Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Анализ современного состояния и развития строительства из монолитного бетона 14
1.1. Применение бетона, параметры и особенности возведения монолитных конструкций 14
1.2. Анализ вопросов технологии и организации опалубочных и арматурных работ 22
1.3. Механизация подачи бетонной смеси при ее укладке 35
1.4. Способы и особенности возведения монолитных конструкций в зимнее время 42
1.5. Обобщение вопросов эффективности возведения монолитных конструкций и задачи исследований 64
Глава 2. Влияние организационно-технологических приемов и методов работ на трудоемкость возведения монолит ных конструкций 75
2.1. Снижение трудозатрат при производстве опалубочных и арматурных работ 75
2.2. Способы подачи и укладки бетонной смеси в опалубку и их влияние на трудоемкость возведения конструкций 99
2.3. Трудоемкость работ при возведении конструкций в зимнее время в зависимости от методов выдерживания бетона 114
2.4. Влияние комплекса производственных факторов на трудоемкость возведения монолитных конструкций 130
Выводы к главе 2 142
Глава 3. Зависимость материальных затрат от производственных условий сщдств и методов возввдния монолитных конструкций 144
3.1. Рациональное использование материальных средств на различных технологических переделах при возведении конструкций 144
3.2. Влияние способов механизации бетонных работ на расход материальных ресурсов 154
3.3. Материальные затраты при возведении монолитных конструкций в различных климатических условиях. 161 ^
3.4. Материальные затраты с учетом разновидностей влияющих производственных факторов 170
Выводы к главе 3 179
Глава 4. Пути снижения энергозатрат при возведении мшолитных инструкций .. 181
4.1. Сокращение затрат электроэнергии при подготовке конструкций к бетонированию 181 ^
4.2. Расход энергоресурсов в зависимости от применяемых средств механизации и их производительности на бетонных работах 192
4.3. Рациональное использование топлива, тепловой и электрической энергии за счет применения эффективных методов зимнего бетонирования 200
4.4. Общая оценка эффективности технологических процессов возведения монолитных конструкций по показателю расхода энергоресурсов 210
Выводы к главе 4 219
Глава 5. Роль фактора возведении мшолитных конструкций 220
5.1. Длительность производства бетонных работ в зависимости от разновидностей применяемой оснастки 220
5.2. Повышение интенсификации бетонных работ за счет
уровня их механизации 233
5.3. Влияние отрицательных температур на сроки возведения монолитных конструкций 241 v
5.4. Комплексное влияние производственных факторов на интенсивность возведения монолитных конструкций 251
Выводы к главе 6 258
Глава 6. Себестоимость возвещения конструкций в зависимости от условий строительства 260
6.1. Стоимость бетонных работ в зависимости от применяемых видов опалубок и их оборачиваемости... 260
6.2. Снижение себестоимости возведения монолитных конструкций за счет механизации работ на укладке бетона. 269
6.3. Влияние разновидностей способов зимнего бетонирования на себестоимость возведения конструкций 276 v
6.4. Выбор экономических вариантов возведения монолитных конструкций в зависимости от конкретных условий строительства 283
Выводы к главе 5 295
Глава 7. Обеспечение ресурсосберегающих технологических решений и их применение для возевдения монолитных конструкций 297
7.1. Комплексная оценка и выбор рациональных организационно-технологических решений по возведению монолитных конструкций... 297
7.2. Примеры применения и внедрения разработанных решений и их экономическая эффективность в строительстве 308 v
7.3. Апробация выполненных разработок и их публикация
Выводы к главе 7 314
Основные выводы 316
Литература
- Механизация подачи бетонной смеси при ее укладке
- Способы подачи и укладки бетонной смеси в опалубку и их влияние на трудоемкость возведения конструкций
- Влияние способов механизации бетонных работ на расход материальных ресурсов
- Расход энергоресурсов в зависимости от применяемых средств механизации и их производительности на бетонных работах
Введение к работе
Актуальность. Решение задач по дальнейшему экономическому и социальному развитию народного хозяйства требует постоянного совершенствования технологических процессов производства для повышения производительности и качества труда, снижения себестоимости продукции, сокращения сроков работ, экономного использования ресурсов и в конечном счете повышения эффективности производства.
