Основи технології підводного бетонування при ремонті штучних транспортних споруд

Спільне рішення чотирьох перерахованих рівнянь складу дозволяє однозначно визначити для даних матеріалів склад бетону з мінімальною витратою цементу. Склади підводного бетону, розраховані запропонованим методом, і їх структурні характеристики приведені в табл. 4.

Дослідами встановлено, що зміна консистенції бетонної суміші з часом дуже впливає на якість підводних бетонних робіт, оскільки з нею пов'язане призначення технологічних режимів цілого ряду виробничих операцій. При призначенні операцій технологічного циклу і розрахунку складів бетону необхідно знати час "пластичного стану" суміші і мати можливість визначити за початковою рухливістю і зовнішніх умовах консистенцію суміші в кожний відрізок цього періоду.

Показано, що зміна легкоукладальності суміші з часом поділяється на три основних періоди: початковий індукційний період утворення пластичної суміші; період експотенціальної зміни консистенції суміші; період структуроутворення бетону. Останній період характеризується лавиноподібним переходом суміші з пластичного стану у твердий. Цей період тверднення бетону пов'язаний з формуванням просторового каркасу з гідратних новоутворень, зміцненням і ущільненням їх зв'язків.

Таким чином, час "пластичного стану" представляє собою проміжок часу, протягом якого гідратні новоутворення не встигають сформувати каркас цементного каменю. Порушення цього процесу вимагає значних механічних впливів і може призвести до зниження загальної міцності бетону. Як параметр, що описує зміну властивостей цементу з часом, можна вибрати час початку тужавлення цементного тіста нормальної густоти tн. Цей параметр характеризує не тільки ступінь дисперсності цементу, але й у визначеній мірі його мінералогію. Однак більш зручно як параметр, що описує зміну пластичних властивостей бетонної суміші, прийняти тривалість спокою цементного тіста t0, приблизно рівний половині часу його тужавлення t0 = 0,5tн. У цьому проміжку часу відбуваються монотонне спадання рідкої фази і плавний розвиток міжчасткових зв'язків. Бетонна суміш, що містить таке цементне тісто, має добре виражені пластичні властивості, що видно з дослідних даних зміни показника жорсткості бетонних сумішей із змінним значенням водоцементного фактора (рис.7). При цьому термодинамічні умови гідратації в'яжучої речовини визначалися за рекомендаціями Сола в залежності від часу гідратації, температури бетону і зміни його початкового водовмісту у відсотках.

Функція зрілості бетонної суміші виражає її приведений вік з урахуванням умов навколишнього середовища. Як показано на рис. 7, зміна показника жорсткості бетонної суміші залежить від її зрілості, а також від ступеня початкового розрідження цементного тіста в бетонній суміші Z. По мірі збільшення параметра Z інтенсивність приросту показника жорсткості в часі зменшується й у межі Z ® Z0 прагне до нуля. Навпаки, при Z = 0 (бетонна суміш з цементним тістом нормальної густоти) інтенсивність збільшення показника жорсткості суміші найбільш висока і залежить від її зрілості.

Надійним способом визначення придатності бетонної суміші для підводного бетонування є випробовування суміші в умовах, аналогічних умовам укладання. Однак за одним показником рухливості не можна судити про придатність суміші для підводного бетонування. Ця характеристика оцінюється в комплексі з іншою важливою характеристикою бетонної суміші при підводному бетонуванні - зв'язністю. Величина оптимального водовідділення знаходиться в межах DВ=0,012…0,016. На підставі отриманих даних для практичного застосування можуть бути рекомендовані бетонні суміші з водовідділенням DВ =0,01…0,02.

Таким чином, при виборі матеріалів для підводного бетонування потрібно керуватися конкретним способом бетонування штучної транспортної споруди чи його частини; умовами експлуатації, а отже, забезпеченням вимог щодо вибору матеріалів, що задовольняють характеристикам бетону для експлуатації споруди з бетону в цьому середовищі; техніко-економічним обґрунтуванням вибору матеріалів для бетонів (в'яжучих, заповнювачів, добавок).

У шостому розділі представлені організаційні основи виробництва підводних ремонтних робіт на штучних транспортних спорудах. Незалежно від того, якому ремонту підлягає підводний об'єкт транспортної споруди, застосування методів техніко-економічного обґрунтування проектних рішень при виробництві підводних ремонтних робіт зводиться до визначеного кола задач, розв'язуваних на різних стадіях розробки проекту підводного ремонту, а саме: попереднього обстеження об'єкта передескізної, ескізної, технічної і робочої стадій проекту.

При підводному бетонуванні і після його закінчення відбувається контроль виробництва підготовчих робіт; якості бетонної суміші і її складових; режимів підводного бетонування; забезпечення технологічності виробничих процесів; якості бетонної кладки. Протягом ведення робіт з підводного бетонування ведуться і складаються наступні звітні документи:

1. У журналі робіт указуються: час початку і кінця бетонування кожної ділянки окремо; місця і кар'єри доставки матеріалів, а також характеристика цементу, що застосовується для бетонування визначеної ділянки; перерви у проведенні робіт, їх причини та тривалість.

2. Акти про кількість і якість застосовуваних матеріалів із указанням причин дефектів, якщо такі є.

3. Протоколи про випадки недотримання технічних умов.

