Бетонные и железобетонные работы в условиях Крайнего Севера
В районах Севера имеются специфические особенности, которые необходимо учитывать при совершенствовании организации и технологии бетонных работ. Работы здесь большую часть года выполняются при низких отрицательных температурах и ветрах. Даже летом необходимо использовать способы ускорения набора прочности, чтобы достигнуть проектной прочности бетона, укладываемого в фундаменты на вечномерзлых грунтах.
B районах со среднемесячными температурами воздуха летом ниже +15° необходимо круглогодично использовать способы зимнего бетонирования конструкций, так как среднемесячные температуры и короткий теплый период не обеспечивают нормальных условий для быстрого набора бетоном прочности.
В расчетах по тепловой обработке и термосном выдерживании бетона обычно исходят из значений температур наружного воздуха. Коэффициенты 1,3—1,6, учитывающие влияние ветра на топлопотери бетонной смеси, недостаточно точны.
Целесообразнее вводить в расчеты значения эквивалентной температуры — условной отрицательной температуры, для которой при ветре, равном нулю, теплапотери бетона будут такими же, как и при отрицательной температуре наружного воздуха /и в и скорости ветра v (в абсолютных величинах).
Экспериментальные работы, выполненные Норильским НИ-О, показали возможность использовать для расчетов формулу эквивалентной температуры, предложенную ВНИИГ имени Б. Е. Веденеева.
При укладке бетонной смеси в густоармированные конструкции из-за низких температур наблюдается Примораживание частиц бетона к арматуре, просветы между стержнями забиваются. Поэтому при проектировании для условий с низкими температурами должны подбираться сечения элементов с низким процентом армирования, просветы между стержнями увеличиваться, особенно в верхней зоне конструкций путем установки меньшего числа стержней большего диаметра или расстановки их в 2—3 яруса по высоте Стержни второго яруса должны укладываться у боковых гранен либо в сроднен частн сечения элементов. Расстояние ш свету между рядами их должно быть не менее 35 леи. Стержни верхней арматуры целесообразно сдвигать к боковым граням сечения элементов, с образованном в сроднен части сечения зазоров 70—S0 мм.
Жесткие смеси зимой укладывать сложно, бетой быстро замерзает. Поэтому пластичность бетонной смеси увеличивают до 40% по сравнению с нормами, принятыми для летних условий.
Нормы СНнП Ш-Б.С-02 предусматривают арматуры диаметрам более 25 мм перед укладкой бетонной смеси при температуре наружного воздуха ниже —10°. Это требование, вызванное (необходимостью обеспечения хорошего сцепления арматуры с бетоном и предотвращения возможного образования ледяной (водяной) пленки между бетоном и арматурой, При низких температурах трудно выполнимо, и на практике, как правило, не соблюдается.
Однако качество забетонированной конструкции не снижается, если температура укладываемого бетона по абсолютному значению выше температуры наружного воздуха на 15— 20° (например, При предварительном разогреве смеси в бункерах), а также При вибрировании смеси, когда охлажденные у арматуры слои бетона перемешиваются с более теплыми.
При трудностях снабжения бетонных заводов заполнителями в зимнее время необходимо летом создавать запасы материалов н обеспечить условия их нормального хранения.
В районах с вечномерзлыми грунтами не только зимой, но частично н летом производится оттаивание заполнителей, подогрев их до расчетных температур. Особен ю велики тепло- затраты при отогреве заполнителей с большой льдонасыщенностыо.
Важным является вопрос об обеспечении строек высококачественным цементом. В большинство районов Севера цемент доставляется одинраз в год во время навигации. Длительное храпение в бумажных мешках, часто в необорудованных складских помещениях привадит к потере активности, цемент слеживается, образуя комки. Завоз в Норильск цемента из южных районов Сибири обходится дорого. Назрел вопрос о завозе на крупные стройки Севера цементного клинкера.
При организации работ на строительных площадках арматурные каркасы, щиты опалубки заготавливают -в утепленных цехах. При наружных температурахниже —30°С гнутье арматуры нз обычных сталей не производится. Сварочные работы выполняются специальными электродами.
Бетонные работы должны производиться При ускоренной н непрерывной укладке бетонной омеси и максимальной концентрации фронта работ.
Приготовление, транспортирование н укладка бетонной смеси в конструкции разрешается при температуре наружноговоздуха до —40°. В особых случаях ееможно вести при более низких температурах, например по хоботам непосредственно из самосвалов.
Норильский сектор технологии строительства Красноярского Праметройпроекта проанализировал изменение стоимости и трудоемкости возведения монолитных конструкций в зависимости от времени года для условий Норильска.
В табл. 1 приведены значения коэффициентов продуктивности на бетонных работах, подсчитаны с учетом простоев башенных кранов из-за плохой погоды и снижения производительности труда в зимнее время.
