Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Контроль выдерживания бетона монолитных конструкций в производственных условиях: состояние вопроса и направления исследований 11
1.1. Существующие методы оценки и контроля состояния бетона при выдерживании монолитных конструкций 11
1.1.1. Температурный контроль выдерживания бетона в производственных условиях 11
1.1.2. Методы контроля прочности бетона в забетонированных конструкциях 19
1.1.3. Расчетная оценка прочности бетона по температуре выдерживания 24
1.2. Особенности современной технологии монолитного строительства, влияющие на функциональное содержание производственного температурно-прочностного контроля 27
1.3. Основные проблемы производственного контроля температуры и прочности в современных условиях 31
1.4. Методика оперативного температурно-прочностного контроля 37
1.5. Цели и задачи исследования 40
Выводы по главе 42
Глава 2. Исследование и совершенствование методов определения температур бетона в производственных условиях 43
2.1. Оценка требуемой точности измерений температуры бетона при осуществлении построечного контроля 43
2.2 Разработка и исследование метода косвенного определения температуры бетона через опалубку с использованием ИК техники 47
2.2.1. Технические особенности выполнения ИК измерений применительно к определению температуры бетона 47
2.3.2. Расчётное определение температуры бетона через ограждения при ИК измерениях 52
2.3.3. Расчётное исследование влияния скорости ветра на температуру палубы 56
2.3.4. Экспериментальные исследования косвенного метода определения температуры бетона через опалубку с применением ИК измерений; 59
2.3.4. К План и содержание экспериментальных исследований 59
2.3.4.2. Схемы проведения экспериментов и способы обработки результатов наблюдений 59
2.3.4.3. Результаты исследований косвенного МОТБ с применением пирометров 62
2.4. Исследование метода косвенного определения температуры бетона через опалубку с использованием теплоизолирующих накладок 68
2.4.1. Анализ основ косвенного определения температуры бетона
через опалубку с использованием теплоизолирующих накладок 68
2.4.2. Расчётное определение температуры бетона через опалубку.
Определение температурной инварианты от влияния ветра 72
2.4.3. Экспериментальные исследования косвенного метода
определения температуры бетона через опалубку с применением теплоизолирующей накладки 75
2.4.3.1. План и содержание экспериментальных исследований 76
2.4.3.2. Схемы проведения экспериментов и способы обработки результатов наблюдений 76
2.4.3.3. Результаты исследований косвенного МОТБ с применением утепляющих накладок 80
2.5. Общие выводы по результатам теоретических и экспериментальных исследований косвенных методов определения температуры бетона 87
Выводы по главе 90
Глава 3. Исследование неоднородности формирования температурно-прочностных показателей бетона монолитных конструкций на этапах контролируемого выдерживания 91
3.1. Предпосылки к проведению исследований 91
3.2. Факторы, определяющие неоднородность условий выдерживания бетона в объеме конструкций 96
3.3. Оценка неравномерноститемпературно-прочностных распределений по площади прогреваемых конструкций и их фрагментов. 103
3.4. Исследование надёжности различных схем точечного температурного контроля (для сплошных немассивных конструкций) 109
3.5. Исследования кинетики формирования температурнопрочностных показателей в прогретых монолитных конструкциях (на примере колонн различной массивности) 115
3.5.1. Оценка неравномерности температурно-прочностных распределений в поперечном сечении прогреваемых конструкций .115
3.5.2. Исследование кинетики свободного остывания прогретых конструкций и формирования температурных градиентов и перепадов после распалубки 120
3.5.3. Оценка прироста прочности прогретых конструкций за период свободного неконтролируемого остывания-. 127
Выводы по главе 129
Глава 4. Практическая реализация результатов исследований 131
4.1. Разработка практических указаний к осуществлению температурно-прочностного контроля выдерживаемых монолитных конструкций. 131
4.1.1. Организационные, информационно-технические и методические составляющие системы оперативного температурно-прочностного контроля 131
4.1.2. К разработке типовой инструкции по применению косвенных методов определения температуры бетона 138
4.1.2. 1. Правила (приёмы) построения расчётных зависимостей. 138
4.1.2.2. Правила подготовки КТ и выполнения измерений при использовании ИК техники. 142
