Комплексная система строительного контроля качества монолитных железобетонных конструкций на объектах в зоне многолетнемерзлых грунтов с учетом термонапряженного состояния основания

Аннотация

Статья посвящена разработке комплексной системы строительного контроля качества монолитных железобетонных конструкций, возводимых в зоне многолетнемерзлых грунтов, с учетом реального термонапряженного состояния основания и сопряженных конструкций. Целью исследования является переход от фрагментарной фиксации прочностных и геометрических показателей к предиктивному управлению системой основание–фундамент–надземная часть на основе непрерывного мониторинга тепловых и деформационных процессов. Методология опирается на системный анализ данных строительного контроля 14 промышленных и гражданских объектов, включающий более 3500 серий испытаний бетона, результаты температурного мониторинга по 1240 датчикам в теле конструкций и грунта, геодезические наблюдения за осадками, а также численное моделирование термомеханического поведения элементов методом конечных элементов с последующей верификацией по натурным измерениям. Показано, что фактические температурные режимы твердения существенно расходятся с расчетными, приводя к превышению проектных температурных градиентов на 25–30 %, ускорению наступления пика экзотермии и увеличению глубины оттаивания грунта основания. Установлена статистически значимая стохастическая связь между ранними температурными градиентами, кинетикой набора прочности и модулем упругости бетона, а также параметрами дефектности: удельной протяженностью трещин, шириной их раскрытия и ультразвуковым индексом сплошности; влияние градиента на вероятность трещинообразования описывается логистической кривой с критической областью 28–32 °C. Новизна подхода заключается во введении критерия термонапряженного состояния и параметра термической трещиностойкости , рассчитываемых в реальном времени на основе данных мониторинга и позволяющих дифференцировать допустимые температурные градиенты по массивности и классу бетона. Показано, что применение предиктивного мониторинга и адаптивного управления режимами термозащиты и прогрева позволяет более чем втрое снизить долю блоков с недопустимыми дефектами по сравнению с традиционным дискретным контролем. Проведенная апробация системы на объектах Крайнего Севера показала более чем трехкратное снижение частоты критических дефектов и экономический эффект за счет сокращения объемов усиления и ремонтных работ. Предлагается концепция цифровой комплексной системы, интегрирующей датчики, расчетные модели и алгоритмы машинного обучения в единый контур управления качеством, обеспечивающий повышение надежности и долговечности сооружений в криолитозоне при одновременном сокращении затрат на ремонтно-восстановительные мероприятия.