Өвлийн нөхцөлд бетон цутгах технологи
Манай улсын барилгын салбарт 1990–ээд оны дунд үеэс эхлэн цутгамал бүтээцтэй барилга баригдаж эхэлсэнээс өнөөдрийг хүртэл бетон хольц, зуурмагийн үйлдвэрүүдийн болон угсралтын технологи ч эрс өөрчлөгдөн хөгжиж байна. Цаашид ч илүүтэйгээр хөгжиж их бүтээн байгуулалтын ажил ойрын хэдэн жил тасралтгүй явагдах нь тодорхой. Гэвч эх газрын эрс тэс, хүйтэн уур амьсгал 6-7 сарын турш үргэлжилдэг манай орны нөхцөлд барилгын талбай дээр цутгамал бетоны ажил улирлын эрхшээлд оршин тогтнож байна. Манай орны цаг агаарын нөхцөл цутгамал бетоны технологит бараг бүхий л улиралд тохиромжтой бус нөлөөлөл үзүүлж байдаг.
1990 оноос өмнө барилгын үйлдвэрлэлд нэвтрүүлсэн угсармал, угсармал-цутгамал хосолсон хийцтэй барилгуудыг өвлийн нөхцөлд барьж угсрах арга, технологи байсан хэдий ч хуучнаар ЗХУ-ын мэргэжилтнүүд болон тухайн үеийн барилгачдаас залгамжлан авч нутагшуулж амжаагүй.
Өнөөдөр нийгмийн хэрэгцээ, цаг үеийн шаардлагаар 1960-70-аад оны үйлдвэрийн нэг маягийн угсармал-төмөр бетон хийц бүтээц, түүнд зориулсан нормативт баримт бичгүүд бараг л хэрэглэгдэхгүй болж, харин барилгын талбай дээр шууд хэв хашмалд цутгах технологи тэргүүлж, үүнээс шалтгаалан олон хүчин зүйлс өөрчлөгдөж байна. Жишээ нь: Өндөр барилгууд олноор баригдаж бетоны анги В15-17–оос В25-30 болтлоо дээшилж, мөн бүтээцийн хийц элементүүдийн хэлбэр хэмжээ, тухайлбал нимгэн ханат цутгамал хийц бүтээцтэй төсөллөх болж, тухайлбал зоорийн ханын хийц, угсармал гулдмайн зузаан 40 - 60 см байсан бол одоо 20 см цутгамал хана, давхар хоорондын хучилт 16 см нимгэн, тухай элементийн гадаргуугийн модуль Мп ≥10 м-1 болсон байна.
Цутгалтын технологи ч эрс өөрчлөгдөж, бетон хольцын хөдөлгөөнт чанарыг конусын суултаар хэмждэг байсан бол өнөөдөр багадаа 18-24 см тархалттай бетон хольцыг олон талын үйлчилгээтэй супер, гипер пластификатор нэмэлтүүд ашиглан бетон-шахуургаар гүйцэтгэж байна. Тэгвэл өнөөдрийн технологит зориулсан норм дүрм шинэчлэгдээгүйгээс нимгэн ханат хийц бүтээцэд тохирохгүй болсон тул шинэчлэх, уламжлалт аргуудыг хослуулах, өвлийн нөхцлийн технологийг нэвтрүүлэх шаардлага хэрэгцээ байсаар байна. Өвлийн бетоны судалгааны ажлыг 2000 оноос хойш манай улсын эрдэмтдээс доктор Ц.Батмягмар, Р. Хишгээ, Т. Хажидсүрэн, М. Сугар нар л гүйцэтгэсэн байна.
