ТИМатические метаморфозы
Технологии информационного моделирования продолжают внедряться в проектирование, строительство и другие смежные отрасли. Однако есть определенные сложности в регуляции и стандартизации ТИМ, считают эксперты, что замедляет их более широкое проникновение и использование.
С 1 июля 2024 года все новые проекты в жилищном строительстве, реализуемые по 214-ФЗ, будут обязаны исполняться с использованием технологий информационного моделирования. С 1 января следующего года это же требование будет распространяться на все остальные девелоперские проекты. В целом, по мнению участников рынка, внедрение ТИМ (BIM) в проектную, строительную и другие отрасли растет. Многие заказчики и исполнители понимают значимость информационного моделирования в решении множества задач. Тем не менее, полагают эксперты, есть и сложности. Они связаны с противоречивым нормотворчеством, отсутствием ряда единых правил и стандартизации ТИМ.
На пути к национальным стандартам
По словам заместителя генерального директора АО «СиСофт Девелопмент» по науке Михаила Бочарова, сейчас правительство, профильные министерства, технические комитеты и отраслевые ассоциации активно работают над созданием стандартов для российских технологий информационного моделирования. «Основой остается Градостроительный кодекс РФ, но есть попытки исказить требования федерального закона и создать хаос в нормативном поле. И частично это удается. Амбициозные замыслы информационного моделирования включают и принципы управления данными, до сих пор не используемые в мировой практике. Что позволит в ближайшем будущем оптимизировать процессы взаимодействия, особенно на этапе эксплуатации объекта информационного моделирования, и обеспечивать процессы надежными данными информационной модели в машиночитаемых и машинопонимаемых форматах. Это длинный путь, но мы его пройдем быстро. Нам оказали неоценимую помощь западные вендоры, добровольно «отчистив» наш рынок от своего ПО, но пока оставив навязанные стандарты и форматы. Поэтому нам необходим, в частности, национальный формат хранения, передачи и управления данными ИМ, так как зарубежные форматы не отвечают сегодняшним российским отраслевым реалиям», — отмечает эксперт.
За последний год, подчеркивает Михаил Бочаров, развитие российских ТИМ и степень их внедрения вышли на новый уровень. Многие компании оценили преимущества отечественных разработок, а также осознали риски, которые несет дальнейшее использование импортного ПО. Полное понимание того, как работают ТИМ, есть у специалистов, работающих в сфере промышленного строительства, а также у крупных девелоперов, часть которых уже использует ТИМ на этапе строительства. Безусловно, понимание значимости и перспектив ТИМ имеется и у государства. Регионы-драйверы сейчас создают собственные проекты, направленные на внедрение российских технологий информационного моделирования, а также их популяризацию.
Схожие выводы делает и первый заместитель генерального директора АО «Управление строительства № 30» Павел Мирошниченко: «Говоря о внедрении ТИМ-технологий, я для себя провожу следующую аналогию: вспомните первую презентацию сотни одновременно включенных ламп Эдисона в конце ХIX века в Нью-Джерси. Газеты тогда раскритиковали проект — мол, дорого, сложно в изготовлении, нереалистично в повседневной жизни и так далее. При этом от газовых фонарей все же начали быстро избавляться, и электрические лампочки стали обыденностью. Так же — и с ТИМ, и с любой другой технологией. Сначала трудно, затем ахаем: как без этого обходились прежде? Не скажу, что сегодня внедрение технологий информационного моделирования переживает какой-то бум, и это, безусловно, не дань мировым трендам, а все же жизненная необходимость, к которой закономерно подошла наша строительная отрасль».
Цифровизация, добавляет Павел Мирошниченко, это уже не туманное будущее, а вчерашний и сегодняшний день. Поэтому BIM-технологии стали если не обыденностью, то, во всяком случае, понятным и принятым в работу аспектом нашей деятельности. «Уверен, что их внедрение в рутинные процессы происходило бы на порядок быстрее, если бы не история с санкциями и прочими разрывами деловых связей с нашими так называемыми партнерами. Не секрет, что раньше мы оперировали их программными продуктами при построении информационных моделей. Увы, по объективным причинам мы их лишились. И здесь я нахожу весомые плюсы: наши отечественные разработчики начали создавать вполне приемлемые аналоги — не хуже, а зачастую и где-то лучше западных», — констатировал он.
Внедрение технологий информационного моделирования в строительство набирает обороты, считает генеральный директор ООО «БИМПРО» Анна Николаева. Важным шагом стало введение обязательного ТИМ для бюджетных объектов и ожидаемое введение обязательного ТИМ для застройщиков этим летом. Эти государственные меры создали, с одной стороны, хаос в индустрии, особенно у тех, кто ранее не слышал про ТИМ и BIM, с другой стороны, стали мощным импульсом в понимании, что цифровизация процессов неизбежна, и обратной дороги не будет.
«Мы видим на рынке серьезные изменения в части требований застройщиков/заказчиков — в технических заданиях появились ссылки на дополнительные нормативы или непосредственно требования к информационным моделям. Но, к сожалению, нарастает все бо́льший разрыв между пониманием целей и эффектов внедрения BIM, использованием информационных моделей у профессионального практикующего сообщества (застройщики, проектировщики) и государственным регулированием этих процессов. И там, где модели должны помогать и повышать эффективность, данные модели становятся обузой как для исполнителей, так и для принимающих сторон, а впоследствии ложатся в стол», — подчеркивает Анна Николаева.
На наш взгляд, темпы внедрения ТИМ-технологий снизились, полагает старший партнер, технический директор ООО «ПСС» Константин Биктимиров, особенно в проектировании. Тем не менее тренд на внедрение технологий информационного моделирования остается. Ощущается рост использования отечественных решений для ТИМ, особенно в части Сред общих данных (СОД), проверки информационных моделей, выгрузки физических объемов работ и материалов из модели. В этих областях отечественные решения ТИМ нарастили функционал, что очень радует.