4.1.2.3; Правила подготовки КТ и выполнения измерений при; использовании косвенного МОТБ с использованием« теплоизолирующихнакладок 145:
4.1.3. К разработке указаний по температурно-прочностному контролю ; : ; 147
4:1.3;1. Осуществление, температурного контроля: общие положения, понятие регулярных и нерегулярных измерений , температуры 3 147
4.1.3.2. Принципы выполнения нерегулярных температурных измерений 149
4.1.33. Объёмы контроля и правила размещение регулярных КТ... 150
4.13.4. Периодичность выполнения измерений температуры 152
4.1.4. Рекомендации по выдерживанию монолитных конструкций с ранней распалубкой 154
4.1.5. Способ оценки конструктивной прочности монолитных конструкций по значению прочности бетона в наружных слоях (для вертикальных конструкций на ранних этапах выдерживания); 156
4.2. Технико-экономическая эффективность результатов исследований 159
4.2.1. Оценка эффективности методов температурного контроля 159
4.2.2. Расчёт экономической выгоды за счёт прогнозирования прироста прочности при остывании конструкций 162
4.2.3. Расчёт целесообразности развертывания системы ОПІК применительно к конкретному объекту строительства 165
Выводы по главе 168
Основные выводы 169
Список литературы 172
Приложения 189
Приложение 1 .Коэффициент излучения некоторых материалов 190
Приложение 2. Данные вычислительного эксперимента по вероятностной оценке надёжности схем точечного температурного контроля 191
Приложение 3. Данные о внедрениях 197
- Методы контроля прочности бетона в забетонированных конструкциях
- Разработка и исследование метода косвенного определения температуры бетона через опалубку с использованием ИК техники
- Исследования кинетики формирования температурнопрочностных показателей в прогретых монолитных конструкциях (на примере колонн различной массивности)
- Осуществление, температурного контроля: общие положения, понятие регулярных и нерегулярных измерений , температуры
Введение к работе
Актуальность работы
Современное монолитное строительство отличается значительными суточными объёмами укладки бетона, высокими темпами строительства, применением интенсификации твердения бетона и ранней распалубки. Круглогодично бетонируется большое число разнородных монолитных железобетонных конструкций, существенно увеличилось количество ответственных монолитных конструкций высотных и уникальных зданий и сооружений, к выдерживанию бетона которых предъявляются особые требования.
В условиях больших объемов и высоких темпов изготовления монолитных конструкций особую остроту приобретают вопросы разработки и применения надёжных методов построечного контроля температуры выдерживания и динамики нарастания прочности бетона, а также технологических приёмов выдерживания конструкций, подвергающихся ранней распалубке.
Однако сегодня отсутствует система доступного построечного анализа, позволяющая учитывать комплексное влияние основных технологических факторов и климатических параметров окружающей среды на методы выдерживания и построечной температурно-прочностной диагностики бетона в раннем возрасте. Это не позволяет проводить оперативное управление процессом структурообразования бетона и давать аргументированные рекомендации по эффективным методам его выдерживания, особенно при возведении зданий в скоростном режиме или с ранней распалубкой.
В связи с этим, одной из важнейших задач совершенствования технологии монолитных работ должна стать разработка такой системы технологического контроля качества работ, интегрированной непосредственно в производственный процесс, реализующей эффективные средства и методы температурных измерений, прочностного прогнозирования и натурных
испытаний, средства обработки и анализа информации, позволяющей надежно управлять процессами тепловой обработки бетона и обеспечивать качество получаемых монолитных конструкций на различных этапах выдерживания. При этом необходимо уделять серьезное внимание инженерно-технологической подготовке работ по выдерживанию бетона, информационно-техническому обеспечению, снижению трудоёмкости и повышению представительности процессов построечного контроля.
Целью диссертационной работы является повышение эффективности и надёжности построечных процессов управления тепловой обработкой выдерживанием бетона монолитных конструкций зданий, в том числе подвергающихся ранней распалубке, посредством разработки новых и совершенствования существующих технологических приёмов оперативного объектного температурно-прочностного контроля.