4. Акт про прийом споруди і здачу її в експлуатацію.

Техніко-економічний аналіз варіантів технологічних схем виробництва підводних ремонтних робіт є найбільш складним етапом проектування, при цьому технологічні способи проведення робіт і вибір матеріалів для підводного бетонування можна розглядати як задані. Під ефективністю проектного рішення слід розуміти співвідношення між корисним ефектом ремонтних робіт, що виконуються, і витратами на одержання даного ефекту. Корисний ефект у даному визначенні представляє не що інше, як ступінь досягнення поставленої мети в конкретному проектному рішенні.

Взаємозв'язки між категоріями, якими оперують у ході техніко-економічного аналізу при розробці проекту виробництва підводних ремонтних робіт, запропоновано описати не тільки логічно, але і математично.

Позначимо через х1, х2, х3…хп основні експлуатаційно-технологічні характеристики ремонту. Тоді сумарна ефективність ремонту () однозначно визначається вектором чи векторною безліччю так званих зовнішніх факторів:

(4)

При цьому , де D - безліч можливих рішень для вектора , тобто безліч припустимих з точки зору технологічних і організаційних факторів сполучень методів виробництва підводних ремонтних робіт.

Властивості відремонтованої транспортної споруди також є векторною множиною її елементів:

, (5)

причому кожна властивість являє собою власну підмножину векторної безлічі , тобто якості виробництва підводних ремонтних робіт (, але ). На відміну від якості, корисний ефект буде залежати не тільки від виду і стану елементів споруди, але і від впливу навколишнього середовища й умов виробництва на якість підводних бетонних робіт:

, (6)

де - вектор значень впливу навколишнього середовища й умов виробництва підводних бетонних робіт, що у загальному випадку є випадковим, оскільки характеристики yi можуть приймати у визначеному діапазоні будь-які значення, хоча в кожному конкретному розрахунку значення вектора приймається заданим апріорі, і

, (7)

Запропоновано дві основні форми представлення критерію ефективності проектних рішень в галузі підводного бетонування. Перша форма передбачає досягнення максимуму корисного ефекту за даної витрати ресурсів. Такий принцип оптимальності можна назвати принципом максимізації ефекту. При другій постановці оптимальність рішення досягається шляхом мінімізації витрат ресурсів з обов'язковою умовою досягнення заданого корисного ефекту (принцип економії ресурсів).

Сукупність розроблених методів дозволяє визначити значення корисного ефекту і витрат на ремонт підводної частини транспортних споруд і значення критерію ефективності для будь-яких прийнятих проектних рішень. Але при розробці проекту виробництва підводних ремонтних робіт необхідно вирішувати, як правило, більш складну задачу: знаходити рішення, що забезпечують найкращі значення критеріїв ефективності.

Для знаходження оптимального проектного рішення методом локально-оптимального пошуку на підставі апріорних даних вибирається будь-яке початкове сполучення технологічних елементів (рис. 8, точка А1) і визначається відповідне значення цільової функції, виконуючи оцінки корисного ефекту і витрат на виробництво ремонтних робіт. Наступна операція - вибір значень елементів в "околицях" точки А1, визначення значень цільової функції для нових сполучень і перехід до того з них, для якого критерій ефективності приймає найменше значення (точка А2).

С - приведені витрати; Q, V - змінні технологічні та зовнішні фактори

Подальші кроки (точки А2, А3 і т.ін.) повторюються доти, доки критерій ефективності у будь-якому напрямку не буде збільшуватися, що свідчить про досягнення точки безумовного (Аmin на рис. 8а) чи умовного (А'min на рис. 8б) мінімуму витрат. При русі, що забезпечує зменшення цільової функції, необхідно стежити за тим, щоб не вийти з області припустимих проектних рішень.

Порівняння техніко-економічних показників виконання ремонтних робіт по відновленню мостових опор способом шпунтової огорожі і розробленого підводного бетонування довело зниження трудовитрат з 352,05 чол.год/м3 до 46,60 чол.год/м3 та зниження собівартості укладання 1 м3 бетону з 956,0 грн./м3 до 247,3 грн./м3. Визначений економічний ефект, який дорівнює понад 700 грн./м3 , перевірено також за допомогою укрупнених показників ДБН для ремонту транспортних споруд.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі викладені результати науково обґрунтованих дос-ліджень, спрямованих на вирішення актуальної проблеми ремонту штучних транспортних споруд на основі комплексного аналізу технологічних, матеріалознавчих і організаційних задач відновлення конструкцій споруд.

1. Встановлено, що особливості підводного ремонту і відновлення транспортних споруд потребують обов'язкової розробки проекту виробництва підводних ремонтних робіт (ПВПРР), який містить сукупність організаційно-технологічних факторів, сформованих у виді інформативної системи, яка забезпечує керування складним технологічним процесом. При цьому ПВПРР базується на розробленій класифікації технологічних способів ремонту підводних елементів транспортних споруд.

2. На підставі розробленої методології комплексного вирішення технологічних, матеріалознавчих і організаційних проблем рекомендовано використання способів ВПТ та ВР при ремонті масивних та немасивних підводних елементів транспортних споруд на глибині до 50 м. Вибір визначених видів ремонту базується на положеннях фізико-хімічної механіки і, зокрема, реології пружно-в'язко-пластичних тіл, що структуруються у водному середовищі.