«В части выстраивания стратегии перехода к ТИМ за последние два года подход не изменился. Есть определенные методики, при которых сначала формируются цели цифровизации проектной или строительной фирмы и задачи, которые надо реализовать, и исходя из целей и задач прорабатывается стратегия внедрения ТИМ-технологий. В последние два года одним из основных факторов внедрения стали требования государственных органов, но этот фактор пока не до конца формализован. Это накладывает свой отпечаток, так как наши заказчики очень часто запрашивают пояснения ТИМ-технологий с точки зрения регулятора», — отмечает эксперт.
По словам руководителя департамента информационного моделирования и автоматизации WE-ON GROUP Алексея Бабинова, внедрение технологий проходит посредством появления дополнительных требований к участникам процессов. Такие требования сейчас уже присутствуют практически у каждого крупного девелопера Москвы и у многих продвинутых девелоперах в регионах. «Государство также готовит свои собственные требования к цифровым информационным моделям, но, к сожалению, государственные стандарты по БИМ/ТИМ/ЦИМ в данный момент все еще уступают по проработке и практичности тому, что уже есть у частного бизнеса. Государству такая стандартизация в первую очередь нужна для применения цифровых информационных моделей в госзаказах. Текущая ситуация с существующими стандартами, например с СП-333, не позволяет применять эти требования на практике из-за сильного методологического уклона данных документов, а также перегруза их второстепенными задачами, которые на данном этапе цифровизации не представляется возможным выполнить, используя текущий технологический потенциал существующего программного обеспечения».
Мы будем говорить о нашей отрасли и инженерных изысканиях, продолжает тему технологий информационного моделирования генеральный директор ЗАО «ЛенТИСИЗ» Николай Олейник: «Я бы разделил их на два направления — это геодезические и геологические изыскания. С геодезическими изысканиями все обстоит неплохо, есть понимание у всех представителей отрасли, что входит в ТИМ по "геодезии", к тому же есть большое количество инструментов для работы с данными. Эта сфера показала стремительный рост в последнее время, в частности развитие БПЛА и система сканирования позволяют получать большое количество качественных данных (цифровые модели местности, рельефа, мониторинг и др). В части геологических изысканий все обстоит намного хуже. На сегодняшний день нет единого стандарта к цифровым данным по геологии, однако за последние два-три года в этом направлении развитие идет, в том числе и в части инструментов (специализированное ПО). В частности, на региональном уровне в Санкт-Петербурге и Москве создаются 3D-модели подземного пространства. Пока ни у геологов, ни у чиновников нет четкого представления, в каком формате или виде должны быть представлены цифровые данные в части геологических изысканий. Необходимо выработать единый стандарт по представлению цифровых данных геологических изысканий, с тем чтобы эти модели можно было использовать в проектировании и эксплуатации объектов», — считает он.
Оптимальный подбор
Очень важно, полагают эксперты, компаниям, внедряющим ТИМ, подобрать их наиболее оптимальный вариант. По мнению коммерческого директора компании «Ингипро» Вадима Пронина, этап выбора информационных систем является ключевым при переходе к оптимальному набору ТИМ-инструментов для предприятия. «Правильно организованный выбор позволит значительно упростить последующее внедрение информационной системы (ИС) и повысит эффективность ее использования. Сложности, с которыми можно столкнуться, связаны с недостаточно эффективным подходом к организации процесса выбора будущих информационных систем. Часто встречаются следующие ошибки: процесс выбора ИС и их сравнения не выделяют в отдельный вид деятельности, не выделяют команду выбора, работа ведется по “остаточному принципу”; сравниваются функции систем, часто в виде таблиц, без привязки к задачам, которые эти системы должны решать. Кроме того, бывает, что задачи для информационных систем не формулируются явно, а также не проводится полноценное тестирование выбранных систем на реальных проектах», — полагает он.
Самое первое, важное и основное в начале работы с ТИМ, считает Павел Мирошниченко, это четко обозначить цели и задачи нашей будущей информационной модели, а их устанавливает заказчик. Будет это 3D-BIM — трехмерная пространственная модель объекта, которая включает в себя, кроме комплекса всевозможных чертежей, информацию об инженерно-геологических изысканиях, безопасности и обеспечении строительства, в этом случае работают одни специалисты, если заказчик хочет видеть 4D-BIM (ко всему вышеперечисленному добавляется, скажем, временное планирование) — привлекаются другие специалисты; если интересна 5D-BIM (учет финансовых затрат), то закономерно нужны экономисты в команде и т. д. Поэтому, рекомендует он, начинать надо все же с первой модели — 3D, освоить ее и постепенно наращивать информативность по мере обучения сотрудников.
«Выстраивать переход к оптимальному набору ТИМ нужно со стандартизации данных ИГИ. Должен быть единый для всех формат, чтобы независимо от инструмента (ПО) получаемые в процессе изысканий данные могли быть использованы в любом случае, будь то предпроектная оценка геотехнических решений либо расчеты. На первых этапах будут ошибки в различных коллизиях и нестыковки данных, но по мере накопления опыта они будут устранены», — обращает внимание Николай Олейник.
Касаясь оптимального для работы набора ТИМ, рассказывает Михаил Бочаров, подход нашей компании заключается в формировании индивидуального предложения для каждого заказчика, который обращается к нам, на основе оценки структуры, ресурсов и целей его предприятия: «Общая схема в этой ситуации едва ли возможна. Но аудит, о котором говорилось выше, — первый и необходимый шаг, который нужно сделать до приобретения и внедрения нового продукта. Именно он поможет избежать ошибок, связанных, например, с необходимой, но не проведенной на момент внедрения оптимизацией бизнес-процессов, или с отсутствием нужного количества специалистов для работы с ПО и т. д».
