Бетонирование в экстремальных условиях

Зимними считаются условия, когда среднесуточная темпера­тура окружающей среды снижается до 5 "С и в течение 1 сут. пада­ет ниже 0 °С.

При отрицательных температурах не прореагировавшая с це­ментом вода превращается в лед и, как твердое тело, в химиче­ское соединение с цементом не вступает; бетон не твердеет. Одно­временно в бетоне развиваются силы внутреннего давления, вы­званные увеличением (примерно на 9 %) объема воды при превра­щении ее в лед. При раннем замораживании бетона его неокреп­шая структура не может противостоять этим силам и разрушается. При последующем оттаивании замерзшая вода вновь превращает­ся в жидкость, и реакция твердения возобновляется, однако раз­рушенные связи в бетоне полностью не восстанавливаются.

Замораживание бетона сопровождается образованием вокруг арматуры и заполнителя ледяных пленок, которые увеличиваются в объеме и отжимают цементное тесто от арматуры и заполнителя. Эти процессы снижают прочность бетона, его сцепление с арма­турой, плотность, стойкость и долговечность.

Если бетон до замерзания приобретает определенную проч­ность, то упомянутые выше процессы не оказывают на него не­благоприятного воздействия. Минимальная прочность, при кото­рой замораживание для бетона не опасно, называется критиче­ской и зависит от класса бетона, вида и условий эксплуатации конструкций: для бетонных и железобетонных конструкций с нена-прягаемой арматурой — 50% проектной прочности для классов В7,5-В1О, 40 % для классов В12,5 — В25 и 30% для классов ВЗО и выше; для конструкций, нагружаемых расчетной нагрузкой — 100 % проектной прочности.

При производстве бетонных работ должны одновременно ре­шаться две взаимосвязанные задачи: технологическая (обеспече­ние необходимого качества бетона к заданному сроку) и экономи­ческая (обеспечивание минимального расхода материальных и энергетических ресурсов).

Технологическую задачу решают применением соответствую­щих методов выдерживания бетона. Методы зимнего бетонирова­ния необходимо выбирать на основании технике-экономического анализа.

Существуют следующие методы выдерживания бетона в зим­них условиях.

Выдерживание в искусственных укрытиях (тепляках), где поддерживается температура, необходимая для нормального твердения бетона. В связи с появлением новых пленочных покры­тий этот метод широко применяют зарубежом, поскольку «пле­ночный эффект» создает комфортные условия для труда и тверде­ния бетона даже без дополнительного обогревания.

Выдерживание методом термоса подразумевает укла­дывание бетона, имеющего температуру 15... 20 "С, в утепленную опалубку. За счет начального теплосодержания бетонной смеси и теплоты, выделяемой в процессе твердения (явление экзотермии), бетон набирает заданную прочность до того момента, когда в ка­кой-либо части забетонированной конструкции температура снижается до 0 °С.

Применение метода термоса наиболее эффективно для массив­ных конструкций с модулем поверхности (М_л) до 6: М_п = ^S/V, где ZjS — суммарная площадь поверхности конструкции; V — объем конструкции. Этот метод достаточно эффективен и для конструк­ций с большим модулем поверхности (до 8... 12), если осуществить предварительный электроразогрев бетонной смеси (рис. 10.26) в бункерах перед укладкой в опалубку (способ электротермоса). Бе­тонная смесь при этом форсированно разогревается в течение 5.., 15 мин током промышленной частоты сетевого напряжения 220...290 В до температуры бетонной смеси Г_6с = 70,..80 °С.

Разновидностью метода электротермоса является метод фор­сированного электроразогрева бетонной смесисразу после ее укладки в опалубку с последующим повторным вибри­рованием. Разогревание смеси непосредственно в опалубке исклю­чает преждевременную потерю подвижности, а повторное вибри­рование сводит к минимуму возможность структурных наруше­ний, возникающих при форсированном разогревании. Этот метод более экономичен, так как требует меньшего расхода электро­энергии.