3. Вперше виконано науково обґрунтований аналіз і визначені технологічні параметри підводного ремонту різних видів і складності стосовно до транспортних споруд, що експлуатуються у водному середовищі. Сформульовані технологічні передумови ремонту складних підводних частин транспортних споруд, розробленими комбінованими способами з використанням синхронної подачі звичайного або активованого цементного тіста об'є'ом не менше 600 дм3/м3 та пісчано-кам'яного накиду, що складає решту об'єму до 1 м3. Вибір способу підводного ремонту визначається характером руйнування та ступенем відновлення несучої здатності споруди.

4. Встановлено підвищення фізико-механічних і експлуатаційних характеристик гідротехнічного бетону на активованій в'яжучій речовині, зокрема, зниження загальної пористості до 3,7…4,4%, приріст міцності в 2,1…2,4 рази й особливо зміну структури і властивостей контактної зони цементного каменю з мікронаповнювачем. Вперше встановлено, що ця зона являє собою дифузійний шар, що характеризується безперервним переходом від цементних часток до мінеральної складової органо-мінерального комплексу, що свідчить про хімічний характер взаємодії новоутворень цементу з поверхнею часток мікронаповнювача.

5. Доведено, що якість ремонту штучних транспортних споруд і відновлення їх несучої здатності визначається міцністю зчеплення нового бетону з поверхнею старої кладки. Встановлено, що найбільш ефективним способом підвищення експлуатаційних характеристик ремонтного шару і його зчеплення зі старою кладкою є застосування бетонної суміші, виготовленої на активованій цементно-водній суспензії з органо-мінеральним комплексом, що забезпечує збільшення міцності зчеплення у віці 3 діб у 3,1…3,4 рази при нанесенні суміші на природну поверхню і до 4 разів при ремонті очищеної поверхні. При цьому відбувається зниження відкритої пористості на 8…9% і підвищення водонепроникності ремонтного шару до W10…W12.

6. На основі системного аналізу структуроутворення гідротехнічного бетону на активованій в'яжучій речовині у водному середовищі розроблена теорія складу бетонної суміші і бетону, яка представлена системою канонічних рівнянь, що дозволяє вибір і оптимізацію складу гідротехнічного бетону за будь-яким критерієм оптимальності, зокрема, за мінімальною собівартістю та витратою в'яжучої речовини, а також за забезпеченням проектних технологічних властивостей бетонної суміші для підводних робіт.

7. Розроблено систему заходів щодо адеструктивного контролю якості підводних бетонних робіт та рекомендовано комплекс заходів з безпечного виконання підводних ремонтних робіт підвищеної безпеки і забезпечення життєдіяльності спеціалістів, які виконують відновлювальні роботи на транспортних спорудах, а також нормовано умови праці водолазів.

8. Розроблено аналітичну методологію техніко-економічного обґрунтування різних варіантів проекту виробництва підводних ремонтних робіт, що містить методику оптимізації проектних рішень для конкретних умов підводних ремонтно-відбудовчих робіт на транспортних спорудах. Впровадження результатів досліджень полягає в апробації об'єднанням "Концерн "Гідромонтажспецбуд" на стадії розробки проекту виробництва підводних ремонтних робіт з відновлення опор мостів через р. Дніпро з економічним ефектом більш 376 тис. грн. (у цінах 1999 р.). а також при бетонуванні підводних частин багатопролітних автодорожніх та залізничних шляхопроводів із застосуванням трубопровідного транспорту у місті Новій Каховці. Об'єм підводної кладки склав понад 1300 м3 із зниженням витрат цементу в середньому на 28 кг/м3 бетону за рахунок використання активованої цементної суспензії. Основні положення дисертаційної роботи використані при розробці "Технологічних правил підводного ремонту бетонних і залізобетонних штучних споруд" (наказ Міністерства транспорту України № 137 Ц від 11.04.2000р.), "Технологічних рекомендацій по визначенню складів бетонів для підводного бетонування та ремонту підводних споруд" та "Інструкції з розробки складів гідротехнічного бетону на активованій в'яжучій речовині для ремонту штучних споруд" (наказ Міністерства транспорту України № 488 Ц від 04.09.2001 р.).

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ ВИКЛАДЕНІ У НАСТУПНИХ РОБОТАХ:

1. Пшинько А.Н. Подводное бетонирование и ремонт искусственных сооружений. - Дніпропетровськ: Пороги, 2000. - 412 с.

2. Пунагін В.М., Пшінько О.М., Руденко Н.М. Проектування складів гідротехнічного бетону. - Дніпропетровськ: Арт-Прес, 1998. - 192 с.

3. Пунагин В.Н., Пшинько А.Н., Руденко Н.Н. Бетон в условиях повышенных температур. - Днепропетровск: ДИИТ, 1996. - 252 с.

4. Пунагин В.Н., Пшинько А.Н., Руденко Н.Н. Бетон в условиях повышенных температур. - 2 изд., испр. и доп. - Днепропетровск: Арт-Пресс, 1999. - 292 с.

5. Пшінько О.М. Будівельні матеріали - виробництво, характеристики, використання: Навчальний посібник. - Дніпропетровськ: ДІІТ, 1995. - 135 с.