В решениях ХХУІ съезда КПСС и последующих пленумов ЦК КПСС отмечалось, что эти задачи особенно актуальны для строительной отрасли. Их значимость трудно переоценить для таких сложных и трудоемких процессов, как возведение монолитных бетонных и железобетонных конструкций. Эти процессы характеризуются совокупностью организационно-технологических возможностей применения различных средств и методов /опалубки, механизмы, методы зимнего бетонирования и др./. Кроме того они подвержены влиянию многих вероятностных факторов /изменяющиеся погодные и температурные условия, технические характеристики применяемых материалов и механизмов, виды конструкций и т.п./, что сказывается на эффективности возведения конструкций. Поэтому при формировании технологических процессов это необходимо учитывать и выбирать такие сочетания технологических средств и методов, которые бы обеспечивали достижение наилучших конечных результатов.
Советские ученые и инженеры внесли значительный вклад в повышение технического уровня возведения бетонных и железобетонных конструкций. Их труды и разработки способствовали ускорению научно-технического прогресса в строительстве. Стали применяться более совершенные средства и технологические схемы перевозок бетонной смеси, улучшились параметры и конструкции механизмов для ее подачи и укладки. Получили распространение новые виды опалубок и методы производства работ, в том числе в зимних условиях.
Вместе с тем анализ практического опыта и результатов исследований ученых показывает, что до настоящего.времени еще не имеется такого научного подхода к разработке путей повышения эффективности возведения конструкций, который бы учитывал фактическое множество вероятностных факторов и их комплексное влияние. Не созданы общие математические модели по выбору рациональных организационно-технологических решений для возведения монолитных конструкций. Отсутствуют методики определения основных технико-экономических показателей и параметров технологических процессов, что не позволяет прогнозировать технологические решения на стадии подготовки к производству работ. Все это снижает эффективность возведения конструкций, удлиняет сроки, ведет к дополнительным затратам людских и материальных ресурсов и не отвечает современным требованиям, предъявляемым к строительству. Задачи, выдвинутые ХХУІ съездом КПСС, диктуют необходимость дальнейших исследований и отбора таких вариантов производства работ, которые бы обеспечили надежное функционирование технологических процессов при минимальных затратах всех видов ресурсов.
Общая цель диссертационной работы состоит в создании теоретических основ и научно-методологических положений, устанавливающих взаимосвязь параметров технологических процессов и производственных факторов, обеспечивающих повышение эффективности возведения монолитных конструкций.
Для осуществления поставленной цели в работе были проведены исследования, направленные на:
- обобщение и разработку научных и прикладных основ, обеспечивающих повышение эффективности возведения монолитных конструкций различной массивности с учетом вероятностных условий строительного производства;
- установление влияния вида и конструкций опалубок, средств механизации для подачи бетонной смеси, технологических приемов и методов электротермообработки бетона при отрицательных температурах на показатели трудовых, материальных, энергетических и других затрат;
- определение влияния оборачиваемости опалубок, степени армирования конструкций, их массивности, грузоподъемности или производительности средств механизации, применяемых на укладке бетона, подвижности и объема укладываемой смеси, дальности ее транспортирования, температуры наружного воздуха и бетонной смеси, требуемой прочности бетона и других факторов на показатели расхода ресурсов;
- определение количественных значений затрат труда, материалов, электроэнергии, финансовых ресурсов и времени на возведение монолитных конструкций и разработка методик их расчета;
- подготовку методологических положений по выбору рациональных сочетаний технологических процессов и определение их эффективности при разработке проектов производства работ и организации строительства на основе комплексной оценки, учитывающей затраты всех ресурсов.
Механизация подачи бетонной смеси при ее укладке
Характер развития средств механизации для бетонных работ подробно освещен в работах многих советских авторов/80,І23,І24,І357,из которых следует, что в начальной стадии наиболее экономичным способом подачи и укладки бетонной смеси было применение литого бетона с использованием специальных устройств в виде эстакад и башен "В1, 116 J. В годы первых пятилеток у нас в стране литой бетон применялся на строительстве ряда промышленных объектов: алюминиевого завода Днепрокомбината 116, I26_/, Кузнецкого и Магнитогорского металлургических комбинатов / ТО, 2I3J7. Преобладающей технологической схемой подачи бетонной смеси к месту укладки в то время была транспортировка по узкоколейным путям в вагонетках или по специальным катальным путям в тачках. Для этого над котлованами часто устраивались громоздкие эстакады в виде деревянных мостов. В целом работа по возведению монолитных конструкций отличалась высокой трудоемкостью и значительными затратами ручного труда.
