CC BY
80
армирования (1-10-5%) кажется явно недостаточным, чтобы существенно повлиять на прочностные характеристики бетона. Тем не менее стойкий эффект присутствует, но возникает он не за счет непосредственного армирования, которое действительно ничтожно, а за счет направленного регулирования кристаллизационных процессов. Нанотрубки ведут себя в цементном растворе как «зародыши» кристаллов, но поскольку они имеют не точечную, а протяженную форму, кристаллы образуются вытянутые. Разрастаясь, кристаллы переплетаются, частично прорастают друг в друга и образуют пространственную сеть, пронизывающую и связывающую в единое целое весь цементный камень.
Данный метод вмешательства в процессы структурообразования позволяет на 30-40% усилить прочность цементного камня и почти в три раза увеличить работу, затрачиваемую на его разрушение. К сожалению, прочность бетона при этом увеличивается в меньшей степени (примерно на 10%), так как армирование происходит на микроуровне, а на прочностные характеристики бетона к>да существеннее влияет его структура на макроуровне.
Оказать существенное влияние на структуру бетона на макроуровне можно другим способом. Наномодификаторы можно вводить не непосредственно в воду затворения, как в предыдущем случае, а в состав пластифицирующей добавки. При таком методе введения наномодификатора эффективность пластифицирующей добавки резко возрастает. В этом случае в качестве наномодификатора используются уже не нанотрубки, а более дешевые астралены [1]. Исследования, показали, что при модификации ряда пластифицирующих добавок десятитысячными долями процента астраленов расплыв конуса цементно-песчаной смеси увеличивается практически в два раза.
В результате такой модификации пластифицирующих добавок можно добиться фиксированного пластифицирующего эффекта при меньшем расходе пластификатора или снизить водоцементное отношение для увеличения прочности, водонепроницаемости и морозостойкости бетона.
Ряд экспериментов, проведенных сотрудниками ДВО РАН и ДВГТУ, показал, что применение астраленов в качестве добавки в бетонную смесь позволяет получить специальные бетоны высокой прочности с высокими показателями надежности для возведения конструкций, эксплуатируемыъх в районах Тихоокеанского побережья Дальнего Востока, в том числе для сооружений нефтегазового комплекса.
Использование местных природных ресурсов и тщательно отработанных технологий может существенно удешевить конструкции из нанобетона, а это создаст революционную ситуацию в строительных технологиях
ЛИТЕРАТУРА
1.Пономарев А.Н., Покропивный М.А. Структура и физико-механические свойства нанобетона //Научно-технические проблемы прогнозирования надежности и долговечности конструкций и методы их решения:Труды Междунар. конф. СПб.:Изд-во Политехи, ун-та, 2008. т.2, с.275-279.
В.Т. Гуляев, A.B. Козин РЕКОНСТРУКЦИЯ ЦЕХА НАРУЖНЫХ СТЕНОВЫХ ПАНЕЛЕЙ ОАО «АВРОРА»
Строительство - жизнеобеспечивающая отрасль страны - находится в поиске новых технологических решений. По существу, на наших глазах меняются технологические концепции индустриального строительства. Где осуществлять строительный процесс - производя конструкции на заводе или изготавливать их на стройплощадке? В условиях практически разрушенной строительной базы города, что, впрочем, наблюдается почти повсеместно в стране, на какое-то время побеждает концепция строительства зданий из монолитного железобетона Строители на собственном опыте выясняют ее преимущества и недостатки, определяют рациональные сочетания в цепочке «затраты-темп-объем-качество-цена». Сделали вывод, что сборное пустотное перекрытие менее энерго- и трудозатратное, что влечет за собой снижение стоимости квадратного метра жилья. И
для производства пустотных плит обратили внимание на заводы ЖБИ которые в основном выпускали изделия для строительства панельных домов на морально и физически устаревшем оборудование, а с видением новых требований по теплотехнике приостановили производство.