Методы электротермообработки бетона наиболее эффективны для конструкций с М_п > 6. Их можно разделить на три группы: электродный прогрев, индукционный прогрев и элек-

Рис. 10,26, Бетонирование конструкций с предварительным разогревом

бетонной смеси:

о — схема бетонирования; 6 — разогрев смеси в электробадье: в — то же, в кузове

автомашины; 1 ~~ ВРУ; 2 — передвижная бетономешалка; 3 — алектробадьи; 4 —

распределительное устройство; 5 — кран; 6 — укладка смеси; 7 — электроды

трообогрев с применением различного рода электронагреватель­ных устройств.

Электродное нагревание бетонных и железобетонных конструкций основано на превращении электрической энергии в тепловую при прохождении тока через свежеуложенный бетон, который с помощью электродов включается в электрическую цепь (рис. 10.27, а). Электроды могут быть разных видов (стержневыми, пластинчатыми) и располагаться как внутри, так и снаружи про­греваемой конструкции.

Нагревание бетона в электромагнитном поле (индукцион­ное) (см. рис. 10.27, б) применяется для густо армированных кон­струкций линейного типа (балки, ригели, трубы, колонны). Вок­руг опалубки прогреваемого элемента устраивают спиральную об­мотку — индуктор из изолированного провода и включают его в сеть. Под воздействием переменного электромагнитного поля сталь­ная опалубка и арматура, выполняющие роль сердечника (соле­ноида), нагреваются и передают тепловую энергию бетону.

Электрообогревание осуществляется с помощью электри­ческих отражателей, печей, цилиндрических приборов сопротивле­ния и др. Могут также применяться греющие (термоактивные) опа­лубки (рис. 10.27, в, г). Их выполняют в виде утепленных щитов с

2-^^"

П 1		^3
		< >
^_	- .-'
		л: ч~1 (Л
■■—_
		< >

		5 7 J III
	1___ Г
	-П
			ГН

Рис. 10.27. Электропрогрев бетона:

a — электродный; 6 — индукционный; в, г — опалубка с греющими кабелями и сетчатыми нагревателями; А — высота навивки кабеля; / — электроды; 2 — про­греваемая конструкция; 3 — арматура; 4 — кабель; 5 — нагреватели; 6 — асбесто-цементный лист; 7— утеплитель; 8— защитный лист

проложенными в их толще нагревательными элементами. Такая опа­лубка экономична для бетонирования тонкостенных конструкций.

Инфракрасное прогревание (лампами) применяют в тех случаях, когда применение контактных методов прогревания за­труднено.

Иногда применяют безпрогревный метод с введением в состав бетонной смеси химических добавок (см. п, 7.6),

В условиях сухого жаркого климата (максимальная температура окружающей среды выше 30 °С, средняя — выше 25 °С) процесс бетонных работ имеет ряд особенностей. При быстром обезвожи­вании в еще не окрепшем бетоне развиваются деструктивные яв­ления, снижающие его конечную прочность. Качество бетона мо­жет быть обеспечено двумя способами: применением таких мето­дов приготовления транспортирования и содержания бетона, ко­торые уменьшают возможность его обезвоживания; сокращением сроков выдерживания бетона, ускоряя его твердение.

В условиях сухого жаркого климата важно сохранить требуемую подвижность бетонной смеси к моменту ее укладки в опалубку.

Это может быть обеспечено благодаря увеличению расхода воды, что связано с увеличением расхода цемента.

Более практичным является снижение температуры смеси при ее приготовлении.

Температура бетонной смеси может быть снижена до 20... 25 °С в результате смачивания охлажденной водой заполнителей, их обдува холодным воздухом при подаче в смеситель и т.д. Для этого можно также добавлять лед в количестве до 50 % массы воды. Со­хранение удобоукладываемости бетонной смеси может быть дос-титнуто и введением в бетонную смесь в процессе приготовления поверхностно-активных добавок (0,4... 0,5 % массы цемента).

Открытая поливка бетона не только не предохраняет его от обезвоживания, а, наоборот, способствует возникновению тер­мического удара и интенсивной потере влаги.

Обезвоживание бетона особенно опасно при строительстве тон­костенных бетонных сооружений с большими открытыми повер­хностями. Поэтому для предохранения от обезвоживания реко­мендуется защищать свежеуложенный бетон различными пленоч­ными покрытиями, что не только резко уменьшает потери воды, но и создает условия, близкие к твердению бетона в пропарочных камерах.

