архитектура и строительство

Монолитное строительство в экстремальных условиях

4.08.2003
Дом|Возрастающие объемы монолитного строительства диктуют необходимость перехода на надежные скоростные технологии с обеспечением качества выполняемых конструкций зданий и сооружений.

"Программа развития строительного комплекса Российской Федерации на 1997-2000 годы и концепция на период до 2005 года" предусматривают ускоренное создание и освоение техники нового поколения, высокоэффективных и интенсивных технологий и их научного обеспечения, повышающих эффективность и надежность строительства.

Большое внимание уделяется совершенствованию технологии зимнего бетонирования и производству работ в экстремальных условиях и критических ситуациях, учитывая, что тенденция к дальнейшему расширению области применения монолитного бетона и железобетона становится все более приоритетной.

В этой связи проведен комплекс аналитических и экспериментально-производственных исследований на основе системного подхода, концепции интенсификации технологических процессов и целевой комплексной программы.

Особое место занимают новые технологии, обеспечивающие управление режимами тепловлажностной обработки бетона, включая процессы остывания конструкций.

Разработаны новые опалубочные системы "ТОНУС-Комби М"*, основанные на принципе плоских нагревателей. Они прошли производственную апробацию и успешно применяются в строительных организациях России.

Конструктивно-технологические решения опалубочных систем - термоактивная блок-форма (1049642), щитовая опалубка перекрытий (2138606), термоактивный низковольтный опалубочный, щит (2125635) - защищены патентами Российской Федерации.

Аналитические и экспериментально-производственные исследования теплофизических основ и технологических особенностей кондуктивного воздействия на бетон новых опалубочных систем "ТОНУС-Комби М" и структурно-физических превращений в бетоне на стадиях трех фаз (массопереноса, структу-рообразования и напряженно-деформированного состояния) и анализ полученных результатов позволили установить зависимость физических процессов в период разогрева и подъема температуры, динамики набора прочности бетоном от скорости подъема температуры, а также оценить зависимость влияния тепло- и массопереноса как следствия температурных градиентов на структурные изменения в бетоне и вытекающие из них изменения физико-механических характеристик бетона монолитных конструкций.

Наиболее ответственными и сложными в исполнении являются конструкции межэтажных перекрытий, требующие значительных затрат времени и расхода материально-энергетических ресурсов.

С целью интенсификации технологических процессов выполнения монолитных перекрытий успешно применяется новая щитовая опалубка перекрытий, отличающаяся от известных опалубок возможностью эффективного управления процессами твердения и остывания бетона с обеспечением условий формирования однородных тепловых полей и получения конструкций высокого качества.

Конструктивно-технологическое решение новой опалубочной системы обеспечивает возможность вертикального опускания термоактивных теплоизолиро-ванных щитов за счет изменяющейся ригельной системы, что позволяет управлять процессами остывания бетона перекрытий.

Интенсивные способы и методы разработаны и защищены патентами Российской Федерации.

Первый из них - способ возведения монолитных бетонных и железобетонных конструкций (? 2119025) - отличается от уже известных возможностью интенсификации процессов твердения бетона и остывания конструкций за счет управления этими процессами на основе применения новой термоактивной низковольтной опалубочной системы. Ее конструктивно-технологические решения включают стойки, ригели, фанерную палубу и размещенные на ее поверхности термоизолированные пазогребневые греющие панели из высокопрочного пенополистирола, оборудованные плоскими нагревателями, составляющими термоактивные покрытия этих панелей.



Другой, электроимпульсный способ распалубки бетонных и железобетонных конструкций (1766674) отличается от применяемых традиционно механических способов тем, что стальная палуба опалубочной системы, выполняющая функцию нагревателя за счет непосредственного включения ее в электрическую цепь низкого напряжения, после окончания процесса термообработки бетона вновь включается в электрическую цепь на 10-15 мин и нагревается до температуры +50...+150"С. Подача такого кратковременного электрического импульса приводит к тепловому расширению металла элементов опалубочной системы по всей контактирующей поверхности, значительно опережающему объемное расширение бетона. В результате снижается сцепление бетона с палубой и образуется технологический зазор, способствующий свободному отрыву палубы от бетона, что обеспечивает механизированное разопалубливание конструкций без применения дополнительных приспособлений.

Электроимпульсный способ распалубки конструкций первоначально был предложен для объемной блочной опалубки в виде блок-форм с греющей металлической палубой и успешно реализован в производственных условиях, а затем применен при разопалубливании различных конструкций (колонн, ленточных фундаментов, наружных и внутренних стен, межэтажных перекрытий), выполняемых с применением комбинированных термоактивных опалубочных систем с графито- и металлопластиковыми нагревателями, в том числе переоборудованных с применением этих плоских нагревателей опалубок и опалубочных систем в термоактивные.

Такой способ исключает деформирование узлов и контактов элементов термоактивных опалубочных систем, имеющее место при использовании традиционных методов разопалубливания конструкций с механическим воздействием на опалубки.

Разработаны критические технологии скоростного монолитного строительства и изготовления доборных элементов, нашедшие применение при всесезонном производстве работ в экстремальных условиях.

Принятые модели теплового воздействия на бетон основаны на принципе "закрытой поверхности", исключающем наличие открытых бетонных поверхностей выполняемых конструкций.

