"Монгол газрын тос боловсруулах үйлдвэр "ТӨХХК Технологийн хяналтын ахлах инженер, Зөвлөх инженер Б.Батхишиг 

Манай орны эрс тэс уур амьсгалтай нөхцөлд 1936 оноос эхлэн Аж үйлдвэрийн комбинатыг барих ажлаас эхлэн цутгамал бетон, төмөр бетоны ажлыг анхлан гүйцэтгэж ирсэн гэдэг. Мөн 1960-аад онд манай орны хувьд цутгамал бетон, төмөр бетоны ажлын талаар эрдэм шинжилгээний ажил гүйцэтгэж эхэлсэн бөгөөд эрдэмтэн М.Очиров 1960 оноос эхлэн монгол орны өвлийн нөхцөлд цутгах технологийн чиглэлээр Зөвлөлтийн эрдэмтэдтэй хамтран судалгаа явуулж өөрийн судалгааны үр дүнгээр үйлдвэрлэлд нэвтрүүлэх зааварчилгаа дүрэм, журмуудыг боловсруулж гаргасан нь манай орны хувьд ихээхэн дэвшил болсон байна.

Хүйтний нөхцөлд бетоны бат бэхийг хангах хэд хэдэн арга байдаг ч нийтлэг хэрэглэгддэг арга нь халуун хольц болон химийн нэмэлт, цементийн гидратацын дулааныг нэмэгдүүлж, дулааны алдагдлыг багасган, дулаан орчинд цутгалтыг гүйцэтгэх явдал юм.

Үүний тулд бетон хольцын туршилт зууралт, бетоныг бэлтгэхэд ус, элс, хайргыг халааж хольцын температурыг +35°C -аас +75°C хүртэл, зуурмагийг зохих температурт тээвэрлэх, цутгалтын талбайд дулаан орчин бүрдүүлэн бат бэх авхуулахад шаардлагатай чийгшил, дулаан орчинд арчлан хүйтний эсрэг процессын технологийг тасралтгүй мөрдөн шаардлагатай байдаг. Мөн бүтээцийн хэлбэр хэмжээ, хольцын найрлага, цаг агаар, үйлдвэрлэлийн нөхцөл зэргээс шалтгаалан урьдчилан тооцоо хийж, хамгийн үр дүнтэй процессуудыг хэрэглэх нь зүйтэй байдаг.

Хүйтний нөхцөлд цементийн ширхгийн гадна талаар мөсөн бүрхүүл тогтох учраас цемент устай нэгдсэнээр явагддаг гидратацын урвал зогсдог байна. Нэгэнт гидратацын урвал явагдахгүй болохоор цемент урган төлжиж талст бүтэц үүсэхгүй тул бетон бэхжихгүй. Мөн ус хөлдөхдөө эзлэхүүнээ 7-9% тэлдэг тул хөлдүү бетоны дотоод даралтын хүч ихээхэн нэмэгддэг.

Зураг 1. Бетоны дотоод бүтцэд мөсөн талстын улмаас орон зай үүссэн 

Бетон нь хөлдөх процессын улмаас бэхжиж амжаагүй бүтцэд дотоод даралтын тэлэлтийн хүчийг даахгүй, бүтэц нь эвдэрнэ. Мөн зөвхөн цемент бус арматур болон дүүргэгчийн гадна талаар мөсөн бүрхүүл бий болж эхэлж хөлдсөн хэсгийн эзлэхүүн тэр дороо тэлэх, арматур болон дүүргэгчийн орчноос цементэн зутанг түлхэн тусгаарлах үйлчлэлтэй байдаг. Нэмэх хэмтэй болж бетоны бүтэц дахь мөс хайлахад гидратацын урвал сэргэж бетон хатуурах боловч нэгэнт эвдэрсэн дотоод бүтэц нь гүйцэд сэргэхгүй, бетон ба арматурын хоорондын барьцалдалт суларсан байдаг.

Бетон хольц, орц найрлагын онцлог 

Бетон хольцын технологийн шинж чанар, туршилт зууралтыг “Бетон, шаардлага, гүйцэтгэл, үйлдвэрлэл, тохирол MNS EN 206:2017” стандартын шаардлагаар тохирох (цемент, ус, дүүргэгч, нэмэлт материал) бетон зуурмагийг гаргасан байна.

Цементийн гидратацийн урвалын зуурмалын бэхжилт 3-н үе шаттай байна:

-    1-3 цагт уян налархай чанартай хялбар хэвлэгдэж

-    3-4 цагт хатуурч эхлээд 

-    5-10 цагийн дараа барилцалд дуусдаг бөгөөд цаашид бэхжих явж үргэлжилнэ.

