Способ возведения монолитных зданий в зимнее время

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении монолитных многоэтажных зданий и сооружений из бетона и железобетона в опалубке в зимнее время. Технический результат: сокращение расхода материальных, трудовых и энергетических ресурсов. Способ возведения монолитных зданий в зимнее время включает установку на подготовленное основание элементов объемно-переставной опалубки, бетонирование, тепловую обработку бетона, выполняемую в несколько стадий. Причем на первой стадии обработку осуществляют за счет тепла, подаваемого внутрь опалубки, и ведут ее до набора бетоном частичной прочности, после чего опалубку извлекают и на последующих стадиях продолжают тепловую обработку уже без опалубки. При этом реализуют поярусность обработки, при которой на этаже, обозначенном символом N, проводится обработка за счет тепла, подаваемого в опалубку, на более низком ярусе - на этаже N-1 - тепло подают в забетонированную ячейку монолитного здания, на еще более низком ярусе - на этаже N-2 - осуществляют дозированное охлаждение бетона либо за счет регулирования теплопотерь, либо за счет дозируемых тепловых импульсов, в зависимости от температуры наружного воздуха, а ярусом ниже - на этаже N-3 - тепло либо не подается, либо подается, в зависимости от выполнения других работ. 4 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении в зимнее время многоэтажных зданий, элементы которых - стены и перекрытия - изготовляют из монолитного бетона.

Известен способ возведения многоэтажных зданий из монолитного бетона, в том числе и в зимнее время, с помощью объемно-переставной опалубки. Он заключается в следующем: на подготовленное основание устанавливают с зазорами объемно-переставные опалубки, чаще всего состоящие из трех стеновых щитов и щита-перекрытия. В зазоры между стеновыми щитами двух соседних опалубок, а также на щиты-перекрытия каждой опалубки, укладывают монолитный бетон, выдерживают его, как правило, при повышенной температуре, для чего внутри объемно-переставной опалубки размещают источники тепла, при этом роль четвертого стенового щита объемно-переставной опалубки выполняет штора. После набора бетоном регламентированной прочности объемно-переставную опалубку извлекают из образовавшейся бетонной ячейки монолитного дома и перемещают на новое место [1]. Этот способ как содержащий максимальное количество признаков, общих с предложенным, принят в качестве прототипа.

В прототипе обогрев может осуществляться с помощью различных нагревателей (электрокалориферов, подачей пара или нагретого воздуха, использования газовых горелок или инфракрасных установок и пр.). При этом должно строго соблюдаться известное правило бетоноведения: если не используется автоклав (сосуд, работающий под давлением), то во избежание пересушивания бетона его температура нагрева должна быть не выше 80-90°С.

Тепловую обработку ведут до достижения бетоном требуемой прочности из условий последующего его загружения технологическими нагрузками, которые воспринимала опалубка. Это, в первую очередь, вес сырой бетонной смеси, уложенной в зазоры между стеновыми щитами, а также на щиты-перекрытия опалубок (опалубку можно извлекать лишь тогда, когда будет уверенность, что частично отвердевший бетон способен воспринять нагрузку от собственного веса). Через прогнозируемые отрезки времени эта нагрузка станет возрастать за счет веса опалубки, перенесенной на забетонированную ячейку, за счет нагревателей, персонала, оборудования и инструмента и в последнюю очередь за счет бетонной смеси следующего этажа и теплоизоляции, укладываемой поверх бетона.

Недостаток прототипа в следующем: набор бетоном прочности для восприятия указанных технологических нагрузок требует времени и это вступает в противоречие с необходимостью скорейшего высвобождения объемно-переставной опалубки для повторного ее использования.

Задачей данного изобретения является уменьшение недостатка прототипа.

Технический результат: сокращение расхода материальных, трудовых и энергетический ресурсов. Это достигается за счет того, что при возведении монолитных зданий увеличивается оборачиваемость опалубки (не нужны дополнительные затраты на изготовление новых ее комплектов).