Для достижения поставленной цели в ходе исследований были сформулированы и решены следующие основные задачи:
- выполнен анализ существующей системы температурно-прочностного
контроля, включающий рассмотрение методов оценки и контроля
температуры и прочности в монолитных конструкциях, их методическое и
техническое обеспечение;
показаны особенности современной технологии монолитного строительства, влияющие на функциональное содержание производственного температурно-прочностного контроля и проблемы его осуществления на объектах;
предложена классификация для методов определения температуры бетона (МОТБ) по требуемой точности температурных наблюдений в зависимости от назначения;
разработан, теоретически и экспериментально исследован метод косвенного определения температуры бетона через опалубку с использованием ИК термометрии;
произведено экспериментальное уточнение метода косвенного определения температуры бетона через опалубку с использованием контактных датчиков температуры и теплоизолирующих накладок;
- выполнено исследование неоднородности температурно-прочностных
распределений в прогреваемых конструкциях различной массивности
включающее:
> анализ факторов, определяющих неоднородность условий
выдерживания бетона в объеме отдельных конструкций и их
фрагментов;
экспериментальные и теоретические оценки характера объемного распределения температур в зависимости от массивности и геометрии конструкций с расчётным определением величины разбросов прочности бетона;
вероятностную оценку надежности существующих схем1 точечного температурного контроля с позиций обеспечения достаточной достоверности формируемого. представления о тепловом состоянии прогреваемых конструкций;
- выполнено теоретическое исследование кинетики формирования
температурных полей в сечениях прогретых монолитных конструкций
различной массивности, подвергающихся распалубке при различньк
перепадах температур «бетон-воздух»2 включающее:
> оценки характера и скорости остывания бетона наружных слоев
конструкций;
> оценки характера образования и величины температурных
градиентов в сечениях конструкций;
Схема точечного температурного контроля включает совокупность требований к количеству контрольных точек температурных измерений и правил размещения их в конструкциях. 2 Температурный перепад «бетон-воздух» - перепад температуры между температурой бетона в наружных слоях конструкции и температурой воздуха.
> оценки прироста прочности за период неконтролируемого
остывания конструкций (в поверхностных слоях);
- выполнена разработка и практическая реализация:
> правил выполнения косвенного определения температуры бетона в
построечных условиях и построения переводных зависимостей;
типовых приёмов построечного температурного контроля с применением различных приборных средств и методик измерений для надёжной оценки теплового режима содержания конструкций и прогнозирования прочности;
рекомендаций по выдерживанию вертикальных монолитных железобетонных конструкций, подвергающихся ранней распалубке;
> способа оценки конструктивной прочности бетона монолитных
конструкций по значению прочности бетона в наружных слоях (на
ранних этапах выдерживания);
> структурной модели системы оперативного температурно-
прочностного контроля.
Научная новизна работы:
предложена классификация для МОТБ по точности температурных наблюдений на основе их назначения;
теоретически обоснован и практически реализован метод косвенных измерений температуры бетона через опалубку с использованием инфракрасной (ИК) термометрии;
произведена вероятностная оценка надежности существующих схем точечного температурного контроля (на примере сплошных стен и перекрытий);
установлены закономерности интенсивности остывания и образования температурных градиентов в поверхностных слоях бетона после распалубки
Приёмы температурного контроля (построечного) включают в себя совокупность правил выполнения температурного контроля, увязывающих применяемые средства и способы температурных измерений, схемы контроля и периодичность измерений, с учётом типа конструкций и методов их выдерживания.
от температурного перепада «бетон-воздух» и скорости ветра для конструкций различной массивности.
На защиту выносятся следующие результаты научных исследований и разработок:
классификация для МОТБ;
методика выполнения косвенных измерений температуры бетона через опалубку и построения расчётных зависимостей;
результаты исследований закономерностей формирования температурно-прочностных полей в конструкциях;
приёмы ведения температурного контроля для оценки теплового режима содержания конструкций и прогнозирования прочности;
рекомендации по выдерживанию монолитных конструкций при ранней распалубке;
- принципы оценки конструктивной прочности бетона монолитных .
конструкций по значению прочности бетона в наружных слоях.
Практическая значимость работы заключается:
в разработке правил выполнения производственных косвенных измерений температуры бетона через опалубку и методики построения переводных зависимостей;
в разработке приёмов построечного температурного контроля с применением различных приборных средств и методик измерений, позволяющих надежно оценивать температурно-прочностные показатели при выдерживании конструкций разного типа;
- в разработке рекомендаций по выдерживанию вертикальных монолитных
железобетонных конструкций, подвергающихся ранней распалубке, в том
числе при больших температурных перепадах «бетон-воздух»;
- в разработке способа оценки конструктивной прочности бетона
монолитных конструкций по значению прочности бетона в наружных слоях.
- в разработке структурной модели системы оперативного температурно-
прочностного контроля и обосновании целесообразности её применения.
Реализация результатов исследований
Теоретические и экспериментальные результаты диссертационной работы, начиная с 2006г, используются на строительных объектах концерна «МонАрх» в г. Москве, в том числе при строительстве зданий в скоростном режиме, нашли своё отражение в проектно-технологической документации на монолитные работы для многочисленных объектов различной сложности. Результаты исследований также используются фирмой «Спецстрой-АМБ» научно-производственного объединения «МИСИ-КБ» при ведении работ по технологическому сопровождению обогрева и выдерживания бетона на крупных объектах монолитного строительства, включая ММДЦ.