Техническое перевооружение заводов железобетонных изделий целесообразно начинать с установки линии безопалубочного формования преднапряженного железобетона. На сегодняшний день это самый востребованный вид оборудования после бетоносмесительных узлов, а из железобетонных изделий в современном жилищном строительстве стали наиболее востребованы плиты пустотного настила. Агрегатно-поточную и конвейерную технологию их производства сегодня можно встретить только в России и других странах постсоветского пространства. Весь цивилизованный мир давно перешел на непрерывное безопалубочное формование- технологию, изобретенную в Советском Союзе и в середине прошлого века носившую название «комбайн-настил». Сегодня Э7а технология возвращается, и очень важно выбрать ту ее разновидность, которая в наибольшей степени отвечает особенностям нашей страны.
Суть технологии в том, что изделия формуются на подогреваемом металлическом полу и армированы предварительно напряженной проволокой или прядями. Формующая машина движется по рельсам, _ оставляя за собой непрерывную ленту железобетона, которую накрывают теплоизоляционным материалом, прогревают и разрезают на отрезки нужной длины. До начала формования дорожка очищается, а арматура раскладывается и напрягается.
Скорость формующей машины (от 1,0 до 3,0 м/мин) обеспечивает годовую производительность до 50 тысяч кубометров (200 погонных км плит или 1800 км балок).
Несущая способность изделий определяется их длиной, высотой и схемой армирования и составляет (без учета собственного веса) от 400 до 1250 кг/м2 для пустотных плит высотой 220 мм с длиной пролета до 9 метров. Если нужны плиты или другие изделия длиной 12 метров и более, следует увеличить их высоту' до 28 см. Это достигается заменой пресс-формы формующей машины.
Известны три метода непрерывного безопалубочного формования: виброформование, экструзия и тромбование.
Метод виброформования оптимален для изготовления любых изделий с высотой не более 500 мм. Формующая машина оснащена вибраторами для уплотнения бетонной смеси. Она надежна и долговечна, не содержит быстроизнашивающихся частей. Не ограничена номенклатура выпускаемых изделий. С равным успехом производятся плиты пустотного настила, ребристые плиты, балки, ригели, столбы, опускные сваи, перемычки и т.д.
Важное достоинство вибропрессования — его неприхотливость к качеству сырья и связанная с этим экономичность. Высокое качество изделий достигается при использовании обычного сырья (цемента марки 400, песка и щебня среднего качества. В крайнем случае, можно применять даже песчано-гравийную или малощебеночную смесь).
Технологическую линию для безопалубочного формования необходимо располагать в пролете, оборудованном мостовым краном грузоподъемностью не менее 10 тонн. Формование изделий осуществляется на подогреваемом металлическом полу. В классическом варианте пол собирается из секций заводского изготовления. Каждая секция состоит из рамы, рельсов, утеплителя, обогревающих элементов и металлического листа. Секции удобны при монтаже и ремонте, но сравнительно дороги. Поэтому был придуман менее дорогой «пол-сэндвич», который слой за слоем монтируется на бетонном основании цеха. Пол-сэндвич состоит из пяти слоев: утеплителя, первой бетонной стяжки, обогревающих элементов, второй бетонной стяжки и металлического листа. Выбирая конструкцию пола, нужно учитывать, что в 18-метровом пролете можно разместить 5-6 дорожек секционного пола или 8-9 дорожек пола-сэндвича. Это объясняется тем, что секционный пол напоминает железнодорожный путь (два рельса на дорожку с промежутком между дорожками), а в полу-сэндвиче левый рельс одной дорожки является правым рельсом другой дорожки. Пол - сэндвич не только дешевле секционного пола, но и обеспечивает более высокий съем продукции при той же площади цеха.
Независимо от конструкции пола, бетонное основание под ним должно быть идеально ровным и иметь небольшой уклон в сторону канализационного стока.
Пол нагревается электрическим кабелем или горячей водой до температуры +60°С. Предприятиям, имеющим собственную котельную, выгоднее применять водяной обогрев. Кроме того, при водяном обогреве пол нагревается быстрее. При кажущейся простоте пол-сэндвич является сложным инженерным сооружением, которое должно выдержать вес формуемых железобетонных изделий.