В основу изобретения положена задача ускорения оборачиваемости опалубки, сокращения сроков строительства и обеспечения качества монолитных конструкций. Эта задача решается тем, что тепловую обработку ведут в несколько стадий. На первой стадии обработки осуществляют за счет тепла, подаваемого внутрь опалубки, и ведут ее до набора бетоном частичной прочности, после чего опалубку извлекают и на последующих стадиях продолжают тепловую обработку уже без опалубки. Другой особенностью предложенного способа является поярусность обработки; суть ее в следующем: если на каком-либо этаже, обозначенном символом N, проводится обработка за счет тепла, подаваемого в опалубку, то на более низком ярусе (на этаже N-1) тепло подают в забетонированную ячейку монолитного здания. На еще более низком ярусе (на этаже N-2) осуществляют дозированное охлаждение бетона (либо за счет регулируемой утечки тепла, либо за счет дозируемых тепловых импульсов - в зависимости от температуры наружного воздуха. Ярусом ниже (на этапе N-3) тепло либо не подается, либо подается, в зависимости от выполнения других работ. Указанная поярусность также способствует увеличению оборачиваемости опалубок.

Изобретение поясняется чертежом, где представлена тепловая обработка по новому способу и обозначено: 1 - монолитная конструкция; 2 - объемно-переставная опалубка; 3 - воздухонагреватель; 4 - утепленные шторы; 5 - теплоизоляция перекрытия.

Способ осуществляют следующим образом.

Вначале после укладки бетонной смеси в опалубку тепловую обработку ведут до приобретения бетоном минимальной распалубочной прочности. Затем прогрев приостанавливают, распалубливают, сохраняя тепло, и продолжают тепловую обработку до достижения бетоном опалубочной прочности. На последней стадии обработки осуществляют постепенное остывание конструкции, зачастую, без теплового воздействия на бетон (см. таблицу).

n-й ярус. Первая стадия тепловой обработки в опалубке	t=40-50°C	Rb=50%
(n-1)-й ярус. Опалубка снята.	Т=20-40°С	Rb=70%
Следующая стадия тепловой обработки
(n-2)-й ярус. Стадия медленного остывания в теплоизоляции	t=0-10°C	Vост<5°C/4
Δt<40°С
(n-3)-й ярус. Утепление снято.	tнв=-30°С
Δt=0°C
где t - температура бетона; tнв - температура наружного воздуха; Rb - прочность бетона к окончанию термообработки; Δt - разность температур бетона и наружного воздуха; Vост - скорость остывания конструкции.

Согласно данному изобретению заявленный технический результат достигается за счет указанной поярусной обработки, а также использования фактора времени. При этом используют две математические зависимости, полученные заранее экспериментальным путем в виде либо аналитических выражений (эмпирических формул), либо графиков, либо таблиц. Первая зависимость: прочность (кг/см²) используемого бетона R как функция времени его выдержки τ (час) при температуре t (°C) [R=f(τ, t)]; вторая зависимость: расчетная удельная нагрузка P=f(τ) (кг/см²) на основание отформованной и выдержанной в течение времени τ бетонной стенки в зоне ее основания на данном этаже. При этом готовность бетона к извлечению из него опалубки определяют из соотношения

где R - прочность бетона, уложенного на опалубку, как функция времени его выдержки τ при температуре t;

Р - удельная нагрузка на бетон, определенная с учетом его фактической влажности.

Сущность изобретения

Предлагаемый способ, как и прототип, предусматривает установку на подготовленное основание элементов объемно-переставной опалубки, состоящей из щитов-стен, щитов-перекрытий и штор, бетонирование, тепловую обработку, контроль известными средствами температуры и влажности бетона, извлечение объемно переставной опалубки.

Особенность способа в том, что после укладки бетонной смеси тепловую обработку, ведут в несколько стадий. На первой стадии обработку осуществляют за счет тепла, подаваемого внутрь опалубки, и ведут ее до набора бетоном частичной прочности, после чего опалубку извлекают и на последующих стадиях продолжают тепловую обработку уже без опалубки.