6. Пшінько О.М. Підвищення довговічності бетонних та залізобетонних виробів і конструкцій: Навчальний посібник. - Дніпропетровськ: ДІІТ, 1995. - 76 с.

7. Пшінько О.М. Підвищення довговічності бетонних та залізобетонних виробів і конструкцій: Навчальний посібник: Друге видання. - Дніпропетровськ: ДІІТ, 1996. - 156 с.

8. Ударно-вибрационная технология изготовления сборного железобетона/Б.В. Гусев, В.Г. Зазимко, Ю.Л. Заяц, А.Н. Пшинько//Бетон и железобетон. - 1981. - № 12. - С. 19-20.

9. Проблемы бесперегрузочных и комбинированных перевозок/Демин Ю.В., Кирпа Г.Н., Пшинько А.Н., Савчук О.М., Степанов В.В.//Залізничний транспорт України. - 1998. - № 1. - С. 37-42.

10. Пшинько А.Н., Руденко Н.Н. Проблемы ремонта инженерных транспортных сооружений//Залізничний транспорт України. - 2000. - № 3. - С. 12-14.

11. Пшинько А.Н., Руденко Н.Н. Особенности ремонта искусственных транспортных сооружений//Залізничний транспорт України. - 2001. - № 2. - С. 14-16.

12. Пшінько О.М., Пунагін В.М., Руденко Н.М. Технологічні правила підводного ремонту бетонних та залізобетонних штучних споруд: Затв. Держ. адміністрацією залізничного транспорту Мін. транспорту України. - К., 2000. - 36 с.

13. Реологические основы удобоукладываемости бетонных смесей/В.Н. Пунагин, Н.Н. Руденко, А.Н. Пшинько, А.А. Шишкин//Ресурсосберегающие технологии бетонов в транспортном и гидротехническом строительстве. - Днепропетровск: Полиграфист. - 1995. - Вып. 1. - С. 26-28.

14. Пшинько А.Н., Нетеса Н.И., Еременко В.А. Повышение эффективности использования цемента введением рационального количества микронаполнителей// Ресурсосберегающие технологии бетонов в транспортном и гидротехническом строительстве. - Днепропетровск: Полиграфист. - 1995. - Вып. 2. - С. 45-51.

15. Пшинько А.Н. Проблемы долговечности бетонов//Ресурсосберегающие технологии бетонов в транспортном и гидротехническом строительстве. - Днепропетровск: Арт-Пресс. - 1997. - Вып. 3. - С. 17-18.

16. Пшинько А.Н. Приготовление бетонной смеси в условиях повышенных температур//Ресурсосберегающие технологии бетонов в транспортном и гидротехническом строительстве. - Днепропетровск: Арт-Пресс. - 1997. - Вып. 4. - С.5-7.

17. Пшинько А.Н. Исследование фазового состава цементного камня подводного твердения//Ресурсосберегающие технологии бетонов в транспортном и гидротехническом строительстве. - Днепропетровск: Арт-Пресс. - 1997. - Вып. 5. - 1998. - С. 5-10.

18. Пшинько А.Н. Гигрометрические свойства бетона в условиях попеременного увлажнения и высушивания//Вісник академії: Наук. та ін форм. бюл./ПДАБА: Дніпропетровськ. - 1999. - № 9. - С. 41-46.

19. Пшинько А.Н. Основные положения технологических правил по подводному ремонту транспортных сооружений//Ресурсосберегающие технологии бетонов в транспортном и гидротехническом строительстве - Днепропетровск: Арт-Пресс. - 1999. - Вып. 6. - С. 3-11.

20. Пшинько А.Н. Анализ способов подводного бетонирования при ремонте транспортных сооружений//Ресурсосберегающие технологии бетонов в транспортном и гидротехническом строительстве. - Днепропетровск: Арт-Пресс. - 1999. - Вып. 7. - С. 3-13.

21. Пшинько А.Н., Руденко Н.Н. Проблема восстановления искусственных транспортных сооружений//Сб. науч. тр. "Строительство, материаловедение, машиностроение" - Днепропетровск: GAUDEAMUS. - 2000. - Вып. 10. - С. 328-331.

22. Пшинько А.Н., Пунагин В.Н., Руденко Н.Н. Особенности структурообразования алюминатов в активированных цементных системах//Ресурсосберегающие технологии в транспортном и гидротехническом строительстве. - Днепропетровск: Арт-Пресс. - 2000. - Вып. 8. - С. 126-130.

23. Кислий Г.П., Пшінько О.М. Проблеми ремонту транспортних споруд //Автомобільні дороги та дорожнє будівництво. - Київ. - 2000. - Вип. 59. - С. 190-192.

24. Разработка технических требований и составов инъекционных растворов/Савицкий Н.В., Пшинько А.Н., Крекнина Е.А., Зинкевич А.Н., Савицкий А.Н., Шипко Г.Л.//Сб. науч. тр. "Строительство, материаловедение, машиностроение" - Днепропетровск: ПГАСА. - 2001. - Вып. 14. - С. 121-123.

25. Пшинько А.Н. Метод технико-экономической оценки проектных решений//Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. - Дніпропетровськ: ПДАБтаА. - 2001. - №12. - С. 48-55.

