// //
Дом arrow Статьи и публикации arrow Проблемы качества бетона в строительстве
Проблемы качества бетона в строительстве

Проблемы качества бетона в строительстве

 

 В.Ф. Афанасьева, к.т.н., зам. директора ГУП «НИИМосстрой» по качеству и экологии строительства

http://www.stroinauka.ru/biblio.asp?d=12&dc=26&dpc=0&dr=5941

 

Повышение качества строительства, долговечность зданий и сооружений — общая цель для поставщиков сырья, потребителей этих материалов при производстве железобетонных конструкций и строителей при монтаже объектов.

На основании распоряжения № 100 руководителя строительного комплекса В.И. Ресина от 01.12.03 г. «О повышении качества строительства и предотвращении коррозии железобетонных конструкций на объектах городского заказа» ГУП «НИИМосстрой» и «НИИЖБ» разработали «Технические рекомендации по обеспечению качества бетонных и растворных смесей и предотвращению коррозии железобетонных изделий».

Одной из проблем, негативно влияющих на качество — это участившиеся за последние годы явления вырывов кусков бетона из бетонных конструкций, так называемые «отстрелы».

Установлено, что основная причина «отстрелов» — это инородные вещества, содержащиеся в цементах и заполнителях, из которых изготавливается бетон. Эти вещества попадают в состав бетона при перевозке цементов в загрязненных вагонах. Результаты анализа каждого случая «отстрела», проводимого НИИЖБ и ГУП «НИИМосстрой» свидетельствует о том, что качество поставляемых цементов и заполнителей отвечает требованиям ГОСТ. Однако в каждом случае обнаруживается наличие вредных и опасных примесей, таких как магнезиальная известь, обожженный доломит, угольная пыль, которые пагубно влияют на структурообразование, прочностные показатели и долговечность бетона. При взаимодействии с водой в процессе гашения эти вещества увеличиваются в объеме и через короткий промежуток времени в бетонной конструкции происходят «отстрелы».

В последнее время массовый характер приобрел выпуск бракованных изделий с наличием в них инородных примесей на ОАО «ЖБИ-6», ОАО «СУ-155», ОАО «ДСК-1», на заводах ОАО «Главмосстрой», на заводах ОАО «Моспромстройматериалы». Размер вырванных кусков (от 10 до 500 мм) зависит от наличия вредных примесей. Количество «отстрелов» на площади перекрытия или внутренней стене может достигать 50-60.

От количества и характера примесей, попавших в бетонную конструкцию, зависит и длительность процесса «отстрела». Он может продолжаться от 1 месяца до нескольких лет, т.к. присутствие вредных примесей обнаруживается не сразу, что особенно опасно.

Создавшаяся ситуация угрожает жизни людей и вызывает дополнительные материальные и трудовые затраты на ремонтные работы. В советские времена наблюдалось меньше подобных дефектов, потому что требования к очистке вагонов были более жесткими.

В последние годы ситуация изменилась в худшую сторону, поэтому на техническом совещании в Департаменте 07.12.04 г. руководители строительных организаций выразили необходимость кардинально решить эту проблему, навести порядок в сфере перевозок.

Было принято обращение к руководству ОАО «Российские железные дороги», к руководителям карьероуправлений и цементных заводов о наведении порядка в сфере перевозок. Виновные должны нести серьезную материальную ответственность за перевозку грузов в неочищенных вагонах, вплоть до лишения возможности участвовать в выполнении городского заказа. Эти меры направлены на понимание того, что рентабельней организовать участки и бригады по очистке вагонов, чем платить огромные штрафы. Из вышеуказанного следует вывод - высокое качество строительных работ должно определяться взаимозависимостью производителя сырьевых материалов и потребителя этих материалов.

Регулирование взаимосвязей в данном случае должно осуществляться экономически и юридически через правительственные органы г. Москвы.

Другой проблемой, отрицательно влияющей на качество строительства, является внутренняя коррозия бетона за счет взаимодействия реакционно-способного заполнителя со щелочами цемента. Коррозия разъедает бетонную конструкцию изнутри и проявляется уже через несколько месяцев, особенно в условиях замораживания — оттаивания и влажной окружающей среды.

