Używamy cookies i podobnych technologii m.in. w celach: świadczenia usług, reklamy, statystyk. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień Twojej przeglądarki oznacza, że będą one umieszczane w Twoim urządzeniu końcowym. Pamiętaj, że zawsze możesz zmienić te ustawienia. Szczegóły znajdziesz w Polityce Prywatności.

Proces betonowania fundamentu kotłowni bloku energetycznego na terenie elektrowni Opole w aspekcie technologicznym oraz logistycznym

28.09.2015

Budowa nowych bloków energetycznych elektrowni w Opolu jest ogromnym przedsięwzięciem, a jednym z najtrudniejszych etapów było wykonanie fundamentu kotłowni bloku nr 5.

Betonowanie fundamentu ko­tłowni bloku energetyczne­go nr 5, realizowane przez Grupę Mostostal Warszawa, było kolejnym etapem budowy dwóch no­wych kotłowni zasilanych surowcem w postaci węgla kamiennego o mocy 1800 MW, które powstają na terenie elektrowni w Opolu w ramach zada­nia inwestycyjnego - budowa bloków energetycznych nr 5 i 6 w PGE Gór­nictwo i Energetyka Konwencjonalna Spółka Akcyjna Oddział Elektrownia Opole. Betonowanie to było jednym z największych tego typu przedsię­wzięć w Polsce i jednym z większych w Europie.

Autor uczestniczył bezpośrednio w projekcie budowy nowych bloków energetycznych nr 5 i 6 elektrowni Opole z ramienia generalnego wyko­nawcy Mostostalu Warszawa SA.

 

Fot. 1 Projekt graficzny nowych bloków energetycznych nr 5 i 6 elektrowni w Opolu

 

Pod koniec kwietnia 2015 r. na terenie Elektrowni w Brzeziu koło Opola miało miejsce betonowanie jednego z naj­większych fundamentów masywnych w ostatnich latach w Polsce. W ciągu zaledwie 110 godz. (pięć dni) wbudowano mieszankę betonową w ilości 18 478 m3, którą wyprodukowano i dostarczono z sześciu wytwórni be­tonu towarowego. Zakładany termin oddania nowych bloków to początek 2019 r. Procesem realizacji inwestycji zajęło się konsorcjum firm: Mostostal Warszawa, Polimex-Mostostal oraz Alstom Power Sp. z o.o. Wykonanie dwóch fundamentów kotłowni bloku nr 5 i 6 przypadło spółce Mostostal Warszawa. Głównym dostawcą mieszanki betonowej było konsorcjum firm Gó­rażdże oraz JD Beton. Fundament ko­tłowni jest szczególnym przypadkiem masywnych konstrukcji inżynierskich, dla których proces realizacji i nadzo­ru jest niezmiernie ważny. W zakresie przygotowania projektu technologii robót betonowych wraz z monitorin­giem temperatur i pielęgnacją dojrze­wającego betonu brała udział Katedra Budownictwa Betonowego Politech­niki Łódzkiej, która także prowadziła monitoring i podejmowała decy­zje w zakresie działań dotyczących pielęgnacji betonu w elemencie. Betonowanie każdego z elementów masywnych wymaga szczególnego nadzoru nad wszystkimi procesa­mi technologicznymi - począwszy od wstępnego etapu przygotowawczego, poprzez wbudowywanie i zagęszczanie mieszanki betonowej aż do pielęgnacji dojrzewającego betonu. Przedsię­wzięcie ma bardzo złożony charakter ze względów organizacyjnych, logi­stycznych i technicznych, a z powo­du dużej ilości przerabianego betonu w trybie nieustającego kilkudniowego betonowania może prowadzić do swo­istego „zmęczenia" zespołu ludzkiego zaangażowanego w realizację zada­nia. Potrzebne jest zatem dodatkowe zewnętrzne spojrzenie i dodatkowa kontrola z poziomu zarządzania budową. Zadanie to powierzono Centrum Technologicznemu Budownictwa przy Politechnice Rzeszowskiej, jednostce doświadczonej w nadzorach nad betonowaniami konstrukcji masywnych w energetyce i w budownictwie mo­stowym.

