Л.А. БЕРКОВИЧ, президент Союза строителей (работодателей) Челябинской области

Организационно-технологическое обеспечение процессов зимнего бетонирования жилых зданий

Строительство жилых зданий с применением монолитного бетона является одним из основных направлений в решении национальной программы.

Возведение таких объектов приводит к необходимости формирования других, более эффективных строительно-архитектурных систем, технологий их реализации. По конструктивным признакам эти системы весьма разнообразны, и выбор той или иной из них определяется многими факторами - потребительскими свойствами, градостроительными требованиями, геологическими условиями, типами опалубки, возможностями строительной организации и т.п.

Такие здания весьма разнообразны [1]. Это, в основном, каркасные системы, представленные монолитными или сборными колоннами, монолитными или сборно-монолитными балочными или безбалочными перекрытиями. Значительное влияние на технологию работ, особенно в зимнее время, оказывает армирование колонн и перекрытий, вследствие чего охлаждение железобетонных конструкций протекает иначе, чем бетонных. Также оказывает влияние на условия производства работ ветер и в зависимости от высоты здания темп охлаждения также меняется.

За последнее десятилетие в технологии бетонных работ произошли существенные изменения. Широко применяют автобетоносмесители и бетононасосы, индустриальные опалубочные фермы. Значительно повышены классы (марки) тяжелых и легких бетонов. Практически не используются бетоны без добавок. Появились легкие теплоизоляционные материалы, различные электронагревательные устройства, греющие провода, термоопалубки, приборы для измерения температуры твердеющего бетона и средства автоматического управления режимами выдерживания конструкций. Значительно увеличились темпы возведения зданий - до трех-четырех этажей в месяц.

И если до определенного времени существенным недостатком монолитного строительства считались сложности производства работ при отрицательных температурах, то благодаря проведенным в СССР и России исследованиям и производственному опыту в настоящее время подобные работы выполняются круглогодично.

Однако отмеченные существенные изменения в организации и технологии бетонных работ не нашли отражения в нормативных документах [2]. В выполненных ранее исследованиях рассматривались свойства бетона как материала и влияние замораживания и оттаивания на его физико-механические характеристики.

Явно мало работ, в которых были бы представлены научно обоснованные способы организационно-технологического обеспечения процессов зимнего возведения конструкций и здания в целом. При этом под организационно-технологическим обеспечением нами понимается совокупность решений, которые закладываются в проектно-техническую документацию и уточняются при возведении монолитных конструкций. Естественно, что в их основе лежат научно-методические положения, обеспечивающие нормативные и проектные требования.

Систему формирования требуемых характеристик монолитных конструкций можно представить как взаимодействие двух структур. На более высоком уровне находится структура тепло-, физико- и химических процессов, определяющих различные свойства бетона конструкций, далее - структура процессов, характеризующая технико-экономические показатели. Поскольку эти структуры взаимосвязаны, их необходимо рассматривать совместно. Кроме того, учитывая, что такие системы относятся к категории сложных, необходимо провести их декомпозицию с анализом отдельных элементов.

На кафедре «Технология строительного производства» Южно-Уральского государственного университета длительное время ведутся исследования по данной проблеме, позволяющие внести коррективы в технологию работ, учитывающую изменившиеся условия.

Основными условиями, определяющими производство работ, являются предотвращение замерзания бетонной смеси классов В 30-В 50 высокой удобоуплотняемости, как в процессе доставки, так и при укладке и выдерживании; обеспечение необходимого времени для набора требуемой прочности; снижение вероятности образования трещин из-за значительных температурных перепадов между железобетонной конструкцией и окружающим воздухом.

В соответствии с требованиями нормативных документов, нагружение конструкций как постоянными, так и временными нагрузками допускается при прочности бетона не ниже 70 % от R₂₈, а в ряде случаев и 100 %. Если же к моменту замораживания бетона достигается только критическая прочность, то дальнейший монтаж вышерасположенных конструкций становится невозможным, пока бетон не наберет требуемую прочность. Но при этом нагружение конструкций происходит не сразу, а этапами, причем действующие на отдельные конструкции в процессе их возведения нагрузки вызывают напряжения, отличные от тех, которые получаются при приложении всех нагрузок к полностью законченному зданию.