26. Пат. 34364 А UA, МПК 6 С04В14/04. Комплексна домішка/Пшінько О.М., Чернік В.І., Руденко Н.М., Колесниченко І.І., Краснюк А.В., Громова О.В.; Дніпропетровський державний технічний університет залізничного транспорту. - № 99063684; Заявл. 30.06.99; Опубл. 15.02.2001; Бюл. № 1. - 3 с.

27. Пат. 34366 А UA, МПК 6 С04В40/00. Спосіб активації цементної в'яжучої системи/Пшінько О.М., Таран А.М., Пунагін В.М., Руденко Н.М., Краснюк А.В., Громова О.В.; Дніпропетровський державний технічний університет залізничного транспорту. - № 99063686; Заявл. 30.06.99; Опубл. 15.02 2001; Бюл. № 1. - 3 с.

28. Пат. 37980 А UA, МПК 7 В28С5/46. Установка для активації в'яжучої суспензії/О.М. Пшінько, В.М. Пунагін, Н.М. Руденко, В.О. Герасименко; Дніпропетровський державний технічний університет залізничного транспорту. - № 2000052724; Заявл. 15.05.2000; Опубл. 15.05. 2001; Бюл. № 4. - 3 с.

29. Правила изготовления железобетонных изделий по ударной и ударно-вибрационной технологии/Файвусович А.С., Усовиков В.И., Гусев Б.В., Руденко И.Ф., Митник Г.С., Крюков Б.И., Литвин Л.М., Логвиненко Е.А., Зазимко В.Г., Пшинько А.Н., Заяц Ю.Л., Нетеса Н.И., Горенштейн И.В. - Киев: НИИСП, 1982. - 31 с.

30. Рекомендации по низкочастотным режимам уплотнения бетонной смеси/ Гусев Б.В., Усов Б.А., Синева Е.А., Алиев А.Г., Кан П.Х., Аскаров Б.А., Алимов Х.А., Рахимов Б.Х., Зазимко В.Г., Пшинько А.Н., Лесюк И.Н., Зыков Б.И., Олехнович К.А., Бочаров Н.А. - Ташкент: Госстрой УзССР, 1984. - 24 с.

31. Оптимизация свойств дорожных бетонов с суперпластификатором С-3 при виброуплотнении их низкочастотными асимметричными режимами. Ю.М. Баженов, В.Г. Зазимко, Ю.Л. Заяц, А.Н. Пшинько//Вопросы механики и технологии сборного железобетона, применяемого для железнодорожного строительства. - Днепропетровск: ДИИТ. - 1981. - Вып. 217/5. - С. 16-24.

32. Пшинько А.Н., Лисняк В.П. Экспериментальное исследование влияния форм колебаний системы "бетонная смесь в форме" на однородность технических свойств бетона при виброуплотнении с инерционным пригрузом//Вопросы механики и технологии сборного железобетона, применяемого для железнодорожного строительства. - Днепропетровск: ДИИТ. - 1981. - Вып. 217/5. - С. 32-37.

33. Лисняк В.П., Пшинько А.Н., Унига В.В. Условия рационального виброуплотнения бетонной смеси с применением безынерционного пригруза//Вопросы механики и сборного железобетона, применяемого для железнодорожного строительства. - Днепропетровск: ДИИТ. - 1984. - С. 28-32.

34. Лисняк В.П., Пшинько А.Н. Определение рационального момента приложения инерционного пригруза//Совершенствование процесса уплотнения сборного железобетона, применяемого для железнодорожного строительства. - Днепропетровск: ДИИТ. - 1988. - С. 32-37.

35. Пшинько А.Н., Клочко Б.Г. Разработка синтетических пластифицирующих добавок на базе местного сырья//Ресурсосберегающие технологии бетонов в транспортном и гидротехническом строительстве. - Днепропетровск: Полиграфист. - 1995. - Вып. 1. - С. 8-9.

36. Модификация бетонной смеси в процессе прессования/В.Н. Пунагин, А.Н.Пшинько, Н.Н. Руденко, Б.Б. Хасанов//Ресурсосберегающие технологии бетонов в транспортном и гидротехническом строительстве. - Днепропетровск: Полиграфист. - 1995. - Вып. 1. - С. 17-18.

37. Гваджаиа Б.Д., Клочко Б.Г., Пшинько А.Н. Улучшение свойств бетонной смеси применением укрупнителей мелкого заполнителя//Ресурсосберегающие технологии бетонов в транспортном и гидротехническом строительстве. - Днепропетровск: Полиграфист. - 1995. - Вып. 1. - С. 24-25.

38. Исследование искусственных пористых заполнителей и легких бетонов на их основе/Муршед Ареф, А.Н. Пшинько, Н.Н. Руденко, С.Н. Руденко //Ресурсосберегающие технологии бетонов в транспортном и гидротехническом строительстве. - Днепропетровск: Полиграфист. - 1995. - Вып. 1. - С. 30-31.

39. Нетеса Н.И., Пшинько А.Н. Эффективность использования цемента - важнейшая задача строительства//Ресурсосберегающие технологии бетонов в транспортном и гидротехническом строительстве. - Днепропетровск: Полиграфист. - 1995. - Вып. 1. - С. 57-59.

40. Гваджаиа Б.Д., Пшинько А.Н. Мезоструктура бетонной смеси и бетона в зависимости от свойств мелкого заполнителя//Ресурсосберегающие технологии бетонов в транспортном и гидротехническом строительстве. - Днепропетровск: Полиграфист. - 1996. - Вып. 2. - С. 21-22.

