Автоматизация контроля и управление электронагрева бетона

Современное скоростное, и прежде всего зимнее, монолитное домостроение диктует высокий темп возведения зданий, что вызывает необходимость организации интенсивного обогрева бетона и тщательного контроля его прочности в процессе выдерживания, особенно в первые 24…48 часов. Именно в это время на основании данных о температуре застывания бетона необходимо принимать оперативные решения по прекращению или напротив продолжению обогрева, снятию опалубки и возможному последующему догреву, по устройству переопирания изготовленных пролетных конструкций, имеющих прочность 40…70% от проектной. Вообще же, как показывает практика, обеспечение высокого качества при возведении строительных конструкций из бетона требует ежедневной оперативной информации о динамике изменения его температуры во многих контрольных точках. Поскольку именно с динамикой температуры бетона связан параметр ранней прочности бетона, который позволяет обоснованно, а не интуитивно вести строительство любого монолитного или сборно-монолитного сооружения.

Мониторинг температуры бетона в ходе выдерживания монолитных железобетонных конструкций является обязательной операцией при выполнении работ в зимних условиях. Особое значение мониторинг температуры приобретает при использовании высокоэффективных суперпластификаторов и регуляторов схватывания и твердения, когда темпы нарастания прочности трудно поддаются количественному регулированию по причинам различий в длительности транспортировки и укладки бетонной смеси, а также для обоснования выбора метода и средств ухода за твердеющим бетоном для обеспечения заданных свойств. Российские строительные правила устанавливают целый ряд ограничений на температуру, скорости нагрева и остывания бетона при достижении необходимой прочности монолитных конструкций в ходе их изготовления на строительной площадке (имеются в виду правила обеспечения температурного контроля, предусмотренные СНиП 3.03.01-87 (п. 2.61; пп. 4…8 табл. 6).

При объемах суточной укладки 40…60 куб. м бетона в соответствии с этими правилами требуется организовать круглосуточные измерения в 30…40 контрольных точках забетонированных стен и перекрытий. На практике фактическое количество таких точек в большинстве случаев оказывается на порядок меньшим, что создает конфликтные ситуации во взаимоотношениях с контролирующими строительство организациями и приводит к существенному возрастанию затрат на проведение испытаний прочности бетона при сдаче готовых конструкций.

Обычные средства измерения (термометр в скважине, заполненной незамерзающей жидкостью) в скоростном строительстве нельзя считать достаточными и приемлемыми даже технически. Ведь число обязательных контрольных точек (или скважин) при 30…40 куб. м ежедневно бетонируемых тонкостенных конструкций находится в пределах от 30 до 50. В течение первых двух-трех суток их число достигает 70…90 из расчета по 2 скважины на каждой колонне и стене длиной 3…5 м, по одной скважине на 10 кв. м перекрытия и др. В современной дорогостоящей опалубке из ламинированной фанеры или алюминия выполнять многочисленные отверстия для термометров практически недопустимо. Кроме того, замеры должны производиться через 2 часа в первые сутки и не реже 6…2 раз в последующие трое суток. Поэтому данные термометрического контроля, полученные традиционным для массивных бетонных конструкций путем, могут носить недостоверный характер, как по объему, так и по содержанию. А осуществление работ по их получению традиционными методами приводит к сверхнапряженному темпу труда термометристов, связанному с постоянными цейтнотами, и как следствие, к усталости, ошибкам и необязательности персонала, выполняющего столь огромный объем работ по сбору измерительной информации зачастую в сверхнеблагоприятных условиях (дождь, снег, пыль, мороз, жара и т.п.).

Поэтому громадные усилия и затраты на проведение качественного мониторинга строительных конструкций с использованием традиционной приборной базы, а также зачастую недостоверная информация, собираемая в результате проведения этих работ, приводит к тому, что во многих строительных организациях не востребована главная функция температурного контроля - оперативная оценка состояния бетона по ходу тепловой обработки и выдерживания монолитной конструкции. Измерения температуры ведутся при этом обычно сами по себе и слабо влияют на выработку решений по управлению обогревом. Действительно, наивно полагать, что круглосуточное осуществление такого объема измерений и обработка результатов могут быть осуществлены дежурным электриком с помощью одного переносного термометра и листка бумаги.

Наиболее эффективное практическое решение этой проблемы заключается в размещении неприхотливых термодатчиков и регистраторов температуры, а также при применении автоматизированного комплекса по прогреву бетона с регулировкой параметров поргрева в зависимости от температуры бетона. В ходе выдерживания бетонной конструкции специалист, контролирующий как прочность бетона так и его температуру и, соответственно, дополнительную регулировку управляющей аппаратуры, с заданной периодичностью должен производить обход логгеров, расположенных в определенных техническим регламентом контрольных точках строительной конструкции, и выполнять считывание накопленных ими "температурных историй"