Назначение бетонной смеси

Осадка конуса, см

Показатель подвижности по техническому вискозиметру, в сек.

Для подготовки под фундаменты

1-2

35-25

Для массивных конструкций с редкой арматурой (в том числе различные подпорные стенки)

2-4

25-15

Для плит, балок, колонок (большого и малого сечения)

4-6

15-12

Для конструкций, сильно насыщенных арматурой

6-8

12-10

Тип конструкций и условия их эксплуатации

Добавки

НН

ХК+ХН

ХК+НН

НКМ, НК+М, ННК+ХК

ННК+М,

ННХК, ННХК +М

П

Железобетонные конструкции с арматурой диаметром, мм:

более 5

+

-

+

+

+

+

5 и менее

+

-

+

+

-

+

Конструкции монолитные; стыки, имеющие выпуски арматуры или закладные части:

без специальной защиты стали

+

-

-

+

-

+

с металлическими покрытиями

-

-

-

+

-

-

с комбинированными покрытиями

+

-

+

+

+

+

Железобетонные конструкции, предназначенные для эксплуатации:

в воде

+

+

+

+

+

+

в неагрессивной газовой среде при относительной влажности воздуха до 60 %

+

+

-

+

+

+

в агрессивной газовой среде

+

-

-

+

-

+

Добавки

Вид добавки

Расчетная температура твердения, °С

Прочность, % R₂₈, при твердении на морозе за период, сут.

7

14

28

90

Нитрит натрия

-5

-10

-15

30

20

10

50

35

25

70

55

35

90

70

50

Хлорид натрия + хлорид кальция

-5

-10

-15

-20

35

25

15

10

65

35

25

15

80

45

35

20

100

70

50

40

Нитрат кальция + мочевина; комплексное соединение (НКМ); нитрит-нитрат кальция + мочевина

-5

-10

-15

-20

30

20

15

10

50

35

25

20

70

50

35

30

90

70

60

50

Нитрат натрия + хлорид кальция; нитрит-нитрат-хлорид кальция; нитрит-нитрат-хлорид кальция + мочевина

-5

-10

Примечания:

1. При использовании быстротвердеющих портландцементов приведенные значения умножают на коэффициент 1,2, а смешанных (шлаковых и пуццолановых) — на 0,8.

2. При использовании NaNO₂ в виде жидкого продукта, а также при сочетании противоморозных добавок с поверхностно-активными веществами (СДБ, мылонафт) приведенные значения умножают на 0,8.

Хлорид кальция и поташ особенно сокращают сроки схватывания цемента, поэтому во избежание ухудшения удобоукладываемости смеси их рекомендуется применять с пластификаторами типа СДБ.

Процентная концентрация раствора затворения (с учетом влажности заполнителей) не должна превышать, %: 23 — для ХН; 31 — для ХК; 28 — для НН; 40 — для П; 10+10 — для НН+ХК; 9,5 +6,5 — для НК+М; 26 — для НКМ, ННК+М, ННК + ХК, ННХК+М.

Соли следует вводить в состав бетона только в виде водных растворов рабочей концентрации. Для повышения скорости растворения солей их дробят, подогревают раствор и перемешивают в лопастных смесителях сжатым воздухом или паром. Растворы, содержащие мочевину, не следует подогревать выше 40 °С. Растворы солей рабочей концентрации не должны иметь осадков нерастворившихся солей.

Производство работ с применением метода термоса.

Бетон, уложенный в зимних условиях, выдерживают преимущественно методом термоса, основанным на применении утепленной опалубки с устройством сверху защитного слоя. В качестве защитного слоя применяют толь, камышит, картон, соломит, фанеру, по которым могут быть уложены опилки, шлак, шлаковойлок, стекловата.

Опалубку утепляют толем, камышитом, соломитом, минеральной ватой. Опалубка может быть двойной, тогда промежутки между её щитами засыпают опилками, шлаком или заполняют минеральной ватой, пенопластом.

