Если вы когда-либо сидели за обеденным столом, шатаясь, и вино проливалось из бокала, а помидоры черри рассыпались по всей комнате, вы знаете, насколько неудобен волнистый пол.
Однако на многоярусных складах, заводах и промышленных объектах плоскостность и горизонтальность пола (FF/FL) может стать проблемой, влияющей на эффективность использования здания. Даже в обычных жилых и коммерческих зданиях неровности пола могут негативно влиять на эксплуатационные характеристики, вызывать проблемы с напольными покрытиями и потенциально опасные ситуации.
Ровность, то есть близость пола к заданному уклону, и плоскостность, то есть степень отклонения поверхности от двухмерной плоскости, стали важными характеристиками в строительстве. К счастью, современные методы измерения позволяют выявлять проблемы с ровностью и плоскостностью точнее, чем человеческий глаз. Новейшие методы позволяют делать это практически мгновенно, например, когда бетон ещё пригоден для использования и может быть отремонтирован до затвердевания. Добиться более ровных полов теперь проще, быстрее и проще, чем когда-либо прежде. Это достигается благодаря необычному сочетанию бетона и компьютеров.
Возможно, этот обеденный стол «починили», подложив под ножку спичечный коробок, чтобы заполнить углубление на полу, что является проблемой с плоскостью. Если хлебная палочка сама скатывается со стола, это также может быть проблемой с плоскостью пола.
Но влияние ровности и горизонтальности выходит далеко за рамки удобства. На многоярусном складе неровный пол не может выдержать стеллаж высотой 6 метров с кучей товаров. Он может представлять смертельную опасность для тех, кто им пользуется или проходит мимо. Новейшая разработка складов, пневматические тележки для поддонов, ещё больше нуждается в ровных полах. Эти ручные устройства могут поднимать поддоны весом до 350 кг и используют подушки сжатого воздуха для поддержки всего веса, так что один человек может толкать их вручную. Для их нормальной работы требуется очень ровный пол.
Ровность также важна для любой доски, которая будет покрыта твёрдым напольным покрытием, таким как камень или керамическая плитка. Даже гибкие покрытия, такие как виниловая композитная плитка (VCT), имеют проблему неровностей пола, которые могут полностью приподняться или разойтись, что может привести к опасности споткнуться, скрипу или образованию пустот под полом, а влага, образующаяся при мытье пола, скапливается и способствует росту плесени и бактерий. Старые или новые ровные полы лучше.
Волны на бетонной плите можно сгладить, сошлифовав выступы, но их следы могут остаться на полу. Иногда такое можно увидеть на складе: пол совершенно ровный, но под натриевыми лампами высокого давления он выглядит волнистым.
Если бетонный пол будет подвергаться воздействию внешних факторов, например, для окрашивания и полировки, необходимо обеспечить сплошную поверхность из того же бетонного материала. Заполнение углублений топпингом нецелесообразно, поскольку он не будет соответствовать цвету. Единственный вариант — сошлифовать выступы.
Однако шлифовка плиты может изменить её способность улавливать и отражать свет. Поверхность бетона состоит из песка (мелкого заполнителя), щебня (крупного заполнителя) и цементного раствора. При укладке влажной плиты, затирка кельмой продвигает более крупный заполнитель в более глубокие слои поверхности, а мелкий заполнитель, цементный раствор и цементное молочко концентрируются наверху. Это происходит независимо от того, абсолютно ровная поверхность или сильно изогнутая.
При шлифовании на 1/8 дюйма сверху вы удалите мелкий порошок и цементное молочко, а также порошкообразные материалы, и начнёте обнажать песок и цементную матрицу. Дальнейшее шлифование обнажит поперечный разрез камня и более крупный заполнитель. Если шлифовать только до верхних точек, в этих областях появятся песок и камень, а обнажённые полосы заполнителя сделают эти возвышенности неизменными, чередуясь с нешлифованными гладкими полосами затирки в нижних точках.