В районах с сухим жарким климатом экономично использовать такой дешевый источник энергии, как солнечное излучение. Для этого свежеуложенный бетон покрывают водонепроницаемыми по­лиэтиленовыми пленками, которые пропускают лучистую энер­гию и предотвращают потери воды, что существенно в районах с ограниченными ресурсами воды.

При строительстве сооружений с незначительными открыты­ми поверхностями водопотери бетона могут быть уменьшены бла­годаря покрытию горизонтальных поверхностей слоем воды 3...5 см (метод «водяного бассейна»).

Обезвоживание бетона может быть сведено к минимуму и за счет сокращения времени его выдерживания. Для этото использу­ют высокоактивные цементы, добавки — ускорители твердения, а также метод тепловой обработки.

Во избежание обезвоживания бетон после укладки в конструк­цию защищают слоем пароизоляции.

10.13. Организация процесса поточного выполнения бетонных и железобетонных работ

Железобетонные работы неразрывно связаны с календарными сроками, предыдущими и последующими работами других видов (земляными, каменными и др.). Так, звено бетонщиков, присту­пая к бетонированию, должно найти подготовленный фронт работ:

начать укладку бетонной смеси оно может лишь после установки на месте работ опалубки и укладки арматуры. Лишь при таком условии можно работать без простоев.

Чтобы достичь этого, железобетонные работы должны выпол­няться поточными методами: каждое звено работает на своем уча­стке (захватке), переходя с одной захватки на другую и сменяя друг друга через равные промежутки времени. На каждой захватке в каждый момент должен производиться один определенный вид работ — опалубочные, арматурные или бетонные. Захватки долж­ны бетонироваться в ходе одной-двух рабочих смен.

Захватки по возможности должны быть равновеликими по тру­доемкости (отклонения по трудоемкости возведения различных захваток не должны превышать 25 %). Наименьший размер захват­ки должен быть достаточным для работы звена на протяжении не менее целой смены. Границы захваток необходимо определять в местах рабочих и температурных швов или минимальных напря­жений. При разбивке объекта на захватки необходимо обеспечи­вать удобство доступа рабочих к своим рабочим местам.

Расчетное число захваток

где Т — директивный срок производства работ; /_тв — продолжи­тельность твердения бетона до распалубливания (при возведении монолитных стен и перекрытий, принимается 3... 5 дней при нор­мальных температурно-влажностных условиях твердения и 1...2 дня в случае применения средств ускорения твердения бетона); К~ шаг потока, принимается 1... 2 дня; и = 4 — число простых процессов (установка опалубки, укладка арматуры, укладка бето­на, распалубливание).

В комплексе железобетонных работ ведущим является бетониро­вание, которое и определяет темп строительства. Для этого частно­го потока подбирают по производительности ведущую машину, на­пример бетононасос или кран. Затем в зависимости от производи­тельности ведущей машины подбирают комплектующие машины и оборудование, например автобетоновозы, вибраторы и т.д.

С учетом производительности ведущего частного потока (бето­нирования) подбирают комплекты механизмов для остальных частных потоков (установка опалубки, монтаж арматуры, выдер­живание бетона и распалубливание).

Для успешного бесперебойного ведения работ поточными ме­тодами необходимо комплектовать бригады или звенья бетонщи­ков, арматурщиков и опалубщиков, подбирая их так, чтобы про­должительность работы на каждом участке-захватке была одина­ковой. В противном случае одно звено, нагоняя другое, не полу­чит достаточного фронта работ и вынуждено будет простаивать в ожидании его подготовки.

IV

1^

^--

III

<^-

-?-■

—'

>

I--1

II

J^

,—

^—■

,»-—

(

|

За-

Э

IS

хватки

Рабочие

ДНИ

Рис. 10.28. Организация поточного процесса устрюйства монолитных стен

и перекрытий: 1, 2 — установка опалубки и арматуры; 3 — бетонирование; 4 — распалубливание

Состав бригад и звеньев разной специальности подсчитывает-ся по ЕНиР в зависимости от объемов и трудоемкостей работ ддя различных железобетонных конструкций. Организация работ зна­чительно облегчается, если рабочие владеют смежными профес­сиями (например, арматурщика и бетонщика).

Для скоростного возведения монолитного сооружения следует: выполнять работы не менее, чем в две смены; сокращать разрывы во времени между работами разных звеньев, принимать меры ддя ускорения твердения бетона.

