Опыт бетонирования массивной густоармированной конструкции с обеспечением термической трещиностойкости

Представлены основные принципы технологии производства бетонных работ в зимний период при возведении массивной густоармированной конструкции распределительной балки-плиты. Реализация технологии обеспечила проектные характеристики бетона и термическую трещиностойкость конструкции. Объем конструкции – 730 м³, проектный класс бетона – В50, расход арматуры – 741 кг/м³. Особенностями технологии являлись: применение модифицированной малоцементной самоуплотняющейся бетонной смеси с низким экзотермическим потенциалом (расход цемента не более 350 кг/м³) и пониженной температурой (5–15^оС); обеспечение беспрепятственного теплообмена конструкции с окружающей средой в период интенсивного тепловыделения бетона до достижения максимального значения температуры в средней зоне конструкции; регулирование скорости охлаждения конструкции после достижения максимальной температуры в средней зоне конструкции с помощью выдерживания в шатрах и использования теплоизоляционных материалов. Учитывая специфику конструкции балки-плиты, задаваемые по аналогии с массивными фундаментами, температурно-временные параметры технологии оптимизировали на основании результатов расчета термонапряженного состояния данной конструкции с помощью ПО «Atena». Фактические значения прочности бетона и температурных параметров выдерживания распределительной балки-плиты полностью соответствовали расчетным и регламентированным требованиям: фактическая средняя прочность бетона при сжатии составила 61,3 МПа, соответствовала фактическому классу В_ф57 и превышала требования проекта (В50); максимальная температура бетона в ядре конструкции не превышала 61^оС; разность температуры между смежными высотными уровнями, а также между поверхностью конструкции и окружающей средой не превышала 20^оС; средняя скорость остывания конструкции не превышала 3^оС/сут. В результате обследования и дефектоскопии конструкции трещин термического происхождения не выявлено. Сходимость расчетных и фактических значений основных температурных характеристик распределительной балки-плиты показывает необходимость обоснования технологических параметров бетонирования сложных массивных конструкций расчетно-эмпирическим путем с учетом особенностей конструкции, условий производства работ, составов и свойств бетонных смесей, кинетики гидратации цемента и тепловыделения бетона, а также теплопроводности бетона на начальном этапе твердения при расчете ее термонапряженного состояния.

С.С. КАПРИЕЛОВ, д-р техн. наук, академик РААСН (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
А.В. ШЕЙНФЕЛЬД, д-р техн. наук, советник РААСН,
С.И. ИВАНОВ, канд. техн. наук

Научно-исследовательский проектно-конструкторский институт бетона и железобетона им. А.А. Гвоздева АО «Научно-исследовательский центр «Строительство» (109428, г. Москва, ул. 2-я Институтская, 6, корп. 5)