Цвет исходной поверхности отличается от слоёв толщиной 1/8 дюйма (3 мм) и менее, и они могут по-разному отражать свет. Светлые полосы выглядят как возвышенности, а тёмные полосы между ними – как впадины, которые являются визуальными «отблесками» волн, удалённых шлифовальной машиной. Шлифованный бетон обычно более пористый, чем исходная поверхность, обработанная кельмой, поэтому полосы могут по-разному реагировать на красители и морилки, поэтому решить проблему окрашиванием сложно. Если не выровнять волны во время финишной обработки бетона, они могут снова вас беспокоить.
На протяжении десятилетий стандартным методом проверки FF/FL был метод 3-метровой линейки. Линейка кладётся на пол, и если под ней есть какие-либо щели, измеряется их высота. Типичный допуск составляет 1/8 дюйма (3 мм).
Эта полностью ручная система измерения медленная и может быть очень неточной, поскольку два человека обычно измеряют один и тот же рост по-разному. Но это устоявшийся метод, и результат следует считать «достаточно хорошим». К 1970-м годам этого уже было недостаточно.
Например, появление многоярусных складов сделало точность измерения FF/FL ещё более важной. В 1979 году компания Allen Face разработала численный метод оценки характеристик таких полов. Эта система обычно называется индексом плоскостности пола или, более формально, «системой нумерации профилей поверхности пола».
Компания Face также разработала прибор для измерения характеристик пола — «профилометр пола», торговое название которого — The Dipstick.
Цифровая система и метод измерения являются основой стандарта ASTM E1155, который был разработан совместно с Американским институтом бетона (ACI) для определения стандартного метода испытаний для показателей ровности пола FF и ровности пола FL.
Профилировщик — это ручной инструмент, позволяющий оператору ходить по полу и получать данные каждые 12 дюймов. Теоретически он может отображать бесконечное количество полов (если у вас есть бесконечное время ожидания результатов измерений FF/FL). Он точнее метода линейки и знаменует собой начало современных методов измерения плоскостности.
Однако у профилометра есть очевидные ограничения. С одной стороны, его можно использовать только для затвердевшего бетона. Это означает, что любое отклонение от спецификации должно быть исправлено в виде обратного вызова. Выступы можно отшлифовать, впадины — заполнить топпингом, но всё это — ремонтные работы, которые обойдутся подрядчику по бетону в деньги и отнимут время проекта. Кроме того, само измерение — медленный процесс, требующий больше времени, и обычно выполняется сторонними экспертами, что увеличивает расходы.
Лазерное сканирование изменило подход к обеспечению ровности и гладкости пола. Хотя сам лазер появился ещё в 1960-х годах, его применение для сканирования на строительных площадках началось сравнительно недавно.
Лазерный сканер использует узкосфокусированный луч для измерения положения всех отражающих поверхностей вокруг него, не только пола, но и почти 360-градусного купола данных вокруг и под прибором. Он определяет местоположение каждой точки в трёхмерном пространстве. Если положение сканера связано с абсолютным положением (например, данными GPS), эти точки можно определить как конкретные точки на нашей планете.
Данные сканирования можно интегрировать в информационную модель здания (BIM). Их можно использовать для различных целей, например, для измерения помещения или даже создания его компьютерной модели в готовом виде. Для соответствия требованиям FF/FL лазерное сканирование имеет ряд преимуществ по сравнению с механическими измерениями. Одно из главных преимуществ заключается в том, что его можно проводить, пока бетон ещё свежий и пригоден для использования.
Сканер регистрирует от 300 000 до 2 000 000 точек данных в секунду и обычно работает от 1 до 10 минут, в зависимости от плотности данных. Скорость работы очень высокая, проблемы с плоскостностью и горизонтальностью можно обнаружить сразу после выравнивания и устранить до затвердевания плиты. Обычно: выравнивание, сканирование, повторное выравнивание при необходимости, повторное сканирование, повторное выравнивание при необходимости – всё занимает всего несколько минут. Больше никаких шлифовок и шпатлёвок, никаких повторных вызовов. Это позволяет бетоноотделочной машине выровнять поверхность уже в первый день. Экономия времени и средств существенная.