В дальнейшем в результате проведенных исследований и опыта бетонирования выявились недостатки литого бетона: низкая прочность и плотность, повышенный расход цемента и высокая себестоимость ї90Г/. Поэтому взамен литого бетона получил распространение пластичный бе-тон, т.е. с меньшим содержанием воды и более высокими физико-механическими свойствами в забетонированных сооружениях. Конечно, менее пластичные бетонные смеси потребовали дополнительных затрат труда при их укладке в сравнении с литыми. При этом получило развитие направление на разработку и создание вибраторов для уплотнения бетонной смеси. Их применение дало возможность значительно сократить численность рабочих, занятых на бетонных работах bO.J, Это также способствовало применению малоподвижных смесей с высокими физико-механическими свойствами ЪЬ 151J .
Можно отметить, что применение вибраторов явилось в 30-х годах крупным поворотом в технологии бетонных работ, определившим дальнейшее их развитие. В этот период укореняется механизированная технология подачи и распределения жестких бетонных смесей кранами в бадьях, которая получила распространение и за рубежом 25QJf.
В нашей стране к 1936 году стали применяться первые вантовые краны грузоподъемностью до 15 т. на строительстве Нижне-Свирской гидроэлектростанции и Днепрогесе, Кузнецкого металлургического комбината и др. 9 141_7. Одновременно с ними использовались передвижные краны, которые по мере увеличения грузоподъемности и переоборудования их на гусеничный ход успешно заменили деррики. Причиной вытеснения дерриков явилось их стационарность (неподвижность), большие затраты труда при монтаже и демонтаже, ограниченный радиус и высота действия.
В период Великой Отечественной войны средства механизации бетонных работ почти не развивались. В послевоенный период стали применяться башенные краны / 94_7.
С ростом объемов монолитного бетона и железобетона нашли применение ленточные транспортеры, которые позволили повысить интенсивность укладки бетона 95:J. Широкое распространение получили они в 60-е годы, в том числе и за рубежом / 249_/. В нашей стране ленточные транспортеры использовались при строительстве гидротехнических сооружений, например, канала имени Москвы 151J» Позже ленточными транспортерами осуществлялась укладка бетонной смеси при строительстве Верхне-Свирского, Минчегорского, Верхне-Волжского гидроузлов, Волго-Донского канала и других сооружений. Подача бетонной смеси с помощью транспортеров осуществлялась на расстояние до 800--1000 м.
Исследованием вопросов технологии бетонирования с использованием транспортеров и их совершенствованием занимались в разные годы И.Д. Бетаннели, G.H. Блинов, В.В. Горохов, И.Я. Коган, П.С. Непорожний, Г.Д. Петров, за рубежом Д. Аури, И.Э. Коппе, С.К. Кшоги
и др.
Наряду с положительными качествами транспортерной подачи недо статком их являлась малая маневренность при распределении бетонной смеси, значительная трудоемкость на монтаже и перемещении оборудования. Поиски привели к созданию подобных передвижных установок в Германии, GU1A и др. b9jjt. Однако распространения они не получили из-за значительных затрат на их монтаж, демонтаж и перевозку, а также ограниченности темпа бетонирования.