Поэтому толщина металлического листа составляет 12-14 мм, а в качестве утеплителя используется керамзит низкой плотности. Если же выбран менее прочный утеплитель (минвата, пенополиуретан и др.), то во избежание просадок дорожки необходимо укрепить ее конструкцию под металлическим листом.
Вторая проблема— тепловое изменение длины металлического листа (до 10 см на стометровой дорожке). Из-за него лист закрепляется на дорожке металлическими пластинами с миллиметровым зазором между пластиной и листом.
Третья проблема— качество подготовки и сварки металлического листа. Чем чище обработана поверхность листа, тем ровнее потолочная поверхность плиты.
Производственный цикл безопалубочного формования содержит следующие операции: очистку и смазку формовочной дорожки, раскладку арматуры, натяжение арматуры, приготовление бетонной смеси, формовку изделий, тепловую обработку, снятие напряжения с арматуры, разрезание изделии на отрезки заданной длины, вывоз готовых изделий. Концы армирующих проволок вручную пропускают через отверстия гребенок. Их количество и расположение в гребенках определяется схемой армирования, которая зависит от длины и несущей способности формуемых изделий.
Движущаяся по рельсам машина с электрическим приводом растягивает проволоку на всю длину дорожки. Концы проволоки расклепывают или закрепляют в цангах, после чего проволоку натягивают гидравлическим домкратом.
Формующая машина (как и все остальные) движется по рельсам, оставляя за собой непрерывную ленту изделия. Для того чтобы обеспечить безостановочное движение машины, бетонная смесь в расходном бункере никогда не должна опускаться ниже трети его объема. Доставка бетонной смеси в движущуюся машину в идеальном случае осуществляется автоматизированной системой адресной подачи, но на российских заводах ее обычно заменяют мостовым краном.
В конце дорожки формующую машину поднимают мостовым краном и промывают, после чего переставляют на следующую дорожку. Ее нужно очищать от остатков бетонной смеси в первые 5 минут после остановки.
Отформованную дорожку накрывают теплоизолирующим материалом и включают подогрев дорожки. Спустя 10-16 часов изделие набирает отпускную прочность, и его разрезают на отрезки нужной длины резательной машиной с алмазными дисками. Готовые изделия вывозят из цеха мостовым краном или автоматическим погрузчиком. Освободившуюся дорожку очищают специальным пылесосом или вручную, смазывают и готовят к новому циклу.
Непрерывное безопалубочное формование железобетонных изделий вытесняет агрегатно-поточную, конвейерную и другие устаревшие технологии. Их уже не осталось в Западной Европе и Северной Америке. В России ежегодно вводится в строй от шести до десяти новых технологических линий. Процесс этот необратим, поскольку при переходе на безопалубочное формование повышается качество изделий, а их себестоимость снижается на 15-20%. Себестоимость падает по трем причинам: не нужен пар, снижены трудозатраты, уменьшена металлоемкость. Например, при безопалубочном формовании плита длиной 6 метров на нагрузку 1250 кг/м2 содержит 3,2 кг арматурной стали на квадратный метр, а девяти метровая плита, рассчитанная на восьмую нагрузку, — 5,9 кг/м2. Это в несколько раз меньше, чем при агрегатно-поточной и конвейерной технологии.
Нельзя ошибаться при выборе типа арматуры. В Испании обычно применяют высокопрочную проволоку. В Финляндии, Германии, Бельгии и других странах Западной Европы предпочитают армирующие канаты («пряди»), В России, безусловно, более пригоден первый вариант, поскольку высокопрочная проволока ВР-2 общедоступна.