От линеек к профилировщикам и лазерным сканерам – наука измерения ровности пола достигла третьего поколения; мы называем её плоскостностью 3.0. По сравнению с 10-футовой линейкой, изобретение профилировщика представляет собой огромный скачок в точности и детализации данных о состоянии пола. Лазерные сканеры не только повышают точность и детализацию, но и представляют собой совершенно новый уровень.
Как профилометры, так и лазерные сканеры способны обеспечить точность, требуемую современными требованиями к напольным покрытиям. Однако по сравнению с профилометрами лазерное сканирование повышает планку скорости измерения, детализации информации, а также оперативности и практичности результатов. Профилометр использует для измерения высоты инклинометр – прибор, измеряющий угол относительно горизонтальной плоскости. Профилометр представляет собой ящик с двумя ножками внизу, расположенными на расстоянии ровно 12 дюймов друг от друга, и длинной ручкой, за которую оператор может держаться стоя. Скорость профилометра ограничена скоростью ручного инструмента.
Оператор идёт вдоль доски по прямой, перемещая устройство на 12 дюймов (30 см) за раз. Обычно расстояние каждого перемещения приблизительно равно ширине помещения. Для сбора статистически значимых данных, соответствующих минимальным требованиям стандарта ASTM, требуется несколько проходов в обоих направлениях. Устройство измеряет вертикальные углы на каждом шаге и преобразует эти углы в изменения угла возвышения. Профилометр также имеет ограничение по времени: его можно использовать только после затвердевания бетона.
Анализ пола обычно проводится сторонней организацией. Они обходят пол и предоставляют отчёт на следующий день или позже. Если в отчёте выявлены какие-либо проблемы с высотой, не соответствующие спецификации, их необходимо устранить. Конечно, для затвердевшего бетона варианты исправления ограничены шлифовкой или шпатлёвкой верхней части, если это не декоративный облицовочный бетон. Оба эти процесса могут привести к задержке на несколько дней. Затем необходимо повторно профилировать пол для подтверждения соответствия требованиям.
Лазерные сканеры работают быстрее. Они производят измерения со скоростью света. Лазерный сканер использует отражение лазерного луча для определения местоположения всех видимых поверхностей вокруг него. Для него требуются точки данных размером от 0,1 до 0,5 дюйма (гораздо более высокая плотность информации, чем у ограниченной серии 12-дюймовых образцов профилометра).
Каждая точка данных сканера представляет собой положение в трёхмерном пространстве и может быть отображена на компьютере подобно 3D-модели. Лазерное сканирование собирает так много данных, что визуализация выглядит почти как фотография. При необходимости эти данные могут не только создать карту высот пола, но и детальное изображение всего помещения.
В отличие от фотографий, сканер можно вращать, чтобы показать пространство под любым углом. Его можно использовать для точных измерений помещения или для сравнения фактического состояния с чертежами или архитектурными моделями. Однако, несмотря на огромную плотность информации, сканер работает очень быстро, регистрируя до 2 миллионов точек в секунду. Всё сканирование обычно занимает всего несколько минут.
Время может быть важнее денег. При заливке и отделке бетона время — это всё. Оно влияет на качество плиты. Время, необходимое для завершения работ по устройству пола и подготовки его к эксплуатации, может повлиять на продолжительность многих других процессов на строительной площадке.
При укладке нового пола практически в режиме реального времени данные лазерного сканирования оказывают огромное влияние на процесс достижения ровности. Оценка и исправление неровностей пола (FF/FL) могут быть выполнены на самом оптимальном этапе строительства: до его затвердевания. Это имеет ряд преимуществ. Во-первых, исключается необходимость ожидания завершения ремонтных работ, а значит, пол не будет занимать остальную часть конструкции.
