Возведение зданий и сооружений в зимних условиях

Особенности зимнего периода

По нормативным требованиям условия зимнего периода наступают при установлении среднесуточной температуры наружного воздуха ниже +5 °С и при минимальной суточной температуре ниже 0°С. Подобные климатические условия продолжаются на территории России в среднем 6 – 7 месяцев в году. Зимний период в наибольшей степени оказывает влияние на возведение конструкций зданий и сооружений из монолитного бетона. Прекращение бетонных работ зимой привело бы к увеличению сроков строительства объектов.

К производству бетонных работ в зимний период предъявляется ряд требований, основные из которых:

· выбор и технико-экономическое обоснование методов зимнего бетонирования;

· необходимость приготовления бетонной смеси с высокой температурой;

· максимальное сохранение начальной тепловой энергии бетонной смеси при ее доставке на объект и в период укладки в конструкцию;

· удаление снега из заопалубленного пространства и наледи с арматурного каркаса;

· увеличение продолжительности уплотнения бетона на 25 % при его укладке в конструкцию;

· обеспечение заданных температурно-влажностных условий выдерживания бетона;

· достижение требуемой прочности бетона до его замораживания.

Основой технологии зимнего бетонирования является обеспечение условий, при которых монолитные железобетонные конструкции в короткие сроки с наименьшими затратами могли бы набрать критическую прочность или требуемую для восприятия проектных нагрузок.

Критическая прочность бетона, выраженная в процентах от R₂₈, есть прочность, при достижении которой бетон может быть заморожен без снижения его прочностных показателей при наступлении положительных температур.

Подготовка к производству работ начинается с анализа особенностей бетонирования и предполагаемых условий эксплуатации монолитных конструкций. Основные факторы, влияющие на технологию бетонирования:

· модуль поверхности М_п, характеризующий массивность конструкции и определяемый как отношение суммарной площади охлаждающихся поверхностей бетонируемой конструкции к объему бетона этой конструкции;

· предварительный нагрев основания (промороженного грунта, подстилающего слоя), на которое будет укладываться бетонная смесь до температуры 40 – 50 °С, и прогрев конструкции в глубину до 30 см;

· класс бетона, его начальная температура, степень армирования конструкции, тип и особенности опалубки, технические и химические средства воздействия на бетон в период его выдерживания.

Технология бетонирования конструкций без искусственного обогрева

Возведение монолитных конструкций без искусственного обогрева является наиболее экономичным способом зимнего бетонирования. Экономическая эффективность при этом достигается за счет максимального использования внутренних источников тепловой энергии, полученной бетонной смесью при ее приготовлении, а также за счет энергии, выделяемой в твердеющем бетоне в процессе протекания реакции гидратации цемента с водой (экзотермия цемента).

Применение противоморозных добавок предотвращает замерзание жидкой фазы в бетоне в период его твердения при отрицательных температурах, продлевая период протекания реакции гидратации и набора бетоном прочности.

4.2.1. Метод “термоса”

На использовании внутренних источников энергии основан метод “термоса”. Его сущность заключается в том, что за счет начальной энергии и последующей экзотермии цемента массивная теплоизолированная конструкция набирает требуемую прочность за расчетный период времени до замерзания.

Область применения метода “термоса” – бетонирование массивных монолитных конструкций (фундаменты, плиты, блоки, стены) с модулем поверхности М_п = 3 – 8 в любых теплоизолированных опалубках. Кроме того, целесообразно применять метод “термоса” в тех случаях, когда к бетону предъявляются повышенные требования по морозостойкости, водопроницаемости и трещиностойкости, так как термосное выдерживание сопровождается минимальными напряжениями в бетоне от воздействия температуры.

Возможность применения метода “термоса” устанавливается в результате технико-экономического расчета с учетом массивности конструкции, активности и тепловыделения цемента, температуры уложенного бетона и наружного воздуха, скорости ветра, а также возможности получения заданной прочности бетона в установленный срок.