Энэ нийтлэлд хойд хөрш ОХУ-д өвлийн улиралд бетон цутгах технологи хэрхэн хөгжиж, орчин үед үйлдвэрлэл дээр ямар аргууд ашиглаж байгаа талаар та бүхэнд танилцуулах болно. Сибирийн төв болох Новосибирск хот өвөлдөө -45 ֠ С түүнээс доош хүйтэрч 7-8 сар үргэлжилнэ. ОХУ-ын барилгын үйлдвэрлэлд өвлийн бетоны түүхэн хөгжлийн явцад 8-9 арга шалгарч, тэдгээрийг одоо ч үйлдвэрлэлд хэрэглэж байна. Өвлийн бетоны технологит олон хүчин зүйлс нөлөөлдөг бөгөөд юуны түрүүнд:
1990 оноос өмнө барилгын үйлдвэрлэлд нэвтрүүлсэн угсармал, угсармал-цутгамал хосолсон хийцтэй барилгуудыг өвлийн нөхцөлд барьж угсрах арга, технологи байсан хэдий ч хуучнаар ЗХУ-ын мэргэжилтнүүд болон тухайн үеийн барилгачдаас залгамжлан авч нутагшуулж амжаагүй.
Өнөөдөр нийгмийн хэрэгцээ, цаг үеийн шаардлагаар 1960-70-аад оны үйлдвэрийн нэг маягийн угсармал-төмөр бетон хийц бүтээц, түүнд зориулсан нормативт баримт бичгүүд бараг л хэрэглэгдэхгүй болж, харин барилгын талбай дээр шууд хэв хашмалд цутгах технологи тэргүүлж, үүнээс шалтгаалан олон хүчин зүйлс өөрчлөгдөж байна. Жишээ нь: Өндөр барилгууд олноор баригдаж бетоны анги В15-17–оос В25-30 болтлоо дээшилж, мөн бүтээцийн хийц элементүүдийн хэлбэр хэмжээ, тухайлбал нимгэн ханат цутгамал хийц бүтээцтэй төсөллөх болж, тухайлбал зоорийн ханын хийц, угсармал гулдмайн зузаан 40 - 60 см байсан бол одоо 20 см цутгамал хана, давхар хоорондын хучилт 16 см нимгэн, тухай элементийн гадаргуугийн модуль Мп ≥10 м-1 болсон байна.
Цутгалтын технологи ч эрс өөрчлөгдөж, бетон хольцын хөдөлгөөнт чанарыг конусын суултаар хэмждэг байсан бол өнөөдөр багадаа 18-24 см тархалттай бетон хольцыг олон талын үйлчилгээтэй супер, гипер пластификатор нэмэлтүүд ашиглан бетон-шахуургаар гүйцэтгэж байна. Тэгвэл өнөөдрийн технологит зориулсан норм дүрм шинэчлэгдээгүйгээс нимгэн ханат хийц бүтээцэд тохирохгүй болсон тул шинэчлэх, уламжлалт аргуудыг хослуулах, өвлийн нөхцлийн технологийг нэвтрүүлэх шаардлага хэрэгцээ байсаар байна. Өвлийн бетоны судалгааны ажлыг 2000 оноос хойш манай улсын эрдэмтдээс доктор Ц.Батмягмар, Р. Хишгээ, Т. Хажидсүрэн, М. Сугар нар л гүйцэтгэсэн байна.
Энэ нийтлэлд хойд хөрш ОХУ-д өвлийн улиралд бетон цутгах технологи хэрхэн хөгжиж, орчин үед үйлдвэрлэл дээр ямар аргууд ашиглаж байгаа талаар та бүхэнд танилцуулах болно. Сибирийн төв болох Новосибирск хот өвөлдөө -45 ֠ С түүнээс доош хүйтэрч 7-8 сар үргэлжилнэ. ОХУ-ын барилгын үйлдвэрлэлд өвлийн бетоны түүхэн хөгжлийн явцад 8-9 арга шалгарч, тэдгээрийг одоо ч үйлдвэрлэлд хэрэглэж байна. Өвлийн бетоны технологит олон хүчин зүйлс нөлөөлдөг бөгөөд юуны түрүүнд:
- Халуун бүлээн бетон хольц бэлтгэх технологи, хольцыг хөргөхгүйгээр ажлын байранд төслийн байр, хэв хашмалд хүргэх;
- Бетон хольцыг зохих бат бэхээ автал бэхжүүлэх нь гадна агаарын болон бетоны бэхжих үеийн температурын горим түүнийг хянах арга, бат бэх, хугацааны хамаарлын технологийн тооцоо гэж ойлгоно.