В теории и практике
Опрошенные эксперты также считают важным уделять серьезное внимание подготовке кадров, которые будут работать с ТИМ. Молодые специалисты — выпускники вузов должны иметь, полагают они, не только теоретические знания, но и практические навыки работы с различными инструментами для моделирования данных. Соответственно, важно организовывать стажировки и практику для студентов в компаниях, которые уже успешно используют ТИМ в своей деятельности.
По словам главного инженера-технолога строительства компании «Айбим» Андрея Андреева, появление новых правил и изменений в законодательстве РФ требуют формирования новых компетенций в области ТИМ, особенно это касается государственных организаций. Речь идет не только о создании нового направления в вузах, но и о его полноценном развитии. Это позволит быстрее внедрять цифровые технологии, повысить уровень прикладных компетенций, практически применять ТИМ в строительстве и использовать новые подходы в области подготовки квалифицированных кадров.
«Кроме того, важно эффективно применять полученные компетенции с учетом специфики деятельности своих организаций (застройщиков, проектных институтов, строительных и эксплуатирующих организаций). Таким образом, создание специализированных факультетов в образовательных учреждениях и центров компетенций в области информационного моделирования обеспечит научный подход и придаст значительный импульс для повышения цифровой зрелости, а также поможет решить проблему с отсутствием квалифицированных кадров, что в итоге приведет к ускорению цифровой трансформации строительной отрасли», — уверен Андрей Андреев.
Михаил Бочаров отмечает, что, безусловно, объем материала по ТИМ в профильных образовательных учреждениях необходимо увеличивать. Подготовка специалистов, компетентных в работе с российским инженерным программным обеспечением, — не только вклад в развитие строительной отрасли, но и необходимый шаг в формировании технологического суверенитета страны. Сейчас сложилась уникальная ситуация, когда два эти направления развиваются синхронно. Задача науки сейчас — внести вклад в унификацию понятий, терминов, определений, а также в разработку методик для ТИМ-сферы, что ускорит не только внедрение данных технологий, но и формирование бесшовной экосистемы создания, обращения, управления и применения информационных моделей в России.
Современные образовательные программы по ТИМ, считает Анна Николаева, большей частью состоят из теории, которая не очень-то помогает в практической деятельности: «Считаю очень важным поднимать научное направление ”информационное моделирование в строительстве” на уровень полноценных исследований ввиду отсутствия таковых в достаточном объеме. Предположу, что даже обязательное внедрение ТИМ в России было бы порядком эффективнее, если бы оно было основано на результатах исследований, научной аналитике проблем и выдержках из опыта зарубежных стран».
Похоже думают и другие эксперты. «Конечно, абсолютно согласен, что в образовательных программах необходимо больше давать знаний по ТИМ, научная составляющая должна быть, но более прикладная. Использование технологий информационного моделирования должно пересекаться с разработкой собственных решений, программированием. Будущим специалистам необходимо выходить не просто с научными знаниями, а в первую очередь с практическими», — полагает Константин Биктимиров.
На сегодняшний день, отмечает Николай Олейник, во многие образовательные программы внедрены компетенции по ТИМ в виде отдельных дисциплин или практик: «На мой взгляд, относить информационное моделирование к научным направлениям не совсем корректно, здесь больше прикладные задачи исследования, а также кооперация с инновациями в ИТ-сфере».
В отдельном направлении по информационному моделированию есть один важный нюанс, считает Алексей Бабинов, который в данный момент уже начинает превращаться в определенного рода проблему. Заключается он в том, что очень велик соблазн начать выстраивать методологию исключительно вокруг процессов информационного моделирования, поскольку они достаточно понятны сами по себе, имеют заданные цели и способы их достижения, но такого рода методология очень быстро начинает отрываться от реальности и как будто даже забывать, для чего именно она создается. «Теряется принцип того, что это методология информационного моделирования в строительстве должна работать на нужды именно строительной отрасли, а не наоборот. Сейчас же все явственнее ощущается отрыв такого рода методологий от реальности, когда то, что в них постулируется и предлагается, все больше и больше оторвано от реальных задач в проектировании, строительстве, эксплуатации», — добавляет он.
По словам Павла Мирошниченко, отечественное образование в сфере строительной отрасли также трансформирует свои образовательные программы с учетом ветра ТИМ-перемен, в том числе во взаимодействии с бизнесом. В частности, наша компания активно сотрудничает с кафедрой «Строительство подземных сооружений и горных предприятий» НИТУ МИСИС. Вместе мы создали центр подготовки специалистов-проектировщиков, ознакомленных с инструментарием для комплексной цифровизации геологоразведки в стране и готовых выполнять сложные, даже уникальные задачи.
«А научное направление развития ТИМ уже есть: недавно создана ассоциация "Национальное объединение организаций в сфере технологий информационного моделирования" (НОТИМ), куда входят не только практикующие BIM-технологии застройщики, но и ученые, разработчики, инженеры. На этой площадке аккумулируются новинки и разработки, которые затем либо интегрируются в работу, либо уходят с рынка. Кроме того, в Москве традиционно проходит BIM-форум — главное научное и деловое событие, посвященное BIM-технологиям в проектировании и строительстве. Науку информационного моделирования пишем мы с вами даже в эту минуту», — резюмировал Павел Мирошниченко.
Добавки в бетон
Использование бетона в современных условиях немыслимо без применения дополнительных добавок. В промышленном строительстве уже не встретить бетонного раствора классического состава: цемент, щебень, песок и вода. Такая рецептура применима для частного строительства, неответственных конструкций и начинающими специалистами.
Для чего нужны добавки в бетон
Чтобы ответить на этот вопрос, надо знать свойства бетона. В первоначальном виде бетонная смесь состоит из четырех компонентов. Играя пропорциями водоцементного соотношения, регулируются показатели прочности и удобоукладываемости. Например, для того чтобы получить бетон популярной марки М300 или класса В22,5 необходимо задействовать в частях следующие материалы:
- Портландцемент марки М400 – 1часть.