 

Rys. 1 Przekrój fundamentu kotłowni bloku nr 5

 

Nadzór naukowo-badawczy rozpoczy­nał się od opiniowania założeń projektu technologicznego betonowania, w za­kresie którego ustalano skład betonu i jego charakterystyczne właściwości (szczególnie konsystencję mieszanki betonowej, jej temperaturę w czasie dostawy, czas przerobu mieszanki), metodę betonowania, logistykę do­staw i usytuowanie pomp do betonu, sposób układania i zagęszczania, spo­sób wykończenia powierzchni elemen­tu, sposób i czas trwania pielęgnacji dojrzewającego elementu w zakresie wilgotnościowym i temperaturowym, a także niezbędne zasoby ludzkie i sprzętowe oraz zasady bhp. Istotnym zadaniem nadzoru przed rozpoczęciem robót każdej kolejnej zmiany roboczej było przeszkolenie stanowiskowe bry­gad uczestniczących w betonowaniu. Niezwykle ważne było bezpośrednie ciągłe nadzorowanie procesów tech­nologicznych w trakcie trwania beto­nowania, sprawdzanie prawidłowości: formowania i zagęszczania kolejnych warstw wbudowywanego betonu, formowania i zacierania górnej po­wierzchni płyty fundamentowej oraz prowadzenia początkowej pielęgna­cji wilgotnościowej, a także kontrola służb laboratoryjnych sprawdzających parametry mieszanki betonowej do­starczanej na budowę. Zadaniem nad­zoru był także przegląd rozkładu tem­peratur w dojrzewającym elemencie i analiza podejmowanych decyzji w za­kresie jego pielęgnacji termicznej i wil­gotnościowej w okresie trzech tygodni od zakończenia betonowania.

 

Fot. 2 Betonowanie fundamentu

 

Ważnym aspektem technologii beto­nowania płyty fundamentowej bloku nr 5 był projekt zabezpieczenia desko­wania w zakresie przejęcia sił wynika­jących z parcia mieszanki betonowej na ściany deskowania. Projekt ten na zlecenie Mostostalu Power Development, spółki celowej powołanej przez Mostostal Warszawa do realizacji bu­dowy bloków energetycznych w Opolu, wykonała Pracownia Fullbet S.C. J.R. Szota z Katowic. Autorami projektu byli mgr inż. Robert Szota oraz mgr inż. Andrzej Szota.

Projekt zabezpieczenia ścian deskowa­nia wykonano we współpracy z firmą Perii. Pracownia Fullbet zaprojekto­wała ścianę oporową, której elemen­tami składowymi były kozły podporowe deskowania oraz płyta fundamentowa oporowa. Płytę oporową zaplanowano pod fundamentem kotłowni. Płyta ma grubości 38 cm i 30 cm stosownie do wysokości ścian fundamentu ko­tłowni wynoszącej odpowiednio 3,8 m i 3,0 m. W płycie oporowej zostały zabetonowane kotwy kozłów podpo­rowych deskowania. Zadaniem płyty było przejęcie sił wyrywających w po­staci składowych pionowych i pozio­mych działających na płytę oraz zapewnienie jej stateczności w trakcie procesu betonowania.

Poważnym utrudnieniem projektowym był fakt, że fundament kotłowni jest posadowiony na palach o zróżnicowa­nej siatce rozmieszczenia, oraz to, że projekt palowania nie dopuszczał prze­kazania na nie żadnych sił poziomych. W związku z powyższym pale musiały zostać odizolowane od zaprojektowa­nej płyty oporowej. Składowe pionowe sił z kozłów podporowych deskowań zostały przekazane na tymczasowy fundament z prefabrykowanych płyt drogowych typu MON.