41. Расчетно-экспериментальный метод прогнозирования стойкости гидротехнического бетона/Е.Б. Бендерский, Б.Н. Дикарев, Б.Г. Клочко, А.Н. Пшинько //Ресурсосберегающие технологии бетонов в транспортном и гидротехническом строительстве. - Днепропетровск: Полиграфист. - 1996. - Вып. 2. - С. 24-26.

42. Макаров Б.С., Пшинько А.Н., Лисняк В.П. Определение времени первой стадии уплотнения бетонной смеси//Ресурсосберегающие технологии бетонов в транспортном и гидротехническом строительстве. - Днепропетровск: Полиграфист. - 1996. - Вып. 2. - С. 44.

43. Пшинько А.Н., Смирнова О.В., Еременко В.А. Особенности получения легкобетонных стеновых блоков//Ресурсосберегающие технологии бетонов в транспортном и гидротехническом строительстве. - Днепропетровск: Полиграфист. - 1996. - Вып. 2. - С. 31-32.

44. Пшинько А.Н. Длительная прочность бетона в условиях повышенных температур//Ресурсосберегающие технологии бетонов в транспортном и гидротехническом строительстве. - Днепропетровск: Арт-Пресс. - 1997. - Вып. 3. - С. 11-13.

45. Пшинько А.Н., Кривошеев К.Э. Влияние структурной пористости на долговечность гидротехнического бетона//Ресурсосберегающие технологии бетонов в транспортном и гидротехническом строительстве. - Днепропетровск: Арт-Пресс. - 1997. - Вып. 3. - С. 112-113.

46. Пшинько А.Н. Изменение пористости бетона в условиях повышенных температур//Ресурсосберегающие технологии бетонов в транспортном и гидротехническом строительстве. - Днепропетровск: Арт-Пресс. - 1997. - Вып. 4. - С. 8-11.

47. Разработка биогеохимического подхода к проектированию составов бетона/Савин Л.С., Пунагин В.Н., Подгорная Е.О., Василенко С.В., Савин Ю.Л., Пшинько А.Н.//Ресурсосберегающие технологии бетонов в транспортном и гидротехническом строительстве. - Днепропетровск: Арт-Пресс. - 1997. - Вып. 4. - С. 154-156.

48. Аксиоматические основы технологии бетона/Савин Л.С., Савин Ю.Л., Пшинько А.Н., Подгорная Е.О., Макаров Б.С.//Ресурсосберегающие технологии бетонов в транспортном и гидротехническом строительстве. - Днепропетровск: Арт-Пресс. - 1998. - Вып. 5. - С. 15-20.

49. Бетонная смесь как биохимтехносистема/Пшинько А.Н., Савин Л.С., Подгорная Е.О., Савин Ю.Л., Лисняк В.П.//Ресурсосберегающие технологии бетонов в транспортном и гидротехническом строительстве. - Днепропетровск: Арт-Пресс. - 1998. - Вып. 5. - С. 20-23.

50. Пшинько А.Н., Пунагин В.Н., Краснюк А.В. Особенности назначения и оптимизации составов бетона для подводных ремонтных работ//Ресурсосберегающие технологии бетонов в транспортном и гидротехническом строительстве. - Днепропетровск: Арт-Пресс. - 1999. - Вып. 6. - С. 19-27.

51. Пшинько А.Н., Майко В.П. Высокопрочные ремонтные бетоны на основе рядовых цементов//Тр. Респуб. конф. "Технология и организация реконструкции промышленных предприятий".- Днепропетровск. - 1985. - Ч. 2. - С. 79-80.

52. Казакевич М.И., Кулябко В.В., Пшинько А.Н. Виброэкологический мониторинг конструкций многоэтажных зданий и сооружений//Proceedinq 4th intern. Conf. “Modern Building Materials, Structures and Techniques”; Vilnius, Lithuania; Vilnius “TECHNIKA”. - 1995. - Р. 88-93.

53. Пшинько А.Н., Черных В.А., Макаров Б.С. Особенности макроструктуры песчаного бетона с микронаполнителем//Тр. Междунар. науч.-технической конфер. "Проблемы современного материаловедения". - Днепропетровск: ПГАСА. - 1995. - С. 124-125.

54. Модели и методы анализа сложных инженерно-технических и технологических объектов/А.Н. Пшинько, В.Т. Доманский, В.Б. Землянов, В.В. Скалозуб//JУЖЕЛ - 98. The 5th international scientific conference of railway experts. - 1998. - Vrnjacka Banja, Yugoslavia. - S. 325-328.

55. Способ уплотнения бетонной смеси: А.с. №833441 СССР, МКИ В 28 В 1/08 /Гусев Б.В., Зазимко В.Г., Сулименко Л.М., Болтрык М. (ПНР) и Пшинько А.Н. (СССР); Конструкторское технологическое бюро "Мосоргстройматериалы" и Днепропетровский институт инженеров железнодорожного транспорта. - № 2750547/29-3; Заявлено 09.04.79; Опубл. 23.05. 81, Бюл. № 20. - 6 с.

