Технология и организация строительства зданий и сооружений из монолитного железобетона при отрицательных температурах наружного воздуха

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО

ОБРАЗОВАНИЯ РФ

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего

образования «Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СИБАДИ)»

Институт магистратуры и аспирантуры (ИМА)

Кафедра «Строительные конструкции»

ОТЧЕТ

по производственной практике

научно-исследовательская работа

тема: «Технология и организация строительства зданий и сооружений из монолитного железобетона при отрицательных температурах наружного воздуха»

Омск-2020

Содержание

	Введение	4
1	Специфика возведения монолитных зданий	5
1.1.	Конструктивные решения монолитных зданий	6
2.	Технология и организация возведения монолитных зданий и сооружений	12
2.1.	Комплексный процесс изготовления монолитных конструкций	14
2.1.1.	Подготовительные процессы	14
2.1.2.	Установка опалубки	14
2.1.3.	Армирование конструкции	17
2.1.4.	Бетонирование	18
2.1.5.	Распалубливание	20
3	Бетонирование монолитных конструкций при отрицательных температурах наружного воздуха	21
3.1.	Общие положения и понятия	21
3.2.	Методы зимнего бетонирования	23
3.2.1.	Метод термоса	23
3.2.2.	Применение противоморозных добавок	24
3.2.3.	Предварительный электроразогрев	24
3.2.4.	Электродный прогрев	26
3.2.5.	Электропрогрев с помощью нагревательных проводов	28
4	Типичные дефекты монолитных конструкций	31
	Заключение	34
	Список используемой литературы	35

монолитный здание бетонирование

Введение

В своей работе я постараюсь раскрыть основную специфику возведения зданий и сооружений из монолитного железобетона, отразить общепринятые конструктивные решения и технологию монолитного строительства. А также изучить особенности производства бетонных работ в условиях отрицательных температур наружного воздуха.

Регионом исследования мною выбран регион Западной Сибири - Ямало-Ненецкий автономный округ, в котором 2/3 территории находится в области вечной мерзлоты. Грунты здесь оттаивают лишь на небольшую глубину летом (примерно на 1-2,5м).

Исключительностью данного региона являются суровые климатические условия и отрицательные температуры наружного воздуха, которые становятся существенными преградами для монолитного строительства. Несмотря на это строительная инфраструктура региона активно развивается и требует принятия особых, отличных от обычных условий, мер и методов, а также технологии организации монолитного строительства.

Собранные и изученные материалы при прохождении производственной практики в дальнейшем будут использованы при написании магистерской диссертационной работы.

За основу исследования будет взят реализующийся на территории Ямало-Ненецкого автономного округа проект строительства административного здания - _____ в городе_____

1.Специфика возведения монолитных зданий

В строительстве жилых многоэтажных зданий в прошлые годы сложились свои стереотипы - это преимущественное использование сборного железобетона. В ближайшие годы, в современных условиях, практически единственная возможность роста объемов строительства в России может быть достигнута за счёт монолитного строительства. Очевидно, что в настоящее время альтернативы монолитному строительству нет, как с точки зрения стоимости, так и возможных объёмно-планировочных решений.

Монолитный бетон широко используется в строительстве, и даже в период бурного развития сборного железобетона объемы его ежегодного применения измерялись сотнями миллионов кубометров в год. В перспективе монолитное строительство останется одним из основных направлений [3].

Монолитное строительство имеет ряд существенных преимуществ по сравнению со сборными конструкциями. Так, затраты на производственную базу монолитного железобетона на 40-45% меньше, на 1-20% сокращается расход металла. По сравнению с кирпичными зданиями затраты труда на 25-30% меньше, а продолжительность строительства сокращается на 10%. Монолитный бетон удобен ещё и тем, что из него можно возводить конструкции любой конфигурации с широким спектром архитектурно-планировочных решений. Здания из монолитного бетона более надёжны и долговечны при сейсмических и других неблагоприятных природных воздействиях.

В связи с этим, и учитывая тенденции, свидетельствующие о дальнейшем увеличении области применения монолитного бетона и железобетона как наиболее массового конструкционного материала, отвечающего современным требованиям и критериям перспективности технических и технологических решений, особую актуальность приобретает интенсификация технологических процессов монолитного строительства, способствующая сокращению сроков возведения объектов.

Решение задач интенсификации процессов непосредственно связано с созданием способов и технических средств нового поколения, принципиально отличающихся от традиционно применяемых и изменяющих технологию, обеспечивающих надежность и эффективность, ресурсосбережение и сокращение затрат при бетонировании.

Эффективность монолитного строительства во многом определяется применяемой технологией возведения несущих конструкций из монолитного бетона и методами ускорения его твердения.

Принято различать по конструктивным типам: монолитные и сборно-монолитные здания. Монолитными называются здания, в которых основные несущие конструкции (внутренние стены, колонны и перекрытия) выполнены из монолитного бетона. Сборными могут быть ограждающие конструкции, лестничные марши, перегородки и т.п. Доля монолитности должна составлять 70 и более % от общего объема конструктивных элементов здания.

Сборно-монолитными называются здания, в которых часть конструкций выполнена в монолите, а другая в сборном варианте. Доля монолитности должна быть от 30 до 70% от общего объема конструктивных элементов.

Организация технологического процесса возведения зданий из монолитного бетона создает большие возможности для творческих поисков и в силу гибкости формообразования позволяет достичь наибольшего соответствия архитектуры зданий их функциональному назначению.

1.1 Конструктивные решения монолитных зданий

Здания из монолитного бетона могут проектироваться перекрестно-стеновой конструктивной системы с несущими или ненесущими наружными стенами, поперечно-стеновой, когда несущими вертикальными элементами являются только поперечные стены, или продольно-стеновой с несущими продольными стенами. (Рис. 1.)

а, б - поперечно-стеновая (с параллельными и радиальными несущими стенами); в - продольно-стеновая; г, д - перекрестно-стеновая

(Рис.1.)

