Pastaruoju metu Lietuvoje sparčiai populiarėja monolitinio betono konstrukcijų įrengimas statybos aikštelėje. Augant tokių statybų mastui, ankstyvuoju betono kietėjimo periodu reikalinga efektyvi ir savalaikė monolitinio betono konstrukcijų stebėsena. Tai ypač aktualu masyvioms betono konstrukcijoms. Dabar naudojami betono kietėjimo prognozavimo metodai (tampraus atšokimo metodas, ultragarsas ir kiti) nėra tikslūs, prognozuojant ankstyvąjį betono kietėjimą konstrukcijoje realiuoju laiku, o tai turi įtakos statinio konstrukcijos stabilumui, stiprumui ir ilgaamžiškumui.
Taupys laiką ir sąnaudas
Viena didžiausių klojinių ir pastolių gamintojų pasaulyje bendrovė PERI betono monolitinės statybos technologijoje pradeda plačiau taikyti pažangius betono kietėjimo kinetikos stebėjimo metodus (taikant mobiliąsias aplikacijas išmaniuosiuose telefonuose). PERI specialistai patvirtina – toks sprendimas leistų sumažinti defektų pasireiškimą ankstyvojoje betono kietėjimo fazėje, finansinius ir laiko išteklius, taupyti statybines medžiagas ir išlaikyti darną su mus supančia aplinka.
Dermė su aplinka ypač aktuali statant inžinerinius statinius: tiltus, vėjo jėgainių pamatus, elektrines ir kt., kurių konstrukcijų priežiūros ir remonto sąnaudos ženklios, o ilgaamžiškumas turi didelę ekonominę ir strateginę vertę. Todėl sparčiai augant IT technologijų inovacijoms, ankstyvojo betono kietėjimo dinamiką konstrukcijoje realiuoju laiku būtų galima stebėti naudojant jutiklius-termoporas bei mobiliąsias aplikacijas išmaniuosiuose telefonuose. Mobiliųjų aplikacijų, kaip modernių technologijų, poreikis atsirado greitėjant gyvenimo tempui, kuomet informacija yra reikalinga čia ir dabar. Jos leidžia perduoti gautą informaciją realiuoju laiku ir stebėti ją nuotoliniu būdu.
Įrodyta mokslininkų
Be abejo, nereikia pamiršti, kad šių mobiliųjų aplikacijų programų veikimas pagrįstas moksliniais tyrimais, kurių pagrindu sukurtas vertinimo metodas vėliau tapo standartu. Šis metodas, leidžiantis prognozuoti betono kietėjimo dinamiką ankstyvuoju periodu, nėra naujas mokslo atradimas. Dar 1950-aisiais mokslininkai R. W. Nurse ir A.G.A. Saul sukūrė metodą, vėliau pavadintą Nurse–Saul betono „brendimo“ įvertinimo metodu. 1987 m. jis tapo „ASTM C1074“ (angl. American Society for Testing and Materials) standartu. Netrukus po to nuorodos į šį standartą atsirado JAV statybos techniniuose reglamentuose. Vienas jų yra „ACI 306R- 88 Cold Weather Concreting“ (American Concrete Institute) 1991-aisiais publikuotas NIST (National Institute of Standards and Testing). Nuo to laiko jis plačiai taikomas praktikoje.
Supaprastinta metodo esmė – to paties gamintojo, tos pačios betono mišinio sudėties ankstyvojo kietėjimo dinamika priklauso nuo temperatūros ir laiko trukmės (toliau – temperatūrvalandės). Nepriklausomai nuo to, kokioje temperatūros aplinkoje betonas buvo kietinamas, pasiekus tą patį temperatūrvalandžių skaičių, betonas pasiekia tą patį gniuždomąjį stiprį, kuris yra pagrindas kitų ne mažiau svarbių betono parametrų (tamprumo modulio, atsparumo tempimui ir kitų savybių) prognozavimui.
Taigi, šio metodo praktiniam pritaikymui yra būtina mokslinių tyrimų laboratorijose atlikti atskirų betono sudėčių betono kietėjimo kinetikos ir sukietėjusio betono fizikinių ir mechaninių savybių tyrimus. Reikia įvertinti betono mišinių sudedamųjų dalių – cemento tipo ir rūšies, jo kiekio, V/C (vandens ir cemento santykio) bei betono įmaišų sudėties įtaką betono kietėjimo kinetikai, t. y. registruoti cemento hidratacijos metu išsiskiriančios šilumos temperatūros pokyčius laiko atžvilgiu (°C × val.) ir lygiagrečiai temperatūrinių laiko diagramų sudarymo metu nustatyti betono gniuždomąjį stiprį po 1, 3, 7, 14 ir 28 kietėjimo parų (pagal „ASTM C1074“). Šiais tyrimais gauti duomenys vėliau bus naudojami mobiliosiose aplikacijose.