 

Fundament kotłowni bloku nr 5

Kubatura - 18 478 m3

Powierzchnia płyty - 5823 m2

Wymiary płyty - 78 x 83 m

Grubość pyty - 3,0-3,8 m

Klasa betonu - C30/37

 

Rys. 2 Plan betonowania i rozmieszczenia pomp - etap I

 

Projekt elektrowni - informacje ogólne

Budowa nowych bloków energetycz­nych nr 5 i 6 elektrowni w Opolu (fot. 1) wymaga zaangażowania wiel­kiego potencjału ludzkiego, poczyna­jąc od inwestora przez nadzór, sztab projektantów, zaplecze i personel wy­konawcy, a kończąc na dostawcach materiałów potrzebnych do zrealizo­wania inwestycji. Jednym z najtrud­niejszych i newralgicznych etapów realizacji było wykonanie fundamentu kotłowni bloku nr 5.

Projekt opracowany został przez fir­mę Alstom Power Sp. z o.o. Zgodnie z założeniami konstrukcja kotłow­ni nr 5 posadowiona jest na funda­mencie, którego kubatura wynosi 18 478 m3. Powierzchnia betono­wanej płyty w kształcie litery „L" ma wymiary boków 78 x 83 m, co daje łączną powierzchnię 5823 m2. Płyta ma zmienną grubość przekroju od 3,0 do 3,8 m w części posadowienia głównej konstrukcji kotła. W obrębie górnej powierzchni płyty, na której znajdować się będzie posadzka, są żelbetowe kanały odwadniające, co­koły urządzeń technologicznych oraz częściowe elementy tras kablowych.
Płyta fundamentu została posado­wiona na palach, na których znajduje się dylatacja z warstwy tłucznia oraz betonu podkładowego klasy C12/15. Izolację między powierzchnią betonu podkładowego a fundamentem ko­tłowni bloku nr 5 stanowi dwuwar­stwowa folia zabezpieczona warstwą papy termozgrzewalnej. Przekrój oraz rzut fundamentu kotłowni poka­zano na rys. 1 i 2.

 

Rys. 3 Plan betonowania i rozmieszczenia pomp - etap II

 

Betonowanie fundamentu kotłowni bloku nr 5 wiązało się z wieloma pro­blemami, przykładowe dane liczbowe przedstawiają stopień złożoności ca­łego procesu technologicznego zwią­zanego z wykonaniem elementu:

- Wbudowanie stali handlowej i pre­fabrykowanej w ilości ok. 2700 t trwało prawie dwa miesiące. W tym czasie wykonano ok. 11 000 połą­czeń prętów zbrojeniowych (gwin­towanie i łączenie za pomocą muf). Pracami zbrojarskimi zajmowało się ok. 100 osób, pracujących w syste­mie dwuzmianowym.

- W sześciodniowym okresie betono­wania zużytych zostało ok. 4350 t cementu, 2000 t popiołu lotnego, 33 100 t kruszyw (piasku i żwiru) oraz 124 t domieszek chemicznych do betonu.

- Transport mieszanki betonowej od­bywał się przy użyciu 50 betonomieszarek (i 4 rezerwowe) - łącznie wykonano 1980 kursów. Mieszankę w pierwszym etapie podawano za po­mocą 5 pomp, których udział zwięk­szono do 7 w etapach końcowych pracujących w trybie ciągłym, w tym 2 pompy rezerwowe. Wysięgi pomp wynosiły od 48 do 58 m. Średnia wy­dajność betonowania - ok. 175 m3/h.

- Producent i dostawca betonu - kon­sorcjum Górażdże Beton (GB) i JD Beton (JD) - transportował mie­szankę betonową z sześciu wytwór­ni zlokalizowanych najbliżej budowy. Węzły betoniarskie GB zlokalizowa­ne były w miejscowościach Brzezie, Brzeg i Kędzierzyn, natomiast węzły JD znajdowały się w Brzeziu, Opolu i Olszowej.

- Na terenie budowy laboratorium Mostostalu Warszawa dokonało 1980 pomiarów konsystencji i tem­peratury mieszanki betonowej. Do późniejszych badań kontrolnych be­tonu pobrano 180 próbek.