Апробация и публикация работы
Материалы основных разделов диссертационной работы докладывались, обсуждались и отмечены грамотами на Х-ХП Международных научно-технических конференциях «Строительство - формирование среды жизнедеятельности» (г. Москва, МГСУ, 2007-2009гт.); получили одобрение на российской конференции с международным участием «Технические и программные средства систем управления, контроля и измерения» (УКИ-08, г. Москва, ИПУ РАН, 2008г).
По результатам исследований и разработок (в области зимнего строительства и контроля) автором опубликовано в печати 11 работ, из них 6 по теме диссертации.
Структура и объём работы
Диссертация состоит из введения, 4 глав, основных выводов, списка литературы из 160 наименований и 3 приложений, содержит 200 страниц машинописного текста, 47 рисунков (в виде схем, графиков и фотографий), 8 таблиц.
Методы контроля прочности бетона в забетонированных конструкциях
Контроль прочностных характеристик, бетона в конструкции действующими на сегодняшнее время нормативными документами [118,138] допускается выполнять неразрушающими методами и испытанием контрольных образцов согласно государственным стандартам на методы испытаний. В соответствии с ГОСТ 18105-86 [114], для контроля прочности бетона монолитных железобетонных конструкций, могут использоваться: - метод определения прочности по контрольным образцам (ГОСТ 10180- 90); - методы локальных разрушений: метод отрыва со скалыванием- и метод скалывания ребра (ГОСТ 22690-88); - неразрушающий ультразвуковой метод контроля при сквозном прозвучивании (ГОСТ 17624-87); - метод определения прочности по образцам (кернам), отобранным из конструкций (ГОСТ 28570-90).
Кроме перечисленных, допускается метод упругого отскока, пластической деформации, ударного импульса, испытание проб бетона, отобранных из конструкций «только при согласовании с ведущими научно- исследовательскими организациями» [114]. При этом каждый метод может применяться с учётом полагаемой прочности бетона (предельных минимальных и максимальных значений определяемой прочности для данного метода).
Однако ни один из названных методов не способен дать реальную оперативную оценку прочности выдерживаемого на строительных объектах бетона, особенно в раннем возрасте. Причины здесь кроются в физических принципах измерений, условиях применения, стоимости и практичности этих методов.
Известный опыт [30,60] показывает, что наиболее точным (с погрешностью не более 5%Я28) является испытание отобранных из конструкции образцов, что, каю правило, применяется при инспекционных и экспертных испытаниях. Чуть большая погрешность у методов отрыва со скалыванием и скалывания ребра. Но эти методы контроля дорогостоящи, требуют высокой квалификации исполнителей, устранения! образующихся дефектов в конструкциях и выполняются, в основном, специализированными организациями и на поздних этапах твердения бетона. Их использование характерно при возникновении критических дефектных ситуаций, когда требуется принимать решения о демонтаже или усилении конструкций.
Испытания по контрольным образцам-кубам дают достаточно точные результаты лишь при естественном твердении бетона (в,тёплое время года), когда режим содержания кубиков мало отличается от условий твердения бетона контролируемых конструкций. Кроме того, объём контроля по образцам в соответствии с ГОСТ 18105-86 (п.2.2) [114] часто очень мал по сравнению с объёмом укладываемого бетона, так как стандарт требует отбора, одной пробы. (3 образца) от объёма бетона, уложенного на стройплощадке за одни сутки. Рекомендации [124] также устанавливают одну пробу на каждые 200м3 бетона или на 1этаж при меньших объёмах. Однако при реальном контроле прочности бетона в каркасных и тонкостенных конструкциях назначают одну серию кубов на каждые 20м3. Но как бы то ни было, метод испытания кубов категорически непригоден для оперативного определения промежуточной прочности бетона в конструкциях и служит для выборочного подтверждения проектного класса бетона.
При использовании неразрушающих механических и ультразвуковых методов контроля прочности достаточная быстрота и точность получения данных о прочности бетона в конструкциях обеспечивается, только если для всех используемых приборов построены градуировочные зависимости для применяемого бетона [29,30,60,96]. Эти зависимости должны регулярно проверяться и обновляться. Стандартная ошибка методов неразрушающего контроля (НК) лежит в диапазоне 8... 12%ИВ (измеренной величины), а при наличии конкретной градуировки и постоянных характеристиках применяемого бетона - 5.. ,8%ИВ.
