ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ВОЗВЕДЕНИЯ МОНОЛИТНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ КАК ФАКТОР НАДЕЖНОСТИ ВЫСОТНОГО ЖИЛИЩНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

Введение. В последние десятилетия жилищное высотное строительство стало все более популярным и осуществляется в основном с использованием железобетонных конструкций, которые служат основой для фундамента и несущего каркаса здания. Однако бетон имеет свои ограничения по прочности и подвержен разрушению под воздействием различных факторов, таких как сейсмичность, высокие температуры, климатические условия, дополнительные нагрузки, вибрации, химическое воздействие от почвы и подземных вод. Улучшение методов технологического мониторинга процессов строительства жилых зданий из монолитного железобетона на всех этапах является актуальной задачей, особенно в условиях ускоренного темпа строительства. Эффективное сокращение времени строительных работ достигается за счет разумных организационно-технологических решений.

Качества и безопасности строительства должны быть строго соблюдены в процессе выполнения работ. Требования к бетону и его компонентам, таким как арматура, конструктивные особенности, технология строительства и эксплуатации, становятся все более строгими. Эффективное использование неразрушающих методов контроля качества является важным аспектом при строительстве жилых зданий. Несвоевременное проведение таких тестов может затруднить процесс возведения монолитных конструкций. Неразрушающий контроль не влияет на целостность продукции, но предоставляет информацию о ее качестве.

Цель исследования  представляет собой улучшение системы технологического мониторинга строительства железобетонных конструкций в южном регионе России осуществляется путем поиска новых методов инструментального неразрушающего контроля (МНК), которые можно внедрить в существующую схему мониторинга. Это достигается путем анализа существующих схем производственного контроля строительства железобетонных конструкций за последние 30 лет и адаптации методов и параметров контроля под конкретные задачи.

Объект исследования  и технология. В городе Волгограде будет построено 16-этажное жилое здание с 112 квартирами. Здание будет иметь прямоугольную форму с размерами в осях 15,45х32,70 м и высотой каждого этажа 3,0 м.

Основание выполнено в виде ленточного монолитного железобетонного фундамента из тяжелого бетона класса В25, с глубиной заложения 2,3 м и толщиной стен 380 мм. Ростверк имеет ширину 1200 мм и толщину 300 мм. Для защиты от влаги предусмотрена двухслойная обмазочная гидроизоляция с применением материала "Ceresit CL51".

Здание имеет каркасно-монолитную конструкцию, где несущими элементами служат монолитные железобетонные стены толщиной 200 мм и перекрытия из ребристых железобетонных плит высотой ребра 220 мм. Для утепления стен используются панели из материала URSA GEO П-30,60 , а бетон класса В15. Стена имеет общую толщину 90 мм и будет облицована пустотелым кирпичом Гулькевичи толщиной 120 мм. Для отделки фасада цокольного этажа будет использоваться керамогранитная плитка [4].

На крыше здания установлена плоская конструкция с внутренней системой водостока. Покрытие выполнено из трех слоев наплавляемых материалов "Линокром" и "Бикрост" на утеплителе из керамзитобетона толщиной от 40 до 57 сантиметров.

При повышении эффективности графика строительства здание будет построено за 12,0 месяца, что на 2 месяца быстрее стандартного срока.

При строительстве многоэтажных зданий используется система крупнощитовой рамной опалубки "Peri" TRIO, соответствующая стандартам ГОСТ 34329-2017 и ГОСТ 52752-2007 [5]. Установка опалубки начинается с размещения маячных реек по всему контуру. После проверки выравнивают рейки и наносят на них маркировку краской, после чего приступают к сборке опалубки с помощью крана КБ-415-01 в соответствии с проектом.

Арматурный каркас создается непосредственно на строительной площадке путем соединения отдельных стержней в соответствии с проектом А-III (25Г2С) диаметром 20 мм шагом 200 мм. Процесс армирования вертикальных стен обычного этажа включает выполнение следующих шагов последовательно:

• закрепление вертикальных арматурных стержней (диаметром 20 мм, классом прочности А400) к выпускам арматуры из бетонной плиты перекрытия на нижнем этаже с интервалом в 0,20 м.
• установка горизонтальных стержней (∅20 А400) к закреплению на вертикальной арматуре с интервалом в 0,20 м от внутренней стороны.
• закрепление хомутов, гарантирующих стойкость и прочность конструкции (∅12 А240, количество 1 шт/п.м конструкции), к арматуре, расположенной как вертикально, так и горизонтально;
• производится устройство проемов в специально предназначенных местах путем удаления частей арматуры из каркаса.
• увеличение прочности за счет добавления горизонтальной арматуры над проемами и создание диагональных перекрестков в углах проемов;
• размещение фиксаторов для обеспечения устойчивости и сохранения пространственной целостности. защитный слой бетона, находящийся над арматурой в опалубке.