- Kontrola temperatury dojrzewa­jącego betonu w 48 punktach po­miarowych prowadzona była przez pracowników Katedry Budownictwa Betonowego Politechniki Łódzkiej.

- Po stronie dostawców mieszanki be­tonowej zaangażowanych było w pro­cesie betonowania ok. 120 osób: kierowców betonowozów, operato­rów pomp, operatorów węzłów betoniarskich, operatorów ładowarek oraz technologów i koordynatorów wraz z personelem laboratoryjnym.

- Mostostal Warszawa przeznaczył na jedną zmianę do prac betoniarskich, tj. układania i zagęszczania mieszanki betonowej wraz z pie­lęgnacją betonu, 27 pracowników fizycznych wyposażonych w 8-10 szt. wibratorów wgłębnych (w tym 4 rezerwowe) oraz 4 szt. zaciera­czek talerzowych, 8 osób nadzoru i 5 osób personelu laboratoryjnego.

 

Rys. 4 Rozmieszczenie terminali (1-8) pomiarowych w fundamencie kotłowni bloku nr 5 - rzut fundamentu

 

Przygotowanie produkcji

Przygotowanie procesu betonowania fundamentu kotłowni bloku nr 5 roz­poczęto kilka miesięcy przed betono­waniem. W trakcie przygotowań na podstawie założeń projektu wykonaw­czego ustalono wymagania dla składu mieszanki betonowej oraz ustalono technologię i organizację wykonania poszczególnych robót. Projekt logistyki dostaw mieszanki betonowej powierzo­no dostawcy betonu - konsorcjum GB i JD. Finalnym efektem ustaleń związa­nych z przygotowaniami do betonowa­nia był „Projekt technologii i organiza­cji robót", opracowany przez Katedrę Budownictwa Betonowego Politechniki Łódzkiej oraz Mostostal Warszawa, przedłożony do zatwierdzenia stronie projektowej oraz nadzorowi inwestora. Przyjęty „Projekt technologii i organi­zacji robót" zakładał:

- odpowiednio dobrane zaplecze pro­dukcyjne oraz logistyczne dla plano­wanej minimalnej wydajności beto­nowania 155 m3/h;

- dobranie właściwej receptury mie­szanki betonowej uwzględniającej specjalne właściwości mieszanki betonowej i betonu (konsystencja, czas przerobu, ciepło hydratacji);

- opracowanie technologii betonowa­nia fundamentu kotłowni bloku nr 5;

- opracowanie programu kontroli mie­szanki betonowej i betonu;

- stały monitoring przyrostu tem­peratury dojrzewającego betonu w elemencie jako skutku procesów hydratacji cementu.

 

Rys. 5 Położenie czujników pomiaru temperatury na wysokości fundamentu - przekrój fundamentu

 

Parametry mieszanki betonowej

Mieszankę betonową, zaprojektowa­ną na potrzeby betonowania funda­mentu kotłowni bloku nr 5, można zdefiniować jako beton specjalny. Jej skład dobrano tak, aby przy wymaga­nych właściwościach betonu (klasa wytrzymałości na ściskanie C30/37) zapewnić niskie ciepło twardnienia oraz odpowiednią stabilność i urabialność w przedłużonym czasie. Przed betonowaniem wykonano wiele kontrolnych badań laboratoryjnych składników mieszanki (kruszywa, kaloryczności cementu) w celu sprawdze­nia parametrów mieszanki betonowej i stwardniałego betonu na zgodność z wymaganiami projektowymi. Zastosowana mieszanka zawiera ce­ment hutniczy CEM MI/A 32,5 N NA/ HSR/LH z cementowni Górażdże, do­datek typu II w postaci popiołu lotne­go oraz kruszywo o wielkości ziaren do 32 mm. Dobrą urabialność oraz płynność uzyskano dzięki domiesz­kom chemicznym - plastyfikatorom
oraz superplastyfikatorom najnow­szej generacji (z firmy BASF). W celu wydłużenia czasu przerobu mieszanki betonowej do ok. 20 godz. użyto do­datkowo domieszkę opóźniającą po­czątek wiązania. Po konsultacjach i pozytywnej oce­nie przez nadzór i zamawiającego przedstawionego projektu mieszanki zatwierdzono ostatecznie jej skład (tabl. 1); beton charakteryzuje się klasą wytrzymałości na ściskanie C30/37, którą definiuje się po 90 dniach dojrzewania.

