mail:mashina@istu.edu.:
Bodrov E.A., a student, Group AS-09-1, tel: 89648038519, e-mail:mashina@istu.edu
Kovalyov A.A., a student, Group AS-09-1, tel.:89648038519, e-mail:mashina@istu.edu
УДК 666.972.125 - 666.973
МОДИФИЦИРОВАННЫЙ ЛЕГКИЙ БЕТОН В ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ
Л.А. Урханова, А.С. Ефременко
В статье рассмотрены вопросы получения легкого высокопрочного бетона с использованием золы террикоников. При производстве легких бетонов был использован органомине-ральный модификатор, содержащий микрокремнезем, золу террикоников, суперпласитифи-каторы. Получен легкий бетон с прочностью при сжатии 25-55 МПа и с плотностью 15001650 кг/м3. Определена экономическая эффективность при замене тяжелого бетона на высокопрочный легкий бетон.
Ключевые слова: легкий бетон, органоминеральный модификатор, золатеррикоников, микрокремнезем, прочность.
MODIFIED LIGHT-WEIGHT CONCRETE IN THE IRKUTSK REGION L.A. Urkhanova, A.S. Yefremenko
The authors give consideration to the problems of producing light-weight concrete with a high durability quality which is pssible if ashes of pit refuse heaps are used. . In the production of light-weight concretes the used organic mineral modifying agent contained microsilica, ashes of pit refuseheaps and supersoftening agents. The result was light-weight concrete with the durability on compression of 25-55 and the density of 1500-1650 kg/m3. The economic efficiency of heavy concrete replacement for the high durability light-weight one was estimated.
Key words: light-wight concrete, organic mineral modifying agent, ashes of pit refuse heaps, microsilica, durability.
Анализ современных тенденций в мировой практике строительства показывает, что при проектировании и возведении зданий нового поколения в ближайшие десятилетия будут стремиться к тому, чтобы собственный вес здания был минимальным. Это особенно актуально для городов-мегаполисов, где существует острый дефицит земельных площадей, и строители вынуждены возводить здания большой этажности.
Целесообразно снижение веса сооружения и при строительстве в сейсмически опасных регионах: здесь степень вибрационного воздействия на каркас здания напрямую связана с его массой. Важно максимально снизить вес здания и в регионах с подрабатываемыми различными горными выработками территориями, а также для регионов с деградирующей веч-
Irkutsk State Technical University, Irkutsk State Technical University,
ной мерзлотой. Практически в любых условиях строительства снижение веса проектируемого здания позволяет экономить арматуру и бетон за счет снижения нагрузок на фундаменты и несущие конструкции.
Немаловажным является и уровень тепловой защиты здания, который должен быть максимально возможным, и, соответственно, уровень энергопотребления - минимальным.
Должны быть обеспечены требуемые современными нормами высокие предел огнестойкости конструкции и пожаробезопасность здания.
В конструкциях должны применяться экологически безопасные, низко энергоемкие строительные материалы, изготавливаемые по мало затратным технологиям на базе преимущественного использования продуктов переработки техногенных отходов и местных природных сырьевых ресурсов. Конструкции должны быть максимально экономичными: несущие конструкции - по сечениям, расходу арматуры и цемента, а ограждающие конструкции - по толщине и в целом по расходу дорогостоящих утеплителей. Кроме того, конструкции должны обладать высокой долговечностью и быть ремонтно-пригодными.
Анализ многочисленных результатов отечественных и зарубежных исследований, а также практический опыт строительства последних лет показывает, что проблема проектирования и строительства энергоэффективных зданий нового поколения, конструктивная часть которых соответствует комплексу перечисленных выше требований, может быть в значительной степени решена путем использования во всех строительных конструкциях здания таких материалов, как модифицированные легкие бетоны.
Иркутская область является высокосейсмичным районом. Расчет на сейсмику производится из условия сейсмичности в 9 балов. Также температурный режим обуславливается резко континентальным климатом, который характеризуется перепадом температуры в течение года от -50 0С до + 40 0С. Все, выше перечисленное, свидетельствует о том, что внедрение легких бетонов в строительном комплексе Иркутской области является актуальной задачей. В связи с чем, авторами была поставлена задача: разработка высокопрочного легкого бетона с максимальным использованием сырьевых природных и техногенных ресурсов Иркутской области.
В результате проведенных исследований, нами был получен легкий бетон плотностью р = 1600 кг/м3 и прочностью на сжатие Rсж = 34,4 МПа с применением суперпластификатора «С-3», а также высокопрочный легкий бетон плотностью р = 1650 кг/м3 и прочностью на сжатие Roж = 52,5 МПа с применением гиперпластификатора «Хидетал-ГП-9», подвижность бетонной смеси в обоих случаях была ОК = 15-18 см. Используемый в качестве пористого заполнителя для производства бетона керамзит имел следующие основные характеристики: насыпная плотность - 630 кг/м3, пористость - 50 %, прочность при сжатии в цилиндре - 5,5 МПа.