Используя монолитный бетон можно практически реализовать любую архитектурную идею. Монолитный бетон является наиболее «удобным» материалом для создания уникальных сооружений, крупных общественных зданий со сложными функциями и соответственно сложной, многоплановой структурой. Гибкость монолитного бетона в строительстве в первую очередь проявляется в возможности свободного выбора планировочного решения зданий.

Без значительного усложнения технологии возведения могут сооружаться здания различных типов: обычные квартирные, гостиничного типа, спальные корпуса пансионатов и др. Легко достигается в монолите изменение высоты этажа, что весьма важно для размещения в первых этажах нежилых помещений и офисов. В таких помещениях величина пролетов и высота может приниматься в соответствии с функциональными требованиями встраиваемых предприятий.

В зависимости от величины пролета плит перекрытий стеновые конструктивные системы подразделяют на малопролетные (до 4,8м), среднепролетные (до 7,2м) и большепролетные (более 7,2м). В практике жилищного строительства применяют малопролетные и среднепролетные конструктивные системы.

В зданиях с поперечными несущими стенами горизонтальные нагрузки, действующие перпендикулярно несущими стенами, воспринимаются отдельными диафрагмами жесткости, расположенными в продольном направлении здания, плоской рамой за счет жесткого соединения поперечных стен и плит перекрытий, радиальными поперечными стенами при сложной форме здания в плане.

В зданиях с продольными несущими стенами горизонтальные нагрузки, действующие перпендикулярно этим стенам, воспринимаются отдельными поперечными стенами лестничных клеток, торцевыми и межсекционными стенами.

В зданиях с перекрестными несущими стенами горизонтальные нагрузки в зависимости от направления их действия воспринимаются продольными или поперечными стенами, в связи с чем эта конструктивная система позволяет возводить наиболее прочные, жесткие и устойчивые здания. По высоте и в плане здания конструктивная система может быть регулярной и нерегулярной. К регулярным системам относятся здания с одинаковым в плане поэтажным расположением стен и проемов, а к нерегулярным - здания с вертикальными и горизонтальными конструкциями разных размера и типа (например, на первых этажах - колонны, а на вышележащих этажах - стены; здание имеет расширение или сужение размеров стен по высоте, разные их высоты и т.п.). Выбор конструктивной системы здания по условиям обеспечения прочности и жесткости осуществляется на основании статических расчетов и зависит от этажности, геологических и грунтовых условий строительства [3].

Конструктивно-технологический тип здания связан с методом его возведения. Можно выделить два основных и наиболее распространенных конструктивно-технологических типа бескаркасных зданий, возводимых в съемных (переставных) опалубках.

Здания первого конструктивно-технологического типа.

В зданиях этого типа на первом этапе поэтажно возводят внутренние и наружные несущие стены, на втором этапе устраивают перекрытия.

Внутренние стены таких зданий всегда монолитные однослойные, наружные - монолитные и сборно-монолитные.

Для возведения стен в этом случае применяется крупно-щитовая или блочная опалубка. (Рис. 2.)

Перекрытия, применяемые в зданиях первого конструктивно-технологического типа, как правило, сборные из сплошных или многопустотных плит. Возможно применение сборно-монолитных и монолитных перекрытий.

Здания второго конструктивно-технологического типа. В зданиях второго типа на первом этапе одновременно либо последовательно возводят несущие стены и перекрытия из монолитного бетона. Наружные стены возводят на втором этапе.

При одновременном возведении стен и перекрытий применяется объемно-переставная (туннельная) опалубка (Рис.3.) [2].

Рис. 3.

Возведение здания второго конструктивно-технологического типа в обьемно-переставной (туннельной) опалубке: 1 - Г-образный элемент обьемно -переставной опалубки (полу-туннель); 2 - траверса для подъема опалубки ; 3 -цокольная опалубка, устанавливаемая на крестообразных вставках; 4 - крестообразная вставка; 5 - торцевая опалубка перекрытия; 6 - торцевая опалубка стены; 7 - проемо-образователь; 8 - крепежные болты опалубки; 9 -крупно-щитовая опалубка стен для устройства торца дома; 10-11 - рабочие площадки; 12 - телескопическая стойка; 13 -инфракрасный излучатель;14- ограждение; 15 - брезент для закрытия туннеля во время прогрева бетона; 16 -домкрат

Внутренние стены проектируются однослойными монолитными преимущественно из тяжелого бетона. Класс бетона по прочности на сжатие назначается из условия обеспечения прочности стен не ниже В15. Толщина стен принимается по результатам расчета на силовые воздействия и должна отвечать требованиям звукоизоляции. Минимальная толщина межквартирных стен назначается 160мм.

Рис. 4. Схемы армирования монолитных стен в зданиях, возводимых:

а )- в обычных инженерно-геологических условиях; б) - в сейсмических районах. I - пространственные каркасы, устанавливаемые в местах пересечения стен; 2 - каркасы, устанавливаемые у граней проемов; 3 - армоблок из плоских каркасов; 4 - пространственный каркас перемычек

Рис. 5. Схемы вертикальных стыковых соединений монолитных стен:

а - бесшпоночное; б - с равномерно распределенными по высоте шпонками; в - с дискретно расположенными сквозными шпонками: 1 - монолитные стены, бетонируемые в первую очередь; 2 - стены, бетонируемые во вторую очередь; 3 - отсекатель из тканой сетки, укрепляемый на каркасе; 4 - горизонтальные арматурные связи

Наружные стены могут выполняться однослойными монолитными из ячеистого бетона с плотностью до 900кг/м3 при обязательном устройстве наружного защитного слоя. Наибольшее применение нашли наружные стены трехслойной сборной конструкции, которые соответствуют требованиям СНиП 23-02-2003 (Тепловая защита зданий).

Перекрытия применяются монолитные, сборно-монолитные и сборные. Монолитные перекрытия рассчитываются и конструируются как плиты, опертые по контуру или по трем сторонам с четвертой свободной стороной на унифицированную нагрузку для жилых помещений.

Сборно-монолитные перекрытия представляют двухслойную конструкцию по толщине плиты: нижний слой-сборная плита (скорлупа) толщиной 40-60мм, используемая в качестве несъемной опалубки; верхний слой- монолитный бетон толщиной 120-140мм.