Projektant mieszanki betonowej - Centrum Technologiczne Betonu BETOTECH, wykonał w ramach badań wstępnych zaroby próbne. Wyniki badań potwierdziły zgodność z zało­żeniami projektowymi. Wyniki badań zarobów próbnych przedstawiono w tabl. 2.


Logistyka na placu budowy

Istotnym wyzwaniem związanym z betonowaniem fundamentu kotłow­ni było zapewnienie odpowiednio du­żej ilości mieszanki betonowej oraz poszczególnych materiałów składo­wych do jej produkcji. Na potrzeby betonowania opracowano program
dostaw mieszanki betonowej, który uwzględniał wszystkie aspekty zwią­zane z przedsięwzięciem. Mieszanka betonowa była dostarczana z sze­ściu wytwórni jednocześnie (przez 24 godz. na dobę), które pracowały w układzie dwuzmianowym (11 godz. + 1 godz. przerwy). W czasie przerwy technicznej w węzłach betoniarskich sprawdzano działania podzespołów i systemów produkcji oraz wykony­wano prace konserwacyjne, a także dokonywano zmiany personelu obsłu­gującego wytwórnie.
Transport mieszanki betonowej odbywał się po drogach publicznych betonomieszarkami o pojemności do 12 m3, w liczbie 50 sztuk plus 4 rezerwowe. Betonowozy zostały specjalnie oznaczone (numerami od 1 do 54) w celu ułatwienia identyfi­kacji i poruszania się po placu budo­wy. Wjazd na teren budowy odbywał się przez dwie bramy wyznaczone na potrzeby betonowania. Określono również miejsca oczekiwania betonowozów wraz z punktem kontroli, w którym prowadzono ewidencję do­staw mieszanki. W punkcie kontrolnym przeprowadzano również bada­nia mieszanki betonowej, począwszy od oceny wizualnej przez badanie konsystencji metodą „opadu stożka" i temperatury do poboru próbek do badań betonu. Założono możliwość korekty konsystencji mieszanki betonowej przywiezionej na plac budowy za pomocą domieszek chemicznych. Wszystkie osoby przebywające na terenie budowy w trakcie opisywa­nego procesu zostały przeszkolone w zakresie bhp oraz przeszkolone i zapoznane z procesem betonowania fundamentu kotłowni bloku nr 5. Za­pewnienie łączności na terenie placu budowy było realizowane za pomocą urządzeń radiotelefonicznych.

 

Rys. 6 Wykres rozkładu temperatury wewnątrz fundamentu - terminal 2

 

Proces technologii betonowania

Technologia betonowania zakładała układanie warstw mieszanki betono­wej warstwami poziomymi ze stop­niowaniem, począwszy od strony południowo-zachodniej, w kierunku północno-wschodnim na całej sze­rokości fundamentu. Układanie mie­szanki betonowej warstwami pozio­mymi o grubości od 30 do 40 cm uznano za właściwe rozwiązanie ze względu na specyfikę kształtu i ga­baryty fundamentu. Przy tak przyję­tej technologii betonowania wierzch płyty fundamentowej formowany był sukcesywnie, a następnie rozpoczynano zacieranie powierzchni górnej zacieraczkami mechaniczny­mi. Bezpośrednio po zatarciu roz­poczęto pielęgnację wilgotnościową i termiczną.

