Особенности зимнего бетонирования.

При выполнении бетонных работ в зимнее время одновремен­но решаются две взаимосвязанные задачи: технологическая (обес­печение необходимого качества бетона к заданному сроку) и эко­номическая (обеспечение минимального расхода материальных и энергетических ресурсов).

Технологическую задачу решают путем применения методов выдерживания бетона. Чтобы обеспечить достойное решение эко­номической задачи производят учет денежных средств.

При бетонировании в зимних условиях применяют специаль­ные способы приготовления, подачи, укладки и выдерживания бетона.

При приготовлении бетонной смеси ее температуру искусст­венно повышают за счет подогрева заполнителей и воды. Запол­нители можно подогревать паровыми регистрами, в установках с продувкой дымовых газов через слой заполнителя, горячей водой.

Общую продолжительность перемешивания смеси увеличива­ют не менее чем на 25% по сравнению с летними условиями.

Транспортирование бетонной смеси следует осуществлять от места приготовления до места укладки по возможности быстрее, в закрытой утепленной и подогретой таре, без перегрузок. Для дальних перевозок более целесообразным может оказаться доставка на объект сухих бетонных смесей в автобетоносмесителях, затворения их горячей водой и перемешивания перед укладкой в опа­лубку.

Места погрузки и выгрузки бетонной смеси должны быть за­щищены от ветра и утеплены. Основание, на которое укладывает­ся смесь, а также способ укладки должны исключить возможность ее промерзания.

Бетонирование следует вести без перерывов, ранее уложенный слой бетонной смеси должен быть перекрыт до того, как его тем­пература окажется ниже предусмотренной ППР.

В практике зимнего бетонирования нашли применение следу­ющие методы выдерживания бетона после укладки:

выдерживание бетона с применением химических добавок, снижающих температуру замерзания воды и ускоряющих тверде­ние бетона;

использование начального теплосодержания смеси и экзотер­мического тепловыделения цемента, сопровождающего твердение бетона;

внесение в бетон тепла внешними источниками тепловой энер­гии.

Указанные методы могут применяться комплексно.

Выдерживание в искусственных укрытиях (тепляках). В связи с появлением за рубежом в последнее время новых пленочных по­крытий выдерживание бетона в тепляках стало применяться в бо­лее широких масштабах, так как за счет «пленочного» эффекта в них создаются комфортные условия для твердения бетона.

Пленочные тепляки могут устраиваться на отдельные конст­рукции, на этаж и даже полностью на все здание. Эффективность искусственных тепляков может быть повы­шена при использовании в качестве укрытий пневматических кон­струкций.

Метод «термоса». Внутренний запас теплоты в бетоне создает­ся за счет подогрева бетонной смеси и теплоты, выделяемой при химической реакции экзотермии цемента до того момента, когда в какой-либо части забетонированной конструкции температура упадет до 0°С. Чтобы сохранить тепло в бетоне на длительный срок, необходимо после укладывания смеси в конструкцию сразу же после уплотнения покрыть все открытые части бетона слоем теплоизоляции.

Продолжительность выдерживания бетона методом «термоса» должна быть достаточной для достижения как минимум крити­ческой прочности, т.е. теплота, необходимая для первоначально­го твердения бетона, должна сохраняться в нем, по крайней мере, 5-7 сут. Поэтому рекомендуется замешивать бетонную смесь на высокомарочных, высокоэкзотермичных и быстротвердеюших цементах, а опалубку тщательно утеплять.

Оптимальные значения параметров при выдерживании бетона методом «термоса» могут быть выбраны с помощью математиче­ского моделирования. При этом в качестве критерия оптимально­сти обычно принимают минимальную себестоимость 1м³ моно­литных конструкций.

Метод «термоса» может оказаться достаточно эффективным и для конструкций с модулем поверхности 8... 10, если осуществить ускорение твердения смеси или понижение точки замерзания воды в бетоне за счет введения в смесь противоморозных добавок — ускорителей твердения, а также если существенно повысить пер­воначальную температуру бетонной смеси в момент ее укладки за счет кратковременного электроразогрева.

Метод «термоса» с противоморозными добавками - ускорителями.Твердение бетона происходит в результате термосного выдержи­вания в сочетании с продолжительным воздействием химических добавок. Метод является достаточно надежным и экономичным.