Расчет сборно-монолитного перекрытия на унифицированную нагрузку для жилых помещений производится как для сплошной монолитной плиты. Сборную плиту изготавливают с применением стальных форм-опалубок в полигонных условиях из тяжелого бетона класса В15. монолитный слой выполняется из тяжелого или легкого бетона класса не нижеВ12,5.

Сборные плиты перекрытия применяются: сплошные размером на планировочную ячейку и многопустотный настил.

Шахты лифтов выполняются монолитными.

Лестницы выполняются из унифицированных сборных железобетонных маршей и площадок, а также в монолитном исполнении с применением специальной формы-опалубки [5].

2. Технология и организация возведения монолитных зданий и сооружений

Комплексный процесс возведения зданий и сооружений из монолитного железобетона состоит из большого количества связанных между собой в единую технологическую сеть процессов, выполняемых одновременно и последовательно, и представляет собой организационно-технологический поток, требующий тщательной подготовки, высокой организованности и слаженности в работе производственных, заготовительных, транспортных и вспомогательных звеньев.

На стадии принятия решения о выборе конструктивной системы многоэтажного монолитного здания определяется метод возведения.

Как правило, для возведения монолитных зданий используются методы, которые являются традиционными и неоднократно использованными на практике.

В основе метода возведения лежит тип опалубочной системы со всеми характерными для неё технологическими особенностями.

В отдельных монолитных зданиях может быть использовано сочетание нескольких опалубочных систем: например, в каркасноствольных конструктивных системах ядро жёсткости можно возводить в скользящей или в вертикально перемещаемой опалубках, а перекрытие - в мелко- и крупнощитовых опалубках, устанавливаемых на проектных отметках; при этом каркас здания можно выполнить сборным (металл, железобетон) или монолитным.

Таким образом, выбор той или иной опалубочной системы в значительной степени зависит от архитектурно-планировочного решения здания, а принятая опалубочная система, в свою очередь, может определить характер сопряжений и, следовательно, повлиять на расчётную схему здания. Фактор технологичности в монолитных многоэтажных зданиях, как ни в каком другом виде домостроения, необходимо учитывать ещё в начальной стадии их проектирования

Характерной особенностью технологического процесса при возведении многоэтажных зданий и сооружений из монолитного железобетона является его непрерывность и необходимость одновременной работы всех технологических звеньев.

Так, при возведении зданий в скользящей опалубке темпы бетонирования, армирования и подъёма опалубки одинаковы, и все процессы выполняются совмещённо и непрерывно в процессе подъёма опалубки.

При возведении зданий и сооружений в переставных опалубках способ бетонирования выбирают с учётом конструктивных особенностей здания, планируемого объёма укладываемого монолитного железобетона, необходимой интенсивности возведения монолитных зданий, повторяемости бетонируемых конструкций.

Все средства механизации увязывают в комплексном технологическом процессе по производительности и времени. Выбор тех или иных средств механизации во многом зависит от размеров зданий и сооружений, применяемой опалубочной системы, темпов работ, сроков твердения бетона и др. До начала строительства зданий из монолитного железобетона выполняют прокладку всех подземных коммуникаций, планировку участка, монтаж средств механизации, устраивают ограждения, крытые проходы, защитные навесы [13].

При соответствующем обосновании устраивают местный бетонный узел со складами при нём. Производительность смесительной и транспортной установок принимают с учётом превышения максимальной потребности в бетоне не менее чем на 30%.

В случае расположения бетоносмесительного узла на строительной площадке его располагают с минимальным приближением к зоне действия подъёмного механизма, а для приёма товарных бетонных смесей оборудуют площадки.

До начала производства работ по возведению здания выполняют следующие подготовительные работы:

-принимают и проводят ревизию комплекта опалубки для возведения конструкций (стен, колонн, перекрытий и др.);

-при использовании опалубки, бывшей в употреблении, тщательно осматривают все её элементы, узлы и составляют дефектную ведомость;

-осуществляют ревизию подъёмных средств для скользящей опалубки (гидродомкратов, винтовых регуляторов, механизмов распалубки гидросистемы и насосных станций), для разборно-переставных опалубок - ревизию поддерживающих устройств (стоек, подкосов, замков и др.);

-выполняют ремонт и восстановление всех элементов опалубки; проверяют готовность бетонного узла, транспортных средств, обеспеченность механизмами, инвентарём, инструментом;

-комплектуют бригады и звенья рабочих и закрепляют за ними виды и участки работ в отдельные смены в соответствии с графиками ППР на возведение конструктивных элементов здания; непосредственных исполнителей детально знакомят с рабочими чертежами возводимого здания, проектом производства работ и технологическими картами; производят инструктаж с исполнителями о специальных условиях соблюдения техники безопасности.

2.1 Комплексный процесс изготовления монолитных конструкций

2.1.1 Подготовительные процессы

До начала устройства фундаментов необходимо:

- организовать отвод поверхностных вод с площадки;

- проложить необходимые проезды и подъездные пути для транспорта и строительной техники;

-подготовить места складирования, сборки опалубки, укрупнения арматурных сеток и каркасов, доставить монтажную оснастку и приспособления;

- завезти на склад комплекты опалубки, арматурные сетки и каркасы;

- выполнить необходимую песчаную, гравийную, бетонную подготовку под фундаменты;

- произвести геодезическую разбивку осей и разбивку положения фундаментов в соответствии с проектом;

- отметить положение рабочих плоскостей щитов опалубки фундаментов с помощью причалки, штырей, других фиксаторов;

- проверить правильность устройства бетонной подготовки и разметки положения осей и отметок основания фундаментов.

На устройство подготовки под фундаменты должны быть составлены акты на скрытые работы. Подготовленное основание под фундаменты, должно быть принято по акту комиссией.