На практике во многих случаях невозможно выполнить некоторые требования ГОСТов по соотношению температуры, влажности и возраста бетона для испытываемой конструкции, а отступления от правил проведения- испытаний могут приводить к недопустимо большим ошибкам. Так, например, для склерометров типа ИПС ошибки могут достигать 27%ИВ прочности, при этом влияние возраста и условий твердения могут составлять 4...6%ИВ, а при контроле влажных поверхностей (( 2...3%) можно получить занижение результатов измеряемой прочности до 10... 15%ИВ [30].
Существуют и другие методы определения прочности бетона по косвенным показателям (по электропроводности, огнестрельный, радиоактивный методы и т.д.), однако они недостаточно документированы, считаются лишь оценочными и часто требуют специального оборудования, которое промышленностью серийно не выпускается.
Существенным недостатком практически всех упомянутых методов определения прочности бетона является невозможность оценки прочности бетона под опалубкой. В силу этого обстоятельства, или когда обеспечить идентичные условия, твердения образцов и конструкции не удаётся, контроль прочности бетона рекомендуется [118 п.9.6.8] вести по температурновременному фактору с выборочным подтверждением достигнутой прочности неразрушающими методами: Несмотря на то, что метод определения прочности по температуре бетона в процессе выдерживания предусмотрен нормативными документами [138,118], требования к выполнению температурных измерений и прогнозированию по ним прочности отсутствуют.
Разработка и исследование метода косвенного определения температуры бетона через опалубку с использованием ИК техники
Рассматривая ИК технику в качестве средства построечного контроля температуры бетона, и при выполнении измерений с её помощью следует учитывать особенности выполнения ИК измерений и факторы, которые могут приводить к существенным ошибкам измерений.
Объект, область и технические особенности ИК измерений. Согласно рекомендациям [112,129,133,140], температуру бетона в ходе выдерживания монолитных конструкций следует определять на глубине 5.. . 10см.от поверхности. ИК приборы принципиально не могут выполнить такие измерения, поскольку они измеряют температуру на поверхности тел. Таким образом, в качестве объекта измерения- может выступать любая доступная-для проведения измерений поверхность тела: - при прямых измерениях - открытая поверхность бетона или, как исключение, - тонкая полиэтиленовая плёнка, плотно прилегающая к поверхности бетона без образования складок (для РЛС измерителей со спектральным диапазоном измерений1 8...14мкм она прозрачна при минимуме рассеяния); - при косвенных измерениях - наружная поверхность палубы неутеплённой опалубки (которая выступает в качестве приемлемого носителя: информации о температуре бетона):
Пирометры выполняют средневзвегиенные измерения температуры поверхности в пределах некоторого пятна, размеры которого зависят от типа используемого1 прибора (показателя визирования, фокусировки),, расстояния до измеряемой поверхности1 (рис.2.1) и угла наблюдения.
Диаметр пятна измерений в зависимости от показателя визирования, фокусировки пирометра и расстояния до объекта измерения: а) — прибор с высоким показателем визирования и одноточечным лазерным указателем; б) — прибор с низким показателем визирования и двуточечным лазерным указателем ширины пятна измерений.
При- выполнении измерений пирометрами пятно измерений, должно гарантированно находиться на материале измеряемой поверхности, т.е. пятно -измерений должно полностью умещаться на исследуемой поверхности и в нём-не должны оказываться посторонние предметы, и детали (например, стальное ребро опалубки или часть, утепления, наплыв, бетона-или1 грязи).- Этому способствует применение пирометров с указателями-ширины пятна измерений (две и более точки лазера), применение приборов с малым углом
ИК визирования (высоким показателем визирования или оптическим отношением), либо уменьшение дистанции измерений. Указанное требование вызвано необходимостью предотвращения существенные искажения результатов ИК измерений за счёт температуры окружающего воздуха и окружающих предметов.
Тепловизоры позволяют не просто определять температуру в какой-то точке, а видеть полное тепловое отображение объектов (сканирование в реальном времени, фото, видео). В большинстве случаев тепловизоры лишены проблем с нацеливанием на объект. Размер захватываемого изображения зависит от дистанции и угла ИК визирования. Для увеличения угла ИК визирования могут применяться съёмные широкоугольные объективы.