В процессе проектирования поточного выполнения железобе­тонных работ сначала определяют трудоемкость выполнения опа­лубочных, арматурных и бетонных работ и делят объект на захват­ки, затем подбирают комплекты машин и состав звеньев, способ­ных выполнить свою часть работы на захватках в назначенные сро­ки, далее определяют параметры потоков: шаг, ритм, технологи­ческий перерыв и др., составляют график производства работ (цик­лограмму). При строительстве общественного здания с монолит­ными железобетонными стенами и перекрытиями (рис. 10.28) за захватку принята секция-этаж; количество захваток на этаже — четыре; шаг потока — 1 дня. Технологический перерыв на тверде­ние бетона — 5 дней.

ГЛАВА 11. МОНТАЖ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

11.1. Общие положения

Под монтажом понимается сборка и установка строительных конструкций из предварительно изготовленных элементов. Такую сборку и установку выполняют с применением грузоподъемных механизмов (кранов). Если сборка осуществляется вручную, то ее обычно называют укладкой, настилкой и т.п.

Монтажные методы при возведении сооружений начали при­менять еще на заре развития человечества. Так, дошедшие до нас

Рис. 1 t.l. Применение метода подсыпки при возведении: а — дольмена; б — колонны

культовые сооружения (рис. 11.1, а) возводились методом под­сыпки: насыпали грунт, закатывали камень, грунт убирали.

Колонна массой 650 т и высотой 40 м на Дворцовой площади в Санкт-Петербурге (рис. 11.1, 6) также была установлена этим ме­тодом с использованием рабочих и страховочных лебедок.

В настоящее время монтажные процессы — одни из основных строительных процессов. Если до 30-х гг. XX в. основным работни­ком на стройке был каменщик, то сейчас — монтажник.

Как и все строительные процессы, монтажный состоит из ос­новных, подготовительных и транспортных работ (рис. 11.2).

При выполнении монтажного процесса большое значение име­ют технологичность конструкций и схема монтажа.

Монтажная технологичность — это приспособленность конст­рукций к условиям изготовления, транспортирования и монтажа с высоким качеством и минимальными затратами средств, труда и материалов.

Основные составляющие технологичности — сходность элемен­тов по массе и размерам, рациональное укрупнение, соответству­ющее возможностям изготовления, транспортирования и монта­жа; требуемая и имеющаяся возможности точности изготовления монтажных элементов.

Организационно монтаж может быть осуществлен по двум схе­мам: со склада и с транспортных средств. В первом случае сборные элементы разгружаются на приобъектный склад, откуда берутся монтажным краном и устанавливаются на места. Во втором случае монтаж и разгрузка осуществляются как один цикл: с транспорт­ного средства на место установки без перегрузки на приобъект­ный склад. Это позволяет ускорить выполнение монтажных работ, сократить затраты труда монтажников, эффективнее использовать краны, сократить территорию монтажной площадки и т.д. Однако не всегда выгодно использовать основной монтажный кран и за­держивать на площадке транспортные средства. Для решения ра­циональности монтажа с транспортных средств («с колес*) опре-

Монтаж строительных конструкций

Транспортные работы

Подготовительные работы

Собственно

монтажный

цикл

Доставка

Укрупнительная сборка

Строповка, подъем и установка

Разгрузка

Усиление и обустройство

Временная

выверка и

закрепление

Складирование

Подготовка конструкций и мест установки

Окончательная

выверка и

закрепление

Приемка

Подготовка средств механизации и

монтажных приспособ ле ний

Заделка стыков

Рис. 11.2. Схема технологического процесса монтажа строительных

конструкций

деляют стоимость этого варианта <С[) и сравнивают со стоимостью монтажа со склада (С₂):

С₂ > С,; С, = at» + ct_H, C₂= (a + b)t_p + с/_м,

где а — стоимость 1 маш.-ч автомобиля; (_ы — продолжительность монтажа, ч; с — стоимость 1 маш.-ч монтажного крана; Ь — сто­имость 1 маш.-ч разгрузочного крана; /_р — продолжительность разгрузки, ч.

11.2. Классификация методов монтажа зданий и элементов

В зависимости от производственных условий и возможностей строительных организаций монтаж может осуществляться мето­дами, характеристика которых приведена в табл. П.1.

Ю о о