До начала монтажа крупнощитовой опалубки стен и перекрытий на очередном рабочем горизонте должны быть выполнены следующие подготовительные мероприятия:

- нивелировка поверхности перекрытия;

- разбивка осей и разметка положения стен по проекту;

-нанесение на поверхности перекрытия краской рисок, фиксирующих положение опалубки;

- подготовка монтажной оснастки и рабочего инструмента;

- очистка поверхности от грязи и мусора, а зимой -- дополнительно снега и льда [11].

2.1.2 Установка опалубки

Опалубка на строительную площадку должна поступать комплектно, готовой к установке и многократному использованию, без необходимости крупных исправлений и доделок.

Контроль доставленного на строительный объект комплекта опалубки должен включать: внешний визуальный осмотр, проверки комплектности, качества используемых материалов, сварных швов, геометрических размеров сборочных единиц и элементов, резьбовых соединений, лакокрасочных покрытий, наличия маркировки на изделиях.

Доставленные на строительную площадку элементы опалубки должны быть размещены в зоне действия монтажного крана. Они должны храниться под навесом, в положении, в котором элементы опалубки располагались в процессе транспортирования, рассортированными по маркам и типоразмерам и в условиях, исключающих механические повреждения. Щиты опалубки укладывают в штабели высотой не более 1,2 м на деревянных подкладках и прокладках, остальные крепежные элементы должны храниться в ящиках. До начала монтажа опалубки производят укрупнительную сборку щитов в панели.

Устройство опалубки фундаментов производят в следующей последовательности:

- монтируют и закрепляют укрупненные панели опалубки нижней ступени башмака;

- устанавливают собранный короб строго по осям и закрепляют опалубку нижней ступени металлическими штырями к основанию;

- наносят на ребра укрупненных панелей риски, указывающие положение короба второй ступени фундамента;

- в соответствии с рисками устанавливают предварительно собранный короб второй ступени фундамента;

- по нанесенным рискам устраивают короб третьей ступени;

- на верхний короб наносят риски, указывающие положение короба подколонника;

- устраивают короб подколонника;

- устанавливают и закрепляют опалубку вкладышей.

Рис. 8.

Монтаж стеновой опалубки необходимо производить в следующей последовательности:

- очищают щиты и другие элементы от грязи и раствора;

- наносят антиадгезионное покрытие на опалубку;

- присоединяют кронштейны подмостей к щиту опалубки;

- соединяют щиты опалубки между собой в единую опалубочную панель при помощи замков; по высоте в угловых и центральной зонах устанавливают три замка;

- опалубочные панели с помощью монтажного крана поднимают с места сборки, подают к месту установки и устанавливают вплотную к бетонному цоколю, ранее забетонированному;

- раскрепляют опалубочные панели с помощью подкосов;

- укладывают рабочие настилы на кронштейны подмостей;

-стяжки с одной стороны через отверстия в щитах и втулки, расположенные между щитами, протягиваются на другую сторону;

- натягивают стяжки с помощью гаек с одной или двух сторон до полного соединения между собой щитов и расположенной между ними втулки, длина которой равна толщине опалубливаемой конструкции;

- осуществляют проверку надежности крепления элементов опалубки и качества ее сборки.

При монтаже опалубки под особым контролем находится смещение осей опалубки от проектного положения и отклонение плоскости опалубки от вертикали по всей высоте опалубочной панели [5].

В процессе монтажа опалубки перекрытия последовательно выполняются следующие процессы:

- очистка элементов опалубки от грязи и налипшего раствора;

- закрепление в несущих рамах опорных вилок для продольных балок;

- соединение рам между собой при помощи крестовых связей;

- установка продольных балок в опорные вилки;

- покрытие листов ламинированной фанеры антиадгезионным составом;

- раскладка и крепление листов фанеры на поперечных балках.

В процессе установки щитов и панелей для опалубливания необходимо постоянно контролировать плотность прилегания элементов друг к другу, размеры щелей в стыковых соединениях, а также отсутствие люфта в шарнирных соединениях опалубки. Щели в стыковых соединениях не должны быть более 1 мм. Регулярного контроля требует величина прогиба вертикальных поверхностей опалубки стен и колонн, прогиб опалубки перекрытий.

При приемке установленной опалубки проверяют:

- правильность ее комплектации щитами и элементами креплений;

- надежность соединения щитов между собой замками;

- совпадение осей опалубки с разбивочными осями;

- вертикальность и горизонтальность опалубочных плоскостей;

-правильность установки закладных деталей, пробок, проемообразователей и др.;

- плотность стыков и сопряжений элементов опалубки:

Допустимые отклонения при приемке подготовленной опалубки принимают в следующих пределах:

- отклонение по вертикали плоскости опалубки на 1 м высоты - 5 мм, на всю высоту опалубки - 14 мм;

- смещение осей опалубки от проектного положения -- 8 мм

- смещение осей опалубки относительно осей сооружения --10 мм.

Демонтаж опалубки разрешается производить после достижения бетоном требуемой прочности. В процессе отрыва опалубки поверхность забетонированной конструкции не должна повреждаться. Демонтаж опалубки производится в порядке обратном монтажу.

После снятия опалубки необходимо:

- произвести визуальный осмотр выполненной конструкции и опалубки;

- очистить от налипшего бетона все элементы опалубки;

-смазать палубу щитов, проверить и нанести смазку на соединительные элементы.

2.1.3 Армирование конструкции

Армирование железобетонных конструкций, желательно осуществлять сварными арматурными каркасами и сетками заводского изготовления (рис 9).

Рис. 9

Арматурные элементы и готовые сетки доставляют на строительный объект и располагают на площадке для складирования. При приемке доставленной на объект арматуры, сеток и каркасов контролируют соответствие арматурных стержней и сеток проекту, диаметр, и расстояние между рабочими стержнями каркасов и сеток.

Элементы каркаса, которые требуют предварительной укрупнительной сборки, привозят на площадку сборки.

Арматурные каркасы и сетки собирают на стенде укрупнительной сборки с использованием необходимых кондукторов и всех видов сварки: контактной, точечной, электродуговой, в отдельных случаях вязкой.

Арматурные каркасы и сетки комплектуют в пакеты и в таком виде монтажным краном подают в зону производства, работ.