На второй и последующих стадиях тепловой обработки для уменьшения влагопотерь и температурных напряжений применяют мягкие температурные режимы обогрева - до 40°С. Мягкие режимы тепловой обработки хотя и увеличивают время выдерживания, но не влияют на сроки строительства, так как в этот период опалубка уже снята и используется на следующем ярусе.

Немаловажным преимуществом применения мягких температурных режимов является возможность снижения мощности прогрева, так как основной расход энергии связан с подъемом температуры. При этом снижаются температурные градиенты в бетоне, и тем самым, уменьшается вероятность появления опасных термонапряжений и трещин.

Согласно СниП 3.03.01-87 распалубка ненагруженных монолитных покрытий разрешается после достижения бетоном прочности 70…80% проектной. Для уменьшения распалубочной прочности монолитных перекрытий их распалубливание необходимо производить с переопиранием на временные стойки при достижении прочности менее 70…80% от проектной (требуемая прочность бетона и расположение временных стоек определяются по расчету и указываются в проекте производства работ).

Заявляемый способ по сравнению с известными обладает следующими преимуществами:

а) тепловая обработка осуществляется до приобретения бетоном значительно меньшей распалубочной прочности, что позволяет ускорить оборачиваемость опалубки, сократить сроки строительства;

б) применяются мягкие температурные режимы, обеспечивающие снижение установленной мощности и улучшение качества бетона;

в) тепловая обработка осуществляется в несколько стадий поярусно, что позволяет регулировать температурные режимы и требуемую прочность бетона на каждом ярусе в зависимости от темпов возведения здания, температуры наружного воздуха, имеющихся тепловых мощностей.

Пример

Возводится 16-этажный сборно-монолитный жилой дом в объемно-переставной опалубке. Внутренние монолитные стены и перекрытия изготавливаются в едином цикле. Тепловая обработка бетона осуществляется методом камерного обогрева при помощи электрических воздухонагревателей, в случае реализации прототипа способа она ведется до приобретения бетоном прочности 70% от проектной в течение 3-х суток. Опалубка извлекается горизонтально «на фасад» на выкатные подмости.

Предложенный способ осуществляется следующим образом.

Вначале после укладки бетонной смеси тепловую обработку ведут до приобретения бетоном минимальной распалубочной прочности. Затем прогрев приостанавливают, распалубливают, сохраняя тепло, и продолжают тепловую обработку до достижения бетоном требуемой прочности. На последней стадии обработки осуществляют постепенное остывание конструкции, зачастую без теплового воздействия на бетон.

При этом обеспечивается получение заявленного технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны. Признаками, характеризующими изобретение лишь в частных случаях (факультативными признаками), являются следующие:

- в процессе прогрева контролируют температуру и влажность бетона;

- экспериментальным путем устанавливают математическую зависимость в виде либо аналитического выражения (эмпирическая формула), либо графика, либо таблицы, прочности (кг/см²) используемого бетона R от времени его выдержки τ (час) при температуре t (°C) [R=f(τ, t)];

- экспериментальным путем устанавливают математическую зависимость в виде либо аналитического выражения (эмпирическая формула), либо графика, либо таблицы, удельной нагрузки P=f(τ) (кг/см²) отформатированнной и выдержанной в течение времени τ, бетонной конструкции на данном этаже;

- готовность бетона к извлечению из него опалубки определяют из неравенства

где R - прочность бетона, уложенного на опалубку, как функция времени его выдержки τ при температуре t;

Р - удельная нагрузка на бетон, определенная с учетом его фактической влажности.

