CC BY
23
ВЕСТМГСУ 3/2008
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИИ ВСЕСЕЗОННОГО БЕТОНИРОВАНИЯ КОНСТРУКЦИИ МНОГОЭТАЖНЫХ МОНОЛИТНЫХ ЖИЛЫХ ЗДАНИИ
В.Г. Щерба, А.А. Кочанов, Г.В. Сагалаков, Р.Р. Бахронов, А.В. Коренков
Как показывает изучение особенностей и опыта строительства многоэтажных монолитных жилых зданий в г.Москве и Московской области строительные работы ведутся непрерывно и круглогодично. Поэтому обеспечение проектных качеств бетонных и железобетонных конструкций в зимнее время с учетом особенностей современных технологий и материалов является актуальной проблемой.
В процессе исследований были изучены различные способы зимнего бетонирования конструкций многоэтажных монолитных жилых зданий при централизованной поставке бетонной смеси. Исследования показывают, что бетон монолитных конструкций с модулем поверхности более 6 обычно должен подвергаться дополнительному тепловому воздействию.
На основе исследований была установлена эффективность метода электрообогрева греющими проводами, позволяющая создать оптимальные температурно-влажностные условия для твердения бетона.
Сущность метода электрообогрева греющими проводами заключается в передаче контактным путем выделяемой проводами теплоты в бетон, где она распространяется. Этот метод легко регулируем по требуемой тепловой мощности. Провода с металлической токонесущей изолированной жилой, подключаемые в электрическую сеть, работают как нагреватели. Нагревательные провода могут быть заложены непосредственно в массив монолитной конструкции.
Проведенные исследования при строительстве монолитных 17-25 этажных зданий в г. Химки Московской области показали, что греющие провода можно применять для обогрева монолитных конструкций различных типов, с любой степенью армирования, с модулем поверхности от 2 и выше в зимних условиях.
При использовании греющих проводов еще одним важным технологическим параметром является равномерность температурного поля на обогреваемой поверхности конструкции, обеспечиваемая необходимой плотностью укладки нагревательного провода, или расстоянием (шагом) между смежными витками провода.
Для устройства монолитных фундаментных плит зданий при низкой температуре наружного воздуха шаг провода уменьшался, а в некоторых случаях укладывали еще ряд проводов в верхней зоне монолитного основания. После укладки бетонной смеси открытую поверхность монолитного основания укрывали пароизоляционным материалом (пленкой и т.д.) и утепляли плитами URSA FOAM.
Исследования, проведенные в ГАСИС, НИИЖБ и в ряде других организаций с участием автора показали, что при любой тепловой обработке наиболее интенсивное расширение бетона наблюдается в период подъема температуры. Максимальные деформации в этот период могут достигать 36 мм/м при пропаривании, 2,319 мм/м при автоклав-
3/2008_МГСУТНИК
ной обработке и 210 мм/м при электропрогреве. Это говорит о том, что деструктивные явления наиболее сильно проявляются при нагреве, когда физический процесс температурного расширения может опережать физический и физико-химический процессы твердения. Именно в этот период и происходит, в основном, формирование структуры бетона, которая в дальнейшем лишь упрочняется.
Именно с температурным расширением составляющих бетона связывают большинство исследователей возникновение деструктивных процессов при нагревании бетона:
- объемные изменения, вызванные тепловым расширением составляющих бетон материалов и, главным образом, увеличение объема свободной воды и вовлеченного воздуха;
- избыточное давление паровоздушной среды, возникающее в порах бетона;
- миграция влаги вследствие изменения внутреннего давления в пузырьках вовлеченного воздуха при нагревании;
- объемные изменения материала в результате внутреннего переноса тепла и веществ в виде влаги, пара и воздуха.
По данным исследований, свежеуложенный при помощи вибрирования бетон имеет структурную прочность при растяжении всего 1410-3 МПа. Поэтому при нагреве све-жеуложенного бетона разрыхляется его структура, что выражается в повышении пористости. Больше всего разрыхляются поверхностные слои, так как расширению газообразной фазы, расположенной в глубине изделия, препятствует гидростатическое давление бетонной смеси, линейно возрастающее с увеличением толщины слоя.
Деформации, фиксируемые в процессе тепловой обработки, являются по существу комплексом различного рода объемных изменений, происходящих в твердеющем бетоне в результате температурного расширения его составляющих, физико-химических процессов твердения вяжущего (химическая контракция), внешнего и внутреннего тепло- и массопереноса и массообмена, влажностной усадки (капиллярная контракция) и т.д.
Ранее проведенными исследованиями было введено понятие о «критической» прочности - минимальной прочности, при которой наложение теплового воздействия не приводит к структурным нарушениям. Расширение бетона с такой прочностью практически равно температурному расширению затвердевшего бетона того же состава.
При исследованиях использовались специальные нагревательные провода марок ПТПЖ. Электрический расчет греющих проводов сводился к определению рабочего напряжения при минимально допустимой длине проволочного нагревателя и максимально допускаемой на него мощности.
Расчет температурных полей показывает, что для конструктивных элементов с высоким модулем поверхности (плиты перекрытия, несущие стены) интенсивность прогрева и набора прочности бетоном зависит от степени теплоизоляции.
Теплоизолирование плит перекрытий позволяет снизить удельную мощность греющих проводов до 250...300 Вт/м2 или 1,25... 1,5 кВт/м3 бетона.
На рис. 1 приведены типичные графики формирования температурных полей при нагреве бетонной смеси, изотермическом прогреве, остывании и соответствующие расчеты значения прочностных характеристик.
Наиболее эффективным режимом тепловой обработки является разогрев смеси до 50 °С в течение 24 ч с последующим поддержанием изотермического прогрева с меньшей мощностью в течение 18...24 ч. Это обеспечивает получение распалубочной прочности в пределах 70 % Я28 в течение 48...64 ч.
ВЕСТНИК МГСУ.
3/2008
Температура бетона, °С
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
О 12 24 36 48 Прочность бетона, %Л28
1.08 120 132 144 Часы
3 ,1
о
12
36
48
60 72 84 , распалубка
96
108 120 132 144
Опыт тепловой обработки греющими проводами показал, что интенсификация технологических процессов достигается при производстве работ в летнее время. Это обеспечивает сохранение продолжительности работ по возведению типового этажа до 4-5 дней.
Проведенные работы на объектах строительства многоэтажных монолитных зданий показали, что проектное качество работ, в том числе необходимая по проекту прочность бетона конструкций, может быть достигнуто при правильной организации и проведении систематического контроля качества бетона на всех этапах бетонных работ - от начала приготовления бетонной смеси на заводах до выдерживания.
При этом основным фактором обеспечения качества является соблюдение определенных температурных параметров бетонной смеси, основания под фундаментами, атмосферного воздуха и т.д.
Прочность бетона обычно проверялась по фактическому температурному режиму на наименее нагретых участках. После распалубки прочность бетона, имеющего положительную температуру, определялась неразрушающими методами.
По результатам исследований была предложена технология возведения монолитного здания повышенной этажности, учитывающая применение одного крана на весь период строительства, организация бетонных работ в захватках объемом принимаемой бетонной смеси от 545 до 1200 м3, использование современных способов изготовления арматурных каркасов и опалубочных систем, обеспечение непрерывной подачи бетонной смеси и круглогодичное применение греющих проводов и защиты бетона от теп-лопотерь.