Арматурные сетки башмаков фундаментов устраивают в опалубке на фиксаторы, обеспечивающие защитный слой бетона по проекту, Остальные элементы арматурного каркаса фундамента устанавливают и раскрепляют на сварке или вязальной проволокой при соблюдении необходимого защитного слоя бетона.

В процессе монтажа арматуры в опалубку стен и перекрытий особое внимание уделяют обеспечению проектных размеров толщины защитного слоя бетона, смещению арматурных стержней при их установке в опалубку, а также при изготовлении на месте арматурных каркасов и сеток. Для оценки отклонения от проектных значений положения осей и вертикальность каркасов используют геодезические инструменты.

Процессы армирования и установки опалубки взаимосвязаны. В зависимости от конструктивных особенностей конструкции можно сначала установить арматуру, а затем опалубку, в которую укладывают арматурные сетки и каркасы. В отдельных случаях устраивают часть опалубки, в нее устанавливают и скрепляют с ней арматурные каркасы, приставляют и соединяют остальные опалубочные щиты.

Смонтированная арматура должна быть надежно закреплена и предохранена от деформаций и смещений в процессе производства работ по бетонированию конструкций. Крестовые пересечения стержней арматуры, уложенных поштучно, в местах их пересечений необходимо скреплять вязальной проволокой или с помощью специальных проволочных соединительных скрепок. Проектное положение арматурных стержней и сеток должно обеспечиваться правильной установкой поддерживающих устройств, шаблонов, фиксаторов, прокладок и подставок. В качестве подставок не могут быть применены обрезки арматуры, деревянные бруски, куски кирпича, щебня, гравия.

Приемка смонтированной арматуры, всех стыковых соединений должна проводиться до укладки бетонной смеси и оформляться актом на скрытые работы. В акте должны быть возможные отступления от проекта, дана оценка качества смонтированной арматуры.

После установки арматуры и опалубки, проверки качества выполненных работ дается разрешение на производство бетонных работ [7].

2.1.4 Бетонирование

До начала работ по укладке бетонной смеси в опалубку стен и перекрытий необходимо закончить монтаж арматуры и опалубки в пределах захватки. Перед укладкой бетонной смеси нужно проверить качество установки и закрепления опалубки, а также всех конструкций и элементов, закрываемых в процессе бетонирования (арматура, закладные детали и др.).

Перед укладкой бетонной смеси необходимо:

- проверить правильность установки арматуры и опалубки, установки и закрепления фиксаторов, обеспечивающих необходимую толщину защитного слоя бетона;

- принять по акту все скрытые конструкции и элементы, доступ к которым после бетонирования будет невозможен;

- очистить арматуру и, опалубку от мусора, грязи и ржавчины.

В состав работ по бетонированию отдельных конструкций входят:

- прием бетонной смеси и подача ее в зону производства работ;

- укладка и уплотнение бетонной смеси;

- уход за бетоном в процессе набора им требуемой прочности

На первом этапе бетонируют все ступени фундамента и подколонник до отметки низа вкладыша, на втором - верхнюю часть подколонника после установки и закрепления вкладыша.

Бесперебойную доставку на объект бетонной смеси целесообразно организовать с помощью автобетоносмесителей. Подача бетонной смеси к месту укладки может быть решена в нескольких вариантах. При использовании бадей их в необходимом количестве устанавливают на площадке разгрузки и после перегрузки поочередно подают в зону укладки, где разгружают непосредственно в бетонируемую конструкцию.

При бетонировании с использованием автобетононасоса радиус действия его распределительной стрелы позволяет производить укладку бетонной смеси в конструкции в зоне действия стрелы. Нормальная эксплуатация автобетононасоса может быть обеспечена при перекачке бетонной смеси разрешенной подвижности, что будет способствовать транспортированию бетона на предельные расстояния и без расслоения и образования пробок.

Бетонную смесь укладывают горизонтальными слоями толщиной 0,3...0,5 м, без разрывов по длине и с последовательным направлением укладки в одну сторону во всех слоях.

Каждый слой тщательно уплотняют вибробулавами (глубинными вибраторами). При уплотнении бетонной смеси не допускается опирание вибраторов на арматуру, закладные детали, винтовые стяжки и другие элементы опалубки.

При уплотнении бетонной смеси конец рабочей части вибратора должен погружаться в ранее уложенный слой бетона на 5...10 см. Шаг перестановки вибратора не должен превышать 1,5 радиуса его действия.

Вибрирование на одной позиции должно обеспечить достаточное уплотнение, основными признаками которого являются:

- прекращение оседания уложенной бетонной смеси;

- появление цементного молока на ее поверхности;

- прекращение выделения на поверхности пузырьков воздуха.

Извлекать вибратор при перестановке следует медленно и, не выключая его, давать тем самым возможность пустоте под наконечником равномерно заполняться бетонной смесью. Укладку последующего слоя бетонной смеси необходимо выполнять до начала схватывания бетона предыдущего слоя. Перерыв между укладкой слоев бетонной смеси может быть в переделах 40 мин, но последующий слой должен быть уложен до начала схватывания бетонной смеси.

В процессе производства бетонных работ необходимо постоянно контролировать состояние опалубки и закладных деталей.

В случае непредвиденных деформаций отдельных элементов опалубки или недопустимого раскрытия щелей щитами следует установить дополнительные крепления и исправить деформированные места.

После укладки бетонной смеси в опалубку необходимо создать благоприятные температурно-влажностные условия для твердения бетона. Горизонтальные поверхности забетонированной конструкции укрывают влажной мешковиной, брезентом, опилками, рулонными материалами на срок, зависящий от климатических условий и в соответствии с рекомендациями технологической карты на эти работы [6].

2.1.5 Распалубливание

Минимальная прочность бетона при распалубке незагруженных монолитных конструкций должна быть для вертикальных конструкций из условия сохранения их формы 0,2…0,3 МПа. Минимальная прочность бетона при распалубливании несущих конструкций составляет в зависимости от пролета 70…80%. Распалубливание конструкций необходимо осуществлять в оптимальные сроки и при этом обеспечивать отсутствие повреждений бетона.