Чтобы решить эту проблему, необходимо исключить применение несовместимых между собой сырьевых материалов.

Так, если цемент имеет высокое содержание щелочей (СНиП разрешают до 0,6%, а фактически до 1,0% и выше) — то его нежелательно совмещать с заполнителями, где содержание аморфного диоксида кремния выше 50 ммоль/л. Есть заполнители, где эта величина выше нормы в 5-10 раз.

Если в составе вредных примесей содержание щелочей выше 0,6 % , а заполнитель реакционно-способный, то необходимо провести специальное исследование в НИИЖБ по ГОСТ 8269.0-97 на возможность коррозии.

В Технических рекомендациях представлены данные по оптимальному сочетанию цемента и заполнителей, а также усредненные показатели по химическому составу цементов и содержанию вредных примесей в заполнителе.

Одной из проблем, снижающих качество бетонных конструкций, является применение на предприятии одновременно от 3 до 5 видов цементов. Разные цементы, соединенные вместе, ведут себя непредсказуемо. Они отличаются по химическому, минералогическому составу, сроками схватывания, темпам набора прочности, требуют разной температуры тепловлажностной обработки.

Одни цементы набирают прочность быстрее, другие медленнее. Одни выдерживают температуру тепловой обработки до +70°С, другие до +80°С.

Стоит ли потом удивляться наличию трещин, околов, сколов и других нарушений структуры бетона.

Недопустимо одновременно применять ПЦ400Д0, ПЦ400Д20, ПЦ400Д5, к тому же разных заводов-изготовителей.

Есть случаи, когда применяют цементы одной марки (например, ПЦ400Д0), но разных производителей, с разными сроками схватывания, темпами набора прочности и температурой изотермического прогрева.

Недопустимо экономить на качестве и смешивать продукцию более двух поставщиков цементов.

Ждет решения ещё одна проблема. Сжатые сроки строительства в г. Москве и, как следствие, укороченные режимы тепловлажностной обработки (6-8 ч) бетона, сокращение времени до момента снятия опалубки при монолитном строительстве — требуют применения более качественных цементов, приближающихся к требованиям евростандартов.

По опыту работы ОАО «ДСК-1» (Ростокинский завод ЖБК) с цементными заводами Щуровским, Михайловским, Серебряковским, Старооскольским (СЕМ I 42.5 R), а также по опыту работы ОАО «ЖБИ-6» (Щуровский цементный завод), выявлены основные характеристики, которыми должны обладать цементы для московского строительства:

  • удельная поверхность — 370-400 м2/кг;
  • начало сроков схватывания — до 2,0 ч;
  • конец схватывания — 3,0-3,5 ч;
  • отсутствие водоотделения в бетонной смеси.

Этими требованиям сегодня отвечают только следующие портланд-цементы:

  1. Старооскольский СЕМ I 52.5 N и СЕМ 142.5 R.
  2. Щуровский ПЦ 400 ДО.
  3. Воскресенский (фирма Лафарж) ПЦ 400Д0, ПЦ 400 Д5.
  4. Михайловский ПЦ 400 ДО (только одна из технологических линий).
  5. Горнозаводский ПЦ 500 ДО.
  6. Мальцовский ПЦ 500ДО.

Цементы российских производителей соответствуют требованиям отечественных стандартов, но требования, заключенные в стандартах не соответствуют современным потребностям строительной индустрии г. Москвы. В основном цементы российского производства имеют более грубый помол и обладают следующими качествами:

  • удельная поверхность 290-300 м2/кг;
  • сроки схватывания: начало — 2,5-3,0 ч; конец — 4,5-5,0 ч;
  • постоянное наличие значительного водоотделения.

Все вышеперечисленное не дает возможности в укороченные сроки достигать отпускной прочности, что ведет к перерасходу цемента.

При значительном водоотделении на поверхности уложенной бетонной смеси выступает слой воды толщиной до 2-5 см (наружное водоотделение).

В процессе ТВО испарение воды приводит к шелушению бетонной поверхности, ослаблению конструкции, увеличению трудозатрат, связанных с выравниванием бетонной поверхности и шлифованием.