Методика расчета термосного выдерживания монолитных конструкций различной массивности приведена в нормативной и справочной литературе и изучается в курсе “Технология строительных процессов”.

Применение противоморозных добавок

Сущность данного метода заключается в том, что растворы солей, введенные в бетонную смесь при ее приготовлении, в процессе выдерживания уложенного в конструкцию бетона, имеющего положительную начальную температуру, значительно продлевают состояние жидкой фазы, обеспечивая тем самым протекание реакции гидратации даже в условиях отрицательных температур. К числу используемых солей относятся нитрит натрия, нитрит кальция, поташ, хлористый натрий и др.

Подбор состава бетона с требуемыми добавками осуществляют с учетом типа и условий эксплуатации монолитной конструкции, температуры наружного воздуха. Количество вносимых добавок увеличивается при возрастании значения отрицательной температуры относительно расчетной.

Данные о скорости набора прочности бетона с противоморозными добавками приведены ниже.

Влияние противоморозных добавок на прочность бетона

Сроки твердения, сут	Прочность бетона с добавками, % от R₂₈, при температуре, º С
Хлористые соли	Нитрат натрия	Поташ
-5	-10	-15	-5	-10	-15	-5	-10	-15	-20	-25

Температура бетона с противоморозными добавками к началу выдерживания должна оставаться положительной. Незаопалубленные поверхности монолитных конструкций должны быть теплоизолированы для предотвращения вымораживания влаги с этих участков.

Минимальные допустимые температуры наружного воздуха для применения противоморозных добавок: -15°С – для хлористых солей, нитрата и нитрита натрия; -25°С – для поташа.

Достоинства технологии с использованием противоморозных добавок заключаются в минимальных физических и материальных затратах на ее реализацию. Недостатками технологии являются длительный период приобретения бетоном критической прочности, негативные последствия при нарушении требований по применению противоморозных добавок (коррозия арматуры, высолы на поверхности). В строительной практике широко используют комплексные способы выдерживания бетона. Так, для сокращения сроков твердения бетона с противоморозными добавками используют метод “термоса”, приготавливая бетонную смесь с высокой температурой.

При ведении бетонных работ без искусственного обогрева контролю подвергают:

· условия бетонирования и начальную температуру укладываемой бетонной смеси;

· среднюю температуру бетона в период выдерживания;

· продолжительность остывания бетона до 0 °С при методе “термоса” и до расчетной минусовой температуры при использовании противоморозных добавок;

· теплоизолирующее покрытие конструкции, его соответствие требуемому значению теплопередачи;

· максимальную глубину оттаивания основания и отогрева смежного с бетонируемым участка ранее уложенного бетона (ранее имевших температуру наружного воздуха), на которые будет укладываться бетонная смесь;

· резкое изменение температурных условий твердения бетона, требующее принятия дополнительных оперативных мер для обеспечения получения критической прочности бетона до его замерзания. К таким мерам относятся устройство дополнительной теплоизоляции бетона, продление сроков его выдерживания и, при необходимости, применение искусственного прогрева конструкции.

Бетонирование конструкций с термообработкой

Основные положения

Термообработка бетона представляет собой искусственное внесение тепловой энергии в монолитную конструкцию в период ее твердения в целях сокращения периода выдерживания бетона и приобретения им критической или проектной прочности до замерзания.

Область применения способов теплового воздействия на выдерживаемый бетон распространяется на все разновидности монолитных конструкций с модулем поверхности М_п > 3. Выбор же оптимального способа термообработки осуществляют на основании технико-экономического расчета с привязкой к условиям определенного объекта строительства.

Технология термообработки бетона имеет свои особенности. Основная из них – необходимость соблюдения расчетных режимов термообработки. Основными характеристиками технологических режимов являются: начальная температура бетона, продолжительность цикла термообработки до получения критической прочности, скорость подъема температуры (разогрева) бетона, температура и продолжительность изотермического выдерживания, скорость и продолжительность остывания, критическая или проектная прочность бетона.