Цементийн гидратацад орох хэмжээгээр цементэн лагшмын бүтцийн механик шинж чанар нь өснө. Тухайлбал цементэн лагшмын шилжилтийн хүчдэлийн хязгаар нь түүний бэлтгэх үед 0.01МПа байсан бол барьцалдаж эхлэх үеийн эхэнд 0.15 МПа болж 15 дахин өсдөг бол барьцалдалтын эцэст 0.5МПа хүрч 50 дахин өсдөг байна. Эндээс үзэхэд цементэн лагшим нь 1-2 цаг дотор өөрийн реологийн шинж чанараа хурдан өөрчилж чаддагаараа онцлогтой байна. Шинэ нэгдлүүдийн тоо хэмжээ нэмэгдэхийн хэрээр хатуу хэсгүүдийн хөдөлгөөнт чанар багасаж цементэн лагшим өтгөрнө. Барьцалдалтын төгсгөлийн үе шатанд цементэн лагшмын үндсэн бүтэц бүрдэж улмаар цементэн чулуу болно.

Бетон бэхжих цементийн гидратацын үед дулаан ялгаруулдаг бөгөөд зөвхөн бүтцийн дотоод хэсэгт дулаан ялгаруулалт явагдах бөгөөд бетоны эзлэхүүн, хольцын хэвлэлтийн температуртай харьцуулахад түүний температур +40C хүртэл өсдөг тухай судлаачид тодорхойлсон байдаг. 

Хүйтний улиралд цутгах бетонд тавигдах норматив шаардлага нь:

Бүх төрлийн барилга байгууламжийн цутгамал бетон ба төмөр бетоны ажлыг гүйцэтгэх талаар БНбД, БД-д зааж өгсөн байдаг. Энэ нь манай эрдэмтэн доктор, профессоруудын судалгааны үр дүнд барилга угсралтын ажилд хэрэглэх норматив шаардлагыг гаргасан.

“БНбД 52-02-05”-д:

Хоногийн дундаж температур +5С-ээс бага буюу 0С хэтрэхгүй болж шөнийн цагт хасах болсон үеийг өвлийн нөхцөл гэж томьёолсон байдаг. Хөлдөөж болох хязгаарын бат бэх нь бетоны анги, ашиглалтын хэлбэр ба нөхцөлөөс хамаарах боловч дараах байдлаар нормчилж болно. Үүнд, хүчитгээгүй бөгөөд В7,5...В10 ангийн бетон, төмөр бетон бүтээц эдлэлд төслийн бат бэхийн 50%, В12,5...В25-д 40%, В30 ба дээшхэд нь 30% тус тус байж болно. Хүчитгэсэн бүтээц эдлэлд дээрх хэмжээ 80% байж болох байхад хөлдөж гэсэж байх нөхцөл бүрэлдсэн орчинд эсвэл мөнх цэвдэг хөрсний улирлын гэсэлттэй үед орших бүтээцийг цутгавал бетоны төслийн бат бэхийн 70%-д нь хүргээд хөлдөөвөл ажрахгүй юм. Тооцооныхоо ачааллын үйлчлэлд байх бүтээц эдлэлийг хөлдөөж болохгүй гэсэн байдаг.

Хүйтний нөхцөлд бетон цутгахад АГТ болон ТК заавал боловсруулж ажиллах технологийг тусгаж өгөх хэрэгтэй. Үүнд:

-    Халуун бүлээн бетон хольц бэлтгэх технологи, хольцыг хөргөхгүйгээр төслийн байранд хүргэх арга.

-    Бетон хольцыг зохих бат бэхээ автал бэхжүүлэх технологийн тооцоо

-    Бэхжүүлэх явцын арчилгаа, температурын дэглэм ба түүнийг хянах арга

-    Бэхжих явцын болон хэвийг задлах үеийн бетоны бат бэх, хүлээж авах дүрэм

-    Бүтээцэд даац өгөх хугацаа зэргүүд байдаг байна.

Барилгын үйлдвэрлэлийн талбайд үзлэг хийсэн судалгаагаар:

Хүйтний нөхцөлд бетон, төмөр бетон цутгалтын ажил хийгдэх явцад процессын технологийг мөрдөөгүй эсвэл алдаатай процессын зохион байгуулалтай, чанар байдал нь унасан 3 барилгад биет үзлэг хийж дүгнэлт гарсан ажлаас төмөр бетон бүтээцийг цутгах болон бэхжих хүртэл хүйтний нөхцөлд бетон нь бүтцийн хувьд эвдрэлд орсон байдал цаашид ашиглах шаардлагатай эсэх, гарсан үр дүнг жишээн дээр доорх байдлаар үзүүллээ.

