Возведение зданий в экстремальных условиях

Д

ля повышения эффективности выполнения земляных работ используются следующие методы:

Особенности разработки грунта в зимнее время

Особенности бетонирования

На выполнение зимой бетонных работ проходится до 40% объема бетонной смеси. При температуре около 0 С не происходит взаимодействия воды с цементом и не образуется цементный камень, а при отрицательных температурах вода вообще замерзнет, увеличиваясь в объеме на 9%, разрушает бетон. Наименьшая прочность, после достижения которой замерзание уже не вызывает необратимых разрушений в структуре бетонного камня, называется критической прочностью. Ее величина зависит от класса бетона, типа конструкции, их назначения. Бетонный раствор, пригодный для использования в зимних условиях, должен иметь температуру +45 С, для чего подогревают наполнители до +60 С и воду до +90 С. В барабан сначала подают воду, затем щебень и перемешивают эту смесь, а затем добавляют цемент и песок (чтобы цемент не «заварился» горячей водой). Продолжительность перемешивания смеси бетона увеличивается. Транспортируют и подают ее, как правило, в утепленных автомашинах, подогреваемые ведрах, бункерах, бетонопроводах.

Методы укладки смеси бетона необходимо разделить на две группы:

  • бетонирование с выдерживанием бетона без обогрева - метод «термоса» с использованием противоморозных добавок
  • бетонирование с обогревом бетона - электро, электрообогрева, индукционное прогревание, паро прогрева и выдерживание в тепляках

Зависит выбор метода от вида бетонированной конструкции, состава бетонной смеси, срока получения критической прочности, температуры воздуха, технических возможностей. При методе «термоса» температура смеси, укладываемой, должна быть не ниже +25 С, а при других методах - не ниже +5 С. Опалубку очищают от снега, льда. Арматуру подогревают до плюсовой температуры. Метод «термоса» заключается в укладке подогретой до +25 С и выше смеси бетона в утепленную опалубку. Поддержание положительной температуры происходит за счет тепла, выделяемого во время процесса гидратации цемента.

До остывания бетон должен достичь критической прочности

Эффективен метод «термоса», как правило, для бетонирования массивных и средне массивных конструкций. Массивность определяется модулем поверхности МП. Выбор против морозной примеси зависит от вида бетонированной конструкции, наличия арматуры, температуры воздуха и др. Использование противоморозных добавок должно происходить под контролем специалистов строительной лаборатории. Метод электропрогрева заключается в использовании тепла, которое выделяется из свеже уложенного бетона во время прохождения через него переменного тока напряжением 50-100 В. Внутренние электроды размещаются в теле бетона так, чтобы они не касались арматуры, а поверхностные, снимаются после прогрева бетона, закрепляются к опалубке с внутренней стороны. Стержневые электроды диаметром 5-12 мм используют для прогрева балок, фундаментов, прогонов; струнные - для прогрева удлиненных конструкций; плавающие в виде стальных продуктов, утопленных на глубину 20-40 мм - прогрева конструкций малой толщины. Инфракрасный обогрев используется в густоармированных конструкциях, сооружениях с замкнутым объемом (тоннели и др.). Прогрев конструкции продолжается 8,12 часов.

Термоактивная опалубка необходима для тонкостенных конструкций

Она имеет вид утепленных щитов из метала, в которые оборудованы электрические нагреватели. Используется также металлическая низковольтная термоактивная опалубка, в которой нагревательным элементом является сама металлическая опалубка, включенная в электрическую цепь напряжением 2,7 В. Через 6 часов можно получить прочность бетона 70,75% от проектной. Кроме щитов используется также мягкая термоактивная опалубка из брезента или резины, синтетических тканей.

Затраты электроэнергии при обогреве бетона 1 м составляют 100,160 кВт*час

Индукционный прогрев используют для прогрева элементов небольшого сечения, бетонируют в металлической опалубке. Для этого вокруг элемента опалубка прогревается, устраивают обмотку, которая является индуктором. Под действием тока, подаваемого к проволоке, в нем создается электромагнитное поле, которое действует на опалубку и арматуру, которые нагреваются. Заключается паропрогрев в создании конструкции, которая бетонируется, благоприятной температуры и влажности. Различают периферийный и внутренний паропрогревы. Во время периферийного прогрева вокруг конструкции устанавливают паронепроницаемые ограждения с теплой изоляцией (паровые рубашки). В пространстве между конструкцией и ограждением подается пар.