Коэффициент излучения поверхности. Для определения температуры с помощью ИК техники требуется, знание коэффициента излучения (степени черноты, е=0...1) материала исследуемой поверхности (отношения излучения объекта контроля- к излучению чёрного тела). Если не учитывать коэффициент излучения (е=1), то будет получена более низкая температура, чем истинная (т.е. «кажущаяся», «яркостная» или «радиационная» температура поверхности).
При известном коэффициенте излучения (Е) и измеренной ИК прибором радиационной температуре (Гик), фактическая температура (Гф) находится по формуле (2:1):
Коэффициент излучения для поверхности одного материала может варьироваться, поскольку зависит не только от свойств самого материала, но и состояния поверхности (гладкая, шероховатая), от её температуры, от угла обзора поверхности, от длинны волны (спектрального диапазона) принимаемого прибором ИК-излучения.
При использовании РЖ техники, работающей с длинами волн ИК- излучения 8... 14мкм, следует принимать коэффициент излучения именно для этих длин волн. С ростом температуры объекта контроля его коэффициент излучения обычно увеличивается. Для гладких и блестящих поверхностей коэффициент излучения, как правило, меньше, чем для шероховатых и матовых, поскольку они имеют большую отражательную способность. Коэффициенты излучения примерно постоянны в интервале углов наблюдения 0...40 градусов для металлов и 0...60 градусов для диэлектриков. За пределами этих значений коэффициент излучения быстро уменьшается до нуля при направлении наблюдения по касательной [125].
При термографическом контроле следует учитывать, что части исследуемых конструкций могут включать в-себя несколько компонентов из разнородных материалов, поверхности которых окрашены, имеют разную степень загрязнённости или обработки, а также могут располагаться под разными углами наблюдения, т.е. могут иметь различные коэффициенты, излучения. В связи с этим могут возникнуть ошибочные предположения о перегревах на участках с повышенными коэффициентами излучения.
В некоторой степени без потери точности для построечного контроля можно пренебречь влиянием температуры объекта, а также использовать приборы с фиксированной (не настраиваемой) степенью черноты, которая, в таком случае, обычно принимается равной 0.95, поскольку основные измеряемые поверхности (бетон, фанера, полимеры, матовая краска) имеют степень черноты именно такого порядка - см. Приложение №1. Ошибка измерения температуры при варьировании степени черноты в пределах е=0.95±0.05 ДЛЯ температурных условий выдерживания бетона не превышает ±0.5С. Солнечное излучение и тепловое отражение. Солнечные лучи нагревают контролируемую поверхность (объект). Для исключения влияния, внешнего нагрева следует осуществлять измерения в местах, не доступных для прямого облучения солнцем.
В ряде случаев приходится сталкиваться с возможностью получения ошибочных результатов, из-за теплового отражения (рис.2.2). Тепловое отражение создает впечатление о наличии высоких температур в« местах измерения. Это явление:часто имеет место при измерениях на поверхностях с малым коэффициентом излучения;; обладающих хорошей отражательной; способностью(например, на гладких металлических листах опалубки):
При измерениях на. таких поверхностях важно убедиться, что они защищены, от постороннего излучения: (различных нагревательных элементов, ламп освещения; соседних., нагретых тел и т.п.), особенно от излученияисточникавысокой температуры.
Исследования кинетики формирования температурнопрочностных показателей в прогретых монолитных конструкциях (на примере колонн различной массивности)
Применение накладок в построечных условиях из различного материала показало, что наиболее стабильные результаты на палубах из фанеры получаются при использовании жёстких накладок из обычного (типа «ПСБ») и экструдированного (типа «Пеноплекс») пенополистирола. При этом многое зависит от сплошности контакта накладки с палубой и степени прижатия датчика температуры к палубе.
Лёгкие накладки из обычного пенопласта с ровной контактирующей поверхностью за счёт выраженного статического притяжения создают благоприятные условия на контакте с ограждением даже при слабом креплении накладок, однако они недолговечны (5... 10 оборотов). На поверхности накладок из экструдированного пенополистирола из-за их меньшей упругости быстро образуются неровности, препятствующие сплошности контакта накладки с палубой, на который также сильно влияют и неровности на самой палубе. Это обстоятельство требует наличия ровных контактирующих поверхностей и обеспечения достаточно плотного крепления накладок. Применение различных «уплотняющих вставок» (рис.2.19.а) в целом проблему не решает - при устранении сквозных продухов сплошность контакта не обеспечивается.