- Бетоны бэхжилтийн явцын болон тодорхой үеүдэд /7;14;28;60;90 хоногт/ хэвийг задлах үеийн бетоны бат бэх, хүлээж авах дүрэм, бүтээцэд даац өгөх хугацаа, хэв хашмалын дулаалга, материалын дулаан дамжуулах, хадгалах чадвар, тухайн хийц элементийн арматурчлалын хэмжээ, гадаргуугийн модуль, дулаан багтаамж түүнчлэн цементийн төрөл, марк, идэвхжилтийн илтгэлцүүр чухал үүрэгтэй байдаг.
Технологийн аргуудыг дараах байдлаар бүлэглэж авч үзнэ:
- Дулаалах арга: дулааныг нь алдагдуулахгүйгээр барьж улмаар цементээс ялгарах дулааныг ч нэмэрлэн зохистой бат бэхтэй болтол нь арчлах;
- Цутгасны дараа зохиомлоор халааж бэхжүүлэх / цахилгаан-дулааны эх үүсвэр ашиглах/;
- Усанд химийн бодис нэмэн түүний хөлдөх температурыг нь доошлуулахыг “химийн нэмэлт”-ийн арга гэх мэт.
Өвлийн нөхцөлд бетон цутгах технологи, тавигдах ерөнхий шаардлагыг Цутгамал бетон, төмөрбетон бүтээц БНбД 52-02-05, Цутгамал төмөр бетон бүтээцийн ажил гүйцэтгэх заавар БД 52-102-04-д нормчилж, АГТ, ТК боловсруулахыг зөвлөсөн байгаа. Гэвч практикт ажил гүйцэтгэгч талбайн инженер технологийн карт зохиох, боловсруулах цаг зав бололцоо хязгаарлагдмал, үлгэрчилсэн заавар, гарын авлага ховор, тэд ихэнх цагийг өдөр тутмын үйлдвэрлэлийн үйл ажиллагаа, захиргаа аж ахуйн, ажиллах хүч талбайн зохион байгуулалт, материалын захиалга, тоо хэмжээ, график гэх мэт ажилд зарцуулж, нэг л мэдэхэд барилга ашиглалтанд өгөх хугацаа дуусна. Мөн боловсролын системийн өөрчлөлт, барилгын инженерийн бакалавр, цаашилбал магистрын хөтөлбөрт ч өвлийн бетоны технологийн хичээлийн эзлэх хувь хэмжээ бага, гэвч төгсөөд бүгд өвлийн нөхцөлд ажиллах чадвартай байхыг практик шаардана. Өнөөдөр зах зээл дээр өвлийн нөхцөлд барилга барих технологитой компанид ажил хангалттай байна.
Өвлийн нөхцөлд цутгамал бетоны ажил гүйцэтгэх үед шаардлагатай параметрүүдийг тодорхойлох технологийн горимын тооцоог онолын хувьд тооцооны, дифференциаль тэгшитгэлийн, графикийн, физик, хагас үйлдвэрлэлийн туршилтын аргаар тус тус тооцоолж болох ч инженерээс дулааны физикийн, термодинамикийн, цахилгааны, химийн шинжлэх ухааны өргөн мэдлэг шаардагдах ба манай орны цаг агаарын болон бусад үзүүлэлтүүдийг тооцсон программ хангамж хэрэглээнд нэвтрээгүй байна. Олон улсад болон ОХУ-д ашиглаж байгаа Solidworks, Simulation, Elcut, Heat-3 зэрэг программууд нь харьцангуй өндөр үнэтэй тул ашиглах бололцоо байхгүй байна.