Внутренний паропрогрев устраивается через металлические трубы, заложенные в теле конструкции во время бетонирования.

Обогрев в тепляках используется для конструкций с немалыми габаритами в плане и многоярусными по высоте.

Тепляки обычно устраивают из легких инвентарных элементов

Различают традиционные, комбинированные и раздвижные тепляки. Традиционные тепляки - это коробковые подмостки, стропильные фермы длиной до 36 м и обшивка из водонепроницаемой светопроницаемой синтетической ткани. Комбинированные тепляки, необходимые для сооружений меньшей высоты, состоят из опалубочных плит (стен) и покрытия (щиты, прогоны, покрытые пленкой). Раздвижные тепляки - это система из рамных конструкций, обшитых материалом, которая складывается как гармошка. Плюсовая температура поддерживается с помощью калориферов, электрических печей и др. Укладка бетона ведется как в зимних так и в летних условиях.

Отличием жаркого климата выступает высокая температура

Сухим и жарким климатом характеризуется юг нашей страны. В этих условиях во время твердения батона под действием высоких температур ускоряется процесс гидратации. Нужное качество бетона при выполнении бетонных процессов в условиях жаркого климата можно обеспечить за счет использования таких методов, которые сводили бы на нет возможность его обезвоживания. При приготовлении смеси бетона следует принимать меры по хранению нужной консистенции до укладки ее в опалубку, увеличивая количество воды, но это требует увеличения расхода цемента, что также приведет к образованию направленных мелких каналов.

Для снижения температуры смеси используют прохладную воду во время ее приготовления, для этого добавляют до 50% льда от массы воды. Возможно также обдува прохладным воздухом наполняемых материалов. Для предотвращения обезвоживания в бетонную смесь во время приготовления добавляют поверхностно-активные добавки, которые, кроме того, и пластифицируют раствор. Время перемешивания увеличивают в 1,5 раз. Во время транспортировки смеси тара должна иметь термоизоляцию, а расстояние перевозки до 15 км. Даже при температуре воздуха 35 С, теряет смесь полностью подвижность спустя 40 мин. Лучшим решением является приготовление смеси бетона уже на месте самой укладки. Основная задача выдержки свежеуложенной бетонной смеси - предотвратить ее обезвоживание. Рациональным решением является покрытие бетона пленками, битумами, лаками или другими полимерными материалами, которые уменьшают потери воды на 80,90%. Хорошо также защищать бетон слоем воды (метод «водного бассейна»).

В районах, где мало воды, необходимо использовать солнечную радиацию, для чего свежо вложенную бетонную смесь покрывают светопроникающими пленками, которые пропускают лучевую энергию, что создает условия, близкие к условиям пропарочных камер и таким образом предотвращают потери воды из конструкции. Уменьшение обезвоживания можно достичь интенсификацией процесса твердения смеси бетона, используя высокоактивные цементы, добавки, ускоряющие твердение, а также методы тепловой обработки.

Монтаж конструкций в зимнее время ведут теми же методами и с использованием тех же механизмов и оснащения, что и летом.

Особые решения зимних условий влияют на омоноличивание стыков, их герметизацию, а также на электросварочные процессы.

В целом конструкции необходимо оберегать от образования льда. Если он образовался, то перед подъемом его очищают механическим методом или теплым воздухом.

Для бетонирования используют бетоны и растворы на быстротвердеющих цементах или с противо морозными химическими добавками. Части конструкций, которые соединяются, обогреваются.

Закладные детали в стыках сваривают при температуре не ниже -30 с с использованием защитного оборудования, что обеспечивает постепенное охлаждение.

Во время монтажа стальных конструкций сварку соединяют из стали . Можно выполнить без подогрева до температуры -30 С. Если температура ниже и свариваемый металл, зоны возле места сварки на 100,150 мм, предварительно разогревают до 100,150 С.

Контроль устройства стыков стоит выполнять непрерывно на протяжении всего монтажа.