Развитие городов неразрывно связано с увеличением плотности застройки, высотное строительство позволяет эффективно использовать ограниченные территории городов, однако это одно из наиболее сложных направлений в строительной отрасли. Это связано с тем, что с увеличением высоты сооружения неизбежно усложняются строительные процессы, возрастают требования к прочности бетона, а также при осуществлении подачи бетонной смеси на высоту появляются проблемы, связанные с физическими свойствами бетона [3].
Типы возможных сложностей при подаче бетонной смеси на высоту можно разделить на технологические, которые отвечают за транспортировку бетона и на проблемы, приводящие к изменению физических свойств бетона.
Технологические проблемы при подаче бетонной смеси на высоту
- Одной из сложнейших задач при строительстве высотных зданий является доставка готовой бетонной смеси до места укладки. Основным ограничением выступает необходимость транспортировки материала на значительные вертикальные расстояния, в таких условиях с увеличением высоты возрастает гидравлическое сопротивление в трубопроводе, что требует повышения давления и в системе, соответственно необходимо увеличении нагрузки на насосное оборудование, что приводит к быстрому износу труб, уплотнений и клапанов, а также повышает вероятность аварийных ситуаций на объекте, таких как разрыв трубопровода или отказ насосного оборудования [5].
Также неправильно подобранный состав бетонной смеси может повлиять на закупорку трубопровода, по которому движется бетонная смесь, что соответственно приведет к выходу из строя системы, потере бетона и нарушению режима подачи бетонной смеси.
- Необходимость обеспечения непрерывности бетонирования — задержки подачи бетонной смеси на высоту приводят к образованию холодных швов бетонирования, тем самым к образованию дефектов и потере качества бетона [5].
К проблемам, влияющим на физические свойства бетона относятся:
- Потеря подвижности бетонной смеси и преждевременное схватывание — при длительной транспортировке происходит частичное испарение воды и увеличение внутреннего трения, что ухудшает удобоукладываемость бетона [4].
- Расслоение бетона — в процессе подачи бетонной смеси по трубопроводу крупный заполнитель может отделяться от цементного молочка, тем самым ухудшается качество залитой бетонной конструкции [3].
Важными также являются температурные и климатические факторы, которые необходимо учитывать, они могут привести к потере подвижности бетона в жарком климате из-за быстрого испарения влаги; температурным трещинам из-за неравномерного охлаждения бетона; замерзании бетона (нарушении гидратации цемента) при зимнем бетонировании и неправильном обогреве бетона. Все эти факторы приводят к снижению прочностных характеристик бетона, что влияет на безопасность и экономическую составляющую выполняемого строительства.
Вышеперечисленные сложности, с которыми сталкиваются при возведении высотных зданий можно решить следующими способами, указанными в таблице 1.
Таблица 1
|
№ п/п |
Проблема высотного бетонирования |
Возможное решение |
|
1 |
Оборудование для транспортировки бетонной смеси на значительные высоты |
- Применение специального высоконапорного насосного оборудования с усиленными элементами для обеспечения необходимого давления для подачи бетонной смеси; — Систематическая проверка состояния насосного оборудования, давления в трубопроводе и износ стыковочных элементов |
|
2 |
Износ трубопроводов для подачи бетона |
В качестве материала трубопроводов для подачи бетонной смеси использовать материалы, обладающие повышенной износостойкостью: — высоколегированные и закаленные стали с добавками хрома или молибдена — позволит снизить шероховатость и повысить твердость; — трубопроводы с внутренним полимерным покрытием — эпоксидные покрытия, полиуретан — позволяют снизить коэффициент трения и гидравлическое сопротивление; — композитные трубы |
|
3 |
Холодные швы бетонирования |
- Выполнение технологических карт бетонирования и графиков подачи бетонной смеси; — Контроль времени между укладкой слоев, каждый последующий должен быть выполнен до схватывания предыдущего; — Обеспечение качественного виброуплотнения бетонной смеси: глубинный вибратор должен погружаться в предыдущий слой на 5–10 см; — Использование более подвижных бетонных смесей с добавлением пластифицирующих добавок и замедлителей схватывания; — Выполнение качественной подготовки бетонной смеси при вынужденном перерыве бетонирования: удаление цементного молочка, очистка от пыли и загрязнений, механическая обработка поверхности, увлажнение бетона, нанесение цементного раствора или адгезионного состава |
|
4 |
Потеря подвижности бетонной смеси и преждевременное схватывание |
- Применение химических добавок, пластификаторов, замедлителей схватывания для сохранения удобоукладываемости; — Применение минеральных добавок для увеличения пластичности и улучшения структуры бетона, таких как микрокремнезем, зола-унос, молотый шлак; — Контроль водоцементного отношения; — Контроль температуры бетонной смеси (в жаркую погоду необходимо охлаждение, в зимний период — подогрев и использование противоморозных добавок); — Контроль давления в системе, чтобы избежать задержек в подаче, регулярная проверка и очистка трубопроводов; |
|
5 |
Расслоение бетона |
Подбор состава бетонной смести: использование крупного заполнителя с равным гранулометрическим составом; — Контроль водоцементного отношения (избыточная вода вызывает оседание крупного заполнителя и снижает однородность смеси); — Введение стабилизирующих добавок, пластификаторов; — Соблюдение правил транспортировки бетонной смеси на строительную площадку, обеспечение регулярного перемещивания; — Минимизация резких изгибов бетоновода, соблюдение одинаковых диаметров труб при подаче бетон, использование гибких рукавов для подачи (для сокращения высоты свободного падения бетонной смеси); — Контроль за виброуплотнением (не допускать недостаточного и избыточного виброуплотнения) |
Бетонирование высотных зданий представляет сложный технологический процесс, требующий высокой точности и соблюдения нормативных требований. При качественном выполнении строительно-монтажных работ, контроле за составом бетонной смеси, временем подачи, правильной технологией виброуплотнения и качеством насосного оборудования и трубопроводов можно избежать множество проблем, которые приводят к ухудшению качества строительных конструкций. Таким образом, комплексный подход к организации бетонных работ позволяет обеспечить надёжность, прочность и долговечность высотных сооружений.
Литература:
- СП 70.13330.2012 «Свод правил. Несущие и ограждающие конструкции. Актуализированная редакция СНиП 3.03.01–87» (утв. Приказом Госстроя от 25.12.2012 N 109/ГС) (ред. от 30.12.2020).
- ГОСТ 7473–2010 «Смеси бетонные. Технические условия»
- Евдокимов Н. И. Технология монолитного бетона и железобетона: Учебное пособие для строительных вузов / Евдокимов Н. И., Мацкевич А. Ф., Сытник В. С. — М.: Высшая школа, 1980.
- Лхасаранов С. А. Технология бетона, строительных изделий и конструкций: Учебно-методическое пособие / Лхасаранов С. А., Доржиева Е. В. — ВСГУТУ, 2021 — ISSN 978–5-907331–65–5.
- Теличенко В. И. Технология строительных процессов: учебник / В. И. Теличенко, О. М. Терентьев, А. А. Лапидус. — Москва: Высшая школа, 2008.