В качестве добавок, понижающих температуру замерзания бетон­ной смеси, используются нитрит натрия (НН) и более сложные по составу соединения, такие как нитрит-нитрат-хлорид кальция (ННХК) и др.

При применении «метода горячего термоса» (рис. 11) достав­ляемая на объект теплая бетонная смесь разогревается в специ­альном бункере или непосредственно в кузове автосамосвала до температуры 60...80°С, укладывается в утепленную опалубку, уплотняется, укрывается теплоизоляционным покрытием и выдер­живается обычным методом «термоса» или с дополнительным обо­гревом.

Предварительный разогрев бетонной смеси ведут при напря­жении тока 380 и реже 220 В в течение 10... 15 мин, для чего до­ставленную порцию бетонной смеси включают в электрическую цепь переменного тока в качестве сопротивления.

Разогрев смеси непосредственно в опалубке исключает преж­девременную потерю подвижности, а повторное вибрирование сводит к минимуму возможности структурных повреждений, воз­никающих при форсированном электроразогреве.

Рис. 11. Бетонирование конструкций с предварительным разогревом бетонной смеси:

а — схема бетонирования; б — разогрев смеси в электробадье; в — разогрев смеси в кузове автомашины; I — БРУ; 2 — передвижная бетономешалка; 3 элсктробадьи; 4 — распределительное устройство: 5 кран; 6 — укладка смеси; 7 — электроды; %_с — температура бетонной смеси

Электропрогрев бетона. Чаще всего осуществляется при бето­нировании средне массивных конструкций, но может также ис­пользоваться при выдерживании тонкостенных конструкций. Сущ­ность электропрогрева заключается в повышении температуры уложенного бетона до максимально допустимой и поддерживание ее в течение времени, за которое бетон набирает критическую или заданную прочность. Метод электропрогрева можно разде­лить на три группы: электродный прогрев, индукционный про­грев и электрообогрев с использованием различных электронаг­ревательных приборов.

Электродный прогрев (рис. 12 а) основан на свойстве свежеуложенной бетонной смеси пропускать электрический ток и, как любой проводник тока, превращать электрическую энергию в тепловую.

Количество теплоты Q, выделяемой в бетонную смесь при про­хождении электрического тока, зависит от силы тока t, омиче­ского сопротивления бетонной смеси R и времени прогрева Т:

Q = 3,6 t² RT

Рис. 12. Электропрогрев бетона: а - электродный; б — индукционный; 1 — электроды; 2— прогреваемая конст­рукция. 3 — арматура; 4 — кабель; ∆ — шаг; h — высота навивки кабеля

Для этих целей может быть использован сетевой ток, но в боль­шинстве случаев применяют переменный ток пониженного на­пряжения 50... 100 В. Для подведения электрической энергии к бетону используют поверхностные (пластинчатые, полосовые, плавающие) и внутренние (стержневые, струнные) электроды.

Пластинчатые электроды — стальные пластины, примыка­ющие к бетонной поверхности. В результате токообмена между противоположными пластинами прогревается весь объем конст­рукции.

Полосовые электроды — стальные полосы шириной 20... 50 мм, нашитые на поверхности опалубки. В зависимости от схемы вклю­чения в цепь они могут прогревать весь объем (сквозной прогрев) или только наружные поверхности конструкции (периферийный прогрев).

Плавающие электроды применяют для прогрева верхних по­верхностей конструкций. Их втапливают на 2...3 см в свежсуложенный бетон и присоединяют к разноименным фазам электри­ческой сети.

Стержневые электроды диаметром 6... 12 мм устанавливают в тело бетона перпендикулярно открытой поверхности конструк­ции. После окончания прогрева стержни остаются в теле бетона.

Струнные электроды устанавливают в центре конструкции вдоль продольной оси и подключают к одной фазе, а рабочую арматуру или металлическую опалубку (деревянную с обшивкой сталью) — к другой. Этот вид электродов применяют для прогрева конструк­ций, длина которых во много раз больше их поперечного сечения (балки, колонны и пр.).

Индукционный прогрев (рис. 12, б) применяют при бетони­ровании густоармированных конструкций. При этом методе ис­пользуется теплота, выделяемая в арматуре или стальной опалуб­ке в период нахождения их в электромагнитном поле, создава­емом индукционной катушкой, которая укладывается в виде изо­лированного провода вокруг бетонируемого изделия по наружной поверхности опалубки.