Тепловое воздействие на прогреваемый бетон осуществляется несколькими методами. Самыми распространенными из них в практике строительства являются следующие:

· применение греющих проводов;

· электропрогрев электродный;

· предварительный электроразогрев бетонной смеси;

· инфракрасный нагрев;

· применение термоактивной опалубки;

· индукционный прогрев;

· бетонирование в тепляках;

· комплексные методы (например, применение противоморозных добавок + электропрогрев).

Рекомендации по выбору метода термообработки

Практика зимнего бетонирования позволяет рекомендовать наиболее эффективные способы термообработки для определенных монолитных конструкций.

4.3.2.1. Термообработка фундаментов

При бетонировании фундаментной плиты любой массивности рекомендуется применять инфракрасные установки для отогрева промороженного основания, удаления снега и наледи с арматурного каркаса и в заопалубленном пространстве, обогрева периферийных (торцевых) участков плиты, тепловой защиты уложенного бетона в целях сохранения им начальной температуры и набора минимальной опалубочной прочности, позволяющей укладывать теплоизоляционные материалы и отключать установки инфракрасного излучения. Продолжительность выдерживания бетона до достижения не менее 40 % от проектной прочности составит не более 2 сут при средней температуре бетона около 30 °С. Требуемая электрическая мощность не превысит 100 кВт при работе на захватке площадью до 100 м². Удельный расход электроэнергии составит в среднем не более 15 – 20 кВт∙ ч/м³;

4.3.2.2. Термообработка стеновых конструкций

Стеновые конструкции имеют высокий модуль поверхности, как правило – выше восьми. При их термообработке развитая опалубленная поверхность монолитных стен влечет за собой большие потери тепла, требует применения специальных технических средств, обеспечивающих равномерный прогрев по всей площади опалубки (с перепадом температуры не более 5 °С), а при высокой степени армирования (более 3 %) ограничивает применение эффективных способов термообработки.

Наиболее эффективными для стен с модулем поверхности 8 – 20 являются:

· контактный способ, реализуемый посредством термоактивной опалубки с удельной установленной мощностью около 0, 8 кВт/м² опалубки;

· электропрогрев, осуществляемый с помощью полосовых электродов, прикрепляемых к внутренней поверхности опалубки (если позволяют условия последующей отделки поверхности стен) с установленной мощностью в среднем 4 кВт/м³ монолитной стены;

· инфракрасный нагрев для стен толщиной до 300 мм – с односторонним нагревом, для стен толщиной свыше 300 мм – с двусторонним нагревом; установленная мощность при этом составляет около 6 кВт/м³ стеновой конструкции;

· применение греющих проводов.

Обязательным условием применения любого способа электротермообработки является наличие в бетоне расчетного количества противоморозных добавок, необходимых на случай аварийного отключения электроэнергии.

Выбор оптимального способа термообработки стен основывается на технико-экономическом расчете рассматриваемых вариантов.

4.3.2.3. Термообработка перекрытий и других конструкций

Технология зимнего бетонирования монолитных перекрытий имеет ряд особенностей:

· толщина перекрытий, как правило, не превышает 200 мм;

· развитая горизонтальная поверхность способствует сосредоточению снега на палубе под арматурной сеткой (который непросто удалить перед бетонированием традиционными способами) и значительным потерям тепловой энергии бетона как при его укладке в конструкцию, так и в период выдерживания;

· источники тепловой энергии для большей эффективности должны располагаться на наружной либо (в крайнем случае) на внутренней поверхности палубы перекрытий.

С учетом отмеченных факторов для термообработки монолитных перекрытий рекомендуются: термоактивная опалубка с удельной установленной мощностью около 0, 9 кВт на 1 м²опалубки перекрытий и продолжительностью цикла до 30 ч; инфракрасный нагрев с установленной мощностью до 1 кВт на 1 м² площади опалубки и продолжительностью цикла до 24 ч; применение греющих проводов.