На продолжительность остывания бетонной смеси большое влияние оказывает модуль поверхности конструкции М_П, т. е. отношение размера поверхности охлаждения бетонной конструкции к ее объему: чем меньше модуль поверхности, тем массивнее конструкция и тем медленнее идет охлаждение смеси. Продолжительность остывания бетонной смеси определяют по формуле Б.Г. Скрамтаева:

- удельная теплоемкость бетона, принимается равной 1,05 кДж/(кг^.°С); - плотность бетона, кг/м³; - начальная температура бетонной смеси после укладки, °С; - температура бетона к концу остывания (для бетонов без противоморозных добавок рекомендуется принимать не менее 5°С); Ц - расход цемента, кг, на 1м³ бетона; Э - тепловыделение цемента за время твердения бетона, кДж/кг; К -коэффициент теплопроводности опалубки и утепления неопалубленных поверхностей, Вт/(м^2.°С); - средняя температура бетонной смеси за время остывания, °С (приближенно может быть принята при <4-(+5)/2, при =5...8-/2, при =9…12-/3); - температура наружного воздуха, °С.

Наименьшую погрешность приведенная формула дает при = 4...6; при 3>>12 пользоваться формулой не рекомендуется. Укрытие неопалубленных поверхностей должно иметь коэффициент теплоотдачи не ниже, чем опалубка.

Эффективность применения метода термоса может быть увеличена введением в смесь добавок, ускоряющих твердение бетона (см. табл. 5).

Производство работ с применением методов искусственного прогрева.

К методам искусственного прогрева относятся: предварительный электроразогрев бетонной смеси, обогрев бетона инфракрасными лучами, индукционный, паро- и электропрогрев бетона. В любом случае бетон к моменту замерзания должен иметь прочность не ниже 50, 40 и 30% от R₂₈ при марках бетона соответственно М150, М200, М300, М400, М500; 70% -для конструкций, подвергающихся по окончании выдерживания замораживанию и оттаиванию; 80% - для преднапряженных конструкций; 100% - при наличии специальных требований.

Предварительный электроразогрев бетонных смесей производят в специально оборудованных переносных бункера или непосредственно в кузовах автосамосвалов; если смесь выгружают непосредственно в опалубку, — то с помощью электродов, погружаемых в бетонную смесь.

Расстояние между электродами, м, определяют по формуле , где - расстояние между соседними электродами, м; -напряжение на электродах, В (220 или 380 В); - расчетное удельное электрическое сопротивление разогреваемой смеси, Ом^.м (определяется с помощью электровискозиметра или может быть принято ориентировочно 8 Ом^.м); - удельная мощность, кВт/м³.

Время разогрева смеси составляет в среднем 5... 10 мин. Температура разогретой бетонной смеси не должна превышать 80°С. Укладку смеси ведут в течение 20 мин после ее разогрева.

Инфракрасный обогрев применяют для термообработки бетона в тонкостенных конструкциях с большим модулем поверхности (стены, возводимые в скользящей опалубке, плиты, балки), а также монолитных стыков.

Источником инфракрасного излучения служат ТЭНы типа НВСЖ или НВС либо стержневые карборундовые излучатели диаметром 6...50 мм, длиной 0,3...1 м. Мощность ТЭНа на 1 м длины колеблется от 0,6 до 1,2 кВт, температура излучающих поверхностей от 300 до 600°С. Инфракрасные излучатели выпускаются на напряжение 127, 220 и 380 В. Карборундовые излучатели имеют мощность до 10 кВт^.ч и рабочую температуру 1300...1500°С.

Твердение бетона происходит в результате его периферийного обогрева (рис. 5.1). Оптимальное расстояние между излучателями и обогреваемой поверхностью 1...1,2 м.

Обогревать можно как открытые поверхности бетона, так и через опалубку. Для лучшего поглощения инфракрасного излучения поверхность опалубки покрывают черным матовым лаком. Открытые поверхности бетона во избежание пересушивания закрывают полимерной пленкой, пергамином или рубероидом. Температура на поверхности бетона не должна превышать 80...90°С.

Для термообработки линейно-протяженных густоармированных конструкций (колонны, балки, трубы, каналы) применяют индукционный прогрев, в результате которого происходит нагрев стальной арматуры или опалубки в переменном магнитном поле, которое создается пропусканием переменного тока через обмотку спирального или плоского индуктора.