- Щебень гранитный или гравийный- 3,3 части.
- Песок- 2 части.
- Вода- 0,57-0,6 части.
На выходе получается бетон с характеристиками:
- Прочность на сжатие- 29 Мпа или 270 кгс/см2.
- Подвижность или удобоукладываемость - П2. Измеряется по осадке конуса бетонной смеси относительно первоначальной формы, и составляет 7-9 см.
- Морозостойкость- F150.
- Водопроницаемость- W5.
- Плотность 2400 кг/м3.
О чем говорят эти цифры на практике. В практическом применении приготовленная смесь ведет себя следующим образом. Подвижности смеси на уровне П2 недостаточно, чтобы раствор гарантированно заполнил полости сложной опалубочной конфигурации объекта. Возникает угроза образования многочисленных пор и пустот. От этого лабораторный показатель прочности будет не 29 Мпа, а значительно ниже. Данный факт влияет на надежность бетонной конструкции и возможность выполнения возложенных на нее функций. Такой бетон сложно ровнять на площадке и формировать монолит. Необходимо придать смеси текучесть, пластичность, подвижность. Это можно сделать тремя способами:
- Внести большее количество воды. Избыток влаги неминуемо приведет к потере прочности, образованию трещин, повышению истираемости.
- Увеличить показатель тиксотропности. Тиксотропность- способность жидкости разжижаться при определенном виде механического воздействия. То есть использование бетонного вибратора решит вопрос текучести смеси. Но использование технологического оборудования влияет на удорожание работ с бетонной смесью и далеко не всегда оправданно и возможно использование виброинструмента.
- Добавить к бетонному раствору вещества, которые уменьшают сцепление частиц смеси между собой, тем самым увеличивая их подвижность. Так возникли пластификаторы.
Экспериментально установлено, что прочность близкую к 100% бетон набирает через 28 дней. Строительные нормы допускают предварительное нагружение бетона и его распалубку при 70-80% прочности. Этот показатель достигается за 5-7 дней. В существующих бизнес-моделях производства и строительства такой простой считается недопустимым. С другой стороны, в массивных и объемных конструкциях важно, чтобы процесс гидратации проходил плавно. В этом случае процесс кристаллизации раствора нужно замедлять. Для регулирования скорости кристаллохимического отверждения разработаны добавки ускорители и замедлители схватывания.
В классической по составу бетонной смеси возможна реакция гидратации только при положительных температурах. При температуре раствора +50С скорость реакции серьезно снижается, при 00С, когда вода кристаллизуется, прекращается вовсе. Фактор чрезвычайно важен тем, что непрогидратированная смесь никогда не наберет проектную прочность. Этот вопрос решают подогревом смеси или введением добавок, препятствующих замерзанию влаги.
В приведенном примере водопроницаемость бетона составляет W 5. Это значит, что при избыточном давлении воды в 5 кгс/см2 она не просочится сквозь стенку толщиной в 10 см. Изделия из бетона эксплуатируются в различных условиях, в том числе при долговременном воздействии влаги: фундаменты с высоким расположением горизонта грунтовых вод, опоры мостов, пирсы, причалы, судовые верфи. В этих случаях важно снизить проникновение воды в толщу бетона во избежание вымывания частиц вяжущего компонента, агрессивного химического воздействия и уменьшения прочности бетонной конструкции. Для улучшения показателя водонепроницаемости вводят водоотталкивающие компоненты.
Одним словом, добавки необходимы для улучшения технико-физических свойств цементных смесей и управления свойствами бетонов.
Какие бывают виды добавок
Для формирования проектных свойств в бетонные составы вносятся добавки:
- Пластификаторы
- Модификаторы
- Антиморозные добавки
- Водоотталкивающие
- Антикоррозийные
- Воздухововлекающие
- Для самоуплотнения
- Регуляторы набора прочности
- Для реставрационных работ
- Комплексные.
Пластификаторы
Наиболее популярный вид добавок. При использовании пластификаторов возможно увеличение подвижности бетонной смеси с П1 до П5. Использование пластификаторов делает бетонный раствор удобоукладываемым, прочным и долговечным. Пластификаторы обладают водоредуцирующими свойствами. То есть способны снижать расход воды без потери прочности цементного камня. Пластифицирующие добавки способны продлить жизнь раствору, препятствуют расслоению, позволяют задействовать на стройплощадке насосы. Привлечение техники ускоряет процесс закладки бетона в конструкцию и увеличивает производительность труда. Таким образом пластификаторы обладают рядом преимуществ:
- Повышают пластичность готового раствора.
- Экономят расход смеси
- Повышают трещиностойкость бетона.
- Увеличивают прочностные характеристики произведенного бетона до 30%.
- Пластифицированные бетонные растворы не требуют уплотнения.
- Возрастает морозостойкость бетона за счет снижения количества влаги при производстве.
- Растворы с пластификаторами обладают хорошей адгезией с разными поверхностями.
Пластификаторы выпускаются в виде жидкостей и порошковых смесей.
Антиморозные добавки
Не стоит полагать, что применяя антиморозные добавки, не нужно думать о температурных условиях, в которых происходит твердение бетонной смеси. Важно знать, что антиморозные добавки предназначены, в первую очередь, для того чтобы обеспечить доставку смеси в удобоукладываемом состоянии и не допустить кристаллизации влаги при укладке раствора. На площадке должны быть обеспечены меры по прогреву бетона и влажностный режим.
Противоморозные свойства добавки сводятся к одному принципу- понижению температуры замерзания воды в бетонной смеси. Это достигается за счет введения в бетонный раствор солей тех. квалификации: хлорида натрия, хлорида кальция, кальцинированной соды, поташа(карбоната калия), натриевой и кальциевой селитры, формиат натрия (натриевая соль муравьиной кислоты).