1. ACI 207.1R-05. Guide to Mass Concrete. Report of ACI Committee 207.
2. Hirozo Mihashi, Joao Paulo de B. Leite. State-of-the-Art Report on Controlling of Cracking in Early Age Concrete // Journal of Advanced Concrete Technology. 2004. June. Vol. 2. No. 2, pp. 141–154.
3. Каприелов С.С., Травуш В.И., Шейнфельд А.В., Карпенко Н.И., Кардумян Г.С., Киселева Ю.А., Пригоженко О.В. Модифицированные бетоны нового поколения в сооружениях ММДЦ «Москва-Сити» // Строительные материалы. 2006. № 10. С. 8–12.
4. Шифрин С.А., Кардумян Г.С. Использование органоминеральных модификаторов серии МБ для снижения температурных напряжений в бетонируемых массивных конструкциях // Строительные материалы. 2007. № 9. С. 9–11.
5. Каприелов С.С., Шейнфельд А.В., Кардумян Г.С., Киселева Ю.А., Пригоженко О.В. Новые бетоны и технологии в конструкциях высотных зданий // Высотные здания. 2007. № 5. С. 94–101.
6. Каприелов С.С., Шейнфельд А.В., Кардумян Г.С., Киселева Ю.А., Пригоженко О.В. Обеспечение термической трещиностойкости массивных фундаментных плит из модифицированных бетонов нового поколения. Проблемы долговечности зданий и сооружений в современном строительстве: матер. Междунар. конф. СПб., 2007. С. 240–245.
7. Каприелов С.С., Шейнфельд А.В., Кардумян Г.С. Новые модифицированные бетоны. Москва: ООО «Типография «Парадиз», 2010. 258 с.
8. Nannan Shi, Jianshu Ouyang, Runxiao Zhang, Dahai Huang, “Experimental study on early-age crack of mass concrete under the controlled temperature history”. Advances in Materials Science and Engineering. 2014. Article ID 671795. 10 p. doi.org/10.1155/2014/671795
9. Bisch Philippe. Behavior and assessment of massive structures: cracking and shrinkage. Crack Width Calculation Methods for Large Concrete Structures. Nordic Miniseminar. Oslo, Norway. 29–30 august 2017. Workshop Proceedings. No. 12, pp. 11–15.
10. Каприелов С.С., Шейнфельд А.В., Аль-Омаис Д., Зайцев А.С. Высокопрочные бетоны в конструкции фундаментов высотного комплекса «ОКО» в ММДЦ «Москва-Сити» // Промышленное и гражданское строительство. 2017. № 3. С. 53–57.
11. Каприелов С.С., Шейнфельд А.В., Чилин И.А. Оптимизация параметров технологии бетона для обеспечения термической трещиностойкости массивных фундаментов // Строительные материалы. 2022. № 10. С. 41–51. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-403Х-2022-807-10-41-51
12. Каприелов С.С., Шейнфельд А.В., Кардумян Г.С., Чилин И.А. О подборе составов высококачественных бетонов с органоминеральными модификаторами // Строительные материалы. 2017. № 12. С. 58–63.
13. Каприелов С.С., Шейнфельд А.В. Некоторые особенности механизма действия органоминеральных модификаторов на цементные системы // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2017. № 1. С. 40–47.
14. Каприелов С.С., Шейнфельд А.В., Аль-Омаис Д., Зайцев А.С., Амиров Р.А. Технология возведения конструкций каркасов высотных зданий из высокопрочных бетонов классов В60–В100 // Вестник НИЦ «Строительство». 2022; 33(2):106-121. DOI: https://doi.org/10.37538/2224-9494-2022-2(33)-106-121
15. Болгов А.Н., Невский А.В., Иванов С.И., Сокуров А.З. Численное моделирование температурных напряжений в бетоне массивных конструкций в период твердения // Промышленное и гражданское строительство. 2022. № 4. С. 6–13. DOI: 10.33622/0869-7019.2022.04.06-13
16. Руководство по прогреву бетона в монолитных конструкциях. М.: РААСН; НИИЖБ. 2005.
17. Červenka V., Jendele L., Červenka J. ATENA Program Documentation. Part 1. Theory. Part 3–2 Example Manual. Prague, 2021.
18. Eduardo M.R. Fairbairn, Miguel Azenha. Thermal cracking of massive concrete structures. State of the art report of the RILEM technical committee 254-CMS // RILEM State Art Reports. Vol. 27. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-76617-1
19. Sargam Y., Faytarounia M., Riding K. et. al. Predicting thermal performance of a mass concrete foundation – a field monitoring case study. Case Studies in Construction Materials. 2019. Vol. 11. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2019.e00289
20. Ушеров-Маршак А.В. Термокинетический фактор в твердении цемента // Калориметрия цемента и бетона. 2002. С. 57–58.
21. Кардумян Г.С., Иванов С.И. Система защиты железобетонных конструкций от подземных вод «Белая ванна» // Строительные материалы. 2018. № 11. С. 21–26.