Совершенствование технологии нанесения торкрет-бетона на горизонтальные поверхности пневмоопалубок тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.08, кандидат технических наук Бурак, Екатерина Эдуардовна

• Бурак, Екатерина Эдуардовна
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Бурак, Екатерина Эдуардовна

Введение.

1 Состояние вопроса. Постановка цели и задач исследования.

1.1 Анализ практического опыта применения торкретной техники.

1.2 Научно-технические аспекты торкретирования бетонных смесей.

1.3 Эффективность использования пневматических опалубок в строительстве.

1.4 Определение цели и постановка задач исследования.

2 Теоретические исследования процесса нанесения торкрет-бетона на обрабатываемую поверхность.

2.1 Выбор и обоснование основных технологических параметров нанесения торкрет-бетона

2.2 Физико-математическое моделирование процесса взаимодействия торкретной струи с упруго-податливым горизонтальным основанием.

2.3 Выводы по главе.

3 Экспериментальные исследования процесса нанесения торкретбетона на горизонтальную поверхность пневмоопалубки.

3.1 Методика проведения экспериментальных исследований технологических режимов торкретирования.

3.2 Проведение экспериментальных исследований технологических параметров процесса торкретирования и анализ полученных результатов.

3.3 Выводы по главе.

4 Практическое использование результатов экспериментально-теоретических исследований.

4.1 Технологическая карта на устройство монолитного железобетонного перекрытия с использованием пневмоопалубки.

4.2 Оценка технико-экономической эффективности применения торкретной технологии при возведении монолитных конструкций на пневмоопалубке.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование технологии нанесения торкрет-бетона на горизонтальные поверхности пневмоопалубок»

Актуальность работы. За последние годы «в капитальном строительстве начинает преобладать тенденция к увеличению темпов роста возведения, промышленных и гражданских зданий» с использованием монолитных железобетонных конструкций. Одной«из причин этого является увеличение стоимости железобетона, выпускаемого на заводах железобетонных изделий, вызванного значительным ростом стоимости топливо-энергетических ресурсов. Кроме тоI го, бурное развитие высотного домостроения вызывает необходимость повышения пространственной жесткости зданий за счет применения каркасных конструкций и связывающих их в единую систему горизонтальных монолитных железобетонных конструкций. Повышение эффективности монолитного строительства требует совершенствования технологии приготовления, транспортирования и укладки бетонных смесей на строительных объектах. При этом необходимо акцентировать внимание на снижении трудозатрат, так как они достаточно высоки в монолитном строительстве. Это может достигаться за счет применения современных средств механизации, к которым относится производство бетонных работ с применением машин для торкретирования. Основными достоинствами метода торкретирования являются возможность практически полностью механизировать производство работ с помощью высокопроизводительных машин, использовать средства малой механизации, осуществлять бетонирование различных по сложности и назначению строительных конструкций с применением любых видов опалубок, а в ряде случаев выполнять безопалубочное бетонирование.

Другим направлением в совершенствовании технологии работ и снижения ее трудоемкости являетсяд применение эффективных конструкций опалубок. Одним из таких видов опалубок являются пневмоопалубки, которые имеют целый ряд преимуществ: высокая оборачиваемость, простота монтажа, возможность сверхраннего распалубливания, создание современной конфигурации в архитектурных решениях зданий.

Проблемам технологии транспортирования и укладки бетонных смесей, в том числе с использованием пневмоопалубок, посвящены труды С.И. Дружинина, П.И. Глужге, H.A. Агрызкова, А.П. Шипилова, Г.И. Покровского, М.Г. Дюженко, Д.М1 Галицынского, К.Ф. Абдулина, A.C. Арзуманова, ЛВ. Болотских, А.Н. Ткаченко и др. Несмотря на большое количество научных исследований, некоторые аспекты, в-том числе процессы торкретирования на жесткие или упругие вертикальные опалубки, по-прежнему недостаточно изучены, недостаточное внимание уделялось влиянию на прочность такого фактора, как взаимодействие торкрет-частицы и пневмоопалубки.

Разработаная JI.B. Болотских для случая торкретирования вертикальной поверхности идеализированная модель взаимодействия торкрет-частицы и пневмоопалубки позволяет учитывать влияние податливой опалубки-при подборе скорости нанесения торкрет-бетона. Однако, в связи с тем, что предложенная идеализированная модель справедлива только для безотскокного нанесения; на сегодняшний день не установлено, как влияют на взаимодействие торкрет-частицы и пневмоопалубки основные технологические параметры. Это позволило выявить направление наших исследований - изучение взаимодействия торкретной струи с горизонтальной пневмоопалубкой-и определение оптимальных технологических параметров торкретбетонирования.

Целью работы является совершенствование технологии торкретирования бетонной смеси на пневматические опалубки при устройстве горизонтально расположенных монолитных строительных конструкций с учетом технологических особенностей торкретирования.

Задачи исследования:

• разработать физико-математическую модель, учитывающую особенности поведения частиц торкретбетона при взаимодействии с горизонтальной пневмоопалубкой в зависимости от основных технологических параметров торкретирования, - производительности торкрет-машины, диаметра сопла, расстояния от сопла до поверхности нанесения и натяжения ткани пневмоопалубки;

• получить аналитическую зависимость, связывающую прочность торкретбетона с основными технологическими параметрами процесса торкретирования горизонтальной пневмоопалубки;

• выполнить спланированные эксперименты и дать анализ их результатов с целью обоснования'оптимальных технологических решений нанесения торкретбетона на горизонтальную поверхность пневмоопалубки;

• провести исследования по выявлению рациональных параметров, позволяющих получать заданную прочность торкретбетона;

• разработать рекомендации по технологии торкретирования^ бетонной смеси на горизонтальную поверхность пневмоопалубки;

• обосновать технико-экономическую эффективность разработанных технологических решений на основе практического применения;

• провести апробацию разработанной технологии торкретирования бетонной смеси в строительной практике.