Конкретный пример выполнения способа

На подготовленное перекрытие устанавливают в проектное положение и закрепляют объемно-переставные опалубки, к внешней стороне которых, в заранее определенных точках прикреплены датчики влажности бетона и горячие спаи термопар. Между соседними опалубками оставлены полости для бетонирования стен заданной толщины. В полости помещают арматуру и укладывают бетон. Затем укладывают арматуру и бетон на щиты-перекрытия опалубок, а открытую поверхность уложенного бетона закрывают влагонепроницаемым термостойким материалом и сверху наносят слой теплоизоляции. После этого в опалубку помещают нагреватели и начинают прогрев бетона. По новому способу термообработку ведут до достижения бетоном 50% прочности (критической при замерзании). Затем отключают прогрев, снимают опалубку с переопиранием перекрытий на временные стойки и продолжают термообработку для достижения бетоном требуемой прочности (70% проектной). При этом комплект опалубки высвобождается не через 3-е суток, а через 1,5 суток. При организации четырех захваток на этаже и использовании одного комплекта опалубки (площадью на захватку) общее сокращение сроков строительства составит (3-1,5)×4×16=96 суток. При нормативной продолжительности строительства монолитных 16-этажных зданий 12…16 месяцев сокращение сроков составит 20-26%.

При низких температурах наружного воздуха для выполнения условий СНиП 3.03.01-87 по ограничению скорости остывания и разности температур бетона и наружного воздуха при распалубке следует оставлять утепление на ранее возведенных этажах, как показано на чертеже. На возводимом 4-м этаже установлена опалубка и ведется первая стадия термообработки бетона до достижения прочности 50% от проектной. Этажом ниже опалубка уже снята (монтируется на следующей захватке) и осуществляется вторая стадия прогрева до достижения бетоном прочности 70% от проектной. На 2-м этаже термообработка не ведется, но шторы еще не сняты и конструкция медленно остывает. При этом обеспечивается допустимая разность температур по сечению перекрытия 2-го этажа. После остывания бетона до температуры бетона и наружного воздуха теплоизоляция снимается (1-й этаж).

Ориентировочный экономический эффект от сокращения сроков строительства при сметной стоимости строительно-монтажных работ 150 млн руб., норме накладных расходов 18.7% составит 2735000 руб.

Источник информации

1. Евдокимов Н.И., Мацкевич А.Ф., Сытник B.C. Технология монолитного бетона и железобетона. - М., Высшая школа, 1980, с.290-292 (прототип).

1. Способ возведения монолитных зданий в зимнее время, включающий установку на подготовленное основание элементов объемно-переставной опалубки, бетонирование, тепловую обработку бетона, выполняемую в несколько стадий, причем на первой стадии обработку осуществляют за счет тепла, подаваемого внутрь опалубки и ведут ее до набора бетоном частичной прочности, после чего опалубку извлекают и на последующих стадиях продолжают тепловую обработку уже без опалубки, отличающийся тем, что реализуют поярусность обработки, при которой на этаже, обозначенном символом N, проводится обработка за счет тепла, подаваемого в опалубку, а на более низком ярусе - на этаже N-1 - тепло подают уже не в опалубку, а в забетонированную ячейку монолитного здания, на еще более низком ярусе - на этаже N-2 осуществляют дозированное охлаждение бетона либо за счет регулирования теплопотерь, либо за счет дозируемых тепловых импульсов, в зависимости от температуры наружного воздуха, а ярусом ниже - на этаже N-3 - тепло либо не подается, либо подается, в зависимости от выполнения других работ.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе прогрева контролируют температуру и влажность бетона.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что экспериментальным путем устанавливают математическую зависимость в виде либо аналитического выражения - эмпирическая формула - либо графика, либо таблицы, прочности R [кг/см²] используемого бетона от времени его выдержки τ [ч] при температуре t[°C], [R=f(τ, t)];

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что экспериментальным путем устанавливают математическую зависимость в виде либо аналитического выражения - эмпирическая формула - либо графика, либо таблицы, удельной нагрузки Р [кг/см²] на отформованную и выдержанную в течение времени τ бетонную конструкцию на данном этаже.

5. Способ по любому из пп.1, 3 и 4, отличающийся тем, что готовность бетона к извлечению из него опалубки определяют из неравенства
R/P>1,
где R - прочность бетона, уложенного в опалубку, где функция времени его выдержки τ при температуре t;
Р - удельная нагрузка на бетон, определенная с учетом его фактической влажности.