CC BY
39
УДК 693.56
СОКРАЩЕНИЕ СРОКОВ И ЭНЕРГОЕМКОСТИ ЗИМНЕГО БЕТОНИРОВАНИЯ ЗА СЧЕТ КОМБИНИРОВАННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРОГРЕВА И ХИМИЧЕСКОЙ ДОБАВКИ МС RAPID 025
И.В. Головченко
REDUCING THE TIME AND ENERGY INTENSITY OF WINTER CONCRETING DUE TO THE COMBINED USE OF CHEMICAL AND ELECTROWARMING MS RAPID
025 SUPPLEMENTS.
I.V. Golovchenko
Аннотация. В статье проанализированы основные методы зимнего бетонирования, основные области их применения и возможные комбинации. Показано, что в настоящее время появились новые химические добавки, позволяющие в сочетании с электропрогревом сократить энергоёмкость и сроки возведения монолитных железобетонных конструкций. Предложена методика оценки эффективности способа зимнего бетонирования с применением электропрогрева и противоморозной добавки МС Rapid 025.
Ключевые слова: зимнее бетонирование; электропрогрев бетона; химические добавки; энергоёмкость работ.
Abstract. The article analyzes the main methods of winter concreting, the main areas of their application and possible combinations. It is shown that at the present time, new chemical additives in combination with electronic warming allow to reduce energy intensity and timing of construction of monolithic reinforced concrete structures. The method of evaluating the effectiveness of winter concreting with electronic warming and antifreeze additive MS Rapid 025 is offered.
Keywords: winter concreting; electronic warming of a concrete; chemical additives; the energy intensity of the work.
Введение
Большая часть территории Российской Федерации расположена в холодных, с географической точки зрения, широтах. Для ускорения набора прочности бетона в настоящее время наиболее часто используют электропрогрев, который отличается относительной простотой и удобством управления процессом. Также можно выделить и ряд экономических достоинств электропрогрева, таких как отсутствие повышенных шумов, отсутствие вредных испарений.
В тоже время стоимость электроэнергии постоянно возрастает, что приводит к необходимости интенсификации процесса набора прочности бетона. Кроме того интенсификация процесса твердения бетона приводит к сокращению сроков строительства, что улучшает технико-экономические показатели возведения зданий и сооружений.
Анализ публикации
Существующие методы зимнего бетонирования можно подразделять на три основные группы. К первой группе относятся методы, предусматривающие использование теплоты укладываемой смеси, ко второй группе относятся различные методы теплового воздействия на уложенный бетон, третья группа основывается на введении в бетонную смесь химических добавок, снижающих температуру её замерзания и ускоряющих набор прочности. Кроме того достаточно распространены различные комбинации перечисленных методов.
Вестник науки и образования Северо-Запада России
— http://vestnik-nauki.ru/ -------
2016, Том. 2, № 3
Теоретические основы методов зимнего бетонирования достаточно широко изложены в трудах Советских и Российских ученых [2,4,5], а практические расчеты изложены в [1,3,6].
Однако, в настоящее время появились новые химические добавки МС Rapid 025 [8], изготавливаемые предприятием МС - Bauchemie. Добавки МС Rapid 025 вводятся в бетонные смеси при изготовлении изделий с целью:
- ускорения наращивания структурной прочности бетона;
- улучшения технологических свойств смеси и снижения её водопотребления;
- сокращения расхода цемента;
- сокращения продолжительности тепловой обработки бетона, ускорения сроков распалубки изделий неавтоклавного твердения.
Цель - сокращение энергоемкости и сроков возведения монолитных железобетонных конструкций за счет комбинированного использования электропрогрева и химической добавки МС Rapid 025.
Задача - разработка методики оценки эффективности способа зимнего бетонирования с применением электропрогрева и химической добавки МС Rapid 025.
Результаты работы
В основу расчетов положены методика и примеры, приведенные в [1]. Для исследования была принята стена сечением 200х4800мм, высотой 3000мм, объемом 2,88м .
2
Опалубливаемая поверхность 4,8 • 3,0 • 2 + 3,0 • 0,2 • 2 + 4,8 • 0,2 = 30,96м . Модуль поверхности Мп = —-— = 10,63м"1. Объект
возводится в г. Симферополе. Максимальная скорость
2,88
подъема температуры для данного вида конструкций 15оС/час [2]. Максимально возможная температура бетона до начала изотермического прогрева +50оС/час [2].