Применение исключительно противоморозных добавок сопряжено с рядом существенных минусов:
- Быстрое твердение бетона
- Используемые соли химически активны, способны вступать в реакцию с продуктами бетонной смеси, с последующим выделением вредных веществ, например, окислов азота или аммиака.
- Использование не по рецептуре приводит к коррозии арматуры и щелочной коррозии бетона.
- Снижается прочность бетона.
Чтобы нивелировать отрицательные проявления антиморозных наполнителей, рекомендуется использовать их только вкупе с пластифицирующими и воздухововлекающими компонентами, регуляторами твердения. Это позволяет снизить концентрацию противоморозных веществ.
О полной безопасности и экологичности антиморозных компонентов не может идти речи, пока в их составе есть хлор и опасные соединения азота. Поэтому лучшим способом повысит безопасность бетонной конструкции остается планирование работ в теплое время года.
Водоотталкивающие добавки
Наличие влаги в готовой бетонной конструкции может существенно влиять на ее свойства в худшую сторону. Если бетон способен впитывать, пропускать влагу, то непременно снижается прочность, долговечность и морозостойкость конструкции. Бетон способен накапливать влагу благодаря наличию в структуре пор и капилляров; присутствию внутренних напряжений и деформаций, которые ведут к образованию микро-и макротрещин. Водопроницаемость бетона обозначается буквенным индексом W. Нормируется от W2 до W20. Бетон с водопроницаемостью W4 используется в тех ситуациях, когда показатель гидрофобности (водоотталкивания) не имеет значения. W6- бетон с таким показателем наиболее часто используется в строительных работах. W8- бетон с таким показателем пропускает мало влаги и применяется для возведения фундаментов на сухих основаниях. Бетон с показателем гидрофобности выше W8 применяется для возведения гидротехнических сооружений.
Водоотталкивающие добавки в бетонную смесь работают по одному принципу: уплотняют бетонный монолит, уменьшают вероятность появления пор и капилляров. Такого эффекта удается добиться в результате химических реакций между водой цементом и наполнителем. В результате образуются нерастворимые соединения, заполняющие микропустоты. Водонепроницаемость бетона повышают нитраты, сульфаты, хлориды железа, сульфаты алюминия, добавки на основе битумных эмульсий.
Защитить бетон от проникновения влаги можно используя проникающие составы, нанося их на застывшую конструкцию. В этом случае гидрофобизатор проникает вглубь материала на 5-15 см., реагирует, образует полимерные соединения, надежно закупоривает капилляры и поры. Такой метод применяется не только для вновь возведенных строительных конструкций, но и для подверженных растрескиванию изделий.
Антикоррозийные добавки
Служат для снижения щелочной коррозии бетона. Антикоррозийный класс добавок призван связать свободные гидроксильные группы. За счет этого происходит уплотнение бетона, повышается его гидрофобность и долговечность.
Воздухововлекающие добавки
Воздухововлекающие добавки используются для увеличения морозостойкости бетона. Пузырьки воздуха в монолите образуют микропустоты. При отрицательных температурах свободная вода застывает, расширяясь и при этом разрывает бетонный камень. В случае наличия мелких пустот, вода заполняет микро- пространство, не нанося вреда монолиту. Воздухововлекающие добавки способствуют снижению плотности бетона, и следственно, прочности. Поэтому вносить воздухововлекающий наполнитель следует с осторожностью и строго следуя указаниям производителя. Воздухововлекающие компоненты применяются также для намеренного снижения удельной массы бетонной смеси; улучшения тепло-и звукоизоляции; снижения расслаиваемости раствора, увеличению трещиностойкости, предотвращению высолов. На практике оправдано применение воздухововлекающих добавок с пластификаторами бетона.
Добавки для самоуплотнения
Необходимы там, где невозможно провести механическое уплотнение смеси, в частности в часто армированных конструкциях. Применение самоуплотняющих наполнителей гарантирует заполнение опалубочного пространства без потери прочностных характеристик. Отличительной чертой самоуплотняющихся бетонных растворов является отсутствие расслаиваемости при высокой подвижности смеси. Такие свойства обеспечивает значительная вязкость раствора. Добиться этого удается внесением в рецептуру состава добавок на основе:
- Целлюлозы
- Гидролизованного крахмала
- Полиэтиленгликоля
- Полимеров.
Самоуплотненные бетоны характеризуются:
- Низким водоцементным соотношением
- Существенными водоотталкивающими свойствами
- Высокой подвижностью- П5
- Малой пористостью. Содержание пузырьков воздуха не более 5%
- Значительной прочностью на сжатие, до 100 Мпа
Регуляторы набора прочности
В строительной практике существуют ситуации, когда необходимо ускорить или замедлить схватывание бетонного раствора.
Замедлители гидратации требуются:
- В жаркую погоду. При повышенной температуре и пониженной влажности из бетонного раствора происходит активное испарение влаги, что приводит к преждевременному схватыванию.
- При заливке больших по площади объектов. При неравномерном схватывании существует угроза образования холодных швов. Это ухудшает свойства монолитной конструкции
- При возведении ответственных массивных и гидротехнических сооружений, чтобы избежать появление трещин, вызванных нелинейным твердением бетона.
Замедлить схватывание и увеличить трещиностойкость бетонного раствора способны пластификаторы. Добиться этого можно, увеличив количество вещества, вносимого в раствор. Но в данном случае возникает угроза коррозии арматуры. Поэтому с задачей замедления твердения лучше справляются следующие специализированные препараты:
- Нитрилотриметиленфосфоновая кислота, в абревиатуре НТФ, шестиосновная органическая кислота. Широко применяется для торможения процессов гидратации.