Если вы хотите использовать профилометр для проверки пола, сначала дождитесь его затвердевания, затем организуйте выезд специалиста по профилированию на объект для проведения измерений и дождитесь отчёта ASTM E1155. После этого необходимо дождаться устранения проблем с плоскостностью, затем повторно запланировать анализ и дождаться нового отчёта.
Лазерное сканирование выполняется при укладке плиты, и проблема решается в процессе отделки бетона. Плиту можно отсканировать сразу после затвердевания, чтобы убедиться в её соответствии требованиям, и отчёт можно подготовить в тот же день. Строительство можно продолжать.
Лазерное сканирование позволяет добраться до поверхности как можно быстрее. Оно также создаёт бетонную поверхность большей плотности и целостности. Плоская и ровная плита будет иметь более однородную поверхность, когда её ещё можно использовать, чем плита, которую необходимо выравнивать или выравнивать путём заполнения. Она будет иметь более однородный внешний вид. Она будет иметь более равномерную пористость, что может повлиять на реакцию на покрытия, клеи и другие виды обработки. Если поверхность шлифуется перед окрашиванием и полировкой, заполнитель будет обнажаться более равномерно по всей поверхности, и поверхность будет реагировать на окрашивание и полировку более стабильно и предсказуемо.
Лазерные сканеры собирают миллионы точек данных, но не более того – точек в трёхмерном пространстве. Для их использования требуется программное обеспечение, способное обрабатывать и представлять их. Программное обеспечение сканера преобразует данные в различные удобные форматы и может быть отображено на ноутбуке на стройплощадке. Это позволяет строительной бригаде визуализировать пол, выявлять любые проблемы, сопоставлять их с фактическим местоположением на полу и определять, насколько необходимо уменьшить или увеличить высоту. Практически в режиме реального времени.
Программные пакеты, такие как Rithm for Navisworks от ClearEdge3D, предоставляют несколько различных способов просмотра данных о перекрытиях. Rithm for Navisworks может отображать «тепловую карту», отображающую высоту перекрытия разными цветами. Rithm for Navisworks также может отображать контурные карты, аналогичные топографическим картам, составленным геодезистами, где ряд кривых описывает непрерывные отметки. Кроме того, Rithm for Navisworks может предоставлять документы, соответствующие стандарту ASTM E1155, за считанные минуты, а не за несколько дней.
Благодаря этим функциям программного обеспечения сканер может эффективно использоваться для решения различных задач, а не только для измерения уровня пола. Он предоставляет измеримую модель состояния здания в процессе строительства, которую можно экспортировать в другие приложения. В проектах реконструкции чертежи в процессе строительства можно сравнивать с исторической проектной документацией, чтобы определить наличие каких-либо изменений. Их можно наложить на новый проект для визуализации изменений. В новых зданиях сканер можно использовать для проверки соответствия проектному замыслу.
Около 40 лет назад в дома многих людей вошёл новый вызов. С тех пор он стал символом современной жизни. Программируемые видеомагнитофоны (VCR) заставляют обычных граждан учиться взаимодействовать с цифровыми логическими системами. Мигающие цифры «12:00, 12:00, 12:00» на миллионах незапрограммированных видеомагнитофонов доказывают сложность освоения этого интерфейса.
Каждый новый программный пакет требует обучения. Если вы будете осваивать его дома, вы сможете рвать на себе волосы и ругаться сколько угодно, а обучение новому программному обеспечению займёт у вас больше всего времени в свободное время. Если вы будете осваивать новый интерфейс на работе, это замедлит выполнение многих других задач и может привести к дорогостоящим ошибкам. Идеальный вариант для внедрения нового программного пакета — использовать интерфейс, который уже широко используется.
Какой интерфейс самый быстрый для освоения нового компьютерного приложения? Тот, который вы уже знаете. Потребовалось более десяти лет, чтобы информационное моделирование зданий прочно вошло в обиход архитекторов и инженеров, но теперь оно стало реальностью. Более того, став стандартным форматом распространения строительной документации, оно стало приоритетным для подрядчиков на стройплощадке.