Значения требуемых электрических мощностей в период подъема температуры и изотермического прогрева:
- подъем до +50оС, [1, табл. 8 на с.30], температура наружного воздуха - минус 18оС, Мп = 10, скорость подъема температуры 15оС/час, удельная тепловая мощность составит
3 и
13,46кВт/м . Изотермический прогрев производится при той же температуре наружного воздуха, удельная тепловая мощность составит 5,48 кВт/м [1, табл. 12 на с.34-35].
Продолжительность периода разогрева от минимальной начальной температуры
свежеуложенного бетона +5 оС до конечной температуры +50 оС составит ^^ ^ ^ = 3часа .
Согласно [4] все подлежащие термообработке конструкции каркаса допускается распалубливать после достижения ими прочности не менее 80% от проектной. Для бетона класса В20 без химических добавок согласно [2, рис. 6.2, с.137] необходимое время изотермического выдерживания - 48часов. Для бетона класса В20 с химической добавкой минимальная продолжительность изотермического прогрева - 8часов [3. п.5.15, с.17].
Суммарный удельный расход электроэнергии на электропрогрев стен для бетона без химических добавок:
13,46кВт/ м3 • 3часа + 5,48кВт/ м3 • 48часов = 303,42кВт/ м3
для бетона с химическими добавками:
ч ч ч
13,46кВт / м • 3часа + 5,48кВт / м • 8часов = 84,22кВт / м
Из полученных расчетов следует, применение бетонной смеси с противоморозной
добавкой в 3,6 раза сокращает удельный расход электроэнергии на электропрогрев бетона.
График электропрогрева стен при использовании бетонной смеси с химической
добавкой и без неё представлен на рис. 1.
6D
nucí Cl
z?
X
о
(С-
ef
Си
raes
CZL ZJi
E di Cl CU
40
3D
2D
1Ü
* -*- -ф- -*- % Ф # -Ф- -Ф- ф
f -1- -1- -4- -é- -1- -ё- \
i \
L f \ L
i J \
Á
1 2 3 4 5 6 7 6 9 10 11 12 13 14 15 16
fe
4B 49 50 51 52 53 54
Время после йетониробания, час
С проти&оморазными до&а&ками
Без прати&омарозных доба&ок
Рисунок 1 - График электропрогрева стен
Анализируя полученный график, можно сделать вывод, что при использовании химической добавки МС Rapid 025 время выдерживания бетона в опалубке сократится с 54 часов до 14 часов.
Для определения экономической эффективности применения химической добавки при электропрогреве бетона сравним себестоимость бетонных работ в вариантах с применением химической добавки и без неё.
Для технико-экономического сравнения стоимости бетонных работ с применением химических добавок и без них рассчитываются затраты на электроэнергию, заработная плата рабочих, стоимость аренды опалубки и стоимость бетона.
Для электропрогрева бетонной смеси был принят трансформатор СКТП-560 мощностью 100кВт, обеспечивающий одновременный прогрев двух стен общим объемом
V = 2,88 • 2 = 5,76м3 .
Стоимость бетонной смеси рассчитана по данным на 01.01.2016г. без учета стоимости доставки. Стоимость добавки МС Rapid 025 рассчитывалась исходя из условий её расхода при температуре минус 18 оС, который составляет 3,5% от массы цемента. При расходе цемента в бетонной смеси 500кг/м3 необходимо 17,5кг добавки. Добавка поставляется в
«-» 3
мешках массой 25кг и стоимостью 650руб. таким образом, стоимость добавки на 1м бетонной смеси составит 455руб. Стоимость 1м3 бетонной смеси приводится в таблице 1.
Таблица 1 - Стоимость 1м бетонной смеси
№ п\п Название компании поставщика Стоимость 1м3 бетонной смеси кл.В20, руб
Без добавок С добавками
1 ООО «Крым -бетон» 4100 4555
Стоимость бетонной смеси без использования добавок: 4100 • 5,76 = 23616руб .
Стоимость бетонной смеси с использованием добавки МС Rapid 025: 4555 • 5,76 = 26236,8руб .