На рис. 1 даны графики стоимости и трудоемкости бетонных работ при возведении 1 м3 железобетонной конструкции с модулем поверхности, равным 9, из бетона М-200. Необходимые показатели удельной себестоимости и трудоемкости бетонирования определялись с использованием методики канд. техн. наук А. И. Бизяева
На графике указаны также расчетная летняя стоимость и трудоемкость производства бетонных работ. Из анализа графиков могут быть получены расчетные месячные коэффициенты удорожания (К) н коэффициенты увеличения трудоемкости (К") по сравнению с летними месяцами (табл. 2).
Высокая стоимость бетонных работ, трудность их выполнения При больших морозах и ветрах, простои из-за неблагоприятной погоды, часто низкое качество бетонирования заставляют искать пути повышения эффективности бетонных работ.
Такими путями являются широкое применение сборных элементов, особенно при выполнении конструкций с высоким модулем поверхности; выбор наиболее экономичных способов производства работ; полигонное изготовление тяжеловеоных сборных железобетонных конструкций типа колонн, ригелей, подкрановых балок н т. п.; быстрое возведение коробки здания н производство мокрых процессов в закрытых помещениях.
Необходимо провести технико-экономическое сравнение способов термоса — электропрогрева бетона, электрододогрева смеси в бункерах, использование бетона в утопленной опалубке н с химическими добавками,выяснить целесообразность производства работ в тепляках.
Нами выполнен анализ себестоимости и трудоемкости бетонирования конструкций при использовании электропрогрева бетона н предварительного разогрева смеси в бункерах для условий Норильска в зависимости от характеристики бетонируемой конструкции и погодных условий.
Электропрогрев смеси при наружных температурах —30 и —40° осуществляют в утепленной опалубке из двух слоев досок толщиной 25 мм со слоем шлаковаты толщиной 8—10 сие
Удельная стоимость бетонирования ростверка при —40°С увеличивается по сравнению со стоимостью бетонирования при 31—34%, трудозатраты увеличиваются вдвое.
Учет максимального значения дифференцированного коэффициента влияния ветра на энергозатраты при электропрогреве еще больше увеличит стоимости бетонирования в зависимости от температуры наружного воздуха
Норильский завод железобетонных изделий выпускает элементы весом не более 10 т. Необходимость производства железобетонных балок н колонн весом до 20 т для ряда строящихся объектов Норильского горчо-метал тургнческого комбината привело к создакдю тепляков-полигонов размером 16,3X6,25 л н высотой 2,8 и. Степы их обшивались необрезными досками толщиной 25 мм с покрытием пергамином. Покрытие выполнялось из двух съемных щитов размером 6,25x8,15 м из обрезных досок толщиной 40 мм.
Внутри тепляка устанавливали бортовую опалубку для изготовления крупноразмерных элементов, а снаружи — трансформатор, от которого внутрь вдоль стен протягивали для электропрогрева бетона (рис. 2).
Технология изготовления колонн такова. Собирали форму опалубки колони, устаиавливали арматуру в формы с помощью крана, предварительно сняв щиты покрытия тепляка. Арматурныекаркасы заготовлялись заранее. Затем краном укладывали бетон и производили электропрогрев. После этого форму опалубки разбирали и выгружали готовую продукцию. Цикл производства длится около 3 суток.
Для оценки возможностей использования воздухоспертых синтетических топляков рассматривались варианты (возведения водоотборного бассейна из монолитного бетона па строитель сине вентиляторной градирни при производстве работ под укрытием синтетического топляка и па открытом воздухе с использованием башенного крана БКСМ-5-5А (табл. 3).
Расчеты показывают, что велики затраты на обогрев тепляка. Для уменьшения целесообразно попользовать топляки с двойными стенками н возданной прослойкой между ними. Молено также размещать топляк только над местам производства работ с соответствующей разбивкой участка па захватки. В топляках большего объема можно сектор с помощью пленки и обогревать только ту часть, еще ведутся работы
Выводы
При совершенств аланин организации бетонных работ в условиях Сонора необходимо учитывать особенности этих районов
Из-за трудностей снабжения зимой бетонных заводов заполнителями необходимо летом создавать запасы материалов н обеспечивать условия их нормального хранения.
Важной является задача обоспечения строек высококачественным цементом, так как местное производство цемента не обеспечивает потребностей строительства. Для крупных строек необходимо заменить его размолом привозного клинкера.
В целях повышения эффективности бетонных работ рекомендуется:
шире применять сборные конструктивные элементы; изготовлять железобетонные сборные конструкции в тепляках-шолнгонах;
производство мокрых процессов осуществлять в закрытых (защищенных) помещениях.