Демонтаж опалубки перекрытия, который разрешается проводить только после достижения бетоном требуемой прочности, включает следующие процессы:

- опускание несущей конструкции опалубки на несколько сантиметров вниз при помощи винтовых домкратов рам;

- отрывку листов фанеры от опалубленной поверхности;

- демонтаж продольных и поперечных балок;

- демонтаж крестовых связей между опорными рамами и сами рамы.

При установке промежуточных опор в пролете перекрытия и при частичном или последовательном удалении опалубки расчетная распалубочная прочность бетона может быть снижена, поэтому в местах установки промежуточных опор необходимо предусматривать дополнительное армирование.

3. Бетонирование монолитных конструкций при отрицательных температурах наружного воздуха

3.1Общие положения и понятия

Понятие «зимние условия» в технологии монолитного бетона и железобетона несколько отличается от общепринятого - календарного.

Зимними считаются условия бетонирования при установлении средне-суточной температуры наружного воздуха не выше 5°С или при опускании в течение суток минимальной температуры ниже 0°С.

Подобные климатические условия продолжаются на территории Ямало-Ненецкого Автономного округа в среднем 7 месяцев в году.

Формирование прочностных характеристик бетона в зимних условиях имеет следующие особенности:

1.Основной проблемой является замерзание в начальный период структурообразования бетона несвязной воды затворения (объем воды на куб бетонной смеси составляет в среднем 120-150 литров).

2. При отрицательных температурах не прореагировавшая с цементом вода переходит в лед и не вступает в химическое соединение с цементом. Вода, тонким слоем находящаяся на поверхности крупного заполнителя и арматуры, в процессе замораживания свежеуложенного бетона образует вокруг арматуры и зерен заполнителя ледяные пленки.

3. В результате этих процессов прекращается реакция гидратации и, следовательно, бетон не твердеет.

4. При раннем замораживании бетона его неокрепшая структура нарушается.

5. При последующем оттаивании замерзшая вода вновь превращается в жидкость, и процесс гидратации цемента возобновляется, однако, разрушенные структурные связи в бетоне не восстанавливаются.

Теоретически и практически доказано, что в замерзшем бетоне после его оттаивания будет продолжаться процесс набора прочности до заданной марочной при условии набора им к моменту замерзания так называемой критической прочности. В дальнейшем после набора 100% проектной прочности бетон работает по характеристике Морозостойкость, т.е показателю числа циклов замораживания и оттаивания. Этот показатель обозначается F100, F150, F200 и т.д.

Поэтому цель зимнего бетонирования - предохранение бетона от замерзания в ранние сроки, обеспечения надлежащих условий его твердения, приводящих к набору критической прочности.

Если бетон до замерзания приобретает необходимую начальную прочность, то все упомянутые выше процессы не оказывают на него отрицательного воздействия [14].

Критерий морозостойкости - критическая прочность, выраженная в % от проектной прочности в возрасте 28 суток, при достижении которой бетон может быть заморожен без снижения его прочностных показателей после продолжения твердения при наступлении положительных температур.

Величина нормируемой критической прочности зависит от факторов, включающих тип монолитной конструкции, класс примененного бетона, условия его выдерживания, срока приложения проектной нагрузки к конструкции, условий эксплуатации, и составляет: для бетонных и железобетонных конструкций с ненапрягаемой арматурой 50% проектной прочности для бетона класса В7,5-В10, 40% - для бетона класса В12,5...В25 и 30% --для бетона В30 и выше.

Задачей достижения бетоном критической прочности при отрицательных температурах наружного воздуха является обеспечение требуемых температурно-влажностых условий твердения с момента приготовления бетонной смеси, доставки, укладки и выдерживания в опалубке.

Приготовление бетонной смеси. Бетонную смесь приготавливают на подогретых составляющих и горячей воде. Цемент должен находится в утепленном помещении и не подогревается. Средняя температура после приготовления бетонной смеси составляет 35-45град.С.

Доставка бетонной смеси. В интервале температур от 0 до -15град.С может осуществляться в автобетоносмесителях без теплоизоляции смесительного барабана. При этом падение температуры бетонной смеси, находящейся в барабане автобетоносмесителя составляет 10-15град в час.

Доставка бетонных смесей в интервале температур от-15 до -25град.С должна производиться в автобетоносмесителях в зимнем исполнении.

С целью предохранения бетонной смеси от замерзания в процессе доставки применяются противоморозные добавки.

Подача и укладка бетонной смеси. Подачу и укладку бетонной смеси при отрицательной температуре целесообразно производить с помощью бетононасосных установок в зимнем исполнении. При этом бетоновод от бетононасоса до места укладки в опалубку должен быть утеплен снаружи теплоизоляционными материалами ( пенополиуритан, минвата, гибкие нагревательные элементы и др.)

При подаче бетонной смеси из автобетоносмесителя в бетононасос допускается не более одной перегрузки. Температура бетонной смеси, поступающей в бункер насоса, должна быть не ниже +10°С.

Подготовка основания. Основание на которое будет укладываться бетонная смесь отогревается до положительной температуры с помощью нагревательных проводов, тепловых пушек и др.

Опалубку и арматуру до бетонирования очищают от снега и наледи. Арматура диаметром 25 мм и более, жесткие прокатные профили и крупные металлические закладные детали при температуре -10°С и ниже отогревают до положительной температуры.

3.2 Методы зимнего бетонирования

3.2.1 Метод термоса

Сущность заключается в создании условий поддержания и медленного остывания бетона (начальная температура бетонной смеси должна быть 30-35град.С) в утепленной опалубке.

За счет аккумулированной энергии от нагрева воды и наполнителей, последующего выделения теплоты экзотермии цемента - реакции гидратации цемента с водой, массивная теплоизолированная (для уменьшения теплопотерь и, следовательно, увеличения времени остывания) конструкция набирает требуемую прочность за расчетный период времени до замерзания.