Выполненные в этом направлении работы позволили предложить новые способы возведения монолитных конструкций в зимних условиях, так называемое раннее нагружение [3]. Однако их реализация стала возможной только при решении организационно-технологических вопросов и проведении исследований по развитию и уточнению основных положений.

Были проанализированы и уточнены все технологические переделы: от изготовления бетонной смеси до контроля качества. Бетонные смеси, поступающие на стройплощадку, должны быть соответствующего состава и консистенции. При назначении начальной температуры бетонной смеси учитывается температура опалубочных форм и наличие выступающих арматурных стержней. Арматурные каркасы при температурах ниже -10°С закрываются влаго- и теплозащитным покрытием. Перед началом выдерживания бетона ведется подготовка калориферов, теплоизоляционных материалов, греющих проводов и других нагревательных устройств, а также теплоизолирующего шатра для выполнения работ.

Выбор конкретного метода зимнего бетонирования осуществляется на основе технико-экономического сравнения [3, 4]. В последнее время чаще всего применяются комбинированные методы. В технологических картах устанавливается время на бетонирование отдельных конструктивных элементов: колонн, плит перекрытий, стен ядер жесткости и сроки их распалубки.

Выдерживание бетона в зимнее время сводится к созданию соответствующего температурного режима твердения бетона, а также постепенного снижения температур в конструкциях. Возводимые здания разбиваются на горизонтальные и вертикальные захватки. Если разбивка на горизонтальные захватки связана, в основном, с возможностями строительной организации, то вертикальные захватки обеспечивают постепенное сниже­ние температур. Тем самым соблюдаются нормативные требования по скорости охлаждения и допустимым температурным перепадам (рисунок).

Количество вертикальных захваток бывает различным, и они назначаются в зависимости от темпа бетонирования, температуры твердения бетона, температуры окружающего воздуха и скорости ветра. Если температура воздуха не ниже -25°С, как правило, образуются температурные зоны с различными температурами: зона укладки бетона (при температуре ниже -15°С устраивается защитный контур); зона выдерживания бетона с температурой от +5 до +50°С; две зоны охлаждения от 0 до -10°С и зона готовых конструкций с температурой от -25 до -10°С.

Разработанные организационно-технологические мероприятия реализуются в течение ряда лет на объектах Челябинска. Выдерживание конструкций осуществлялось с помощью теплозащитных штор, калориферов и греющих проводов. Количество калориферов определяли по специальной методике в зависимости от температуры наружного воздуха и требуемых параметров охлаждения.

Производственная апробация подтвердила возможность реализации многоэтапной технологии возведения зданий и выдерживания конструкций в зимнее время. Дальнейшие работы будут направлены на создание системы контроля качества, методики выбора, прогнозирования и корректировки основных параметров технологии, в том числе с применением персональных компьютеров [5].

Список литературы

1. Батищев А.А., Волков А.А. и др. Современное здание. Конструкции и материалы. - М.-СПб.: «Новое», 2004.

2. СНиП 3.03.01-87. Несущие и ограждающие конструкции / Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988. - 192 с.

3. Головнев С.Г. Технология зимнего бетонирования. Оптимизация параметров и выбор методов. - Челябинск.: Изд-во ЮУрГУ, 1999. -156 с.

4. Руководство по прогреву бетона в монолитных конструкциях. - М.: РААСН - НИИЖБ, 2005. - 275 с.

5. Головнев С.Г., Беркович Л.А. Проектирование с помощью компьютеров технологии ускоренного твердения бетонов. Современные проблемы строительного материаловедения // Вестник БГТУ им В.Г. Шухова (Белгород), 2005, № 9. - С. 289-290.

(Журнал «Жилищное строительство», № 6/2007)