Вместе с ленточными транспортами получает распространение трубопроводный транспорт бетонной смеси, который в GGGP применяется более сорока лет. Начиная с 1948 г. под руководством И.Г. Совалова проводились исследования и разработка вопросов этой технологии, результаты которой внедрены на строительство Челябинского металлургического завода "192. J, Волго-Донского судоходного канала им.В.И.Ленина, Горьковской, Куйбышевской, Нарвской гидроэлектростанций /11 112/. Позднее бетононасосы также применялись на строительстве Магнитогорского и Карагандинского металлургических заводов
Способы подачи и укладки бетонной смеси в опалубку и их влияние на трудоемкость возведения конструкций
В первой главе данной работы указывалось, что трудоемкость возведения монолитных сооружений во многом зависит от способов механизации подачи, распределения и укладки бетонной смеси в опалубку. Для определения этой зависимости проводилось комплексное исследование трудоемкости работ от влияния применяемых средств механизации. Подача и укладка бетонной смеси в опалубку при исследованиях осуществлялась с использованием автомобильных кранов грузоподъемностью от 4 до 12 т, стреловых кранов на пневмоколесном ходу грузоподъемностью 4 "16 т и гусеничном - 5« "25 т, башенных кранов грузоподъемностью 5" »15 т, стационарных бетононасосов и авто-бетононасосов производительностью 10 "40 м /ч, самоходных ленточ-ных бетоноукладчиков - 5 "25 м /ч, пневмонагнетателей - 3"»20м/ч, секционных транспортеров и переставных конвейеров производительно-стью 20 "60 м /ч, виброжелобов, а также совмещенного использования этих средств механизации.
Трудоемкость работ (Т , чел.-ч/м ) для каждой разновидности рассматривалась как функция от влияющих производственных условий и факторов, в частности: массивности конструкций по модулю поверхности (М, м""1), грузоподъемности крана ( , т) или производительности другого средства механизации ( Q , м /час), подвижности смеси ( Р , см), ее укладываемого объема в смену ( V , м /см), дальности транспортирования к объекту (- , км), T.e.TMH"(M,Q,p?v,(!)
Планирование экспериментальных исследований осуществлялось по подобию матрицы, представленной в табл.2.7. Программа запланированных экспериментов строго выполнялась и контролировалась. В начальной стадии проводилась тщательная подготовка к их проведению. Однако были и такие случаи, когда по различным производственным причинам (несвоевременная поставка смеси, случайные срывы в работе механизмов и др.) эта программа нарушалась. Приходилось организовывать проведение дополнительных экспериментов с повторяемостью 2-3 раза для каждой разновидности. Бетонировались различные по видам и назначению конструкции и сооружения: ленточные и столбчатые фундаменты под стены и колонны зданий; фундаменты под оборудование; колонны и обвязочные балки каркасов зданий; стены, перегородки, балки и плиты перекрытий промышленных и жилищно-гражданских сооружений; основания под полы, дорожные покрытия и др.
Определение влияния средств механизации на трудоемкость возведения монолитных конструкций представляет собой значительную сложность. Поэтому обсчет затрат труда осуществляется с учетом их расхода на полный комплекс работ, аналогично предыдущему варианту исследования (п.2.1), в котором рассматривалось влияние разновидностей опалубок на трудоемкость работ. Для четкости сравнения результатов трудозатрат с применением различных средств механизации соблюдалось в необходимых случаях постоянство применяемых опалубок и других условий.
После обработки данных экспериментов были получены соответствующие уравнения для каждого исследуемого вида средств механизации.
В дальнейшем, в результате анализа фактор V (объем укладки смеси в смену), как малозначащий был исключен из всех уравнений.
При рассмотрении способов механизации работ на подаче и укладке смеси было установлено, что наиболее распространенным из них является крановая подача. Из общего объема укладываемой смеси до 35% приходится на долю автомобильных кранов, получивших в силу мобильности широкое распространение. Производство бетонных работ с применением таких кранов во многих случаях отвечает современным требованиям. Однако, что касается трудовых затрат, то они остаются здесь пока что значительными. Например, при сооружении фундаментов с модулем поверхности, равным 2, общие трудозатраты на все процессы, начиная от устройства опалубки до окончания укладки и уплотнения бетонной смеси, для автокранов грузоподъемностью 5 т состав-ляют 6,6 чел.-ч на І м бетона.
Известно, что чем больше грузоподъемность крана, тем меньше его маневренность в работе /89 У, т.е. происходит некоторое увеличение продолжительности цикла подачи грузов. Однако, несмотря на это при выполнении бетонных работ с увеличением грузоподъемности крана значения трудоемкости имеют тенденцию некоторого снижения, что можно видеть из полученного уравнения регрессии 2.12 отрицательной величиной значения коэффициента переменной грузоподъемности. Для условий ранее приведенного примера бетонирования с применением автокрана грузоподъемностью 10 т снижение трудозатрат произо-шло на 0,48 чел.-ч/м , главным образом за счет возможности использования бадей и бункеров повышенной вместимости и сокращения при этом вспомогательных работ.