Вертикальные монолитные конструкции обычно бетонируются поэтапно с использованием стационарного бетононасоса БН-80, снабженного бетонораздаточной стрелой САБР-20, установленной на вертикальной колонне.

Нормальная эксплуатация автобетононасоса обеспечивается при перекачке по бетоноводу смеси подвижностью 4 - 22 см, что способствует транспортированию бетона на предельные расстояния без расслоения и образования пробок [11].

Бетонную смесь укладывают слоями 30 - 40 см с тщательным уплотнением глубинными вибраторами ИВ-66. В углах и у стенок опалубки бетонную смесь дополнительно уплотняют штыкованием ручными шуровками. Перерыв между этапами бетонирования (или укладкой слоев бетонной смеси) должен быть не менее 40 минут, но не более двух часов.

Установка опалубки для верхних конструкций (перекрытий) разрешается только после того, как бетон достигнет прочности не менее 1,5 МПа [11].

Методы исследования. Одним из ключевых аспектов при строительстве и проверке железобетонных конструкций является контроль прочности бетона на сжатие [2]. Для этого необходимо учитывать ряд параметров, таких как готовность строительной площадки для проведения тестов, информация о бетоне и железобетоне, квалификация персонала, качество проектной документации, использование методов неразрушающего контроля, условия времени года, наличие лаборатории на строительной площадке и сроки проведения испытаний.

Среди трех методов технологического контроля - измерительного, регистрационного и экспертного, наиболее надежным и объективным считается измерительный метод. Он является наиболее трудоемким, требует специальной подготовки исследователя и использования сложного оборудования [3, 10].

Помимо обычных методов лабораторной проверки прочности для оценки прочности бетона на сжатие); методы резонансного испытания, основанные на измерении собственных частот колебаний бетонных образцов и определении прочности по формулам резонансного испытания. UK 1401) [2].

Строительство конструкций включает в себя ряд сложных процессов: работу с опалубкой, включающую изготовление, установку и снятие опалубки; укладку и установку арматуры в соответствии с проектом; подготовку, транспортировку и укладку бетонной смеси, ее уплотнение и уход за набирающим прочность бетоном.

При выполнении зимнего бетонирования необходимо учитывать различные факторы, такие как тип конструкции, способ бетонирования, состав бетонной смеси и погодные условия. Температура бетонной смеси должна быть под контролем во время транспортировки, а процесс застывания бетона должен контролироваться для каждой конструкции отдельно. Для проверки прочности бетона используются стандарты ГОСТ 18105-2018, применяемые для товарного бетона и монолитных конструкций.

Для определения толщины защитного слоя бетона применяются электромагнитные приборы и искатели арматуры. Контроль правильности укладки арматуры и толщины защитного слоя бетона осуществляется с помощью просвечивания ионизирующими излучателями и магнитными приборами [6,7].

Контроль плотности и влажности бетона осуществляется с использованием радиоизотопных и диэлектрометрических методов. Первый метод направлен на определение плотности (согласно ГОСТ 17623-78), где изменение потока гамма-излучения регистрируется при помощи гамма-плотномера. Диэлектрометрический метод измерения влажности (согласно ГОСТ 21718-76) основан на зависимости проницаемости бетона от уровня влажности [2, 9].

Тип здания и используемая технология определяют, как будет проводиться технологический мониторинг. при возведении здания важно учитывать организационно-технологические аспекты контроля, чтобы минимизировать влияние климатических, социальных и других факторов, таких как объем и качество документооборота, материально-техническое обеспечение группы контроля, периодичность и предварительные мероприятия.

Оперативные неразрушающие методы определения прочности бетона все чаще используются в монолитном строительстве для производственно-технологического контроля. Такие методы могут быть применены при проверке зданий и сооружений, работающих в условиях динамических нагрузок, и пользуются большим спросом.

В таблице 1 [8,9,11] показана стандартная схема контроля за процессом строительства монолитных железобетонных конструкций с применением неразрушающих методов (МНК) на различных этапах.

Таблица 1.

Технологический мониторинг возведения монолитных ЖБК с применением МНК

Заключение. Усовершенствование подходов и приемов осуществления технологического мониторинга при возведении монолитных железобетонных конструкций в жилых зданиях на всех этапах строительства требует внедрения методов неразрушающего контроля в сочетании с лабораторными методами. Применение разработанной схемы производственного контроля монолитных железобетонных работ на примере строительства 16-этажного здания позволит повысить уровень надежности и безопасности строительных объектов.