Проходя по такому проводу, переменный электрический ток создает переменное электромагнитное поле. В находящемся в этом поле металле возникают вихревые индукционные токи, нагрева­ющие арматуру или стальную опалубку'. Последние контактным путем отдают теплоту бетонируемой конструкции.

Индукционный прогрев может быть применен при любой тем­пературе воздуха. Бетонная смесь укладывается после установки индуктора, что позволяет предварительно отогреть арматуру.

В качестве индуктора используются кабели и изолированные провода. Сечение проводов и число витков определяют расче­том.

Обогрев различными электронагревательными приборами в на­стоящее время используют гораздо чаще, чем электродный или индукционный прогрев. При этом способе теплота контактным путем передается поверхностям конструкции, а затем распрост­раняется в теле бетона за счет его теплопроводности.

Наибольшей популярностью пользуется обогрев с помощью термоактивной жесткой греющей опалубки и гибких покрытий (ТАГП).

Поверхность греющей опалубки (рис. 13, а, б) изготовляется из металлических или фанерных листов. С противоположной сто­роны палубы устанавливают электрические нагревательные эле­менты — греющие провода или кабели, сетчатые или углеродные ленточные нагреватели, токопроводящие покрытия и т.п. Наибо­лее эффективным считается применение нагревательных кабелей, помещенных в термостойкую изоляцию, состоящую из асбесто­цементных листов и утеплителя, прикрытых защитным листом.

Полоски металлической сетки в сетчатых нагревателях изоли­руют прокладками из асбестовых листов и дополнительной тепло­изоляцией из минераловатных плит.

Греющую опалубку применяют при возведении тонкостенных и среднемассовых конструкций и при замоноличивании узлов железобетонных элементов в сборном строительстве. Часто в каче­стве греющей используется обычная инвентарная опалубка с па­лубой из стали или фанеры после соответствующего переоборудо­вания. В зависимости от конкретных условий строительства по­требная удельная мощность, подводимая к греющей опалубке, может колебаться от 0,5 до 2 кВ • А/м².

Рис. 13. Электрообогрев бетона с помощью: а, б — греющей опалубки с греющими кабелями и сетчатыми нагревателями; в — ТАГП, 1 — греющий кабель; 2 — асбестовый лист; 3 — утеплитель; 4 — зашитный стальной лист; 5 — нагреватели; 6 — защитный лист; 7 — защитный чехол; 8 — алюминиевая фольга; 9 — отверстия для крепления покрытия; 10 — листо­вая резина; 11 — греющий провод

Термоактивное гибкое покрытие (ТАГП) применяют при обо­греве подготовок под полы, покрытий, перекрытий и т.п. Осно­вой такого покрытия (рис. 13, в) является стеклохолст, к кото­рому прикрепляют углеродные ленточные нагреватели или греющие провода. В качестве теплоизоляции используют стекловолокно с экранирующим слоем из фольги, в качестве гидроизоляции — прорезиненную ткань.

С помощью таких покрытий можно обеспечить нагрев бетон­ной поверхности до 50 ⁹С, располагая гибкие нагревательные эле­менты на горизонтальных, вертикальных и наклонных поверхно­стях и скрепляя их друг с другом с помощью зажимов или преду­смотренных для этого отверстий для пропуска тесьмы.

Рис. 14. Схемы инфракрасного нагрева:

а — обогрев арматуры плиты; б, в — термообработка бетона плиты (сверху и снизу), г — локальная термообработка бетона при вол веден и и высотных соору­жений в скользящей опалубке; д, е — термообработка бетона стен; ж — тепловая защита укладываемой бетонной смеси; 1 — инфракрасная установка; 2 — арма­тура плиты; 3 — синтетическая пленка; 4 — термообрабатываемый бетон; 5 —теплоизолирующий мат; 6 — укладываемая бетонная смесь

Инфракрасный нагрев. В монолитном строительстве такой нагрев (рис. 14) используют: при отогреве арматуры, промороженных оснований и бетонных поверхностей; тепловой обработке стен вы­сотных сооружений, возводимых в скользящей опалубке; термо­обработке и тепловой защите бетона стен, перекрытий, плит воз­водимых в деревянной, металлической или конструктивной опа­лубке. Инфракрасный нагрев, как правило, применяют в тех слу­чаях, когда применение контактных методов затруднено.