Влияние способов механизации бетонных работ на расход материальных ресурсов
Аналогично, как и для показателя трудоемкости работ наблюдается некоторое увеличение материальных затрат с повышением прочности бетона. Хотя это увеличение и незначительно, однако в тех случаях, когда мы стремимся получить без разборки опалубки более высокую прочность- бетона, то стоимость материальных ресурсов на каждые 10% прочности возрастает на 6»««8 коп/м . Происходит это от влияния фактора снижения оборачиваемости опалубки и затрат, связанных с эксплуатацией материальных приспособлений по уходу за бетоном.
Обобщая результаты проведенных исследований, касающихся расхода материальных средств при возведении монолитных конструкций с применением различных видов опалубок, можно констатировать, что по стоимости мелкощитовая деревянная опалубка, несмотря на ее менее высокую начальную величину, в целом выше распространенных крупнощитовых или опалубок в виде блок-форм. Оборачиваемость первой также значительно уступает, из-за чего в конечном итоге крупнощитовые опалубки и другие при комплексной их оценке становятся чаще эффективными и особенно при больших объемах работ.
Следует также отметить, что древесина относится к одному из ценнейших видов ресурсов, необходимых многим другим отраслям народного хозяйства. Рациональное ее расходование - одна из важнейших задач. Поэтому при подготовке проектов производства работ к выбору деревянных опалубок следует подходить обоснованно, применяя экономические сравнения и расчеты.
Крупнощитовые опалубки, как известно, тлеют в своем составе каркас, элементы жесткости и креплений, палубу, подмости для бетонирования, регулировочные и установочные устройства и др. Каркас опалубки, элементы жесткости и крепления выполняются из металла, палуба может быть как металлической, так и деревянной. В начальной стадии изготовления эти опалубки требуют значительных материальных затрат, поэтому окупаемость их по стоимости может быть обеспечена только при высокой оборачиваемости.
В настоящее время расход металла в строительстве - одна из актуальнейших проблем, которой должно уделяться большое внимание. Однако до сих пор в некоторых строительных организациях, несмотря на имеющиеся возможности применения для опалубок недорогих местных материалов, ее порой изготавливают из металла даже и при небольших объемах бетонных работ. В результате необоснованно расходуются дефицитные материалы и профили металла, а эффективность по себестоимости не достигается.
Поэтому выбору материалов для изготовления опалубок и применения последних при возведении монолитных конструкций должно предшествовать экономическое сравнение. Ориентировочно его можно провести по данным таблиц 3.1 и 3.2., в которых для многих характерных случаев даются стоимостные показатели материальных затрат.
Для более точных расчетов, при выборе опалубок по расходу материальных средств на возведение монолитных конструкций, следует пользоваться полученными в результате исследований приведенными выше уравнениями. С их помощью можно определить численные показатели материальных затрат N , руб/м для различных опалубок.
Производство бетонных работ при возведении монолитных конструкций в определенной мере зависит от средств механизации на укладке бетона. Что касается материальных затрат при этом, то в зависимости от разновидности применяемых механизмов они изменяются в неболь-пих пределах, поскольку кроме горючесмазочных материалов для работы многих из них, другие материальные ресурсы не требуются. Поэто-W разброс показателей расхода в материальных ресурсах в зависимости от применяемых средств механизации невелик и составляет от 0,2 цо 0,6 руб/м , что наглядно видно из представленных рисунков 3,6 и 3.7.
И все же необходимость экономии материальных ресурсов является важнейшим мероприятием, поскольку в строительстве доля затрат на материалы по созданию строительной продукции составляет больше половины всбх расходов на строительно-монтажные работы. В течение последних 30 лет доля затрат на материалы из года в год менялась очень медленно и сократилась за этот период лишь на 0,9% / 86_/. Поэтому изучение и разработка вопросов по снижению материальных затрат являет-зя по прежнему актуальной и важной проблемой.