Существующая на строительной площадке платформа BIM предоставляет готовый канал для внедрения новых приложений (например, программного обеспечения для сканирования). Кривая обучения стала довольно плавной, поскольку основные участники уже знакомы с платформой. Им достаточно изучить новые функции, которые можно извлечь из неё, и они смогут быстрее начать использовать новую информацию, предоставляемую приложением, например, данные сканирования. Компания ClearEdge3D увидела возможность сделать популярное приложение для сканирования Rith доступным для большего числа строительных площадок, сделав его совместимым с Navisworks. Будучи одним из наиболее широко используемых пакетов для координации проектов, Autodesk Navisworks стал фактическим отраслевым стандартом. Он установлен на строительных площадках по всей стране. Теперь он может отображать данные сканирования и имеет широкий спектр применения.
Когда сканер собирает миллионы точек данных, все они представляют собой точки в трёхмерном пространстве. Программное обеспечение для сканера, такое как Rithm для Navisworks, отвечает за представление этих данных в удобном для использования виде. Оно может отображать помещения в виде точек данных, сканируя не только их местоположение, но и интенсивность (яркость) отражений и цвет поверхности, благодаря чему изображение выглядит как фотография.
Однако вы можете вращать вид и рассматривать пространство под любым углом, перемещаться по нему, как по 3D-модели, и даже измерять его. Для FF/FL одним из самых популярных и полезных инструментов визуализации является тепловая карта, которая отображает пол в плане. Высокие и низкие точки представлены разными цветами (иногда их называют псевдоцветными изображениями), например, красный цвет соответствует высоким точкам, а синий — низким.
Вы можете выполнить точные измерения с помощью тепловой карты, чтобы точно определить соответствующее положение на фактическом полу. Если сканирование выявило проблемы с плоскостностью, тепловая карта — это быстрый способ их обнаружить и устранить. Это предпочтительный вид для анализа FF/FL на месте.
Программа также позволяет создавать контурные карты – серии линий, обозначающих разную высоту пола, аналогичные топографическим картам, используемым геодезистами и туристами. Контурные карты можно экспортировать в программы САПР, которые часто очень хорошо работают с данными в виде чертежей. Это особенно полезно при реконструкции или преобразовании существующих помещений. Rithm для Navisworks также может анализировать данные и выдавать результаты. Например, функция «Выемка и засыпка» позволяет определить, сколько материала (например, цементного поверхностного слоя) потребуется для заполнения нижней части существующего неровного пола и его выравнивания. С помощью подходящего программного обеспечения для сканирования информация может быть представлена в необходимом вам виде.
Из всех способов тратить время на строительных проектах, пожалуй, самый мучительный — это ожидание. Внедрение внутреннего контроля качества пола может избавить от проблем с графиком, ожиданием анализа пола сторонними консультантами, ожиданием анализа пола и предоставления дополнительных отчётов. И, конечно же, ожидание сдачи пола может предотвратить многие другие строительные работы.
Наличие собственного процесса обеспечения качества может избавить вас от этой головной боли. При необходимости вы можете просканировать пол за считанные минуты. Вы знаете, когда его проверят, и знаете, когда получите отчёт ASTM E1155 (примерно через минуту). Контролировать этот процесс, а не полагаться на сторонних консультантов, означает контролировать своё время.
Использование лазера для сканирования плоскостности и горизонтальности нового бетона — простой и понятный рабочий процесс.
2. Установите сканер рядом с новым срезом и выполните сканирование. Обычно для этого требуется всего одно размещение. Для среза стандартного размера сканирование обычно занимает 3–5 минут.
4. Загрузите отображение «тепловой карты» данных пола, чтобы определить области, которые не соответствуют техническим характеристикам и требуют выравнивания или нивелирования.
Время публикации: 30 августа 2021 г.