Для питания индукторов применяется переменный ток промышленной частоты пониженного или сетевого напряжения. Расход энергии 120...150 кВт^.ч/м³.

В течение первых 2...3 ч после укладки бетонную смесь выдерживают при температуре 5...8°С, что достигается периодическим включением индуктора на 5...10 мин каждый час. Затем температуру бетона повышают со скоростью 5...15°С. После достижения бетоном расчетной температуры напряжение либо отключают и бетон выдерживают методом термоса либо переходят на импульсный режим работы индуктора.

Индукционный прогрев имеет ряд преимуществ: он обеспечивает равномерность прогрева по сечению и длине конструкций, исключает расход металла на электроды.

Паропрогрев бетона ведут насыщенным паром.

Для этого устраивают тепляки, конструкцию укрывают несколькими слоями брезента или устраивают тепловые рубашки вокруг опалубки. Снаружи короб утепляют. Пар под брезент или в короба подводят с помощью резиновых рукавов через 1,5...2 м. Режим паропрогрева стандартный.

Паропрогрев бетона рекомендуется вести до набора им проектной прочности или значений, близких к ней. Паропрогрев в тепляках применяют для выдерживания бетона фундаментов, башмаков и фундаментных плит.

Паровые рубашки устраивают при бетонировании колонн, ригелей, балок и плит междуэтажных перекрытий с =10...20 м^-1.

При электропрогреве ток пропускают непосредственно через массу уложенного бетона при помощи электродов. Электроды могут быть внутренние (стержневые и струнные) и поверхностные (нашивные, полосовые и плавающие).

Прогрев электродами выполняют при напряжении в пределах 50...100 В с использованием трансформаторов. Применение напряжения 120...220 В возможно только при электропрогреве бетонных и незначительно армированных (не более 50 кг арматуры на 1 м³ бетона) конструкциях; напряжение 380 В возможно только при условии соединения электродов с нулевым проводом, с тем чтобы рабочее напряжение в бетоне не превышало 220 В. Электропрогрев при напряжении в сети выше 380 В запрещается.

Для присоединения электродов к проводам используют софиты, представляющие собой деревянные доски (длиной 3...4 м, шириной 16...20 см, толщиной 2,5...4 см) с роликами, к которым прикреплены три изолированных провода с отпайками из проводов площадью сечения 1,5 мм². Отпайки присоединяют к электродам, а провода — к сети. Электроды независимо от типов присоединяют к разноименным фазам поодиночке или группами.

Скорость подъема температуры бетона должна быть не более 5°С/ч для конструкций с = 2...4 м^-1; 8 °С/ч с = 4...6 м^-1; 10 °С с = 6 м^-1; 15°С/ч — для каркасных и тонкостенных конструкций протяженностью 6 м; 20 °С/ч — для стыков.

Скорость остывания бетона по окончании прогрева не должна превышать 8°С/ч. Температура прогрева бетона - не более 80 °С для инструкции с <10 м^-1, 60°С с =10...15 м^-1, 40°С с = 15...20 м^-1.

2. Кирпичная кладка в зимних условиях

Каменные работы еще занимают большой удельный вес при производстве строительно-монтажных работ. Безопасность труда при выполнении каменных работ, в том числе и в условиях отрицательных температур, во многом зависит от правильной организации труда и соблюдения требований норм и правил по охране труда.

При производстве каменных работ не разрешается подавать кирпич, сложенный в штабель на поддоне. При организации труда каменщиков в зимний период всегда нужно иметь в виду, что рабочее место их должно делиться на три зоны (рабочую, материальную и транспортную).

В рабочей зоне шириной 0,6—0,7 м каменщик непосредственно ведет кладку. Материалы необходимо располагать в зоне таким образом, чтобы удобно их было подавать в рабочую зону. Ширина зоны материалов должна быть 1—1,2 м.

Транспортная зона предназначена для прохода рабочих и транспортирования материалов. Ширина этой зоны должна быть 0,8—1 м. Если все три зоны расположены на подмостях, то на границе транспортной зоны и подмостей устанавливают оградительные устройства.