В данном разделе работы отмечаются результаты исследований по расходу материальных ресурсов при возведении монолитных конструкций в зависимости от применяемых средств механизации на подаче и укладке бетонной смеси. Затраты учитывались на весь комплекс работ, начиная от устройства опалубки и установки ее на стройплощадке и кончая распалубкой по окончании выдерживания бетона.
Расход энергоресурсов в зависимости от применяемых средств механизации и их производительности на бетонных работах
Затронутые в разделах I, 2, 3 данной главы вопросы расхода и экономии материально-технических ресурсов не исчерпывают всех резервов их эффективного использования. В этом деле также важную роль играют вопросы улучшения приемки, хранения материалов; совершенствование производственных норм расхода и списания материалов от потерь при транспортировании и естественной убыли. Задача должна сво диться к тому, чтобы эти потери были минимальными.
Важное значение имеют также вопросы, связанные с установлением зависимостей расхода материальных средств при различных организационно-технологических разновидностей возведения монолитных конструкций и необходимостью в каждом отдельном случае уметь находить лучший из возможных вариантов.
С этой целью в соответствующих разделах данной главы для основных производственных разновидностей средств, способов и методов возведения монолитных конструкций были приведены соответствующие табличные данные и уравнения для расчета.
Следует также учитьюать и то, что условия возведения монолитных конструкций в процессе строительства могут изменяться и поэтому может возникнуть необходимость корректировки принятых решений в период строительства. С этой целью автором предлагаются варианты графического определения требуемых показателей расхода материальных средств по номограммам, представленным на рис. 3.12., 3.13,, 3.14 , З.Ж. С их помощью быстро и просто можно анализировать и выбирать соответствующие варианты технологии и организации работ из условий рациональных расходов материальных средств. При этом пользоваться ими могут работники, даже не имеющие высокой инженерно-технической подготовки.
Например, требуется определить материальные затраты при возведении монолитных конструкций с использованием крупнощитовой опалубки с палубой из металла, оборачиваемость которой при этом достигла П = 60 раз. Забетонированная при этом конструкция массивностью М = б будет выдерживаться в опалубке до приобретения бетоном 30%-ной прочности ОТ R28
Для определения искомого показателя по номограмме (рис. З.П) из точки, характеризующей прочность бетона R = 30%, следуем горизонтально вправо до пересечения с наклонной прямой, характеризующей оборачиваемость опалубюШ = 60 раз. Из точки пересечения опускаем перпендикуляр на наклонную прямую, характеризующую массивность конструкции М = 6 м . Далее из точки их пересечения следуем горизонтально влево до наклонной прямой 3, характеризующей изменение данных показателей материальных затрат. Затем, проведя линию вверх на шкалу стоимости материальных затрат, получим значение, равное 1,1 руб/м . Это значит, что в данных условиях материальные затраты составят 1,1 руб/м .
Сравнивая этот результат с данными расчетов по уравнению 3.8 видим, что данные близки по значению: N = 1,64 + 0,056.6 - 0,025.30 + 0,02.6 - 0,009.60 = 1,12 руб/м3
Отсюда следует, что с помощью предлагаемой номограммы (рис.3.13) можно легко определять необходимые данные по материальным затратам в зависимости от производственных факторов и с достаточной для практических целей точностью.
Между тем, в практической;, деятельности, кроме учитываемых уравнениями и номограммами факторов, встречаются другие особенности. Например, могут одновременно меняться такие основные производственные факторы как разновидность механизмов и видов опалубок при одинаковых методах зимнего бетонирования и наоборот. Здесь следует учитывать комплексное влияние всех факторов на результаты расхода материальных средств. Для этих целей, как и в предыдущей главе 2, предлагаются соответствующие коэффициенты (табл. 3.5) для корректировки значений, полученных по уравнениям и номограммам.
Так, в выше приведенном примере следует полученный результат 1,1 руб/м умножить для корректировки на коэффициент, соответствующий применяемому механизму. Например, для автобетононасоса на коэффициент, равный 0,81. Тогда окончательный результат материальных о затрат составит: 1,0 х 0,81 = 0,89 руб/м . Аналогично проводится корректировка значений на опалубку при расчете данных по уравнениям 3.22««3.31, полученным для методов зимнего бетонирования, которые здесь являются исходными.
