 |
Возведение зданий в экстремальных условиях
|
|
|
|
СТРОИТЕЛЬСТВО ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ В ЗИМНИХ И ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ
Особенности зимнего периода
По нормативным требованиям условия зимнего периода наступают при установлении среднесуточной температуры наружного воздуха ниже 5°С и при минимальной суточной температуре ниже 0°С. Подобные климатические условия продолжаются на территории России в среднем 6...7 месяцев в году. Зимний период в наибольшей степени оказывает влияние на возведение конструкций зданий и сооружений из монолитного бетона. Прекращение бетонных работ зимой привело бы к увеличению сроков строительства объектов, возрастанию накладных расходов и сроков оборачиваемости инвестиций. В результате возрастает себестоимость строительной продукции и сокращается объем ее реализации с порождением целого ряда социальных проблем.
К производству бетонных работ в зимний период предъявляется ряд требований, основные из которых:
• выбор и технико-экономическое обоснование способа зимнего бетонирования, разработка технологической карты производства работ;
• необходимость подогрева бетонной смеси на стадии приготовления до температуры не более 35°С;
• максимальное сохранение начальной тепловой энергии бетонной смеси при ее доставке на объект и в период укладки в конструкцию;
• удаление снега из заопалубленного пространства и наледи с арматурного каркаса;
• увеличение продолжительности уплотнения бетона на 25% при его укладке в конструкцию;
• обеспечение заданных температурно-влажностных условий выдерживания бетона;
• достижение требуемой прочности бетона по морозостойкости до его замораживания.
|
|
|
Формирование прочностных характеристик бетона в зимних условиях имеет свои особенности. Основной проблемой является замерзание в бетоне в начальный период его структурообразования химически несвязанной воды затворения с последующим увеличением ее объема до 9% и сопутствующим разрушением связей в бетоне.
При этом его конечная прочность на 15...20% ниже прочности бетона, выдержанного в нормальных условиях.
Замерзание воды в бетоне влияет и на другие процессы, снижающие его прочность. Так, ледяная пленка обволакивает арматуру и заполнитель в бетоне, препятствуя тем самым их необходимому сцеплению с цементным тестом и созданию плотной структуры бетона после оттаивания.
Основой формирования технологии зимнего бетонирования является обеспечение условий, при которых монолитные железобетонные конструкции в короткие сроки с наименьшими затратами могли бы набрать критическую прочность по морозостойкости или требуемую для восприятия проектных нагрузок с необходимым качеством.
Критическая прочность бетона, выраженная в процентах от Rg есть прочность, при достижении которой бетон может быть заморожен без снижения его прочностных показателей при наступлении положительных температур.
Подготовка к производству работ начинается с анализа особенностей бетонирования и предполагаемых условий эксплуатации монолитных конструкций. Основные факторы, влияющие на технологию бетонирования:
• модуль поверхности Мп, характеризующий массивность конструкции и определяемый как отношение суммарной площади наружных охлаждающихся поверхностей бетонируемой конструкции к объему бетона этой конструкции;
• предварительный нагрев основания (промороженного грунта, подстилающего слоя), на которое будет укладываться бетонная смесь до температуры 40...50°С, и прогрев конструкции в глубину до 30 см;
|
|
|
• класс бетона, его начальная температура, степень армирования конструкции, тип и особенности опалубки, технические и химические средства воздействия на бетон в период его выдерживания и т. д.
2. Возведение зданий и сооружений в зимних условиях
Особенности эксплуатации машин и оборудования. Эксплуатация строительных машин и оборудования связана с влиянием низких температур, сильных ветров, снежных заносов. Обычно с наступлением устойчивых отрицательных температур от −30°С и ниже резко снижаются эксплуатационные качества почти всей строительной техники, возникает большое число отказов наиболее нагруженных деталей и узлов. В связи с этим для успешной работы в экстремальных условиях все машины и оборудование должны быть самым тщательным образом подготовлены в соответствии рекомендательными инструкциями.
Особенности производства земляных работ. Мерзлый грунт представляет собой сложную структуру, состоящую из минеральных частиц, льда, воды и воздуха. Замерзание грунта происходит вследствие потери тепла и перехода содержащейся в его порах воды в лед, в результате чего замерзший грунт меняет свои физико-механические свойства.
Промерзание грунта в глубину зависит от его теплофизических свойств, интенсивности и продолжительности воздействия отрицательных температур. Механическая прочность грунтов при замерзании значительно возрастает. Сопротивление мерзлого грунта на сжатие в 3-4 раза больше, чем на растяжение, поэтому целесообразно его разрабатывать не путем раздавливания, а способом скалывания.
В этой связи особую сложность в зимних условиях представляют работы нулевого цикла. Поэтому при разработке мерзлых грунтов особое внимание обращается на объемы работ, механические и физико-механические свойства мерзлого грунта, характер сооружаемого объекта, конкретные условия строительства, возможность применения землеройной техники.
Мерзлый грунт можно разрабатывать следующими способами: подготовкой мерзлых грунтов к экскавации путем их рыхления взрывом, ударом, резанием, вибрацией, сколом и другими способами. Выбор метода и соответствующих способов производства работ определяется инженерно-геологическими условиями конкретной строительной площадки, проектным решением по устройству фундаментов, объемом земляных работ.
|
|
|
Расчет комплекта машин в каждом конкретном случае выполняют на основе сравнения различных вариантов производства работ по технико-экономическим показателям: стоимости, трудозатратам и продолжительности работ.
Особенности производства каменной кладки. В зимних условиях в результате действия отрицательной температуры гидратация цемента в растворе прекращается и раствор превращается в прочную механическую смесь льда, цемента и песка (или извести и песка). Вода, превращаясь в лед, увеличивается в объеме, вследствие чего раствор разрыхляется и его прочность снижается. Поэтому для компенсации потери прочности зимней кладки марку раствора повышают на одну ступень по сравнению с летней кладкой, если она ведется при среднесуточной температуре наружного воздуха до −20°С, и на две ступени − при температуре ниже −20°С.
Выбор способа кладки производится в зависимости от сроков возведения здания, ожидаемых метеорологических условий на период работ, вида сооружения, его высоты. Существуют следующие способы кладки в зимних условиях: кладка способом замораживания раствора; на растворах с противоморозными химическими добавками; возведение конструкций путем прогрева кладки.
Кладка способом замораживания производится на подогретом растворе. Предварительно подогретый раствор способствует лучшему расстиланию и обжатию массой вышележащей возводимой кладки. После укладки раствор сразу же замерзает и в таком состоянии находится до оттаивания кладки весной или при искусственном обогреве. По мере оттаивания раствора происходит гидратация цемента и набор прочности.
|
|
|