Nauda apčiuopiama
Gali kilti klausimas, kokia visų šių tyrimų nauda statybos inžinieriams? Atsakymas – žinant atitinkamos betono mišinio sudėties cemento hidratacijos metu išsiskiriamą temperatūrą, galima realiuoju laiku prognozuoti konstrukcijos betono gniuždomąjį stiprį:
• vienu atveju tai leidžia padidinti klojinių panaudojimo apyvartumą (pavyzdžiui, anksčiau pradėti išmontuoti perdangos klojinius ir sykiu taupyti pinigus), nes tiksliai žinoma, kada konstrukcijos įrengimui panaudotas betonas pasiekė 70–80 proc. projektinio stiprio;
• kitu atveju išskiriamos šilumos stebėsena realiuoju laiku masyviose betono konstrukcijose leidžia imtis papildomų priemonių, siekiant išvengti defektų atsiradimo. Temperatūros kontrolė ankstyvojo kietėjimo metu leidžia užkirsti kelią nepageidautinų plyšių atsivėrimui betono konstrukcijoje, taip pat išvengti antrinio etringito formavimosi (angl. Delayed ettringite formation), kuris galėtų pažeisti betono konstrukciją kietėjimo periodu.
Turint tyrimų metu gautus pirminius duomenis, betono gniuždomojo stiprio prognozavimas statybų aikštelėje tampa nesudėtingas, t. y. nereikalauja turėti daug teorinių žinių apie betono technologiją, cementą, jo hidrataciją ir matematinį šio bei kitų susijusių veiksnių ryšį.
Pradėti naudoti – nesudėtinga
Apsisprendus pasitelkti išmaniąją sistemą, tereikia į monolitinio gelžbetonio konstrukciją prieš betono mišinio klojimą į klojinius sumontuoti jutiklius-termoporas „Giatec SmartRock2“. Jutikliai fiksuoja temperatūros pokyčius betono konstrukcijoje kas 15 min ir kaupia šią informaciją savo atmintinėje.
Kitas žingsnis – atsisiųsti programėlę „SmartRock“, ją įdiegti į išmanųjį telefoną ar planšetinį kompiuterį. Jutiklis-termopora sukauptą informaciją perduoda naudojant belaidžio ryšio technologiją (angl. Bluetooth), jutiklio korpusas yra tvirtas ir nelaidus vandeniui, jį lengva pritvirtinti prie armatūros strypyno norimoje įrengti betono monolitinėje konstrukcijoje.
Iš jutiklio gauta informacija galima pasidalyti su komandos darbuotojais, informaciją gaunant realiu laiku arba ją nuolat atnaujinant. Taip pat svarbu pažymėti, kad mobilioji programėlė sugeneruoja ataskaitą, kurią galima dokumentuoti ir naudoti kaip priedą prie statybos darbų vykdymo dokumentacijos.
Siekiant išmėginti programėlės „SmartRock“ ir jutiklio-termoporos „Giatec SmartRock2“ veikimo patikimumą, buvo atlikti tyrimai statybos aikštelėje. Realiame objekte įrengiant betono monolitinę perdangą jutikliai-termoporos iš anksto sumontuotos ant armatūros strypynų. Darbai vyko vasarą, aplinkos oro temperatūra betonavimo metu siekė 21 °C, pristatyto betono mišinio temperatūra 24,2 °C, konstrukcijai įrengti naudotas betono mišinys (su rišimąsi lėtinančia įmaiša), atitinkantis LST EN 206-C30/37-XC4-Cl0,20-Dmax16-S3 betono klasei keliamus reikalavimus. Kaip matyti iš toliau pateikto paveikslo, betono kietėjimas vyko labai intensyviai ir trečią parą jau pasiekė apie 79 proc. projektinio stiprio. Tai reiškia, kad esant tokioms sąlygoms jau būtų galima išmontuoti perdangos klojinius, paliekant tik parėmimo atramas.
Panaudojant jutiklius-termoporas ir mobiliąsias aplikacijas, betono ankstyvojo kietėjimo dinamiką būtų galima stebėti nuotoliniu būdu. Tai leistų stebėti, fiksuoti ir reaguoti į situaciją realiu laiku, o perspektyvoje sumažintų ne tik finansines sąnaudas tiek statybos, tiek eksploatacijos metu, bet ir leistų sumažinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų (CO2) emisijas į aplinką vertinant pagal GWP (angl. Global Warming Potential) metodiką. Sudaryta palanki aplinka inovacijoms leistų didinti betono monolitinės statybos efektyvumo lygį statybos aikštelėje.
Susidomėjusiems ir norintiems išbandyti šią naują metodiką bei jutiklius, bendrovė PERI gali pasiūlyti savo visokeriopą pagalbą ne tik įsigyjant jutiklius-termoporas „Giatec SmartRock2“ ir kitus betono monolitinėms konstrukcijoms įrengti reikalingus komponentus, bet ir savo patirtį bei pagalbą įsidiegiant programinę įrangą, konfigūruojant jutiklius, konsultuojant dėl teisingo jų panaudojimo ir ataskaitų pagal gautus stebėjimo duomenis parengimą.
[one_half]
RĖMĖJO TURINYS
