ВЫБОР МЕТОДА СТРОИТЕЛЬСТВА ОБЪЕКТА С УЧЁТОМ РЕЗУЛЬТАТОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ТВЕРДЕЮЩЕГО БЕТОНА В КОНСТРУКЦИИ В ОСОБЫХ УСЛОВИЯХ

Статья посвящена вопросам использования различных методов исследования температурного режима твердеющего бетона в зависимости от граничных условий, заданных в процессе проектирования и возведения объекта. К ним относятся температурный режим выдерживания бетона, скорость оборачиваемости опалубки и, как следствие, сроки строительства объекта, а также иные факторы. Целью работы является обобщение различных методов исследования температурного режима твердеющего бетона, направленных на обеспечение требуемых сроков оборачиваемости опалубки и технологического оборудования, с учётом обеспечения потребительских свойств конструкций. Научная новизна работы заключается в актуализации и апробации методов регулирования разогрева твердеющего бетона, обеспечивающих формирование требуемых потребительских свойств конструкций, ранее не применяемых в транспортном и гражданском строительстве, основанных на предварительном моделировании теплофизических процессов, происходящих в твердеющем бетоне, посредством расчётного программного комплекса. Авторами на примере строительства нескольких крупных объектов рассмотрены наиболее часто возникающие ситуации, связанные с подбором технологии строительства в сложных природных условиях с учётом обеспечения требуемых потребительских свойств – бетонирование крупномассивных конструкций в ограниченные сроки в теплый период года и маломассивных конструкций в условиях зимнего бетонирования. Данный вопрос представляется актуальным ввиду масштабного строительства в нашей стране большого числа внеклассовых, а также реконструкции ранее возведенных объектов.

Материалы и методы. Исследования проводились с учётом реальных климатических условий при использовании современных расчётно-измерительных и аналитических систем, учитывающих изменение термонапряжённого состояния твердеющего бетона в зависимости от изменения температуры бетонной смеси во времени. Применение современного расчетно-аналитического комплекса при физическом моделировании теплофизических процессов твердеющего бетона позволило получить результаты максимально точно сопоставимые с данными наблюдений, полученными в процессе строительства.

Результаты. Полученные результаты позволили разработать проекты производства работ по бетонированию объектов, возводимых в различных заданных условиях, с соблюдением требуемых сроков оборачиваемости опалубки и обеспечением необходимых потребительских свойств. 

Обсуждение и заключение. На основании исследований с учетом основных положений теории собственного термонапряженного состояния бетона были предложены мероприятия, реализация которых позволила возвести сложные строительные объекты в сжатые сроки в особых климатических условиях. Статья будет полезна инженерно-техническому персоналу, ведущему свою деятельность в реальных условиях строительства, и специалистам, занятым вопросами изучения теплофизических процессов твердеющего бетона.

1. Тарасов А.М., Бобров Ф.Ю., Пряхин Д.В. Применение физического моделирования при строительстве мостов и других сооружений // Научно-технический журнал «Вестник мостостроения». № 1. 2007. С. 21–26.

2. Пряхин Д.В. Исследование работы вантового пролётного строения моста методами физического моделирования // Научно-технический журнал «Транспортное строительство». № 10. М.: 2009. С. 11–13.

3. Соловьянчик А.Р., Шифрин С.А., Ильин А.А., Соколов С.Б. Выбор технологических параметров производства бетонных работ при возведении массивных ростверков и опор арочного пилона вантового моста через реку Москву // Научные труды ОАО ЦНИИС «Исследование транспортных сооружений». № 230. М.: ЦНИИС, 2006. С. 24–30.

4. Соловьянчик А.Р., Коротин В.Н., Шифрин С.А., Вейцман С.Г. Опыт снижения трещинообразования в бетоне от температурных воздействий при сооружении Гагаринского тоннеля // Научно-технический журнал «Вестник мостостроения». 2002. № 3–4. С. 53–59.