Так, при кассетной технологии через 60—70 мин. после окончания формования водоотделение составляет до 5 см. Воду удаляют и добавляют в один-два приема в бетонную смесь, так как происходит усадка.

Величину водоотделения в цементном тесте регламентирует ГОСТ, однако его требования не отвечают фактической величине водоотделения в бетонных смесях, что создает дополнительные трудности и недопонимание специалистами цементной промышленности проблем стройиндустрии. Поэтому необходимо тесное взаимодействие обеих сторон для улучшения качества цемента и строительства в целом.

На некоторых заводах уже выпускают цементы с увеличенной удельной поверхностью. К таким заводам можно отнести Воскресенский, Михайловский, Щуровский, Мальцовский. Внесенные в технологический процесс изменения по увеличению тонкости помола существенно улучшили качество вышеуказанных цементов и повысили их востребованность для московского строительства.

Вышеуказанные заводы, увеличив тонкость помола до удельной поверхности 370—380 м2/кг, достигли необходимые для укороченных режимов ТВО сроки схватывания: начало — 2-2,2 ч (вместо 2,5 —Зч), конец — 3 —3,5 ч (вместо 4,5 —5 ч).

В настоящее время к сотрудничеству с ГУП «НИИМосстрой» по вопросам улучшения качества цемента готов ряд предприятий. Таким образом, для решения проблемы есть все возможности и желание руководства цементных заводов.

Одним из важнейших вопросов в технологической схеме производства железобетонных изделий является выбор оптимальных режимов тепловлажностной обработки. Известно, что тепловлажностная обработка бетонных конструкций вызывает ускорение процессов твердения, изменения в химическом составе и структуре новообразований, но в то же время, ускоряя процесс твердения, она может приводить к некоторому недоиспользованию потенциальных возможностей цементов, полнее проявляющихся при обычном твердении. Это приводит к необходимости применять оптимальные режимы тепловлажностной обработки для каждой технологической схемы производства железобетонных изделий, для каждого вида пропарочных камер, для каждого вида портландцемента.

Влияние температуры на интенсивность роста прочности бетонов на цементах разного минералогического состава, кристаллической структуры и степени измельчения проявляется по-разному.

Современные данные указывают на сложную зависимость от многих факторов поведения разных видов цементов при тепловой обработке — от минералогического состава, микроструктуры клинкера, тонкости помола, В/Ц и др. Эти факторы обязывают экспериментально определять оптимальные режимы тепловлажностной обработки (температура, длительность).

При тепловой обработке очень важно предварительное выдерживание, чтобы бетонные смеси достигли определенной критической прочности, а последующее тепловое воздействие на бетон не сказалось отрицательно на его структуре. Многие строительные организации забывают, что это необходимо для получения качественного бетона.

Важное значение имеет также изотермический прогрев. Если в российской литературе есть данные, что тепловую обработку можно вести при 80-95°С, то в Европе это 50-60°С — щадящая температура, гарантирующая должное качество бетонных конструкций.

С учетом этого в вышеназванных рекомендациях приведены оптимальные режимы тепловой обработки для каждого вида цементов. Например, на отдельных видах портландцементов можно получать качественную продукцию при температуре не выше 80-82°С, на других цементах требуется не выше 70°С, на третьих — не выше 60°С.

Обращаем внимание, что кассетная технологическая схема производства в верхней, самой опасной зоне, не допускает температуру выше 60°С, при этом в средней зоне температура достигает около 80°С. На некоторых предприятиях эта температура достигает 80°С, значит, в середине температура превышает 100°С, что вызывает трещинообразование, деструкцию бетона, недобор прочности, что отрицательно отражается на долговечности.

К сожалению, на практике применяются 4-5 видов цемента с различным минералогическим, химическим составом, с различными темпами твердения и набора прочности и различным содержанием щелочей. Для различных видов цемента устанавливают единые режимы ТВО с единой температурой изотермического прогрева 85-90°С, что недопустимо.

Отсюда — трещинообразование, сколы, околы и другие нарушения структуры бетона.