Бидний өнөөдөр барилгын талбайд ашиглаж байгаа “майхан” барьж бетонтой хамт орчны агаарын температурыг халааж бэхжүүлэх нь өртөг ихтэй аргуудын нэг юм. Зөвхөн бетоныг цахилгаан гүйдэл ашиглан халаах арга анх 1920-иод оны үед Шведийн эрдэмтэд анхлан нээж харин “ах нар” үйлдвэрлэлд нэвтрүүлсэн байдаг. Цахилгааны энергиэр халаах арга сайжирсаар өнөөдөр ч хэрэглээнд байна. Сибирь нутгийн хувьд гадна агаарын температур өвөлдөө – 45 ֠ С түүнээс доош хүйтэрдэг ч цутгамал бүтээцтэй барилгын угсралтын ажлыг өвлийн улиралд гүйцэтгэж байна.
Барилгын үйлдвэрлэлд ашиглаж байгаа технологийг шинжлэх ухааны судалгааны институт, их сургуулиуд олон жилийн турш нэвтрүүлж, тухайлбал Орос оронд үйлдвэржилтийн өмнөх 1930-аад оноос анхлан барилгын үйлдвэрлэлийг жилийн турш тасралтгүй явуулах зорилгоор академич К.С. Завриев, профессор Б.Г. Скрамтаев, С. А. Миронов нар өргөн цар хүрээтэй судалгааны ажлыг үйлдвэрлэлд нэвтрүүлж эхлүүлсэн өвлийн бетоны онолыг үндэслэгч нар юм. Тэд эхний 10 орчим жил норм норматив, лавлах, техникийн баримт бичиг боловсруулсан нь онолын үндэслэл, эх загвар, лавлах болон одоо ч ашиглагддаг. Үүний дараа тэд эх орны дайны жилүүдэд үйлдвэрүүдийг Урал, Сибирийн зүг нүүлгэн шилжүүлэх явцад мөн л өвлийн нөхцөлд бетоны ажил гүйцэтгэх асар их туршлага хуримтлуулсан.
Хүйтэн сэрүүн бүс нутгийн орнуудад анхлан барилгын үйлдвэрлэлд термосын аргыг ашиглаж эхэлсэн байдаг.
Дулааныг нь алдагдуулахгүйгээр барьж улмаар цементээс ялгарах дулааныг ч нэмэрлэн зохистой бат бэхтэй болтол нь арчлах бөгөөд узелиэс бетон хольцын температурыг цутгахаас өмнө (25-30 °С) хүртэл халаасан байх ёстой. Энэ аргаар -12 °С хүртэл, дулааны нөөцтэй, харьцангуй цул, масс ихтэй ихэвчлэн газар доорхи бетон, төмөрбетон суурийн, далангийн бетон, гидротехникийн байгууламжууд, нил суурийн бетонуудад өргөн ашигладаг. Бид ч өнөөдөр ашиглаж байгаа түгээмэл энгийн аргын нэг. Анх проф. Б.Г. Скрамтаевын зохиосон “дулааны балансын тэгшитгэл”-ийг үндэслэн бетоны температур, цементийн гидрацийн дулааныг технологийн тооцоонд ашиглана.
Энэ аргын давуу тал нь барилга үйлдвэрлэлийн талбай дээр бетоныг халаах, тоног төхөөрөмж зардал шаардахгүй боловч тэрхүү бетоныг хөлдөх хүртлээ нормоор заасан зохих бат бэх буюу хязгаарын бат бэхийг нь авахуулах тийм температур-чийгшлийн орчин нөхцөлийг бүрдүүлж бетон хольцыг бэлтгэхээс эхлээд зөөх, цутгах, бэхжүүлэх үед хүйтний эсрэг тусгай технологи баримтлах хэрэгтэй юм.