Исследованиями установлено значительное повышение технологического эффекта при двусторонней теплоизоляции: сокращение времени разогрева бетона и повышение КПД термоактивных низковольтных систем, снижение температурных градиентов, повышение однородности тепловых полей при разогреве и остывании бетона, что в конечном итоге приводит к повышению физико-механических характеристик и улучшает структуру бетона.

На основе производственного опыта и системного анализа разработана классификация критических и экстремальных ситуаций, возникающих в реальных условиях строительства. При этом учитывалось, что одним из главных негативно влияющих на бетон изменяющихся внешних факторов является аварийное отключение систем энергообеспечения и термообработки бетона в ранние сроки его твердения (до достижения критической прочности), а также в период бетонирования, особенно при низких отрицательных температурах и значительном ветровом воздействии.

В результате объемных экспериментально-производственных исследований разработана комплексная система обеспечения надежности монолитного строительства в экстремальных условиях, основанная на принципе дублирующих систем, классифицированных по двум классам.

Надежность интенсивных критических технологий монолитного строительства и изготовления доборных элементов является результирующей трех составляющих:

- опалубочных систем и нагревательных элементов;

- ускоренных способов и методов;

- дублирующих систем энергообеспечения и термообработки бетона.

Новые типы нагревателей (графитопластиковые, металлопластиковые и греющая металлическая палуба) обладают высокой надежностью и значительным (до 50 000 ч) ресурсом безотказной работы.

Использование в экстремальных условиях монолитного строительства принципа дублирующих систем (энергообеспечения и термообработки бетона) значительно повышает надежность технологии, исключает возможность проявления деструктивных процессов.


Исследованы различные ситуации возможного аварийного отключения основных систем энергообеспечения и термообработки бетона и перехода на дублирующие системы.

Анализ и оценка расчетных и экспериментальных данных свидетельствуют о создании наиболее негативных условий формирования тепловых полей и твердения бетона при раннем (1-2 ч) аварийном отключении основной системы энергообеспечения.

Оперативный переход на применение дублирующих систем во всех экспериментах и при производственном внедрении обеспечивал исключение негативных процессов в структурообразовании бетона.

Производственное освоение новых технологий монолитного строительства выявило их высокую надежность, сокращение времени изготовления конструкций, I снижение трудовых и материально-энергетических { затрат, высокий технический и технологический уровень монолитного строительства, качество конструкций, отвечающее требованиям СНиП.

Новые технологии монолитного строительства в экстремальных условиях рекомендованы к широкому применению во всех регионах Российской Федерации, особенно в условиях Дальнего Востока и Крайнего Севера,

Выводы: 1. Разработаны и защищены пятью патентами Российской Федерации новые интенсивные критические технологии монолитного строительства в экстремальных условиях, основанные на развитии кондуктивного метода термообработки бетона с применением термоактивных низковольтных опалубочных систем нового поколения "ТОНУС-Комби М".

Опалубочные системы на основе плоских нагревателей массой до 15 кг/м2 с циклом оборачиваемости до 100 оборотов, комбинированные опалубочные системы с греющей металлической палубой с пластиковым покрытием, отечественные и зарубежные опалубки, переоборудованные в термоактивные, обеспечивают эффективное управление процессами тепло-влажностной обработки бетона, включая процессы остывания конструкций.

Управляемые режимы тепловлажностной обработки бетона при удельной мощности опалубочных систем в широком диапазоне 100-1000 Вт/м2 обеспечивают в экстремальных условиях однородные тепловые поля в теле бетона монолитных конструкций различной массивности и достижение бетоном до 70% проектной прочности в течение 1-1,5 суток.

2. Разработана комплексная система обеспечения технологической надежности монолитного строительства в экстремальных условиях, основанная на приме- | нении дублирующих систем.

Ее реализация исключает негативное воздействие на твердеющий бетон случайных факторов окружающей среды при производстве работ в экстремальных условиях, чем обеспечивается однородная структура бетона и высокое качество конструкций.

Повышению надежности технологии способствует смещение процесса твердения бетона в ночные энергозоны минимального энергетического потребления, обеспечивающее также и снижение стоимости работ.

3. Экономический эффект применения новых интенсивных критических технологий монолитного строительств в экстремальных условиях составляет 626,7 тыс. руб. на одну секцию 10-этажного жилого дома. На м3 бетона экономится 50 кВт  ч электроэнергии и 1,2 чел.-ч трудозатрат. Цикл твердения бетона сокращается в 3-5 раз.

Автор: Ю. Минаков

Источник: Журнал "Строитель", Справочник специалиста стройиндустрии, 3/2001






Экспериментируем с деревянным забором. Изгородь из жердейДешевую деревянную изгородь можно изготовить при минимуме денежных вложений. Для...
Как правильно выбрать 'металлического охранника' для вашего жилищаНеобходимым атрибутом любой квартиры является входная дверь. Она, как правило,...
Этапы строительства дома из клееного брусаРаботы на этом этапе начинаются с земляных работ. После рытья...
Мебель в интерьере: тепло рук и эксклюзивностьВся концепция будущего интерьера напрямую зависит от того, насколько удачно...
Утепление МОНСАРДЫУтепление мансардной крыши делается между стропилами, из которых состоит покрытие...