Mieszankę betonową podawano w miejsce wbudowania bezpośrednio z pomp bez konieczności stosowa­nia dodatkowych rurociągów. Sta­nowiska pomp usytuowano tak, aby możliwe było prowadzenie betono­wania w jak najdłuższym czasie bez zmiany położenia pomp. Miejsca i wy­sięgi robocze pomp w zależności od postępu betonowania przedstawiono na rys. 2 i 3. W pierwszej kolejności betonowanie prowadzone było za po­mocą pięciu pomp o wydajności ok. 40 m3/h każda i wysięgu 48-58 m, ustawionych zgodnie z przyjętym planem betonowania (rys. 2). W ko­lejnych etapach betonowania zgodnie z postępem prac w kierunku północ­no-wschodnim zmieniono położenie pomp, rys. 3. W przypadku awarii pomp do dyspozycji całą dobę znaj­dowały się dwie pompy, jak również serwis maszyn i urządzeń.


Technologia deskowania

Opracowanie projektów technolo­gicznych deskowania, w tym przy­jęcie założeń, obliczenia statyczne oraz ostateczne rozwiązania, wyko­nano przy pełnej współpracy tech­nologów firmy Peri z doświadczoną kadrą inżynierską Grupy Mostostal Warszawa. Dostawca deskowań za­gwarantował uzyskanie wszystkich wymaganych przez budowę celów, czyli bezpieczeństwa, oszczędności i łatwego montażu. Projekt powstał w zespole technologów oddziału Peri Kąty Wrocławskie pod kierownictwem mgr. inż. Piotra Boruckiego z oddziału Katowice. Przy betonowaniu jedno­stronnym - w tym przypadku o wy­sokości do 3,60 m - obciążenie od hydrostatycznego parcia mieszanki betonowej przejęła konstrukcja kozłów oporowych odpowiednio zakotwionych w podłożu przy użyciu bezpiecznych i atestowanych kotew. Kozły oporowe Peri można stosować ze wszystkimi systemami deskowań ściennych Peri, a dla zadania w elektrowni Opole były to wielkowymiarowe deskowania TRIO. Zastosowano kilka wariantów kozłów oporowych, mając na względzie bez­pieczeństwo ich użytkowania, szyb­kość montażu i ekonomikę budowy. Rozwiązanie zawierało kozły Peri SB oraz optymalnie zaprojektowane na potrzeby tej realizacji kozły w inżynierskim zestawie Peri VARIO KIT w liczbie ponad 300 sztuk. Do­datkowo ciekawym wyzwaniem było zaprojektowanie i wykonanie de­skowania tunelu kablowego, który gotowy został dostarczony na bu­dowę w prostych do zmontowania segmentach. Kształt deskowania to rura prostokątna o wymiarach prze­kroju ponad 2 x 2 m, która zosta­ła cała „zanurzona" w fundamencie kotłowni. Elementy konstrukcyjne deskowania zagwarantowały prze­niesienie obciążeń parcia mieszan­ki betonowej, wyporu oraz ciężaru betonu stropu tunelu. Deskowanie zostało opracowane w ten sposób, żeby przy użyciu mechanizmu trans­portowego można było go użyć ko­lejny raz na fundamencie kotłowni nr 6, przyczyniając się tym samym do znaczących oszczędności.

 

Fot. 3 Betonowanie fundamentu

 

Kontrola jakości dostarczanej mieszanki betonowej

W czasie betonowania fundamentu kotłowni bloku nr 5 na bieżąco prowa­dzona była kontrola jakości dostarcza­nej na plac mieszanki betonowej przez laboratorium Mostostalu Warszawa certyfikowane przez IMBiTB. Dodat­kowo we wszystkich wytwórniach prowadzone były kontrole jej jakości w zakresie oceny zgodności. Przed wjazdem na stanowiska betonowania przygotowano punkt kontrolny.

Proces kontroli każdego betonowozu obejmował badanie konsy­stencji metodą opadu stożka oraz pomiar temperatury mieszanki beto­nowej i temperatury otoczenia. W celu sprawdzenia wytrzymałości betonu stwardniałego pobrano próbki do ba­dań wytrzymałości na ściskanie po 7, 14, 28, 56 i 90 dniach dojrzewania w warunkach laboratoryjnych. W su­mie pobrano 180 próbek.