Цутгамал бетон, төмөрбетон бүтээц - БНбД 52-02-05-н 9.1-д хоногийн дундаж температур 5 °С-аас бага буюу өдөрт 0 °С –оос илүү дулаарахгүй болсон үеийг сэрүүн цаг агаарын нөхцөл гэж үзнэ. Өнөөдрийн урт, дулаан намрын хувьд 11-р сар хүртэл энэ аргыг ашиглах боловч дулааны нөөц багатай тухайлбал давхар дундын хучилт, балконы хашлага, парапет, мөгийн хавтан, өнгийц, мөрөвч цутгамал нимгэн хийцүүдэд тохирохгүй ялангуяа өндөрт салхины нөлөөлөлд хөлдөөх эрсдэлтэй. Бетоны ажлыг өвлийн улиралд гүйцэтгэх, тавигдах ерөнхий шаардлага БНбД 52-02-05, БД 52-102-04–д, шалгах аргыг MNS 1272:99-д тус тус заасны дагуу ажил гүйцэтгэх төсөл - АГТ, технологийн карт - ТК боловсруулж гүйцэтгэнэ.
Өвлийн нөхцөлд цутгамал бетоны ажил гүйцэтгэх үед шаардлагатай параметрүүдийг тодорхойлох технологийн горимын тооцоог онолын хувьд тооцооны, дифференциаль тэгшитгэлийн, графикийн, физик, хагас үйлдвэрлэлийн туршилтын аргаар тус тус тооцоолж болох ч инженерээс дулааны физикийн, термодинамикийн, цахилгааны, химийн шинжлэх ухааны өргөн мэдлэг шаардагдах ба манай орны цаг агаарын болон бусад үзүүлэлтүүдийг тооцсон программ хангамж хэрэглээнд нэвтрээгүй байна. Олон улсад болон ОХУ-д ашиглаж байгаа Solidworks, Simulation, Elcut, Heat-3 зэрэг программууд нь харьцангуй өндөр үнэтэй тул ашиглах бололцоо байхгүй байна.
Бидний өнөөдөр барилгын талбайд ашиглаж байгаа “майхан” барьж бетонтой хамт орчны агаарын температурыг халааж бэхжүүлэх нь өртөг ихтэй аргуудын нэг юм. Зөвхөн бетоныг цахилгаан гүйдэл ашиглан халаах арга анх 1920-иод оны үед Шведийн эрдэмтэд анхлан нээж харин “ах нар” үйлдвэрлэлд нэвтрүүлсэн байдаг. Цахилгааны энергиэр халаах арга сайжирсаар өнөөдөр ч хэрэглээнд байна. Сибирь нутгийн хувьд гадна агаарын температур өвөлдөө – 45 ֠ С түүнээс доош хүйтэрдэг ч цутгамал бүтээцтэй барилгын угсралтын ажлыг өвлийн улиралд гүйцэтгэж байна.
Барилгын үйлдвэрлэлд ашиглаж байгаа технологийг шинжлэх ухааны судалгааны институт, их сургуулиуд олон жилийн турш нэвтрүүлж, тухайлбал Орос оронд үйлдвэржилтийн өмнөх 1930-аад оноос анхлан барилгын үйлдвэрлэлийг жилийн турш тасралтгүй явуулах зорилгоор академич К.С. Завриев, профессор Б.Г. Скрамтаев, С. А. Миронов нар өргөн цар хүрээтэй судалгааны ажлыг үйлдвэрлэлд нэвтрүүлж эхлүүлсэн өвлийн бетоны онолыг үндэслэгч нар юм. Тэд эхний 10 орчим жил норм норматив, лавлах, техникийн баримт бичиг боловсруулсан нь онолын үндэслэл, эх загвар, лавлах болон одоо ч ашиглагддаг. Үүний дараа тэд эх орны дайны жилүүдэд үйлдвэрүүдийг Урал, Сибирийн зүг нүүлгэн шилжүүлэх явцад мөн л өвлийн нөхцөлд бетоны ажил гүйцэтгэх асар их туршлага хуримтлуулсан.
Хүйтэн сэрүүн бүс нутгийн орнуудад анхлан барилгын үйлдвэрлэлд термосын аргыг ашиглаж эхэлсэн байдаг.