5. Величко В.П. Методика использования гидравлических аналогий В.С. Лукьянова при разработке алгоритма и решении на ЭВМ задач транспортного строительства // Сборник научных трудов ЦНИИС. № 100. М.: ЦНИИС, 1987. С. 15–22.

6. Гинзбург А.В. Обеспечение высокого качества и эффективности работ при возведении тоннелей из монолитного бетона // Научно-технический журнал «Вестник МГСУ». 2014. № 1. С. 98–110.

7. Соловьянчик А.Р., Пуляев И.С. Предупреждение трещинообразования в бетоне при возведении нижних частей пилонов вантового моста через реку Оку на обходе города Мурома // Научно-технический журнал «Вестник МГСУ». 2008. № 1. С. 285–295.

8. Евланов С.Ф. Технологические трещины на поверхности монолитных пролётных строений. Научные труды ОАО ЦНИИС «Проблемы нормирования и исследования потребительских свойств мостов». № 208. М.: ЦНИИС, 2002. С. 27–36.

9. Xu, G., He, C., Lu, D., Wang, S. The influence of longitudinal crack on mechanical behavior of shield tunnel lining in soft-hard composite strata // Thin-Walled Structures. 2019. v. 144, 23 p.

10. Concu, G., Trulli, N. Concrete defects sizing by means of ultrasonic velocity maps // Buildings. 2018. v. 8(12). 19 p.

11. . Пассек В.В., Заковенко В.В., Антонов Е.А., Ефремов А.Н. Применение искусственного охлаждения в процессе управления температурным режимом возводимых железобетонных арок // Научные труды ОАО ЦНИИС «От гидравлического интегратора к современным компьютерам». № 213. М.: ЦНИИС, 2002. С. 73–75.

12. .Васильев А.И., Вейцман С.Г. Современные тенденции и проблемы отечественного мостостроения // Научно-технический журнал «Вестник мостостроения». 2015. № 1. С. 2–17.

13. Соловьянчик А.Р., Шифрин С.А., Коротин В.Н., Вейцман С.Г. Реализация концепции «качество» при сооружении Гагаринского тоннеля в Москве // Научные труды ОАО ЦНИИС «Технологии и качество возводимых конструкций из монолитного бетона». № 217. М.: ЦНИИС, 2003. С. 206–212.

14. 14.Пассек В.В., Соловьянчик А.Р. Методика исследований температурного режима балок пролётных строений мостов в процессе тепловлажностной обработки // Сборник научных трудов ЦНИИС «Температурный режим и вопросы повышения устойчивости и долговечности транспортных сооружений на БАМ». М.: ЦНИИС, 1980. С. 97–103.

15. Zvorykin, A., Mahdi, M., Popov, R., Barati Far, K., Pioro, I. Heat transfer to supercritical water (liquid-like state) flowing in a short vertical bare tube with upward flow. // International Conference on Nuclear Engineering, Proceedings, ICONE 9. 2017. 14 p.

16. Solovyanchik A.R., Krylov B.A., Malinsky E.N. Inherent thermal stress distributions in concrete structures and method for their control. Thermal Cracking in Concrete at Early Ages. Proceedings of the International RILEM Symposium. Munich, 1994. 5 p.

17. .Лукьянов В.С., Соловьянчик А.Р. Физические основы прогнозирования собственного термонапряжённого состояния бетонных и железобетонных конструкций // Сборник научных трудов ЦНИИС. № 73. М.: ЦНИИС, 1972. С. 36–42.

18. .Лукьянов В.С., Денисов И.И. Расчёт термоупругих деформаций массивных бетонных опор мостов для разработки мер по повышению их трещиностойкости // Сборник научных трудов ЦНИИС. № 36. М.: ЦНИИС, 1970. С. 4–43.

19. .Соловьянчик А.Р., Величко В.П., Зорина В.А. Разработка новой методики исследования температурного режима, прочности твердеющего бетона и термонапряжённого состояния конструкций транспортных сооружений с помощью ПК // Сборник научных трудов ЦНИИС. № 112. М.: ЦНИИС, 1992. С. 75–77.