Практика использования на ограждениях из фанеры накладок из гибкого утеплителя (например, из 2-х слоёв «Этафома» 150x150x20мм) свидетельствует, что эти накладки дают нестабильные показания от серии к серии, не вызванные ветровой нагрузкой. Тем не менее, накладки такого типа надежно работают на металлических палубах и позволяют выполнять измерения на криволинейных поверхностях, когда значение температуры под накладкой приравнивается к температуре поверхности бетона.
Наблюдения, показали, что плотность контакта поверхностей палубы и накладки, палубы и датчика, имеет большое значение. К дальнейшему исследованию (и оценке точности) были приняты двухслойные накладки 100х100х(40+10)мм - с несущей основой из жёсткого пенополистирола толщиной 30-40мм и мягкой прослойкой «Этафома» толщиной 10мм на границе контакта с палубой (рис.2.19.6). Такая конструкция показала наиболее устойчивую работу в производственных условиях (обеспечивает надёжный контакт датчика с палубой без образования зазоров, в том-числе при неровностях палубы или жёсткой части накладки).
Также необходимо отметить, что для целей косвенных измерений под накладками должны использоваться малогабаритные температурные датчики, которые, обеспечивая надёжный контакт с палубой, не препятствуют при этом плотности контакта утепляющей накладки с палубой: Так, например, в экспериментах использовались датчики в гибкой,резиновой трубке диаметром Змм.
Расчётная зависимость для определения температуры бетона и оценка точности.
Для накладок малых размеров должна использоваться надёжная эмпирическая расчетная-зависимость, позволяющая учитывать конструкцию и условия работы применяемых теплоизолирующих накладок. Для случая выполнения измерений под сплошным слоем утепления (или накладкой со стороной более 300мм) температура бетона может быть найдена по аналитической зависимости на основе стационарного уравнения Фурье теплопроводности первого рода. Поскольку каждая расчётная зависимость косвенного МОТБ с применением накладок может получаться: - для конкретного типа накладки и условий её работы; - для одного или нескольких типов палубы и её толщины; - для определённых условий проведения контрольных измерений; то для каждой расчётной зависимости всегда должны указываться: - тип накладки неё исходные геометрические размеры; - толщина и материал палубы, на которой выполнялись опорные измерения; - внешние условия; характер (либо описание приёмов) крепления накладок к палубе; - условия получения расчётной зависимости: точность измерительных приборов, количество пар данных, количество КТ, температурный диапазон по разности /б-/нв; - стандартные и максимальные ошибки полученной зависимости; - нормальный диапазон, применимости, характеризующий возможность работы формулы пересчёта без потери- точности с другими от указанных параметрами толщин палуб, накладок, точности измерительных средств и т.п., либо расширенный диапазон применимости с установлением дополнительного поля ошибок.
Ошибки определения температуры бетона при косвенном МОТБ с применением накладок складываются: - из ошибок измерительных средств; - из- ошибок при измерении температуры палубы под накладкой и температуры воздуха возле конструкции; - из ошибок, связанных с несоответствием расчётных и фактических температурных распределений в толще ограждения; - из степени увеличения ошибок ( П2-б1)/(Уб2- б1) связанной с величиной коэффициента перевода расчётной зависимости, и увеличивающейся при увеличении /б-/нв.
При этом точность метода поддаётся регулированию преимущественно за счёт оптимизации расчётной зависимости и стандартизации (единообразия) производственных условий выполнения измерений. За счёт точности измерений температуры (палубы и воздуха) и приборной точности величина ошибок метода поддаётся регулированию в меньшей степени.
Расчётное уравнение и точность рассматриваемого косвенного МОТБ установлены на основе корреляционно-регрессионного анализа для выбранного в качестве основного типа накладок (рис.2.22). Сначала по данным практических наблюдений построена корреляционная зависимость (по 4.1 -4.4), затем найдены максимальная и средняя (как стандартная ошибка предсказанных значений у для каждого значения х в регрессии - по 4.6) ошибки определения температуры бетона.
Осуществление, температурного контроля: общие положения, понятие регулярных и нерегулярных измерений , температуры
В качестве примера далее рассматривается организация поста ОТПК, разработанная для ОАО «Концерн «МонАрх» (на период освоения методики ОТПК) с учётом специфики организационной структуры предприятия и реализуемых технологий строительства.
Руководит выполнением ОТПК на объектах своих подрядных строительных организаций структура управления контроля качества (УКК) концерна- (т.е. главка). Функционально УКК имеет договорные отношения с сопровождающей организацией - носителем исходной методики ОТПК на предмет информационно-технического и методического обеспечения.