Окончательный выбор способа для конкретных условий каждого объекта необходимо сделать на основании технико-экономического расчета эффективности сравниваемых вариантов термообработки.

При бетонировании в зимних условиях колонн, ригелей, балок, элементов рамных конструкций наиболее эффективным является индукционный способ прогрева бетона. При довольно низкой удельной установленной мощности до 4 кВт на 1 м³прогреваемой конструкции продолжительность прогрева для достижения критической прочности не превысит 12 ч. В качестве альтернативных методов могут применяться и инфракрасный, и применение греющих проводов.

Для бетонирования специальных конструкций (труб, башен, силосов и др.) в условиях отрицательных температур способ термообработки определяется в ППР.

Для прогрева стыков сборных железобетонных конструкций наиболее эффективны инфракрасный нагрев, индукционный прогрев. Основная проблема – предварительный отогрев массива сборной железобетонной конструкции, имеющего температуру наружного воздуха и соприкасающегося с незначительным объемом цементно-песчаного раствора, укладываемого в прогреваемый стык.

4.3.2.4. Бетонирование специальных конструкций (труб, стволов телебашен, силосов и др.)

Бетон стволов подобных сооружений, как правило, выдерживают в подвижном тепляке до приобретения им 70 % проектной прочности.

При выдерживании бетона в подвижном тепляке в качестве источников тепла используют отопительные агрегаты, состоящие из паровых калориферов и осевых вентиляторов; теплоносителем является прогретый или насыщенный водяной пар высокого давления (Р = 4 – 6 ат).

Подвижной тепляк состоит из верхней части (каркаса с покрытием), охватывающей рабочую зону, где производят бетонирование, и нижней (брезентового покрытия), предохраняющей бетон, уложенный в опалубку, а также распалубленный бетон от преждевременного замерзания (рис. 55).

Рис. 55. Схема возведения трубы в зимних условиях в подвижном тепляке:

1 – шатер подвижного тепляка; 2 – стальная опалубка; 3 – подвесное брезентовое покрытие; 4 – наружные подвесные леса; 5 – шахтоподъемник; 6 – ото-пительные агрегаты в зоне бетонирования; 7 – ствол трубы; 8 – защитное перекрытие; 9 – паропровод высокого давления; 10 – самотечный конденсатопровод; 11 – утепление проемов для ввода боровов; 12 – брезентовые диафрагмы в сечении шахтоподъемника; 13 – утепленное защитное перекрытие; 14 – ото-пительные агрегаты зоны приема бетона; 15 – наружный паропровод; 16 – вы-вод конденсатопровода; 17 – дренаж конденсата; 18 – тамбур с утепленной дверью

Подвижной тепляк (ограждение, верхнее и нижнее брезентовое покрытие) должен быть плотным и невозгораемым.

При возведении в зимних условиях стволов труб, телебашен, силосов в подвижном тепляке положительная температура создается в зонах бетонирования и твердения бетона при помощи отопительных агрегатов, которые периодически переставляются по мере возведения ствола трубы.

Отопительные агрегаты устанавливают в свободных шахтах подъемника (или на подвесных площадках) ниже рабочей площадки на расстоянии не более 25 м и крепят к ригелям шахтоподъемника с помощью хомутов.

Бетонную смесь укладывают в опалубку по достижении температуры среды в тепляке в зоне укладки бетонной смеси и в стволе в зоне выдерживания бетона не ниже +15 °С (при относительной влажности не менее 70 %), а у наружной поверхности – между стеной ствола и подвесным брезентовым покрытием – не ниже +10 °C.

Влажность воздуха в тепляке достигается выпуском небольших количеств пара через расположенный в зоне калориферов контрольный патрубок.