Үзлэг хийсэн 3 барилгын ерөнхий мэдээлэл

Зураг 2. Гадна үзлэгээр барилга нь ерөнхий харагдах байдал

Төмөр бетон барилга байгууламжийн дотор, гадна хана хөлдсөн гэх шинж тэмдэг нь гадаргуугийн шинд байдал хэв хуулахад эрс ялгаатай өнгөтэй харагддаг боловч хэсэг хугацааны дараа харьцангуй цайрсан байдаг ч хөлдсөн шинж тэмдгүүд ялгарч харагддаг.

Зураг 3. Цутгамал хучилтын доод тал   

Зураг 4. Цутгамал хучилтын дээд тал

Хучилтын хэсэг нь хүчтэй хөлдөлтөд орсон бетон арматур нь мөсөн бүрхүүл үүсэн хөндий, бетон нь сийрэг бүтэц бүхий хучилтын хэсэг үүссэн.

Зураг 5. Давхар хоорондын залгаас хэсэг тасарсан байдал

Бетоныг цутгах үйл явцад хасах температурт шингэн хэсэг ялгаран хуучин хүйтэн буюу хасах хэмтэй бетон гадаргуу болон арматурын гадаргуунуудад мөсөн үе бүрхсэн байдал нь давхар хооронд тусгаарлагдан шинээр цутгасан бетон нийт талбайгаараа тасарсан байдал үүссэн байдаг. Энэ нь давхар хоорондын шинээр цутгагдах бетоны талбай болон арматурыг нэмэх хэм хүртэл орчин үүсгээгүйтэй холбоотой.   

Гадна агаарын хэм болон бетон бүтээцийн гадаргуу хасах хэмтэй нөхцөлд стандартаараа гадаргын бат бэхийг хэмжих шмидтын алхаар болон хэт авианы (UT) сорилыг хийх нь үр дүн бодитой гардаггүй. Үл эвдэх сорилын аргийг дулааны улиралд эсвэл тухайн сорил хийх хэсэгт нэмэх хэмтэй орчныг 2 цагаас багагүй хугацаанд үүсгэсний дараа үл эвдэх сорилыг хийх эсэхийг шийдвэрлэдэг. Энэ нь тодорхой хувийн чийгтэй бетон, төмөр бетон нь хөлдсөн үедээ нягт бүтэцтэй байдаг тул хуурмаг сайн үр дүн харагдуулдаг.

Зураг 6. Механик туршилтад цилиндр сорьц авах

Барилга байгууламж нь хөлдсөн бетон, төмөр бетоны чанар байдлыг үнэлэх хамгийн тохиромжтой аргачлал нь тухайн бүтээцээс цилиндр сорьц авч механик туршилтад оруулах нь оновчтой байдаг. Цилиндр сорьцыг авах үед хөлдсөн хэсэг буюу бүтээцийн хамгаалалтын үеийн зузаан эвдрэх, бутрах үзэгдэл цөөнгүй байдалтай байдаг.

Зураг 7. Бүтээцээс авсан сорьц-1

Хайрагдсан гэгдэх тайлбартай төмөр бетон бүтээцээс авсан цилиндр сорьцыг гадна үзлэгээр харахад гадна шинж байдал нь нэлэнхийдээ сүвэрхэг бүтэцтэй болсон гадна захаасаа 15мм-ээс 46 мм-н хооронд хүчтэй хөлдөлттэй илүү сийрэг давхарга үүссэн байдалтай байдаг.

Зураг 8. Цилиндр сорьцыг томруулан харсан бүтэц

58 хоногтой бетон сорьцыг механик туршилтад шахаж үзэхэд төслийн бат бэхийн 30%-д хүрэхгүй үр дүн гарсан байдаг.

Мөн төмөр бетон цилиндр сорьцыг ухаж авах үед хүчтэй хөлдсөн байдлаас сорьц нь эвдэрч гардаг бөгөөд энэ нь механик туршилтад орох ямар ч боломжгүй байдаг. Тухайн төмөр бетон бүтээцийн гадна талаасаа 16мм- 62мм хүртэл хүчтэй хөлдөж эвдэрч бутарсан байдал нь төмөр бетоны хамгаалалтын үеийн өнгөрсөн байгаа нь тухайн төмөр бетон бүтээц нь нэгэн төрлийн байдлаар ажиллах ямар ч боломжгүй байгаа нь харагдаж байдаг.