УКК непосредственно исполняет функции ОТПК на строительных объектах с привлечением работников строительной организации. Сторонние организации и лаборатории к выполнению построечного контроля не привлекаются при наличии в УКК собственного лабораторного комплекса и с согласия заказчика, иначе строительной организацией дополнительно заключаются договора на отдельные виды контроля - прессовые испытания- кубов, отбор и испытание кернов и т.п.
Пост контроля размещается на территории строящегося объекта в помещениях строительной организации. Материально-техническое обеспечение для проведения ОТПК (измерительные приборы, компьютер, программное обеспечение, принтер, канцелярские принадлежности и т.п.) осуществляется структурой УКК концерна. Обеспечение средствами общестроительного контроля (формы для кубов, стандартный конус и т.п.) осуществляется строительной организацией. Комплектация поста ОТПК средствами контроля может выполняться иным способом по соглашению УКК и строительной организации.
УКК направляет на объект инженера, который проводит первичное обучение назначенных ему людей и далее возглавляет пост ОТПК. Со стороны строительной организации соответствующим-приказом назначаются работники (лаборанты) в группу контроля.
За всеми постами ОТГЖ (объектами) закрепляется ответственный исполнитель групп ОТПК. Это может быть сотрудник УКК (руководитель направления) или работник сопровождающей организации. Ответственный исполнитель должен знать методику ОТГЖ, владеть необходимыми знаниями в области интенсификации твердения бетона, температурно- прочностного прогнозирования и общего качества монолитных работ, отвечает за материально-техническую и информационную поддержку постов температурно-прочностного контроля по специфическим вопросам проводимых работ, проводит инспектирование объектов, при необходимости проводит консультации и обучение работников постов ОТГЖ.
Количество работников поста ОТГЖ, выполняемые функции и сменность уточняются в ходе подготовки работ (в зависимости от сложности объекта и периода выполнения работ). При организации ОТГЖ ставка делается на комплексную реализацию (совмещение функций ОТПК и общестроительного контроля качества) и круглогодичность контроля- монолитных работ (в летнее время осуществляется комплекс стандартных операций по обеспечению качества монолитных конструкций, а в зимнее время добавляются функции, связанные с обогревом бетона), при этом ОТГЖ осуществляется круглосуточно.
Для» объектов средней сложности в период возведения несущего каркаса зданий из монолитного железобетона следует выделять одного инженера УКК для работы в первую смену и лаборантов, число которых определяется требованиями посменной круглосуточной работы и установками КЗОТ (3-4 человека при 8-ми часовой смене, 2-3 человека при 12-ти часовой смене).
Для больших объектов с объёмами укладки бетона более 100м3/сутки количество лаборантов удваивается, дополнительно назначается еще один сменный» инженер.
Размещение работников ОТГЖ при их количестве дл 3-х человек в смену, производится в- помещении поста ОТГЖ; если работников больше, следует предусматривать, дополнительно, отдельное бытовое помещение.
В основные функции инженера поста ОТПК входит: - организация работ по выполнению контроля на объекте, составление схем контроля для захваток и отдельных конструкций, выбор методов и способов измерения температуры в контрольных точках в зависимости от условий работ и имеющегося оборудования, обеспечение требований безопасности работ при температурных измерениях, обучение работников строительной: организацией контроль за ними; - ведение температурных листов, анализ и формирование оперативных сводок, проведение выборочных испытаний прочности в рамках обеспечения точности ее расчетного определения, оформление актов испытаний; оформление поэтажных схем температурно-прочностного контроля, взаимодействие с лабораторией, контролирующими органами, и т.п.; - оперативная выработка решений по управлению выдерживанием, бетона и доведение до исполнителей и ответственных лиц, контроль общей технологии монолитных работ, обогрева и выдерживания бетона с разработкой- необходимых указаний, принятие соответствующих штрафных мер при систематическом нарушении правил работ.
Работники строительной организации подчиняются инженеру поста ОТПК и выполняют: - обустройство КТ для измерений - температуры, выполнение измерений, демонтаж КТ по завершению контролируемого выдерживания; - операции входного контроля качества- бетонной смеси (по заданию инженера поста контроля): по паспорту, визуально1 с выборочным определением подвижности. (ОК), изготовление кубов для последующих испытаний, измерение температуры, смеси в зимнее время; - фиксирование полученных данных в порядке, указанном инженером поста ОТПК; - другие виды работ, по заданию инженера поста контроля. Взаимодействие поста контроля с производителями работ осуществляется по обычной схеме работы построечной лаборатории, при этом с правом инспектирования.