Если кладка ведется с междуэтажных железобетонных перекрытий, то отверстия размером более 5 см в зонах работы должны быть закрытыми или у опасных зон установлены оградительные устройства.

Правильная организация труда рабочих при производстве каменных работ - залог исключения случаев травматизма.

Особое внимание следует обращать на качество и исправность инструментов для каменщиков.

С понижением температуры твердение растворов замедляется, а при температуре 0°С процесс полностью прекращается. Наступление отрицательных температур на камне практически не отражается. Кладка приобретает прочность и монолитность в результате твердения раствора, однако при замораживании кладки в раннем возрасте происходит следующее:

• вода, замерзая, превращается в лед, в результате чего гидратация цемента и твердение раствора приостанавливаются;

• вода, увеличиваясь в объеме при замерзании раствора, разрыхляет его и снижает прочность, кроме того, на поверхности камня образуется тонкая ледяная пленка, нарушающая его сцепление с раствором;

• раствор настолько теряет пластичность, что горизонтальные швы недостаточно уплотняются.

Кладку в зимних условиях выполняют способами: замораживания, на растворах с противоморозными добавками, в тепляках, с электрообогревом.

Кладка методом замораживания бескаркасных стен зданий, подверженных в стадии оттаивания значительным вибрационным или динамическим воздействиям, не допускается. Предельная высота стен и столбов, выполняемых этим методом без временного крепления, приведена в таблице 6.

Кладку методом замораживания и полнотелого кирпича ведут на пластичных растворах подвижностью 9...13 см, а из пустотелого - на растворах подвижностью 7...8 см. Температура раствора зависит от температуры наружного воздуха:

В проектах или технологических картах зимней кладки методом замораживания следует предусматривать мероприятия на период оттаивания кладки.

Таблица 6. Предельные высоты стен и столбов при зимней кладке

Кладка на растворах с противоморозными добавками.

В качестве химических добавок в растворы вводят: поташ, нитрит натрия, двухкомпонентные добавки из хлористого кальция и хлористого натрия (табл. 7). Поташ в качестве противоморозной добавки нельзя применять для кладки из силикатных материалов, эксплуатирующихся в условиях повышенной влажности (более 60 %). Применяя поташ, надо учитывать его влияние на быстрое загустевание раствора. В этом случае нужно вводить замедлители схватывания, например сульфитно-дрожжевую бражку.

Таблица 6.Количество вводимых химических противоморозных добавок, % массы цемента

Растворы с противоморозными добавками нельзя применять для возведения каменных конструкций, работающих в условиях повышенной влажности (более 60%), при температурах выше 60°С, в непосредственной близости к источникам (ближе 100 м) постоянного тока высокого напряжения, а также при больших динамических нагрузках.

Растворы с противоморозными добавками на морозе набирают прочность в зависимости от массы добавок, а также от продолжительности твердения.

Кладка в тепляках с прогревом.

В районах с суровыми климатическими условиями кладку можно выполнять в тепляках. Тепляки могут быть из плотной ткани, натянутой по легким металлическим конструкциям, внутрь нагнетается теплый воздух. Кирпич необходимо предварительно выдержать в тепляках не менее суток. Температура раствора не ниже 5°С, марка раствора 25, сроки выдерживания в тепляках для получения раствором прочности 20 % приведены в таблице 7.

Прогрев кладки можно выполнять теплым воздухом, подаваемым калориферами, а также электропрогревом. Продолжительность оттаивания кладки, в течение которого внутренние стены, прогреваясь с двух сторон, приобретут необходимую прочность, приведена в таблице 8.

При электропрогреве кладки в горизонтальные швы закладывают электроды через два ряда при напряжении 220 В. При напряжении 380 В расстояние между электродами может быть 40 см.