Дулааныг нь алдагдуулахгүйгээр барьж улмаар цементээс ялгарах дулааныг ч нэмэрлэн зохистой бат бэхтэй болтол нь арчлах бөгөөд узелиэс бетон хольцын температурыг цутгахаас өмнө (25-30 °С) хүртэл халаасан байх ёстой. Энэ аргаар -12 °С хүртэл, дулааны нөөцтэй, харьцангуй цул, масс ихтэй ихэвчлэн газар доорхи бетон, төмөрбетон суурийн, далангийн бетон, гидротехникийн байгууламжууд, нил суурийн бетонуудад өргөн ашигладаг. Бид ч өнөөдөр ашиглаж байгаа түгээмэл энгийн аргын нэг. Анх проф. Б.Г. Скрамтаевын зохиосон “дулааны балансын тэгшитгэл”-ийг үндэслэн бетоны температур, цементийн гидрацийн дулааныг технологийн тооцоонд ашиглана.
Энэ аргын давуу тал нь барилга үйлдвэрлэлийн талбай дээр бетоныг халаах, тоног төхөөрөмж зардал шаардахгүй боловч тэрхүү бетоныг хөлдөх хүртлээ нормоор заасан зохих бат бэх буюу хязгаарын бат бэхийг нь авахуулах тийм температур-чийгшлийн орчин нөхцөлийг бүрдүүлж бетон хольцыг бэлтгэхээс эхлээд зөөх, цутгах, бэхжүүлэх үед хүйтний эсрэг тусгай технологи баримтлах хэрэгтэй юм.
Цутгамал бетон, төмөрбетон бүтээц - БНбД 52-02-05-н 9.1-д хоногийн дундаж температур 5 °С-аас бага буюу өдөрт 0 °С –оос илүү дулаарахгүй болсон үеийг сэрүүн цаг агаарын нөхцөл гэж үзнэ. Өнөөдрийн урт, дулаан намрын хувьд 11-р сар хүртэл энэ аргыг ашиглах боловч дулааны нөөц багатай тухайлбал давхар дундын хучилт, балконы хашлага, парапет, мөгийн хавтан, өнгийц, мөрөвч цутгамал нимгэн хийцүүдэд тохирохгүй ялангуяа өндөрт салхины нөлөөлөлд хөлдөөх эрсдэлтэй. Бетоны ажлыг өвлийн улиралд гүйцэтгэх, тавигдах ерөнхий шаардлага БНбД 52-02-05, БД 52-102-04–д, шалгах аргыг MNS 1272:99-д тус тус заасны дагуу ажил гүйцэтгэх төсөл - АГТ, технологийн карт - ТК боловсруулж гүйцэтгэнэ.
Зураг 1. Бетоны бэхжилт удааширч байгаа нь , нормоор -10 °С хүртэл бетоны ангийг ахиулах заалттай
Зураг 2. Барилгын гадна талаар салхи, хүйтнээс хамгаалсан байдал
Өвлийн нөхцөлд цутгамал бетоныг бэхжүүлэх технологийн аргууд
Бидний хувьд асуудлыг шийдвэрлэх нэг арга бол өнөөдөр хүн бүрийн хэрэглэж байгаа ухаалаг гар утасны технологит суурилсан өвлийн бетоны горимыг тооцоолох программ хангамж байж болох юм. Энэ нь талбайн инженерээс онолын олон талын гүнзгий мэдлэг, чадвар шаардахгүй хэрэглэхэд энгийн хялбар бөгөөд шаардлагатай тоон өгөгдлүүд, цаг урьдчилсан мэдээнд тулгуурлан барилгын талбайн бодит нөхцөлд тооцоолох явдал юм. Эхлээд бид – 25 ֠ С хүртэл хамгийн өртөг багатай, найдвартай арга технологийг өнөөдрийн нимгэн ханатай цутгамал бүтээцийг бэхжүүлэх арга эзэмших, технологи суурьшуулах, орчин үеийн тоног төхөөрөмжүүдийг нэвтрүүлэх, мэргэжлийн ИТА болон ажилчдыг сургах юм.(үргэлжлэл бий)