Из вышеизложенного можно сделать вывод: даже при ускоренных темпах строительства необходимо, чтобы каждый режим тепловой обработки имел три стадии: предварительное выдерживание до пуска пара, изотермический прогрев при температуре, не превышающей 80°С, и остывание.

В целях улучшения качества бетонных конструкций на техническом совещании в Департаменте от 07.12.04 г. было выработано кардинальное решение по исключению негативных причин, ухудшающих качество изделий.

Из протокола совещания

В результате исследований, проведенных ГУП «НИИМосстрой» и другими специализированными лабораториями предприятий, установлена основная причина «отстрелов» бетона. Она заключается в том, что перевозка цемента и других инертных материалов зачастую осуществляется в неподготовленных для этой цели железнодорожных вагонах...

Решили:

1. ГУП «Мосстройресурс» совместно с ОАО «Российские железные дороги» и ОАО «Московские железные дороги» в месячный срок:

1.1. Разработать мероприятия, направленные на исключение перевозки инертных составляющих в неподготовленных для этих целей вагонах, предусмотрев:

  • определение количества подвижного состава для перевозки цемента и инертных составляющих и закрепление их по номенклатуре перевозимых материалов;
  • заключение соглашений о разграничении ответственности между перевозчиками и поставщиками;

1.2. Издание соответствующих распорядительных документов и инструкций, устанавливающих требования по перевозкам.

2. Руководителям предприятий нерудной и цементной промышленности:

2.1. Обеспечить с 01.01.2005 г. полную проверку состояния подаваемого под загрузку подвижного состава и при необходимости очистку вагонов перед погрузкой в них материалов.

2.2. Предусмотреть в договорах на 2005 г. и последующие годы при перевозке (транспортировке) ответственность перевозчика за подачу непригодного для использования по назначению подвижного состава.

2.3. Информировать ОАО «Российские железные дороги»и ОАО «Московские железные дороги» и ГУП «Мосстройресурс» о фактах подачи вагонов, неподготовленных для загрузки.

3. Предприятиям нерудной промышленности проводить испытания сырья, в соответствии с ГОСТ 8269-97 для принятия решения о допустимости использования для производства железобетонных изделий и конструкций потенциально реакционных заполнителей с содержанием аморфного кремнезема свыше 50 моль.

4. Рекомендовать руководителям предприятий-производителей железобетонных конструкций и товарного бетона:

4.1. При использовании в производстве потенциально реакционных заполнителей с содержанием аморфного кремнезема свыше 50 моль/л учитывать результаты испытаний в соответствии с ГОСТ 8269-97.

4.2. В контрактах с поставщиками инертных материалов и цемента предусматривать ответственность поставщиков за поставку материалов в загрязненных вагонах за счет средств поставщика.

4.3. Раздельное хранение цемента по различным маркам и по производителям.

4.4. Взять на особый контроль выполнение Распоряжения руководителя В.И. Ресина по Комплексу архитектуры, строительства, развития и реконструкции города от 06.01.2004 г. № 1 «О реестре испытательных лабораторий организаций, участвующих в реализации городских строительных программ»...

Для повышения качества строительных работ, строительных конструкций, материалов и изделий необходима экономическая и юридическая защита потребителей от поставок некачественных сырьевых материалов.

 В.Ф. Афанасьева, к.т.н., зам. директора ГУП «НИИМосстрой» по качеству и экологии строительства

Источник: Сборник технической информации, вып. 3, 2005 г., 64 с. ГУП НИИМосcтрой

Концепция инновационной деятельности »


12.05.2006

 

Контакты

115419, г. Москва, ул. Шаболовка, д. 34, стр. 3.



Просьба заранее предупредить о приезде, т.к. специалисты распределены по объектам




info@masterbetonov.ru




ООО «Стройсервис» работает на рынке строительного производства c 1992 года.
Основной ценностью для нашей компании являются клиенты, поскольку единственный реальный актив компании — это люди, удовлетворенные нашей работой, которые еще раз захотят воспользоваться нашими услугами. Мы стремимся сделать своих клиентов своими партнерами.