- Молочная сыворотка. Остаточный продукт переработки пищевого молока.
Механизм замедления твердения заключается в связывании гидроксильных групп веществами замедлителя, и с изоляцией частиц цемента от воздействия воды, то есть препятствию, снижению скорости реакции гидратации.
Ускорители набора прочности
Ускорение схватывания требуется для того, чтобы снизить простои на стройплощадке и оптимизировать процесс строительства объекта.
Ускорение твердения бетонного раствора- комплексный процесс, который включает в себя внесение добавок-ускорителей в смесь, повышение температуры раствора, снижение испаряемости, контроль температурно-влажностных показателей.
К добавкам, способным увеличить скорость набора прочности бетона относят такие вещества как поташ (карбонат кальция), хлорид кальция и натрия. К применению добавок- ускорителей следует относится крайне внимательно и не превышать рекомендованных производителем норм. Иначе возможно снижение прочности бетона и коррозии стальной арматуры в железобетонных изделиях.
Реставрационные добавки
Особый вид добавок, который отличается специфическими свойствами. Применяется для проведения реставрационных работ железобетонных изделий и бетонных конструкций. Реставрационные добавки должны отвечать следующим требованиям:
- Иметь повышенную адгезию.
- Препятствовать коррозийным процессам.
- Бетон с добавлением добавок должен обладать значительной прочностью.
- Раствор обязан иметь высокую пластичность и укладываемость.
Комплексные добавки
Наряду с добавками специфического, узконаправленного действия, на практике часто используются составы, в которых сбалансированы вещества, решающие несколько задач одновременно. Это удобно тем, что при замесе бетонного раствора нет необходимости в дополнительной дозировке компонентов, снимается вопрос о химической агрессивности материалов друг к другу. Эта задача решена производителем при подборе компонентов комплексной добавки.
Как правильно подобрать смесь
В заключении необходимо выделить шаги для правильного выбора состава бетона для строительства. Во-первых, состав бетонной смеси должен быть просчитан специалистами, согласно проектной документации. Во-вторых, важно произвести пробный замес, и провести экспертизу бетонного образца. Это важный момент, так как компоненты бетонного раствора неоднородны, количество примесей варьируется. В-третьих, необходимо учесть все особенности использования бетонной смеси: время на доставку, климатические особенности, технические нюансы, квалификацию работников, подъездные пути, метод разгрузки и укладки бетона. Не секрет, что даже очень качественная бетонная смесь может быть загублена халатностью и непрофессионализмом человеческих рук.
Бетон
Самым распространенным современным материалом в строительстве по праву считается бетон. Бетон - это искусственно произведенный строительный материал. В классическом виде представляет собой смесь четырех компонентов:
- Цемент
- Щебень
- Вода
- Песок
От пропорций компонентов и их качества зависят характеристики конечного материала.
Индустрия бетонных смесей активно развивается. Свойства бетонов разнообразны и хорошо изучены. И для того, чтобы известные свойства улучшать или изменять, разработаны специальные добавки, которые применяют в производстве как пятый компонент основного состава.
Область применения бетона
Разнообразие применения бетона обусловлено его характеристиками. Бетон применяется повсеместно в строительной индустрии: от строительства небоскребов, атомных станций, подводных тоннелей, космодромов, до отделки жилых квартир. Для наиболее нагруженных строений применяется бетон повышенной прочности. Прочность бетона косвенно привязана к его массе и плотности. Бетон, применяемый для возведения электростанций, зданий большой этажности, имеет плотность 2500 кг/м3, называется особо тяжелый. Для строительства фундаментов гражданских зданий, торговых центров строители используют тяжелые марки бетона плотностью 1800-2500 кг/м3. Стеновые панели, межэтажные перекрытия, строительные блоки производят из легкого бетона, плотность которого колеблется, в зависимости от изделия, от 500 до 1500 кг/3. Для наружной теплоизоляции зданий разработан особо легкий бетон, плотность которого ниже 500 кг/м3.
Бетонная смесь может применяться в строительстве в индустриальном виде, то есть в виде готовых изделий и непосредственно на строительной площадке в наливном состоянии.
К бетонным изделиям относят все виды железобетонной продукции, газобетонные блоки, шлакоблоки и прочие, формованные в промышленных условиях, разновидности продукции. В наливном виде бетон используют в дорожном строительстве, для заливки фундаментов: ленточных, плитных, свайно-набивных; для изготовления стяжек и отмосток; при строительстве монолитных построек.
Производство бетона
Изготовить бетонную смесь для незначительного объема работ можно самостоятельно на строительной площадке. Но наилучшие характеристики обеспечит бетон, произведенный в заводских условиях.
Характеристика сырья для производства бетона
Качество бетонной смеси во многом зависит от свойств компонентов сырья.
- Песок. Служит наполнителем в бетонном растворе. Используют песок средней- 1,2 мм и крупной- 3,5мм, фракции. Более мелкие размеры фракций не применяют, так как такую смесь сложно связать и бетон подвержен быстрому разрушению. В идеале песок не должен содержать глинистых и сульфатных примесей. Добиться этого невозможно, поэтому содержание посторонних компонентов регламентировано на уровне 5%. В теории песок должен быть сухим, но на практике сырье содержит долю воды. На производстве этот показатель в обязательном порядке учитывают и вносят корректировки в пропорции компонентов.
- Щебень. Для изготовления бетона используют гравийный или гранитный щебень. Щебень должен соответствовать нормативным требованиям по показателям прочности. Щебень из известняков не используют, так как он не обладает достаточными прочностными характеристиками и химически не устойчив. Размер камней щебневого массива лежит в диапазоне от 1 до 8 см. При этом, чем мельче основная фракция, тем крепче образуется монолит. Для изготовления товарного бетона используют чистый щебень, без глинистых и известняковых включений.