Область применения метода термоса - бетонирование в практически любых теплоизолированных опалубках массивных монолитных конструкций (фундаменты, блоки, стены, плиты). Кроме этого целесообразно применять метод в тех случаях, когда к бетону предъявляют повышенные требования по морозостойкости, водонепроницаемости и трещиностойкости, так как термосное выдерживание сопровождается минимальными напряжениями в бетоне от воздействия температуры [4].

В процессе твердения бетона выделяется экзотермическая теплота, количественно зависящая от вида применяемого цемента и температуры выдерживания. Наибольшим экзотермическим тепловыделением обладают высокомарочные и быстротвердеющие портландцементы. Поэтому при применении метода термоса рекомендуется применять бетонную смесь на высокоэкзотермичных портландцементах и быстротвердеющих цементах, укладывать смесь с повышенной начальной температурой и тщательно утеплять.

Метод тем эффективней, чем массивнее бетонируемая конструкция.

Для ускорения твердения бетона в начальный период термосного выдерживания количество воды затворения должно быть минимальным. Удобоукладываемость бетонной смеси необходимо повышать введением пластифицирующих добавок. Если метод термоса применяют для крупных массивов (например, фундаментная плита), начальную температуру бетонной смеси следует занижать по сравнению с аналогами, имеющими меньший модуль поверхности. Это делается для избежания значительного саморазогрева бетона, возникающего за счет экзотермии и предотвращения существенных температурных напряжений в конструкции.

Модификациями метода термоса, позволяющими расширить область его применения на конструкции с бульшим объемом бетона, являются термос с добавками-ускорителями и предварительный электроразогрев бетонной смеси (горячий термос).

Бетоны с добавками-ускорителями готовят на подогретых заполнителях и горячей воде. При этом температура бетонной смеси на выходе из смесителя колеблется в пределах 25-35°С, снижаясь к моменту укладки до 20°С. Такие бетоны применяют при температуре наружного воздуха до -5°С. Укладывают их в утепленную опалубку и закрывают слоем теплоизоляции. Твердение бетона происходит в результате термосного выдерживания в сочетании с положительным воздействием химических добавок.

3.2.2 Применение противоморозных добавок

Сущность метода заключается во введении в бетонную смесь при ее приготовлении добавок понижающих температуру замерзания воды, обеспечивающих протекание реакции гидратации цемента и твердение бетона при отрицательных температурах наружного воздуха. Применяются следующие противоморозные добавки: Нитрит натрия (НН) -ГОСТ 19906, ТУ 3810274, Поташ (П) -ГОСТ 10690, Нитрит-нитрит-хлорид кальция (ННХК) -ТУ 113-05-8-88 и др. Область применения до минус 15град.С.

Пример. Температура наружного воздуха Т=-5град.С, расход добавки равен 4% от массы цемента. Продолжительность твердения до 30% проектной прочности составляет 7 суток, а 50% прочности-14 суток.

Температура наружного воздуха Т=-10град.С, расход добавки 6%, Продолжительность твердения до 30% прочности составляет 12 суток, а 50% прочности -28суток.

Чаще применяется комбинированный способ: термос с использованием в бетоне противоморозных добавок.

3.2.3 Предварительный электроразогрев

Сущность способа заключается в быстром разогреве бетонной смеси до температуры 60-80°С вне опалубки путем пропускания через нее электрического тока, укладке разогретой бетонной смеси в утепленную опалубку и уплотнении. Бетон должен достигнуть заданной прочности при термосном выдерживании в процессе медленного остывания.

В условиях строительной площадки разогрев бетонной смеси осуществляют, как правило, электрическим током. Для этого порцию бетонной смеси с помощью электродов включают в электрическую цепь переменного тока в качестве сопротивления. Выделяемая в бетонной смеси энергия за некоторый промежуток времени повышает ее энтальпию (теплосодержание) [1].

Предварительный электроразогрев бетонной смеси можно производить в кузове автобетоновоза с помощью специального оборудования поста по разогреву смеси. Если бетонная смесь доставляется на строительную площадку в автобетоносмесителях, они могут быть загружены на заводе бетонной смесью требуемой температуры. Если температура доставленной автобетоносмесителем смеси низка, ее можно перегрузить в поворотные бадьи и дополнительно разогреть на посту разогрева.

Во избежание чрезмерного загустения горячей бетонной смеси продолжительность ее разогрева не должна превышать 15 мин, а продолжительность транспортирования и укладки в конструкцию - 20 мин.

Для предварительного разогрева бетонной смеси может применяться алюминиевая пудра. При ее смешивании с бетонной смесью выделяется дополнительная экзотермическая теплота, значительно повышающая температуру уложенной бетонной смеси.

Электроразогрев бетонной смеси осуществляют при напряжении тока 380 В и реже 220 В. Для организации электроразогрева на строительной площадке оборудуют пост с трансформатором (напряжение на низкой стороне 380 или 220 В), пультом управления и распределительным щитом.

Приготовленную на бетонном заводе смесь, имеющую при доставке автобетоносмесителями на объект температуру 5-15°С, выгружают в бадьи, разогревают до 70-80°С и укладывают в конструкцию. Чаще всего применяют обычные бадьи (туфельки) с тремя электродами из стали толщиной 5 мм, к которым с помощью кабельных разъемов подключают провода (или жилы кабелей) питающей сети. Для равномерного распределения бетонной смеси между электродами при загрузке бадьи и лучшей выгрузке разогретой смеси в конструкцию на корпусе бадьи установлен вибратор.

Разогрев ведут в течение 10-15 мин до температуры смеси на быстротвердеющих портландцементах 60°С, на портландцементах - 70°С, на шлакопортландцементах - 80°С.

Контроль температуры бетона на внутренней поверхности опалубки осуществляют техническими термометрами в характерных для остывания местах через заранее оставленные отверстия глубиной 8-10 см.

Для разогрева смеси до столь высоких температур за короткий промежуток времени требуются большие электрические мощности. Так, для разогрева 1 м3 смеси до 60°С за 15 мин требуется 240 кВт, за 10 мин - 360 кВт установленной мощности.