Таблица 1
Расход материалов
№ Вяжущее, кг/м3 Органоминеральная добавка, % от Песок, кг/м3 В/В ОК P, 3 кг/м Rсж 28 сут. МПа
вяжущего
1 600 20 - 0,36 16 1662 58,57
2 550 20 150 0,35 17 1601 54,6
3 500 20 250 0,35 15 1648 56,49
4 450 20 250 0,35 16 1573 41,5
Также были проведены исследования по определению зависимости прочности бетонного камня от расхода вяжущего. В табл. 1 приведены составы бетонных смесей и основные характеристики.
На рис. 1 представлена кривая, характеризующая изменение прочности в зависимости от расхода вяжущего.
Полученные данные говорят о том, что возможно заменить часть вяжущего на песок без большой потери прочности.
70 60 50 Б 40
10
0
400 450 500 550 600 650
Расход вяжущего, кг/м3
Рис. 1
Так, при замене 100 кг вяжущего на 250 кг песка (№ 1 и № 2, табл. 1), прочность бетонного камня упала всего на 4 %, практически без изменения плотности бетонного камня. По результатам исследований можно сделать вывод, что оптимальный расход вяжущего для высокопрочного легкого бетона составляет 500 кг/м3.
Полученные результаты свидетельствуют, что производство высокопрочного бетона в Иркутской области возможно, а с учетом уже имеющегося производства в г. Ангарске автоклавного газобетона, который может быть использован в качестве ограждающих конструкций, можно говорить и о применение следующей конструктивно-технологической системы энергоэффективного здания: несущий каркас выполняется монолитным или сборно-монолитным из высокопрочных легких бетонов, а наружные стены - самонесущими в пределах этажа.
Следует отметить, что при замене тяжелого бетона в несущих конструкциях на равно прочный легкий, существенно повышается огнестойкость конструкции. Это показывают результаты исследований, выполненных во многих странах. Обусловлен данный эффект, прежде всего, существенно меньшей разницей в коэффициентах линейного температурного расширения (КЛТР) основных компонентов легкого бетона в сравнении с разницей в величинах КЛТР компонентов тяжелого бетона и, кроме того, - существенно меньшей теплопроводностью первого.
Весьма характерно, что проектировщики в зарубежных странах при выборе легкого бетона для несущих конструкций во многом руководствуются не только снижением массы конструкций, но и вопросами безопасности при пожаре. В последнее время при строительстве высотных зданий за рубежом все большее применение в несущих конструкциях находят легкие бетоны, в том числе высокопрочные.
Так же авторами был произведен экономический расчет целесообразности использования высокопрочного легкого бетона в монолитных конструкциях многоэтажного жилого дома в г. Иркутске.
Для этого был произведен выбор оптимального конструктивного решения. Варианты оптимизации приняли следующие параметры: вариант № 1 - исходный монолитный каркас из тяжелого бетона класса В25, вариант № 2 - аналогичный монолитный каркас из легкого бетона класса В45, вариант № 3 - монолитный каркас с измененными сечениями элементов из легкого бетона класса В45. Исходные данные приведены в табл. 2.
Таблица 2
Параметры вариантов оптимизации конструктивного решения
Направление и параметры оптимизации Значение параметра по вариантам
Вариан № 1 Вариант № 2 Вариант № 3
1. Материал конструкций В25 В45 В45
- класс бетона
2. Размеры конструкций
- толщина плиты фундамента, см 80 80 60
- толщина диафрагм, см 18 18 16
- толщина плит перекрытий, см 18 18 16
- сечение колонны Ь*^ см 50*50 50*50 40*40
- сечение ригелей поперечных, см 50*60 50*60 40*60
- сечение ригелей продольных, см 50*60 50*60 40*60
Для определения потребности в арматуре для каждого варианта были проведены статические расчеты, итогом стал отчет, в котором отображены проценты армирования для каждого элемента. На основании полученных данных были просчитаны потребности арматуры для каждого из вариантов и составлены локальные сметные расчеты для определения стоимости материалов, изделий, конструкций, машин, механизмов и основной заработной платы.
Полученные данные легли в расчет выбора оптимального конструктивного решения. Технико-экономические показатели для выбора оптимального конструктивного решения приведены в табл. 3.
