2. Метод организации оперативного мониторинга состояния возводимых монолитных конструкций в реальном масштабе времени

В большинстве проектов производства бетонных работ при возведении массивных монолитных бетонных и железобетонных сооружений предусмотрен комплекс конструктивных решений, технологических средств и приемов для регулирования температурного состояния бетонной кладки с целью создания благоприятных условий твердения, предотвращения опасного трещинообразования в периоды строительства. Российские нормативные документы устанавливают целый ряд ограничений на уровень температуры, скорость нагрева и остывания бетона при достижении необходимой прочности монолитных конструкций в ходе их изготовления на строительной площадке.

Количество теплоты экзотермии учитывается как в летнее время, так и при зимнем бетонировании. При производстве работ важно иметь информацию о характере процессов, протекающих в бетоне после укладки смеси в опалубку, оценивать риски нарушения структуры бетона, изменения его физико-механических свойств, а также принимать решения о необходимости корректировке технологического регламента при внезапном изменении внешних условий.

Основными средствами регулирования являются: ограничение температуры бетонной смеси и снижение интенсивности поверхностного охлаждения за счет использования тепловлагозащитного покрытия. Температура бетонной смеси не должна превышать допустимых расчетных значений определяемых с учетом среднесуточной температуры при бетонировании.

Как правило, измерение температуры бетона производится в следующем режиме:

– через час после укладки бетонной смеси в конструкцию;

– в течение первых 3 суток – через каждые 4 часа (6 раз в сутки);

– в течение последующих 7 суток – через 8 часов (3 раза в сутки).

Температуру наружного воздуха измеряют не реже 3 раз в сутки.

Для того, чтобы не допустить образования трещин от температурных напряжений, перепад температур (между ядром и гранью, гранью и температурой наружного воздуха) в забетонированном блоке не должен превышать 20^оС. Мониторинг температурного режима твердения бетона осуществляется до момента пока разность температур между минимальной суточной температурой окружающего воздуха и максимальной температурой поверхностных слоев бетона снизится менее чем на 15^оС.

В условиях растущих требований к скорости возведения монолитных конструкций и снижения трудозатрат при их возведении, целесообразным видится автоматизация процесса температурного мониторинга, достигаемая путем реализации ряда организационно-технических принципов (рис.4.2):

• Создание возможности автоматизированного сбора данных;

• Обеспечение возможности беспроводной передачи данных;

• Устранение ограничений по дальности передачи данных;

• Обеспечение простоты установки и перемещения оборудования для сбора и передачи данных;

• Обеспечение высокой точности измерения температурных градиентов внутри бетонного массива;

• Обеспечение высокой точности измерения параметров температуры и влажности окружающей среды;

• Разработка масштабируемой системы, обеспечивающей возможность организации мониторинга по дополнительным параметрам без необходимости полной перестройки всей системы мониторинга

На сегодняшний день оперативный температурный мониторинг при монолитном строительстве может быть эффективно организован с учетом развития технологий беспроводной связи. За последние 10...20 лет одним из наиболее ярких проявлений развития технологии в этой области является создание нового класса беспроводных сетей передачи информации – беспроводных сенсорных сетей.

Под сенсорными сетями понимают беспроводные многоячейковые (mesh) сети, позволяющие осуществлять сбор данных от распределенных в пространстве датчиков. Оборудование, используемое в таких сетях, обеспечивает невысокую скорость передачи данных при очень низком энергопотреблении, что делает возможным их использование в полевых условиях монолитного строительства. Также важными особенностями подобных сетей является их самоорганизация, основанная на многоячейковой топологии, обеспечивающей возможность одних узлов сети в случае необходимости ретранслировать сообщения других узлов, что позволяет даже при крайне малой мощности отдельных передатчиков покрывать такой сетью объект любой площади.

Рис. 4.2. Укрупненная схема организации управления производственными процессами монолитного строительства с учетом организации обратной связи с управляем объектом

Использование подобной беспроводной сети в системе мониторинга на строительной площадке позволит:

• Полностью автоматизировать сбор необходимых данных

• Исключить необходимость прокладки кабелей как для передачи данных мониторинга, так и для электропитания компонентов системы.

• Обеспечить низкую себестоимость монтажа оборудования и позволит организовать его оперативное перемещение (например, вместе с элементами переставной или скользящей опалубки)

• Обеспечить возможность недорогого масштабирования системы мониторинга под любые площади возводимого объекта.

Рис. 4.3. Интеграция системы мониторинга в организационную структуру управления