- Цемент. Используется в бетонном растворе в качестве вяжущего материала. Товарный бетон производят, применяя цемент марок М400 и М500. При изготовлении железо– бетонных изделий используют цемент марок от М400 и выше до М1500. Основным видом цемента для производства товарного бетона служит портландцемент. Значительно реже, но все же применяются:
- Шлакопортландцемент. В обычный портландцемент добавляется молотый шлак. При равных прочностных характеристиках. Шлакопортландцемент имеет более низкую стоимость по сравнению с портландцементом и более высокую химическую инертность. Существенным недостатком материала выступает низкая морозостойкость.
- Пуццолановый цемент. Цемент, в который добавлены синтетические вяжущие материалы. Имеет узкое направление использования. Бетонный камень, получаемый из раствора, обладает повышенной влагостойкостью. Поэтому пуццолановый цемент используют для производства водостойких изделий: шлюзов, молов, кораблестроительных доков, причалов, оросительные и дренажные сооружения, дамбы, плотины.
- Вода. Выступает затворяющим элементом бетонной смеси. Вода для производства бетона должна быть максимально свободна от растворенных в ней солей. В особенности сульфатов и хлоридов, которые негативно влияют на прочность цемента и коррозийную стойкость арматуры в железо-бетонных изделиях. Для наилучшей гидратации цемента количество воды в водно-цементном растворе должно быть 25%. Водно-цементное соотношение (В/Ц) может меняться в зависимости от состава смеси. Показатель В/Ц чрезвычайно важен для качества бетона. При наличии в смеси излишней воды теряется плотность бетона, образуются полости, изменяется время схватывания, материал подвержен растрескиванию. В обратном случае получается непластичная, неоднородная смесь, есть вероятность неполной гидратации. В первом и втором случае в бетонном монолите страдает наиважнейший показатель – прочность.
- Добавки. Современный бетон немыслим без добавок. Добавки могут быть химическими, полимерными и минеральными. Их задачей является воздействие на бетонную смесь, и улучшения заданных свойств без существенного удорожания. Использование добавок позволяет:
- улучшить качество бетона;
- повысить пластичность смеси;
- увеличить показатель удобоукладываемости;
- оптимизировать процесс схватывания и набора прочности- гидратации бетона;
- уменьшить водопроницаемость бетона;
- получить бетон для работы при отрицательных температурах;
- улучшить морозостойкость.
Для влияния на свойства бетонного камня применяют:
- Пластификаторы. Широкая группа добавок, которая позволяет придать бетонному раствору пластичность, снизить количество воды, увеличить плотность, улучшить водонепроницаемые свойства.
- Модификаторы. Применяются для увеличения прочности в случае использования низких марок цемента.
Добавки, влияющие на скорость набора прочности. Существуют вещества, которые ускоряют набор прочности в бетонной смеси. Необходимы для сокращения времени до распалубки и начала предварительного нагружения бетонного камня. В массивных конструкциях в бетон добавляют материалы, замедляющие процесс кристаллохимического схватывания. При этом процесс гидратации происходит постепенно, полно, с плавным выделением теплоты от химической реакции.
- Противоморозные добавки. Введение морозостойких веществ позволяет работать с бетоном без дополнительного обогрева в условиях низких температур, так как гидратация цемента возможна до 00C. Нарушение рекомендаций по применению противоморозных добавок отрицательно влияет на коррозионную стойкость железной арматуры.
- Гидрофобизаторы. Вещества, препятствующие процессу водопоглощению извне.
- Воздухововлекающие. Способствуют насыщению бетона воздухом. Улучшают морозостойкие свойства, снижают плотность и теплопроводность. Бетонная смесь с такими добавками может быть задействована при внешней отделке зданий.
- Пигментные компоненты. Роль пигментных добавок в бетоне одинакова- поглощать и отражать определенный спектр световой волны. В зависимости от того какой частоты отражается свет человек видит цвет предмета. Для окрашивания в массе бетонной смеси используют минеральные пигменты:
- Углерод;
- двуокись титана;
- умбра- в состав входят оксиды железа, марганца, алюминия, кремния;
- оксид хрома.
Производят бетон путем тщательного смешивания в пропорциях всех компонентов. До начала миксерования производится замер влажности сырья и корректировка рецептуры. Принципиальная схема производства выглядит следующим образом. В отдельные бункеры- дозаторы засыпается песок и щебень. Цемент хранится в специальных колоннах. Твердые компоненты подаются в заводской миксер, туда же заливаются жидкие- вода и добавки. Все тщательно перемешивается. На заводах установлены бетонные миксеры объемом от 2м3. Нет смысла ставить большие бетономешалки. Это затрудняет процесс перемешивания, увеличивает энергозатраты и не позволяет оперативно менять рецептуру в зависимости от потребностей. Готовый бетонный раствор загружают в специализированный транспорт.
Логистика бетонных смесей
Для обеспечения качественной доставки раствора необходимо учитывать несколько факторов:
- Способ транспортировки. Бетон транспортируют двумя видами транспорта:
- Автосамосвалом. Перевозятся тяжелые марки с низкой подвижностью раствора (П1-П2). Если перевозит высокоподвижные бетонные растворы автосамосвалом, то бетонной массе грозит расслоение на фракции. И тогда на объекте потребуется дополнительное перемешивание.
-Автобетоносмесителем. Транспортируются растворы высокой подвижности. От П3 и выше. Преимуществом автобетоносмесителей является то, что бетонная смесь не расслаивается, доставляется однородной.
- Удаленность объекта от завода. Экономически целесообразно везти бетон на площадку, расположенную в радиусе 50-70 км. от производителя при условии хороших дорог и затруднений в движении. Далее этого расстояния возникает угроза схватывания или расслоения бетонной смеси. Выходом в этой ситуации служит затворение сухой смеси водой не на заводе, а на этапе транспортировки. Это позволяет увеличить расстояние перевозки.