Теплота от источника инфракрасных лучей к нагреваемому телу передается мгновенно, без участия какого-либо переносчика теп­лоты. Поглощаясь поверхностями облучения, инфракрасные лучи превращаются в тепловую энергию.

Для бетонных работ в качестве генераторов инфракрасного из­лучения применяют трубчатые излучатели. Для создания направ­ленного лучистого потока излучатели заключают в плоские или параболические рефлекторы.

Задача

Выбрать 3 варианта самоходных стреловых кранов для монтажа стеновых панелей, провести сравнение по коэффициенту грузоподъемности, определить наиболее оптимальный вариант. Подобрать грузозахватные приспособления. Здание – габаритными размерами 66*72м. Изобразить схему производства данной работы с предварительной раскладкой конструкции.

Решение:

1) Вычерчиваем схемы (план, разрез)

2) Выполняем раскладку стеновых панелей

3) Заполняем спецификацию сборных ж/б элементов

№	наименование	Марка по каталогу	размеры	Масса эл-та, Т	Потр.кол-во	Масса эл-ов
L	H	B
	Панель стеновая	ПС60.9.3-3т-10				1,27		50,8
	Панель стеновая	ПС60.12.3-3т-10				1,70
	Панель стеновая	ПС60.18.3-2т-10				2,56		204,8

4) Заполняем таблицу строп

№	Наименование устройства	эскиз	Грузоподъемность, (Т)	Масса Qгр,(Т)	Высота строповки hс, (М)	назначение
	Строп двухветвевой, ГОСТ 19144-73		2,5	0,01   0,02	2,2	Установка панелей и перегородок длиной 6 метров

5) Расчет:

Q_тр≥(Р_костр+Р_гр.пр.)·k=(2,79+0,02)*1,12=3,14

Р_констр – вес конструкции, (Т)

Р_гр.пр. – вес грузозахватывающего приспособления, (Т)

k – коэффициент, учитывающий отклонения фактической массы элементов от расчетной (1,08-1,12)

Q_тр – грузоподъемность

Высота подъема крюка:

Н_кр=h+h_з+h_э+h_c+h_n

Н_кр=12.0+0,5+1,785+2,2+1,5=17,985м

h-высота от точки стояния крана до верхней панели , м

h_з-запас на высоте, (м)

h_э-высота, толщина элемента в монтажном положении, (м)

h_с – высота строповки, (м)

h_n – высота полиспаста, минимальное расстояние от крюка до головки стрелы, 1.5 м

Минимальный вылет стрелы крана:

L_стр^min=3,88м– по характеристикам крана

Требуемый вылет стрелы крана:

L_стр^тр=

L_стр^тр ≥ L_стр^min

6,33м ≥ 3,88м

6) Из таб.92 4,7 стр 92. Выбираем 3 варианта самоходных стреловых кранов для монтажа стеновых панелей :

1. Автомобильный кран КС-4571

2. Пневмоколесный кран КС – 4362

3. Гусеничный кран СКГ-40/63

7) Эффективность выбора кранов по техническим параметрам оценивают по величине коэффициента использования грузоподъемности кранов:

К_гр=Q_ср/Q_max≤1

К_гр – коэффициент использования кранов по грузоподъемности;

Q_ср- средняя масса элемента в группе элементов, подлежащих монтажу, Q_max- наибольшая грузоподъемность крана, Т

Q_ср=(g₁n₁+g₂n_2+…+g_nn_n)/(n₁+n₂+n_n), где g₁g_2…g_n – масса различных элементов (Т),

n₁,n₂,n_n – количество элементов в соответствующей группе, (м)

Q_ср = (1,27*40+1,70*120+2,56*80+1,38*8+1,85*24+2,79*16) / /40+120+80+8+24+16=1,94

КС – 4571 k_гр=1,94/16=0,12≤1

КС – 4362 k_гр=1,94/16=0,12≤1

СКГ –40/63 k_гр=1,94/63=0,03≤1

При сравнении по коэффициенту грузоподъемности КС-4571 наиболее оптимальный вариант.

Список литературы

1. Соколов А.Г. «Технология строительного производства» М.; АКАДЕМИЯ; 2005г.

2. Тарантуха Н.А. «Технология и организация строительного производства» М.; АСВ; 2006 .

3. Справочник строителя. Строительная техника, конструкции и технологии. М.; Техносфера; 2007г.

4. СНиП 12-01-2004 «Организация строительства»