Технологическая линия безопалубочного формования
Еще важнее второй довод в пользу армирования проволокой. Напряжение армирующей проволоки или пряди достигает 12 т/см2. Это соответствует рекомендациям применять для предварительного напряжения железобетона стальную проволоку диаметром около 5 мм с пределом прочности 15-17 т/см^ и пределом пропорциональности 11-12 т/см2 (для относительного удлинения 0,2%). Но требуется идеально подобранный состав бетонной смеси, чтобы удержать в напряженном состоянии пряди, натянутые с такой силой. В Европе это удается благодаря высокому качеству цемента и инертных заполнителей, которые поставляются на заводы мытыми, сухими и классифицированными. В России ситуация иная. Из-за низкого качества заполнителей трудно подобрать идеальный ^ состав смеси, и возникает риск проскальзывания прядей. При огромной производительности линии обнаружить брак практически невозможно, и бракованные плиты
попадают на стройплощадку.
При армировании проволокой поверхность соприкосновения арматуры с заполнителем в несколько раз больше и вероятность проскальзывания арматуры, соответственно, в несколько раз меньше. Поэтому' можно работать на цементе марки 400 и обычных инертных заполнителях, в том числе на песчано-гравийных смесях. Если же применяется финский и немецкий вариант армирования стальными прядями, необходим цемент марки M50Ö ДО, мытый кубовидный гранитный щебень фракции 5-12 см и т.д. Это увеличивает себестоимость продукции и делает ее неконкурентоспособной.
Еще один недостаток плит, армированных прядями по финской технологии, стал причиной официального запрета их применения в некоторых регионах России. Речь идет об отсутствии верхнего армирования, из-за чего могут появляться трещины, тянущиеся от верхней поверхности плиты до нижней арматуры. - *
По этим причинам подавляющее большинство российских заводов, внедривших линии безопалубочного формования, выбрали российско-испанскую технологию вибропрессования и применяют высокопрочную армирующую проволоку типа ВР-2 диаметром 5 мм. При расчете схемы армирования проволока располагается в зонах максимальных напряжений, что дополнительно повышает несущую способность изделий.
Разнообразна номенклатура изделий, производимых на линии безопалубочного виброформования: плиты пустотного настила, ребристые плиты, балки, ригели, перемычки, столбы электропередачи и т.д. На замену формующей оснастки уходит не более часа. Еще раз подчеркнем, что возможность формовать разнообразные изделия— важное преимущество вибронрессования перед экструзией.
При строительстве современных зданий применяют плиты пустотного настила различной длины и формы. В том числе — обрезанные под углом или другой нестандартной конфигурации. Такие плиты можно производить на технологических линиях непрерывного безопалубочного формования, поскольку последние модели резательных машин содержат вращающуюся режущую головку.
Практически полезны некоторые редко используемые режимы эксплуатации линий безопалубочного формования. Так, для сейсмоопасных регионов предусмотрен режим формования с прерыванием, когда остаются выпуски арматуры. На подогреваемых дорожках можно формовать стеновые блоки и другие мелкоштучные изделия из бетона. Для этого нужно приобрести специальный вибропресс, который перемещается по рельсам и работает в режиме «несушки», а также . машину для вывоза готовых изделий из цеха.
| Реконструкция цеха на заводе «Аврора» для производства пустотных плит может значительно
. ускорить процесс строительства, в том числе и монолитного, особенно в холодное зимнее время,
1 когда необходимо использовать противоморозные добавки и прогрев бетона на стройке.
I
А.А.Журмилов, П.Е. Хвостик ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ СОЛНЕЧНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ В УСЛОВИЯХ
Г 1J ГГ А ¡П1ЙПГ'Г()}(Д
Научный руководитель - A.C. Штым
Удовлетворение существующих потребностей населения и промышленности в тепловой энергии, особенно в районах удалённых от централизованных систем теплоснабжения - чрезвычайно важная задача. Запасы традиционно используемых для этих целей ископаемых топлив ограничены. Это обстоятельство, а также экологическая безопасность и рост энергопотребления требует повышения энергоэффективности систем теплоснабжения. Решение может быть достигнуто путём применение возобновляемых источников энергии (ВИЭ).
Использование возобновляемых источников энергии для теплоснабжения зданий актуальны в силу различных обстоятельств: обеспечение устойчивого теплоснабжения населения и
промышленности в зонах децентрализованных систем; обеспечение гарантируемого минимума