Таблица 3
Технико-экономические показатели для выбора оптимального конструктивного решения
№ Наименование Обозначение Варианты производства работ
п.п. показателя Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3
1 Стоимость материалов, конструкций и изделий Смат 26 231 090,30 31 146 677,49 27 204 713,71
Окончание табл. 3
2 Стоимость эксплуатации строительных машин С эм 3 396 205,67 2 926 705,95 2 409 318,24
3 Основная заработная плата ОЗП 1 998 242,04 1 601 003,36 1 493 293,42
4 Итого прямых затрат ПЗ 31 625 538,01 35 674 386,80 31 107 325,37
5 Накладные расходы НР 2 259 666,41 1 805 931,79 1 684 434,98
6 Себестоимость выполненных работ G 44 525 158,61 49 249 138,63 43 088 373,10
7 Капитальные вложения в ОС Кос 11 799 167,03 12 681 653,20 11 418 418,87
8 Капитальные вложения в ОПФ Копф 4 618 623,48 4 618 623,48 3 785 263,16
9 Общий объем капитальных вложений Кi 16 417 790,51 17 300 276,68 15 203 682,03
10 Амортизационные отчисления Ам 1 103 613,01 1 210 028,91 1 060 283,46
11 Затраты на текущий ремонт Р А тк.р. 1 024 078,65 1 132 730,19 991 032,58
12 Среднегодовые эксплуатационные затраты 10 638 458,28 11 713 795,47 10 256 580,18
13 Приведенные затраты п 71 581 407,40 78 263 210,78 68 548 635,31
14 Экономический эффект Э 0 -9,5 % 4,3 %
Как видно из табл. 3, экономический эффект варианта № 3 по сравнению с вариантом № 1 составляет 4,3 %, что в свою очередь говорит о том, что использование высокопрочного легкого бетона в конструкциях монолитного каркаса эффективно.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Урханова Лариса Алексеевна, доктор технических наук, профессор кафедры «Производство строительных материалов и изделий», Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, тел. (3012) 21-19-60, е-mail: urkhanova@mail.ru
Ефременко Антон Сергеевич, ассистент кафедры «Строительное производство», Иркутский государственный технический университет, тел. 89086409253, е-mail: ooosgs@mail.ru Urkhanova L.A, Doctor of Technical Sciences, professor for Production of Building Materials and Workpieces Department, Eastern Siberia State University of Technologies and Management, tel.: (3012) 21-19-60. E-mail: urkhanjva@mail.ru
Yefremenko A.S., lecturer for Building Production Department , Irkutsk State Technical University, tel.:89086409253. E-mail: ooosgs@mail.ru
УДК 621.1
ОБНАРУЖЕНИЕ УТЕЧЕК ГАЗА ИЗ МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА
В. Р. Чупин, Д. И. Майзель
Предлагается методика оперативного обнаружения аварий, которая должна стать неотъемлемой составляющей системы автоматизированного диспетчерского управления газопроводом. Сущность методики заключается в сопоставлении расчетных и измеренных давлений. При замере расхода газа в начале газопровода предлагаемая методика позволяет определить место утечки газа и оценить отверстие, из которого выходит газ.
Ключевые слова: газопровод, утечка газа, измерение давления.
LOCATING GAS LEAKAGE POINTS ON THE GAS-MAIN PIPELINE
V.R. Chupin, D.I. Maizel
This paper offers a methodology of urgent damage location which should be an inherent component of the computer-aided dispatcher control of the gas pipeline..The main point of the methodology is the juxtaposition of calculated and transduced pressure values. While measuring the flow rate of gas at the origin of the gas pipeline, with the methodology offered it is possible to identify the place of gas leakage and estimate the hole that lets the gas to escape.
Key words: gas pipeline, gas leakage. pressure test.
Из анализа произошедших аварий на магистральных газопроводах (МГ) известно, что гильотинные разрывы происходят только на надземных участках. При консервативной оценке можно считать, что утечка в 95 % случаев представляет выброс через малое отверстие (диаметром не более 2,5 см) в стенке газопровода до тех пор, пока утечка не будет остановлена, в 5 % случаев происходит полный разрыв трубопровода (на весь диаметр) [1-3]. Поэтому задача оперативного и своевременного обнаружения утечки газа является актуальной.
В практике эксплуатации газопроводов имеют место следующие подходы к обнаружению утечек газа, основанные на измерении давления; определении баланса расходов (метод типа 1010GLD - ультразвуковой расходометрии); тепловизионном обследовании (с вертолета, в системе ГЛОНАСС и др.).
Как показал проведенный анализ, наиболее эффективным способом является объемно-балансовый метод, основанный на измерении газа в начале и в конце расчетного участка с помощью ультразвуковых расходомеров. Вместе с тем, данный подход требует установки высокоточных расходомеров в начале и конце каждого из линейных участков газопровода, что требует больших финансовых затрат. Метод тепловизионного обследования является перспективным, особенно в условиях космических технологий, которые сейчас успешно развиваются.