Каждая забетонированная секция ствола может быть освобождена от подвижного брезентового покрытия тепляка и быть подвергнута воздействию отрицательной температуры наружного воздуха после достижения бетоном не менее 70 % проектной прочности.

Продолжительность выдерживания бетона каждой секции ствола в тепляке устанавливается лабораторией строительства в зависимости от условий твердения бетона и свойств применяемого цемента.

Библиографический список

1. Теличенко В.И. Технология возведения зданий и сооружений / В.И. Теличенко, О.М. Терентьев, А.А. Лапидус. М.: Высшая школа, 2004.

2. Красный Ю.М. Технология возведения зданий и сооружений / Ю.М. Красный, А.И. Бизяев. Екатеринбург: УГТУ, 2000.

3. Полтавцев С.И. Монолитное домостроение / С.И. Полтавцев. М.: Стройиздат, 1993.

4. Бетонные и железобетонные работы: Справочник строителя / В.Д. Топчий [и др.]; под ред. В.Д. Топчия. М.: Стройиздат, 1987.

5. Смородинов М.И. Строительство заглубленных сооружений / М.И. Смородинов. М.: Стройиздат, 1993.

6. Теличенко В.И. Технология возведения подземной части зданий и сооружений / В.И. Теличенко, Т.М. Штоль, В.И. Феклин. М.: Стройиздат, 1990.

7. Технология строительных процессов / под ред. Н.Н. Данилова и О.М. Терентьева. М.: Высшая школа, 2000.

8. Швиденко В.И. Монтаж строительных конструкций / В.И. Швиденко. М.: Высшая школа, 1987.

9. Атаев С.С. Индустриальная технология строительства из монолитного бетона / С.С. Атаев. М.: Стройиздат, 1989.

10. Каграманов Р.А. Монтаж конструкций сборных многоэтажных гражданских и промышленных зданий: Справочник строителя / Р.А. Каграманов, Ш.Л. Мачабели. М.: Стройиздат, 1989.

11. Камейко В.А. Каменные конструкции и их возведение: Справочник строителя / В.А. Камейко, Л.М. Ломова, Н.П. Сугробов. М.: Стройиздат, 1989.

12. Саакян Р.О. Проектирование и строительство зданий методом подъема / Р.О. Саакян, А.О. Саакян, Х. Греченлиев. М.: Стройиздат, 1986.

13. Пятенков В.М. Строительство элеваторов и комбинатов хлебопродуктов / В.М. Пятенков, И.А. Резниковский. М.: Стройиздат, 1984.

14. Федоренко П.П. Индустриальные методы строительства промышленных предприятий / П.П. Федоренко, А.А. Шкромада. Киев: Будивельник, 1988.

15. Хамзин С.К. Технология строительных работ: пособие по курсовому и дипломному проектированию / С.К. Хамзин, А.К. Карасев. М.: Высшая школа, 1987.

Список сокращений

ВПТ – вертикально перемещающаяся труба

ДТТ – дополнительные технические требования

ЗиС – здания и сооружения

МПП – метод подъема перекрытий

МПЭ – метод подъема этажей

ПОС – проект организации строительства

ППР – проект производства работ

СМР – строительно-монтажные работы

ТВЗ – технология возведения зданий

ТВЗиС – технология возведения зданий и сооружений

ТСП – технология строительных процессов

ТЭП – технико-экономические показатели

Учебное издание

МельниковЮрий Константинович

Технология возведения зданий и сооружений

Редактор Л.Ю. Козяйчева

ИД №06263 от 12.11.2001 г.

Подписано в печать 09.06.2007 Формат 60х84 1/16

Бумага типографская Плоская печать Усл.печ.л. 7, 27

Уч.-изд.л. 6, 3 Тираж 100 экз. Заказ

Редакционно-издательский отдел УГТУ-УПИ

620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19

rio@mail.ustu.ru

Ризография НИЧ УГТУ-УПИ

620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19

⇐ Предыдущая 6 7 8 9 10 11 12 13 1415