20. .Соловьянчик А.Р., Величко В.П., Зорина В.А. Расчёт теплового и термонапряжённого состояния бетонных и железобетонных конструкций с изменённой геометрией в процессе их изготовления. (ZA200) // Сборник научных трудов ЦНИИС. № 108. М.: ЦНИИС, 1989. С. 10–15.

21. Pulyaev, S., Pulyaev, I., Korovyakov, V., Sitkin, A. Research of hydration heat of Portland cement used in bridge construction of Kerch Strait. // MATEC Web of Conferences. 2018. v. 251, 7 p.

22. Pulyaev, I., Pulyaev, S., Bazhenov, Y., Fetisova, A., Shcherbeneva, O. Effect of thermal induced stress of concrete on performance characteristics of constructions // 22nd International Scientific Conference on Construction the Formation of Living Environment, FORM 2019. 2019. v. 97, 10 p.

23. Kollegger, J., Kromoser, B., Suza, D. Erection of bridges and shells without formwork— challenges for the computational modelling // Computational Modelling of Concrete Structures, EURO-C 2018. 2018. pp. 43–54.

24. .Пуляев И.С., Дудаева А.Н. Исследование температурного режима твердеющего бетона верхних ярусов верхней части пилонов при строительстве моста через р. Оку на обходе г. Мурома // Научные труды ОАО ЦНИИС «Испытания и расчёты конструкций транспортных сооружений». № 251. М.: ЦНИИС, 2009. С. 45–52.

25. .Балючик Э.А., Величко В.П., Черный К.Д. Изготовление блоков облицовки в зимний период строительства моста через реку Ангару // Научно-технический журнал «Транспортное строительство». 2012. № 10. С. 4–7.

26. .Соколов С.Б. Влияние колебаний температуры воздуха в тепляках на температуру твердеющего бетона при возведении монолитных плитно-ребристых пролётных строений в холодный период года // Научные труды ОАО ЦНИИС «От гидравлического интегратора к современным компьютерам». № 213. М.: ЦНИИС, 2002. С. 167–172.

27. .Красновский Б.М. Инженерно-физические основы методов зимнего бетонирования. М.: ГАСИС, 2004. 470 с.

28. .Соловьянчик А.Р., Шифрин С.А., Коротин В.Н., Вейцман С.А. Опыт использования неполного обжатия бетона для предупреждения появления трещин в конструктивных элементах транспортных сооружений // Научные труды ОАО ЦНИИС «Технология и качество возводимых конструкций из монолитного бетона». № 217. М.: ЦНИИС, 2003. С. 200–205.

29. .Величко В.П., Черный К.Д. Учет напряженно-деформированного состояния в сборно-монолитных опорах мостов на стадии их сооружения // Научно-технический журнал «Транспортное строительство». 2013. № 2. С. 11–13.

30. .Космин В.В., Мозалев С.В. Проблемы исследований, проектирования и строительства мостов больших пролётов // Научно-технический журнал «Вестник мостостроения». 2014. № 1. С. 19–24.

31. .Соловьянчик А.Р., С.М. Пуляев, И.С. Пуляев. Исследование тепловыделения цементов, используемых при строительстве мостового перехода через Керченский пролив // Научно-технический журнал «Вестник СибАДИ». 2018. № 2. С. 283–293.

32. .Пуляев И.С., Пуляев С.М. К вопросу о максимальной температуре основания, при которой допускается укладка бетонной смеси при возведении транспортных сооружений // Научно-технический журнал «Вестник МГСУ». 2011. № 2. С. 295–304.

33. .Балючик Э.А., Черный К.Д. Повышение трещиностойкости опор мостов из монолитного бетона конструктивными методами // Сборник научных трудов ЦНИИС. № 257. М.: ЦНИИС, 2010. С. 49–57.