 

Tabl. 1 ISkład mieszanki betonowej

Właściwości mieszanki betonowej

Współczynnik w/c = 0,64

Założona klasa wytrzymałości na ściskanie - C30/37

Założona konsystencja - S3/S4 (opad stożka 150- 210 mm)

Nazwa składnika

Pochodzenie

Jednostka

Ilość

Piasek 0/2

Konsorcjum GB-JD

kg

600

Żwir 2/8

Konsorcjum GB-JD

kg

357

Żwir 8/16

Konsorcjum GB-JD

kg

392

Żwir 16/32

Konsorcjum GB-JD

kg

446

CEM III/A 32,5 N - LH/HSR/NA

Górażdże

kg

235

Woda

 

kg

160

Zawartość powietrza w mieszance

%

2,0

Dodatki mineralne

Popiół lotny

Elektrownia Opole

kg

110

Domieszki chemiczne

% m.c.

kg

MasterGlenium Sky 686

BASF

1,40%

3,29

MasterPozzolith BV18C

BASF

0,95%

2,23

MasterSet R 433

BASF

0,50%

1,18

Razem

2306

 

 

Kontrola temperatury fundamentu bloku nr 5

Obiekty masywne to elementy kon­strukcji betonowych, dla których wpływ termiczny w wyniku samonagrzewania betonu może przyczynić się do powstania uszkodzeń rys i spę­kań w betonie. Ze względu na to, że betonowany fundament jest elemen­tem obiektu o szczególnym znaczeniu konstrukcyjnym, prowadzono monito­ring dojrzewającego betonu mający na celu kontrolę różnic temperatury w konstrukcji oraz identyfikację ob­szarów potencjalnie narażonych na niekorzystne naprężenia termiczne. Monitoring temperatury betonu we­wnątrz fundamentu prowadzony był od momentu rozpoczęcia betonowa­nia z zastosowaniem czujników temperatury i bezprzewodowych termina­li pomiarowych zasilanych bateriami słonecznymi oraz oprogramowania do analizy wyników, opracowanego w Katedrze Budownictwa Betono­wego Politechniki Łódzkiej.

Dane uzyskane z monitoringu były podstawą do określenia terminu i ob­szarów, dla których możliwe będzie bezpieczne zdjęcie deskowania oraz izolacji termicznej. Analiza bieżących informacji z monitoringu miała również na celu niedopuszczenie do powstania uszkodzeń na skutek procesów termiczno-skurczowych zachodzących w początkowym okresie dojrzewania betonu.

Przed betonowaniem zamontowano osiem terminali z sześcioma czujnika­mi do pomiaru temperatury dojrzewa­jącego betonu na każdym terminalu (rys. 4). Liczbę i rozmieszczenie czuj­ników na wysokości fundamentu do­brano tak, aby otrzymane wyniki były reprezentatywne dla betonowanego elementu (rys. 5). Ponadto umiesz­czono czujniki mierzące temperatu­rę na powierzchni betonu pod izola­cją termiczną oraz czujniki mierzące temperaturę zewnętrzną.

W trakcie prowadzenia monitorin­gu informacje o potrzebie zmiany sposobu pielęgnacji termicznej były przekazywane na bieżąco do kierow­nictwa budowy. Dzięki temu udało się utrzymać założone parametry dotyczące temperatury i gradien­tów temperaturowych na poziomie dopuszczalnym, pomimo zmiennych warunków atmosferycznych w trakcie dojrzewania fundamentu. Zarejestrowana maksymalna tempe­ratura betonu wewnątrz fundamen­tu wyniosła 46°C w miejscu grubości płyty fundamentu równej 3,8 m oraz 44°C w miejscu grubości równej 3 m. Średni przyrost temperatury w wyni­ku samonagrzewu wyniósł 27oC. Gra­dient temperatury po kilku chłodnych nocach chwilowo wzrósł do poziomu 16-19°C, w wyniku czego podjęto decyzję o dociepleniu powierzch­ni fundamentu płytami styropianu o grubości 3 cm. Zastosowany za­bieg spowodował obniżenie gradientu temperatury, dzięki czemu nie doszło do niekorzystnych naprężeń termicznych. Na rys. 6 przedstawiono rozkład temperatury w okresie kolej­nych 34 dni z czujników pomiarowych umieszczonych na terminalu 2.