Объектом исследований является технология возведения' горизонтальных монолитных бетонных конструкций» с использованием пневматических опалубок.

Предметом исследований является технология торкретирования бетонной смеси на горизонтальную нежесткую поверхность пневмоопалубки.

Теоретической и методической базой исследования послужили труды отечественных и зарубежных ученых в области технологии изготовления монолитных конструкций с применением пневмоопалубки. Использованы научные и нормативно-справочные источники, методические рекомендации и технологические правила по вопросам торкретирования бетонных смесей и применения пневмоопалубок.

Методика исследований:

• теоретические исследования взаимодействия торкрет-струи с податливой поверхностью пневмоопалубки;

• экспериментальные исследования влияния технологических параметров процесса торкретирования на прочность торкретбетона и определения рациональных параметров торкретирования; статистическая обработка полученных результатов' исследований и установление сходимости* теоретических и экспериментальных данных.

Научная новизна работы:

• предложена* физико-математическая модель, учитывающая особенности поведения частиц торкретбетона при взаимодействии с горизонтальной пневмоопалубкой в зависимости от основных технологических параметров торкретирования: производительности' торкрет-машины, диаметра сопла, расстояния от сопла до поверхности нанесения и натяжения ткани пневмоопалубки;

• получена аналитическая зависимость; связывающая прочность торкретбетона с основными технологическими параметрами процесса торкретирования горизонтальной пневмоопалубки;

• разработана оригинальная экспериментальная установка, позволяющая определять прочность бетона в зависимости от основных технологических параметров, отличительной особенностью которой является технологическая транспортная-система с замкнутым циклом в режиме холостого хода;

• по результатам экспериментов получено уравнение регрессии, связывающее прочность торкретбетона с основными технологическими параметрами и подтверждающее теоретически полученную аналитическую зависимость;

• определены рациональные технологические параметры торкретирования горизонтальной пневмоопалубки, обеспечивающие заданную прочность торкретбетона;

• установлена зависимость колебаний нежесткой опалубки от избыточного давления в пневмокаркасном модуле;

• усовершенствованы основные положения технологического процесса торкретирования бетонной смеси на горизонтальные поверхности пневмоопалубки с использованием уравнения регрессии и аналитической зависимости.

Практическая значимость;

• усовершенствована технология торкретирования бетонной смеси на горизонтальную пневмоопалубку, определены рациональные технологические параметры, обеспечивающие заданную прочность торкретбетона; разработаны «Рекомендации по технологии нанесения торкретбетона на горизонтальную поверхность пневмоопалубки», утвержденные ФГУП «ЦНИИЭПсельстрой»; разработана научно обоснованная технология возведения монолитных перекрытий при помощи пневмокаркасной опалубочной системы, которая внедрена при строительстве офисно-административного здания в г. Воронеже ООО «Монолит»;

• при внедрении разработанной технологии торкретирования горизонтальных поверхностей пневмоопалубок снижены, трудозатраты на* 28 % и уменьшена стоимость работ на 10 %.

Достоверность результатов исследований подтверждается * достаточным количеством проведенных автором-экспериментов, использованием сертифицированного и проверенного оборудования и приборов, а также современных методов исследований и статистической* обработкой результатов, сходимостью теоретических и экспериментальных данных.

На защиту выносятся:

• физико-математическая модель, учитывающая особенности поведения частиц торкретбетона при взаимодействии с горизонтальной пневмоопалубкой в зависимости от основных технологических параметров торкретирования -производительности торкрет-машины, диаметра сопла, расстояния от сопла до поверхности нанесения и натяжения ткани пневмоопалубки;

• аналитическая зависимость, связывающая прочность торкретбетона с основными технологическими параметрами процесса торкретирования горизонтальной пневмоопалубки;

• регрессионная зависимость прочности торкретбетона от основных технологических параметров;

• результаты экспериментальных исследований по определению рациональных технологических режимов процесса торкретирования бетонной смеси на горизонтальную пневмоопалубку; зависимость колебаний .нежесткой опалубки от избыточного-давления пневмокаркасного модуля; •

• рекомендации по- технологии нанесения торкретбетона на горизонтальные поверхности пневмоопалубок;

Апробация. Основные положения диссертации изложены на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Воронежского государственного архитектурно-строительного университета (Воронеж, 2005-2011 гг.), межвузовской конференции Института экономики и права «Современные проблемы вузовской науки как факторы1 устойчивого развития региона» (Воронеж, 2009 г.), на ученом совете ФГУП «ЦНИИЭПсельстрой» (Москва, 2010 г.), ХЬУ1 и ХЬУП научно-технических конференциях преподавателей, сотрудников и аспирантов инженерного факультета Российского университета дружбы народов, «Современные инженерные технологии» (Москва, 2010-2011 гг.), а также на международной научно-практической конференции «Устойчивое развитие городов и территорий: проблемы, пути решения, инновации» (Воронеж, 2011 г.).

Публикации. Подтеме диссертации опубликовано 13 научных работ общим объемом 55 страниц, из них лично автору принадлежат 47 страниц. Три статьи опубликованы в издании, включенном в перечень ВАК РФ - «Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура».

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав; основных выводов, библиографического списка из 145 наименований и четырех приложений. Общий объем работы составляет 200 страниц машинописного текста, включая 30 таблиц и 71 рисунок.