56. Форма для изготовления предварительно-напряженных железобетонных труб: А.с. №1668590 Украина, МКИ 5Е04С5/12 /Гусев Б.В., Зазимко В.Г., Пшинько А.Н. (СССР); Днепропетровский институт инженеров железнодорожного транспорта. - Заявлено 17.11.86; Опубл. 07.08.91, Бюл. № 9. - 4 с.

57. Пат. 34074 А UA, МПК 6 С04В26/00. Полімерцементна суміш/Пшінько О.М., Таран А.М., Руденко Н.М., Громова О.В., Краснюк А.В.; Дніпропетровський державний технічний університет залізничного транспорту. - № 99052957; Заявл. 28.05.99; Опубл. 15.02.2001; Бюл. № 1. - 3 с.

58. Пат. 37979 А UA, МПК 7 С04В40/00. Спосіб активації в'яжучої системи/ О.М. Пшінько, В.М. Пунагін, Н.М. Руденко, В.О. Герасименко; Дніпропетровський державний технічний університет залізничного транспорту. - № 2000052723; Заявл. 15.05.2000; Опубл. 15.05. 2001; Бюл. № 4. - 3 с.

59. Пат. 36692 А UA, МПК 6 С04В26/00. Бетонна суміш/Савін Л.С., Пшінько О.М., Савін Ю.Л., Пунагін В.М., Таран А.М., Клочко Б.Г., Заяць Ю.Л.; Дніпро-петровський державний технічний університет залізничного транспорту. - №2000010466; Заявл. 28.01.2000; Опубл. 16.04. 2001; Бюл. № 3. - 3 с.

60. Пат. 36701 А UA, МПК 6 С04В24/40. Сировинна суміш для виготовлення газобетону/СавінЛ.С., Пшінько О.М., Савін Ю.Л., Пунагін В.М, Лісняк В.П.,

Клочко Б.Г., Заяць Ю.Л.; Дніпропетровський державний технічний університет залізничного транспорту. - № 2000010498; Заявл. 31.01.2000; Опубл. 16.04. 2001;

Бюл. № 3. - 3 с.

61. Пат. 36765 А UA, МПК 6 С04В7/02. Сировинна суміш для одержання портландцементу/Савін Л.С., Пшінько О.М., Савін Ю.Л., Пунагін В.М.,

Сущенко В.В., Заяць Ю.Л.; Дніпропетровський державний технічний університет залізничного транспорту. - № 2000020635; Заявл. 07.02.2000; Опубл. 16.04. 2001; Бюл. № 3. - 3 с.

АНОТАЦІЯ

Пшінько О.М. Основи технології підводного бетонування при ремонті штучних транспортних споруд. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.23.08 - технологія промислового та цивільного будівництва.

У дисертації розроблені наукові основи технології виробництва підводних бетонних робіт при ремонті і відновленні штучних транспортних споруд, що забезпечуються за рахунок комплексного вирішення технологічних, матеріалознавчих та організаційних проблем підводного ремонту.

Сформульовано наукові принципи розробки проектів виробництва підводних ремонтних робіт на основі комплексного аналізу умов експлуатації і стану транспортної споруди, що підлягає відновленню, а також умов організації бетонних робіт.

Виконано систематизацію організаційно-технологічних параметрів об'єктів, які підлягають відновленню, що дозволяє структурно класифікувати фактори, які визначають умови підводного ремонту транспортних споруд.

Розроблено наукові основи підвищення експлуатаційних характеристик бетонного шару при відновленні транспортних споруд. Встановлено, що найбільш ефективним способом підвищення експлуатаційних характеристик ремонтного шару і його зчеплення зі старою кладкою є застосування бетонної суміші на активованій в'яжучій речовині, що забезпечує збільшення міцності зчеплення у віці 3 доби у 3,1…3,4 рази.

З урахуванням особливостей ведення підводних ремонтних бетонних робіт розроблено аналітичну методологію техніко-економічного обґрунтування різних варіантів проекту виробництва підводних ремонтних робіт, що містить методику оптимізації проектних рішень для конкретних умов підводних ремонтно-відбудовчих робіт на транспортних спорудах.

Ключові слова: підводне бетонування та ремонт, проект виробництва робіт, технологія, критерії ефективності, гідротехнічний бетон, активація, міцність зчеплення.

АННОТАЦИЯ

Пшинько А.Н. Основы технологии подводного бетонирования при ремонте искусственных транспортных сооружений. Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.23.08 - технология промышленного и гражданского строительства.

В диссертации созданы научные основы технологии производства подводных бетонных работ при ремонте и восстановлении искусственных транспортных сооружений за счет комплексного решения технологических, материаловедческих и организационных проблем подводного ремонта, дополняемого положениями разработанной методики технико-экономической оценки проектных решений. Показано, что выполнение ремонтных работ невозможно без разработки специального проекта производства подводных ремонтных работ (ППП РР). Для решения поставленной проблемы сформулированы научные принципы разработки ППП РР на основе комплексного анализа условий эксплуатации и состояния восстанавливаемого транспортного сооружения и условий организации бетонных работ.

Основные исследования посвящены разработке способов подводного бетонирования ремонтируемых элементов транспортных сооружений различного вида, типа разрушения и расположения конструкций относительно уровня воды. Рассмотрены технологические особенности ремонта элементов транспортных сооружений, разделенных на подводные, постоянно находящиеся в воде; расположенные в зоне переменного горизонта воды (наиболее опасный участок разрушения сооружений), а также на надводные, подвергающиеся эпизодическому воздействию воды и мороза. Такое распределение позволило выбрать оптимальные технологические решения, а также исходные материалы для бетонной смеси.