Таблица 7. Выдерживание кладки в тепляках

Таблица 8. Продолжительность оттаивания кладки с начальной температурой 5°С при двухстороннем обогреве

При составлении проектов производства работ или технологических карт на каменных работ в зимних условиях необходимо знать зависимость прочности кладки от прочности раствора. Эту задачу можно решить с помощью эмпирической формулы профессора Л.И. Онищика

При производстве каменных работ методом замораживания необходимо в проекте каменных работ предусмотреть:

а) допустимую высоту кладки стен и столбов в период оттаивания;

б) указания по устройству временных креплений для разгрузки нагрузок, действующих на каменные конструкции;

в) собственный вес каменной кладки в период, когда конструкции еще не приобрели проектную прочность;

г) указания по усилению прочности каменной кладки за счет прочности раствора, армированных поясов, марки камня и т. д.

Анализ причин аварий каменных конструкций, возведенных при отрицательных температурах, и связанные с этим тяжелые несчастные случаи показывают, что большая часть аварий каменных конструкций происходит в результате:

1) заглубления фундаментов не по проекту;

2) устройства фундаментов на временно промерзшем грунте (основание не было утеплено);

3) недостаточных геологических исследований и оценки качества грунта под фундаментами;

4) отсутствия контроля за кладкой в период наступления оттепелей;

5) неправильной конструкции фундаментов и недоучета действующих на них нагрузок;

6) ошибки в проектах производства работ;

7) применения материалов, не соответствующих проекту;

8) перегрузки конструкций;

9) потери несущей способности из-за недостаточности армирования и прочности раствора и др.

Рассмотренные выше причины указывают на то, что безопасность производства каменных работ при отрицательных температурах требует тесного контакта работы проектировщиков и строителей. При ведении каменных работ зимой особое значение следует придавать прочности раствора. При приготовлении раствора необходимо знать температуру его составляющих, которую определяют по формуле Рахманова и Скрамтаева. Их формула имеет следующие предположения: температура цемента известкового теста 0°С, теплоемкость песка, цемента, пушенки 0,2 ккал/кг^.град, относительная весовая влажность известкового теста 0,5%, а теплоемкость шлака 0,18 ккал/кг^.град. Для цементно-известковых и цементно-глиняных растворов формула имеет следующий вид:

Кладку в зимних условиях должны контролировать инженерно-технические работники. Необходимо вести журнал работ и не менее трех раз в сутки заносить температуру наружного воздуха, при которой велась кирпичная кладка.

Особую озабоченность у строителей вызывает состояние каменной кладки в период длительных оттепелей и весной, причем в течение первых 5—7 дней происходят самые значительные осадки конструкций. В этот период прочность кладки самая низкая. При таких условиях очень опасным будет внутренний отогрев стен.

При возведении многоэтажных кирпичных зданий в условиях низких температур важным фактором, обеспечивающим набор прочности раствора (кладки), является внутренний обогрев здания. Для сушки зданий в настоящее время в строительной практике применяют воздушно-тепловые калориферы различных марок. Опыт и практика строительства показали, что при возведении многоэтажных кирпичных зданий более экономичным и эффективным является использование системы отопления. Это достигается в том случае, когда по мере возведения зданий осуществляется монтаж внутренней системы отопления. Ведение параллельным фронтом общестроительных, санитарно-технических, электромонтажных и отделочных работ возможно при четкой организации труда, соблюдении технологии работ. Такая организация труда рабочих общестроительных профессий, сантехников, электромонтажников и отделочников позволяет обеспечить сокращение сроков строительства, большую экономическую эффективность, а также избежать массовых простудных заболеваний рабочих.

Список литературы

1. Д.В. Коротеев. Безопасность строительно-монтажных работ при отрицательных температурах. – М.: Стройиздат, 1970 – 121с.

2. Справочник мастера – строителя / под ред. Д.В. Коротеева – М.: Высшая школа, 1986 – 440с.

3. А.П. Михеев, А.М. Береговой, Л.Н. Петрякина. Проектирование зданий и застройки населенных мест с учетом климата и энергосбережений – М.: Издательства АСВ, 2002 – 192с.

4. Справочник по контролю качества строительства жилых и общественных зданий / М.М. Шулькевич, Т.Д. Дмитренко, А. И. Бойко. - 2-е изд., перераб. и доп. - Киев: Буддвельник, 1986. - 328 с.: ил.