Введение к работе
Актуальность темы. Федеральная целевая программа РФ «Жилище» на 2011-2015 гг. в качестве важнейших целевых показателей выделяет следующие: рост жилищной обеспеченности с 22,4 до 24,2 м2 на человека, а также увеличение годового объема ввода жилья с 59,8 млн м2 общей площади жилья в 2009 г. до 71 млн м2 в 2015 г. При этом большая часть вводимого жилья должна быть в сегменте жилья экономкласса, отвечающего требованиям экологичности, энергоэффективности и ценовой доступности. Реализация поставленных задач невозможна без применения ускоренных методов строительного процесса, таких, например, как монолитные работы. Повышение эффективности монолитного строительства требует совершенствования технологии приготовления, транспортирования и укладки бетонных смесей на строительных объектах. Этим требованиям отвечает производство бетонных работ методом торкретирования с применением пневмоопалубок, которые имеют ряд преимуществ по сравнению с жесткими опалубками: высокая оборачиваемость, простота монтажа, возможность сверхраннего распалубливания, создание современной конфигурации в архитектурных решениях зданий.
Широкому внедрению в практику строительства технологии торкретирования бетонных смесей, в том числе с применением пневмоопалубок, способствовали теоретические исследования СИ. Дружинина, П.И. Глужге, Н.А. Аг-рызкова, А.П. Шипилова, Г.И. Покровского, М.Г. Дюженко, Д.М. Галицынско-го, К.Ф. Абдулина, А.С. Арзуманова, А.Н. Ткаченко, Л.В. Болотских и других.
Несмотря на большое количество научных исследований, некоторые аспекты, в том числе процессы торкретирования на жесткие или упругие вертикальные опалубки, по-прежнему недостаточно изучены. 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;
технологическая карта на возведение монолитного железобетонного перекрытия с использованием пневмоопалубки.
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 факторы устойчивого развития региона» (Воронеж, 2009 г.), на ученом совете ФГУП «ЦНИИЭПсельстрой» (Москва, 2010 г.), XLVI и XLVII 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. По теме диссертации 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».
В статьях, опубликованных в рекомендованных ВАК изданиях, изложены основные результаты диссертационной работы: в работе [1] приведена физико-математическая модель технологического процесса торкретирования мелкозернистой бетонной смеси на горизонтально расположенную пневматическую опалубку и получена аналитическая зависимость прочности торкретбетона от основных технологических параметров; в работе [2] разработана методика многофакторных экспериментальных исследований влияния технологических режимов торкретирования горизонтальной пневмоопалубки на качество торкретбетона; в работе [3] приведены результаты экспериментальных исследований процесса торкретирования горизонтальной пневмоопалубки и получено уравнение регрессии, связывающее прочность торкретбетона с основными технологическими параметрами и подтверждающее полученную теоретически аналитическую зависимость.
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.