Установлено, что качество ремонтного бетонирования зависит от технологии закачки смеси, заглубления труб, скорости подачи смеси и особенно от состава бетона. Эти положения послужили основой при разработке метода прогнозирования дальности распространения растворной или бетонной смеси под водой. Метод основан на учете активных и пассивных действующих сил в межзерновом пространстве заполнителя. К активным относятся масса и кинетическая энергия бетонной смеси при ее движении в трубе, к пассивным - тормозящее движение смеси, противодавление водной среды, потеря давления вследствие бокового (о стенки) и внутреннего (между компонентами) трения бетонной смеси и сопротивление ее продвижению вследствие деформации вылитой части бетона. Продвижение раствора в каменной наброске под водой физически представлено как движение тяжелой вязкой жидкости сквозь пустотные каналы наброски под давлением, пропорциональным произведению плотности на высоту столба раствора во вливающей трубе. Двигаясь по этим каналам, раствор преодолевает силу тяжести вылитого раствора и сопротивление сдвигу от трения по поверхности крупного заполнителя. Такое движение заполнителя продолжается до наступления равновесия между давлением всего раствора во вливающей трубе и силами сопротивления.

Выполнен научно обоснованный анализ и определены параметры технологических процессов подводного ремонта различных видов и сложности применимо к транспортных сооружениям, эксплуатируемым в водной среде, в том числе в средах с высокой степенью агрессивности.

С учетом положительных сторон существующих способов подводного бетонирования разработан новый комбинированный способ ремонта и восстановления искусственных транспортных сооружений, в основе которого лежит применение активированного вяжущего. Впервые в технологии подводных бетонов активация вяжущего основана на физическом явлении кавитации, действующей на все компоненты цементной системы в специально разработанном реакторе-активаторе. Доказано, что физико-химическая активация цементной системы осуществляется при столкновении встречных струй материальных частиц, расположенных в жидкой фазе. В связи с этим на основе системного анализа структурообразования гидротехнического бетона на активированном вяжущем в водной среде разработана теория состава бетонной смеси и бетона, представленная системой уравнений для выбора и оптимизации состава по любому критерию оптимальности.

Разработаны научные основы повышения эксплуатационных характеристик бетонного слоя при восстановлении транспортных сооружений. Доказано, что качество ремонта искусственных транспортных сооружений и восстановление их несущей способности определяется прочностью сцепления нового бетона с поверхностью старой кладки. Применение активированного вяжущего обеспечивает увеличение прочности сцепления в возрасте 3 сут в 3,1…3,4 раза, а содержание свободного гидроксида кальция не превышает 4%, что является необходимым условием для получения коррозионно-стойкого материала.

Решение технологических и материаловедческих проблем подводного бетонирования дополняется организационными основами производства подводного ремонта, куда относится разработка штатной структуры и вертикальной подчиненности технического персонала ремонтной организации.

Разработана аналитическая методология технико-экономического обоснования различных вариантов проекта производства подводных ремонтных работ, включающая методику оптимизации проектных решений для конкретных условий подводных ремонтно-восстановительных работ на транспортных сооружениях. Показано, что максимум эффективности целевой функции совпадает с максимумом функции Лагранжа при ограничении производственных затрат для конкретных условий подводного ремонта, что допускает использование дифференциальных уравнений в частных производных для отыскания наибольшей эффективности в виде совокупности алгебраических зависимостей.

Ключевые слова: подводное бетонирование и ремонт, проект производства работ, технология, критерии эффективности, гидротехнический бетон, активация, прочность сцепления.

ABSTRACT

Pshin'ko O.M. The basis of Technology of underwater concreting and repairing artificial transport structures. Manuscript.

The dissertation for gaining a scientific degree of Master of Science; specialty 05.23.08 - Technology of industrial and civil engineering.

The scientific basis of technology of underwater concreting works, which are realized by settling technological, material knowledge and managerial problems of underwater repairing works during reconditioning and repairing artificial transport structures have been developed in the dissertation.

The scientific principles of project designs of underwater repairing works based on complex analysis of operating and current conditions of transport structure, which is the subject to be repaired as well as management conditions of concerning works have been formulated.

The systematization of organizational technological parameters of the structures, which are to be reconditioned have been accomplished. This systematization provides to classify the parameters structurally, which determine the conditions of underwater repairing transport structures.

The scientific basis of improving the performance of the concrete layer during reconditioning transport structures has been developed. It has been found that the most effective method of improving the performance of the concrete repairing layer and its adhesion with the existing masonry is the use of the concrete mix with activated cementing material, which increases the strength of adhesion in 3.1 - 3.4 times after 3 days curing time.

Taking into account the character of underwater concerning repairing works the analytical methodology of technical economical support of various project designs of carrying out the underwater repairing works that includes the method of project design optimization for the particular conditions of the underwater repairing works in transport structures has been developed

Keywords: underwater concerning and repairing, project design of carrying out works, technology, efficiency criteria, hydraulic concrete, activation, adhesion strength.

Размещено на Allbest.ru