2
Стоимость аренды опалубки фирмы Kramos: 300-14,4• — = 576руб/сутки на одну
стену; на две стены стоимость аренды: 576 • 2 = 1152руб/ сутки .
Для варианта с химическими добавками длительность аренды опалубки составит 14 часов (принимаем 1 сутки): 1152• 1 = 1152руб .
Для варианта без химических добавок длительность аренды опалубки составит 54 часа (принимаем 2,5 суток): 1152 • 2,5 = 2592руб.
Расходы на заработную плату электрику, обслуживающему процесс электропрогрева, рассчитан на основе тарифной ставки рабочего 5-го разряда, что составляет 199,61руб/чел.-час.
Длительность электропрогрева стен для бетона с химическими добавками составляет 14часов: 14-199,61 = 2794,54руб
Длительность электропрогрева стен для бетона без химических добавок составляет 14часов: 54-199,61 = 10778,94руб
Затраты на электроэнергию. Согласно тарифу для II класса потребления по состоянию на 01.01.2016г. составляет 4,54руб/кВтч.
Стоимость электроэнергии, затраченной при производстве работ по электропрогреву бетона с химическими добавками составляет:
4,54руб / кВт • час • 84,22кВт / м3 = 382,36руб / м3;
о
Без химических добавок: 4,54руб/кВт • час • 303,42кВт/м = 1377,53руб /м3 .
Общая стоимость электроэнергии при электропрогреве стен с химическими добавками составляет: 382,36руб/м • 5,76м = 2202,39руб ;
Без химических добавок: 1377,53руб / м •
5,76 м3 = 7934,57руб
Общая себестоимость работ по бетонированию стен приведена в табл. 2.
Таблица 2 - Себестоимость работ по бетонированию стен
№ п/п Стоимость, руб.
Наименование показателя Без химических С химическими
добавок добавками
1 Электроэнергия 7934,57 2202,39
2 Зарплата электрика 10778,94 2794,54
3 Аренда опалубки 2592 1152
4 Стоимость бетона 23616 26236,8
Всего 44921,51 32385,73
Анализируя данные табл. 2 можно сделать вывод, что себестоимость работ по электропрогреву бетона стен с применением противоморозной добавки МС Rapid 025 снижается на 28%, а продолжительность производства работ по электропрогреву снижается в 3,8раза.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, в районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера / ЦНИИОМТП Госстроя СССР. М.: Стройиздат, 1987. 213с.
2. Бетонные и железобетонные работы / 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.
http://vestnik-nauki.ru/
201в, Том. 2, № 3
3. Руководство по зимнему бетонированию с электропрогревом бетонов, содержащих противоморозные добавки, М., ЦНИИОМТП, Стройиздат, 1977. 29 с.
4. Миронов С.А. Теория и методы зимнего бетонирования.- 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. Хабаровск: Издательство ДВГУПС, 2008. 157 с.
7. Гныря А.И., Коробков С.В. Технология бетонных работ в зимних условиях: учеб. пособие. Томск: Изд-во Том. гос. ар-хит.-строит. ун-та, 2011. 412 с.
8. Противоморозная добавка MC-Rapid-025: продуктовые решения компании Mc-Bauchemie [Электронный ресурс]. URL: http://www.mc-bauchemie.ru/products/MC-Rapid-025.963.html (дата обращения: 07.10.2016).
Головченко Игopb Bлaдuмupовuч ФГAОУ ВО «Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского», Aкадемия строительства и архитектуры, г. Симферополь, Россия, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры технологии, организации и управления строительством. E-mail: Golovchenko.igor.v@gmail.com
Golovchenko Igor Vladymirovych Crimean Federal University named after V.I. Vernadsky, the Academy of Civil Engineering and Architecture. Ph.D., Assistant professor of «Technology, Organization and Management of Construction» Œair.
E-mail: Golovchenko.igor.v@gmail.com
Корреспондентский почтовый адрес и телефон для контактов с автором статьи: 295010, г. Симферополь, республика Крым, Россия, ул. Ковыльная, д. 72, кв. 71,
Головченко И.В.
ИHФОРMAЦИЯ ОБ ABТОРЕ
+7 (978) 743-б8-14