- Свойства бетона. Необходимо учитывать данный фактор, так как от заданные свойства строго диктуют время сохранения бетонным раствором строительных качеств.
Особенностью производства и доставки бетона является тот факт, что приготовленная смесь должна быть доставлена на строительную площадку в течении 1,5-2 часов. Строители нарушают установленные нормы, добавляя перед выгрузкой в бетонную смесь воду для повышения пластичности и сокращения времени заливки. Исключение- естественное испарение влаги в жаркую погоду. В этом случае в раствор добавляется вода. Данный факт фиксируется в акте и подписывается представителем заказчика и ответственным лицом от производителя. Незадокументированное внесение воды или добавок в бетонную смесь на строительной площадке и в процессе транспортировки запрещено ГОСТ 7473-2010. Целесообразнее заказать бетон нужной или большей пластичности. По стоимости это дороже, но нет риска потери прочности монолита при добавлении воды и нерецептурных добавок перед укладкой.
Характеристики бетона
Маркировка и свойства бетона зависят от физических характеристик:
Прочность. Наиважнейший показатель бетонного камня. От прочности зависит долговечность эксплуатации бетонного продукта. Прочность зависит от типа применяемого цемента, водоцементного соотношения и свойств наполнителей и добавок. Чем меньше воды в бетонном составе, до известных пределов, тем прочнее будет искусственный камень.
Плотность. Показатель связан с прочностью. Чем выше плотность, тем прочнее бетонный монолит. Выражается плотность в кг/м3 .
Удобоукладываемость. Измеряется практическим путем с помощью конуса Абрамса. В зависимости от степени удобоукладываемости бетон подразделяют на три группы:
- Жесткий. Редко используется в гражданском строительстве, так как сложно уложить в опалубку. Применяется в прокладке дорог.
- Подвижный. По степени оседания формы из конуса Абрамса существует 4 класса бетона от П1 до П5. При укладке раствора класса П1-П2 требуется дополнительное уплотнение бетона. П3-П5- смеси значительно пластичнее и не требуют вибрации.
- Растекающийся. Очень пластичные смеси, способные самостоятельно растекаться в опалубке и заполнять пространство без вибрации и дополнительного уплотнения.
Водопроницаемость. Важное свойство для сохранения монолитности и надежности бетонного камня. Характеризует при каком давлении бетон не пропускает воду. Выражается буквой W. Выпускают бетон марок W 2 до W до W20. Водонепроницаемый бетон используют для бетонирования конструкций, работающих в условиях повышенной влажности: подвальные помещения, тоннели, опоры мостов, дамбы и так далее.
Морозостойкость - характеризует сколько циклов замораживания-оттаивания способен выдержать материал без потери качественных характеристик. В маркировке бетона обозначается буквой F. Выпускаются марки бетона по морозостойкости от F15 до F1000.
Истираемость – величина уменьшения в объеме бетонного слоя под воздействием истирающих усилий. Важный показатель для бетона, применяемого при строительстве дорог, тротуаров, лестниц. Напрямую зависит от прочности. Чем прочнее бетон, тем ниже показатель истираемости. В маркировке прописывается буквой G. Производятся бетоны низкой (G1), средней (G2) и высокой(G3) истираемости.
Время набора прочности. От этого показателя зависит скорость проведения строительных работ. Бывают быстротвердеющие смеси и медленнотвердеющие. Скорость твердения бетона не равномерна и зависит от температуры, влажности и внесенных добавок. Оптимальными условиями твердения классического бетонного раствора являются температура 18-220С и влажность 90%. В этих условиях бетон набирает 70% прочности через 5-6 дней. Этого достаточно для распалубки и нагружения бетонной конструкции. Близко к 100% твердение произойдет через 28 дней.
Контроль качества бетона
Как ни странно, но в качественном бетоне заинтересованы все стороны процесса. Производитель бетона несет полную материальную, административную и уголовную ответственность за предоставленную продукцию. Если по вине бетонного завода происходит необратимое нарушение строительства или возникает угроза безопасности, то на компанию по производству бетона налагаются огромные штрафные санкции. Поэтому добросовестный и надежный производитель не экономит на проведении испытаний на соответствие бетона установленным стандартам качества.
Контрольные испытания проводятся в специализированной и аттестованной лаборатории. Лаборатория должна помимо аттестации иметь лицензию на проведение работ по оценке качества бетона. Важно помнить, что только аттестованные и лицензированные организации имеет право проводить экспертизу и оценку качества бетонных смесей, и только их заключение будет нести юридическую силу.
Как правильно заказать бетон
При заказе товарного бетона необходимо руководствоваться следующими рекомендациями:
- Приобретать бетон нужно у надежных, проверенных изготовителей, которые работают не один год. Нужно понимать, что при схватывании свойства бетона неисправимы. В этой связи рекомендуется изучить строительные интернет-форумы региона для поиска отзывов о производителях бетона.
- Обязательно согласовать с заводом, опираясь на проектную документацию, какими характеристиками должен обладать бетонный раствор: прочность, жесткость и подвижность, морозостойкость, водонепроницаемость, скорость набора прочности, вид добавок
- Обговорить габаритные размеры автобетоносмесителя и уточнить, возможность подъезда автотранспорта к месту выгрузки. Важно учесть массу груженого автобетоносмесителя и надежность грунта.
- У изготовителя обязательно требовать паспорт бетона, где указывается основные характеристики и объем бетонной смеси.
- Во избежание неприятностей, рассчитать примерную время доставки от производителя до объекта, с учетом затруднений на дорогах и периода «час пик».
- До прибытия миксера необходимо тщательно подготовить все необходимое для оперативной разгрузки, так как время выгрузки ограничено условиями производителя. Простой не по вине поставщика оплачивается заказчиком.