 

Tabl. 2 Wyniki badań wstępnych betonu

Identyfikacja

zarobu

Opad

stożka

[mm]

Vebe

[s]

Rozpływ

[mm]

Wskaźnik

zagćszczalności

Czas pomiędzy mieszaniem a badaniem konsystencji [s]

Tempe­ratura

[C]

Uwagi

zarób 1

180

-

-

-

10,0

20

-

zarób 2

190

-

-

-

10,0

20

-

zarób 3

180

-

-

-

11,0

20

-

Identyfikacja

Wymiary [mm]

Obciążenie

Wytrzymałość

Waga

Gęstość

Rodzaj

zarobu

Szerokość

Wysokość

Długość

niszczące [kN]

[MPa]

[kg]

[kg/dm3]

zniszczenia

zarób 1

150

150

150

1179

52,4

-

-

prawidłowy

zarób 1

150

150

150

1195

53,1

-

-

prawidłowy

zarób 1

150

150

150

1139

50,6

-

-

prawidłowy

fcm = 52,0 MPa, fci,min = 50,6 MPa

 

Pielęgnacja betonu

Czynnikiem decydującym o trwało­ści fundamentu jest jakość wbu­dowanej mieszanki betonowej oraz właściwa długotrwała pielęgnacja betonu. Sposób pielęgnacji musi za­pobiec nadmiernemu odparowaniu wody oraz w przypadku elementów masywnych zapewnić odpowiednią w stosunku do warunków atmos­ferycznych izolację termiczną. Dla przewidywanych w okresie betono­wania warunków temperatur, bez­pośrednio po zatarciu wierzchniej warstwy, zastosowano pielęgnację przez przykrycie powierzchni górnej fundamentu trzema warstwami: foli, włókniny oraz brezentu. W przypadku możliwych do występowania w okre­sie pielęgnacji temperatur poniżej +5°C przewidziano ułożenie warstwy płyt styropianowych grubości 3 cm w celu docieplenia fundamentu.

 

Podsumowanie

Przeprowadzone przez Mostostal Warszawa betonowanie fundamen­tu kotłowni bloku nr 5 było jednym z największych przedsięwzięć tego typu na terenie Polski i jednym z więk­szych w Europie. Kilkumiesięczne przygotowania i tylko kilkudniowy pro­ces betonowania zostały zwieńczone sukcesem, na którego efekt pracował sztab profesjonalistów z ramienia Mostostalu Warszawa pod nadzorem dyrektora budowy Juliana Kiełbasy. Należy podkreślić fakt, że sukces ten jest zasługą wspólnych działań generalnego wykonawcy, kadry inwe­storskiej oraz kadry producentów mieszanki betonowej i poszczegól­nych materiałów użytych do wykona­nia fundamentu. Nie sposób wymienić wszystkich osób uczestniczących w tym projekcie, jednak zdaniem au­torów wszyscy zasługują na podzięko­wania za wkład i poświęcenie włożone w efekt końcowy.

Może przedstawiona relacja będzie inspiracją do podejmowania kolejnych, równie skomplikowanych, wyzwań technologiczno-budowlanych oraz so­lidnego przygotowywania i profe­sjonalnego wykonania tak trudnych przedsięwzięć.

 

Julian Kiełbasa, Kamil Wituń

Dariusz Bomba, Paweł Żbikowski

Mostostal Warszawa

www.piib.org.pl

www.kreatorbudownictwaroku.pl

www.izbudujemy.pl

Kanał na YouTube