Цутгамал төмөр бетон бүтээцийн хөлдөөсөн байдал нь нийт огтлолын хувьд бүтэц нь алдагдаж мөсөн талст болон хөндий орон зайтай болж сийрэг бүтэцтэй болсон байгаа нь үзлэгээр ажиглагдсан. Хөлдсөн мөсөн талст нь ойролцоогоор 0.03мм-ээс 3 мм хөндий орон зай үүсгэсэн байна.

Цутгамал төмөр бетон бүтээцээс авсан сорьцыг өрөөний хэмд 2 цаг гэсгээхэд ихэвчлэн хамгаалалтын үеийн зузаан эвдрэлд ордог.

Дүгнэх нь:

Манай орны нөхцөлд хүйтний улирал 5-6 сар үргэлжилдэг бөгөөд олон жилийн дунджаар Монгол орны салхины зонхилох чиглэл нь баруун хойд зүгээс салхилдаг. Нутгийн хойд хэсэгт болон уулархаг нутгийн томоохон голуудын хөндий, их нуруудын хөндийгөөр 12, 1-р саруудад -25С-ээс дээш хүрдэг нь хэвийн үзэгдэл юм.

Хүйтний нөхцөлд лабораторийн орчинд туршилтын хэд хэдэн аргачлалаар жижиг сорьцыг бэхжүүлэн арчлахад төслийн бат бэхийг хангалттай авхуулах боломжтой нь туршилтаар нотлогдож байдаг. Ингэснээр өөрийн орны уур амьсгал материалын шинж чанарт таарсан бетон анги нь хугацаа, температураас хамаарсан бэхжилтийн номограммыг гарган авах боломжтой байдаг боловч барилгын талбайд эзлэхүүн, их талбайтай орчинд технологийн горимыг бариулах нь хөдөлмөр зарцуулалт, зардал их шаарддаг.

Барилга байгууламжид төмөр бетон бүтээцийг хөлдөөх гол шалтгаан нь барилгын эзлэхүүн, талбайг буруу тооцоолон халаах хэрэгслийг хангалттай хэмжээгээр, хангалттай хугацаанд тавьдаггүй бусад нөөцүүдийг дутуу тооцоолдог, АГА, ТК-ийг зохих үе шатны ажилд (БНбД 12-01-09, БНбД 23-01-09, БНбД 52-02-05), техникийн шаардлага мөрдөхгүйгээс барилгын төмөр бетон бүтээцийг хэсэгчлэн болон давхраар нь хөлдөөх үзэгдэл гардаг нь багагүй.

Төмөр бетон бүтээц нь хөлдсөн барилгад ноцтой асуудлууд дараах байдлаар ажиглагддаг:

-    Хайрагдсан гэж үздэг бетоны гадаргын бат бэх унасан байдаг. Энэ нь гадаргуудаа талст үүссэн, бүтээцийн хамгаалалтын үеийн зузаан 0мм – 40мм хүртэл нягт бүтцээ алдсан байдаг.

-    Хөлдсөн бетон нь нийт огтлолоороо сийрэгжсэн, талст хэлбэрийн орон зай хамгаалалтын үеийн зузааныг өнгөрч үүсэн байдаг. Гадаргын бат бэх унасан, төслийн шахалтын бат бэх нь 50% хүрэхгүй болсон байдаг.

-    Хүчтэй хөлдсөн бетон гадаргаасаа механик үйлчлэлд эвдрэлд ордог төслийн бат бэх хүрдэггүй. Бетон нь бүтцийн хувьд бүхэлдээ талст хэлбэрийн орон зай үүссэн, арматурын гадарга мөсөн үеэр бетоноос тусдаа болсон байдаг нь ажиглагдсан байдаг. 

Төмөр бетон бүтээц хөлдөөснөөс бетоны бат бэх унах нь зөвхөн тухайн давхрын бүтээцийн асуудал биш бөгөөд нийт барилгын тооцооны загвар, даацын схем, ачаалал үйлчлэл, динамик тогтвортой байдалд нөлөөлөхөөр байна. Иймд:

-    Нэгэнт давхар дунд бетон нь хөлдсөн угсралтын ажил дууссан барилгад дахин тооцоог хийх, шаардлагатай бол засвар бэхэлгээний шийдэл боловсруулах нь зайлшгүй.

-    Нэгэнт хөлдсөн хамгаалалтын үеийн зузаан хүрсэн, өнгөрч хөлдсөн бүтээц давхрыг буулган дахин хийх шаардлагатай.

-    Хүйтний нөхцөлд бетон цутгалтын ажлын заавал мөрдөх аргачилсан заавар, шалгуур үзүүлэлт техникийн шаардлага, ТК-ийн альбомыг гаргах шаардлагатай байна.