В случаях резкого изменения погоды (резкое похолодание, вьюга, пурга, метель и др.), а значит и температурных условий выдерживания бетона, заложенных в расчет, необходимо принимать дополнительные оперативные меры для обеспечения получения уложенным бетоном критической прочности до его замерзания. К таким мерам можно отнести устройство дополнительной теплоизоляции бетона, продление сроков его выдерживания и при необходимости искусственный обогрев.

К достоинствам метода «термоса» необходимо отнести низкие трудоемкость и энергоемкость, обеспечивающие минимальную себестоимость зимних работ. Недостатки метода - большая продолжительность выдерживания бетона и ограничения по степени массивности бетонируемых конструкций. Перспектива применения всех разновидностей метода «термоса» состоит в разработке новых технологичных теплоизоляционных материалов, обеспечивающих простую по устройству и качественную изоляцию свежеуложенного бетона в конструкции любой формы, а также выпусков арматуры.

3.2.4 Электродный прогрев

Основан на выделении внутри твердеющего бетона тепловой энергии, получаемой при пропускании переменного электрического тока через жидкую фазу бетона, используемую в качестве омического сопротивления. Для питания электропрогрева и других способов электро- термообработки применяют, как правило, понижающие трансформаторы.

Благодаря омическому сопротивлению пониженное напряжение в электроцепи подводят к прогреваемой монолитной конструкции посредством различных электродов - пластинчатых, стержневых, полосовых и струнных (рис. 8.3), погружаемых в бетон или соприкасающихся с ним поверхности. Область применения электропрогрева - прогрев монолитных конструкций с модулем поверхности 5-20 [1].

Применению метода должен предшествовать расчет и проектирование электродов, схемы их расположения, подключения к электрической цепи, оптимальных режимов прогрева. Образующаяся в результате прогрева теплота расходуется на нагрев бетона и опалубки до заданной температуры и возмещение теплопотерь в окружающую среду. Температура бетона при электропрогреве определяется величиной выделяемой в бетоне электрической мощности, которая должна назначаться в зависимости от выбранного режима термообработки и величины теплопотерь, имеющих место при электропрогреве на морозе. Мощность, требуемая для разогрева конструкции с заданной скоростью, складывается из мощностей, требуемых на разогрев бетона, на разогрев опалубки и для возмещения теплопотерь. Расчетная мощность может быть снижена за счет учета экзотермического тепловыделения.

К конструкциям электродов и схемам их размещения предъявляются следующие основные требования: мощность, выделяемая в бетоне при электропрогреве, должна соответствовать мощности, требуемой по тепловому расчету; электрическое и, следовательно, температурное поля должны быть по возможности равномерными; электроды следует располагать по возможности снаружи прогреваемой конструкции для обеспечения минимального расхода металла; установку электродов и присоединение к ним проводов необходимо производить до начала укладки бетонной смеси (при использовании наружных электродов).

Преимуществом электродного прогрева бетона по сравнению с другими способами является то, что выделение теплоты происходит непосредственно в бетоне при пропускании через него электрического тока. При этом значителен коэффициент полезного действия использования электрической энергии, температурное поле, особенно на стадии разогрева распределяется в бетоне более равномерно. Основные способы электропрогрева бетонных конструкций подразделяются на периферийный, сквозной и внутренний.

При периферийном прогреве электроды располагают по наружному контуру конструкции и прогревают только наружные слои бетона. Ядро конструкции твердеет за счет начальной, экзотермической теплоты и в меньшей степени зависит от теплоты, переносимой из периферийных слоев. Используют пластины и полосы. При конструкциях толщиной до 20 см прогрев осуществляют с одной стороны, при большей ширине - с двух сторон. Способ применим для термообработки плоских бетонных и железобетонных конструкций (стен, перегородок, плит перекрытий, ленточных фундаментов, подготовки под полы, цементных и бетонных полов). Применяют электроды из полосовой стали толщиной 1-3 мм, нашиваемые на внутренней стороне опалубки. Расход электроэнергии-80-120 кВт/ч, скорость подъема температуры - до 10°С/ч.

При сквозном прогреве электроды располагают как внутри, так и на поверхности бетона и осуществляют интенсивный и равномерный прогрев всей конструкции. Используют пластины, полосы, стержни и струны, нашиваемые на внутренней поверхности опалубки. Ток пропускают через всю толщину забетонированной конструкции - ленточные фундаменты, стены, перегородки, блоки стен подвалов. Расход электроэнергии на 1 м3 бетона - 80-120 кВт/ч, средняя скорость подъема температуры - до 15°С/ч.

Внутренний прогрев нашел применение для колонн, балок, прогонов, других линейно протяженных элементов. Основан прогрев на использовании в качестве электродов рабочей арматуры конструкции и дополнительных струнных электродов, располагаемых в центральной зоне конструкции. Расход электроэнергии - 80-120 кВт/ч, скорость подъема температуры - до 10°С/ч.

Одностороннее размещение полосовых электродов применяют при электропрогреве плит, стен, полов и других конструкций толщиной не более 20 см. При этом к разноименным фазам питающей сети присоединяют соседние электроды. В результате реализуется периферийный электропрогрев.

При сложной конфигурации бетонируемых конструкций применяют стержневые электроды (круглая сталь диаметром 6-12 мм), устанавливаемые в бетонную конструкцию или закрепляемые на опалубке. При внутреннем расположении стержней обычно устанавливают их в шахматном порядке через 20-40 см и подключают к электрической сети. Стержневые электроды обычно применяют при невозможности или нецелесообразности использования пластинчатых или полосовых электродов. Наиболее целесообразно использовать стержневые электроды в виде плоских электродных групп. В этом случае обеспечивается более равномерное температурное поле в бетоне[4].

При электропрогреве бетонных элементов малого сечения и значительной протяженности (например, бетонных стыков шириной до 3-4 см) применяют одиночные стержневые электроды.

При бетонировании горизонтально расположенных бетонных или имеющих большой защитный слой железобетонных конструкций используют плавающие электроды - арматурные стержни диаметром 6-12 мм, утапливаемые в поверхность свежеуложенного бетона.

...