УДК 624.935.4

, канд. техн. наук, доцент,

Распалубочная прочность бетона на разных стадиях строительства монолитного дома в зимних условиях

В статье приведены результаты исследований температурных режимов и твердения бетона монолитных конструкций жилого дома, бетонируемого в туннельной опалубке при отрицательной температуре наружного воздуха.

Технология тепловой обработки конструкций монолитного дома включала в себя прогрев бетона газовыми горелками в течении двух суток, установленных в блоках туннельной опалубки и применение химической добавки NaNO2.

В процессе бетонирования здания возникли вопросы о величине распалубочной прочности бетона на разных стадиях его возведения, так как значение распалубочной прочности бетона определяет расход газа и стоимость тепловой обработки бетона в целом.

В результате проведенных экспериментов, расчета на прочность и деформации конструкций стен и перекрытий были получены значения распалубочной прочности бетона на ранней стадии возведения здания для стен и перекрытий.

Приведены результаты расчета на прогиб плит перекрытия на ранней стадии распалубки.

В 1989 году в Томском инженерно - строительном институте разработан и внедрен проект монолитного 6-этажногоквартирного жилого дома, бетонируемого в туннельной опалубке типа SBM - 75/M2 в летний и зимний периоды. В проекте предусмотрено, что монолитные дома могут блокироваться по 2, 4 подъезда. Наружные стены дома - самонесущие трехслойные, облегченной конструкции из кирпича или блоков фирмы «Вибропак» и утеплителя. Наружная и внутренняя версты выполнены из керамического кирпича с заполнением из керамзитобетона. Общая толщина стены 640 мм. Внутренние стены и перекрытия - из тяжелого железобетона класса В15 толщиной 160 мм. В проекте предусмотрены комнаты шириной до 4,2 м.

Предложенный метод тепловой обработки бетона с применением противоморозной добавки нитрита натрия (NaNO2) в количестве 10% от массы цемента и кратковременного прогрева бетона в течение двух суток газовыми горелками, установленными в блоках туннельной опалубки, позволяет возводить 6-этажные монолитные дома в зимний период.

Общая технология возведения здания следующая. Бетонирование ведется поэтажно. Одновременно возводятся стены и перекрытия одного подъезда. Бетонирование ведется по схеме кран - бадья. Доставка бетона осуществляется самосвалами. Учитывая, что бетонирование осуществляется в зимних условиях, марка бетона принимается М300 с осадкой конуса см. В каждом туннельном блоке устанавливается одна газовая горелка производительностью 84 тыс. кДж/ч. Расход газа на двое суток на одну горелку составляет 50 кг. Междуэтажные перекрытия укрываются минераловатными матами без подключения к электрической сети, а при температуре наружного воздуха ниже –5 0С утепляются термоактивными гибкими покрытиями (ТАГП). По торцам туннельной опалубки навешиваются воздухонепроницаемые пологи.

В процессе бетонирования здания возникли вопросы о величине распалубочной прочности бетона на разных стадиях его возведения, так как значение распалубочной прочности бетона определяет расход газа и стоимость тепловой обработки бетона в целом. При этом распалубочная прочность бетона на любой стадии строительства должна быть выше или равна расчетной нагрузке, возникающей в процессе производства работ.

В соответствии с требованиями СНиП 3.03.минимальная прочность бетона незагруженных конструкций при распалубке горизонтальных поверхностей при пролете до 6 м должна быть не менее 70 % от проектной. Аналогичные требования приведены в обязательных правилах по использованию туннельной опалубки SBM - 75/ M2. 0днако эти требования распространяются как на плиты пролетом 3,2 м, так и на плиты пролетом 5,8 м.

Для подтверждения возможности распалубки стен и перекрытий в раннем возрасте необходимо было выполнить расчет на прочность и деформации конструкций стен и плит перекрытий. СНиП 3.03.допускает устанавливать распалубочную прочность бетона в ППР по специальным расчетам. С этой целью был выполнен расчет прочности и деформаций стен и плит перекрытий первого этажа на нагрузки от шести этажей здания. Расчет производится с учетом фактической нагрузки от собственной массы бетона шести этажей, опалубки, технологических нагрузок и других воздействий с учетом расчетных схем для стен и перекрытий, возникающих в момент распалубки.

Расчетная схема для стен была принята в виде плоского составного стержня [1], а для перекрытий в виде неразрезной плиты, опертой на три стороны. Расчетом установлено, что минимальная прочность стен первого этажа, обеспечивающая возможность возведения шести этажей здания, составляет 7 МПа (без учета криогенной прочности). При этом необходимо учитывать, что прочность бетона при низкой температуре воздуха будет медленно нарастать в процессе строительства дома. Ориентировочно, это увеличение прочности составит 10% от марочной при средней температуре воздуха ниже – 20 0С в течение 28 суток.

Проведенные эксперименты показали, что прогрев бетона газовыми горелками в течение 2 суток, несмотря на значительную неравномерность температуры по высоте этажа (в верхней части туннельного блока под перекрытием температура достигала 50 0С, а в нижней части С, рис 1), позволяет бетону М300 с химической добавкой NaNO2 в самых неблагоприятных точках, в зоне контакта между этажами достичь прочности МПа. Это означает, что фактическая прочность бетона стен первого этажа достаточна для возведения последующих этажей.

Расчет плит перекрытия на прочность и по деформациям был выполнен для трех стадий строительства: 1) после укладки, прогрева бетона в течение двух суток и распалубки; 2) по истечению 7 суток с момента распалубки, в период бетонирования вышележащего этажа; 3) по истечению 90 суток с момента распалубки перед возведением наружных стен из кирпича, в момент складирования его на перекрытии. Установлено, что минимальная распалубочная прочность бетона плит перекрытий на 1 стадии составляет 7,7 МПа, на второй 10,2 МПа, на третьей 30 МПа.

Анализ температурных режимов и графиков нарастания прочности бетона М300 с химической добавкой NaNO2 показывает, что фактическая прочность бетона в 1 и 2 стадиях соответствует расчетным значениям, а на 3 стадии необходимо устанавливать дополнительные телескопические стойки под перекрытие для разгрузки плиты.

Расчет деформации плит перекрытий выполнен с учетом изменения прочности бетона и модуля упругости во времени, а также с учетом ползучести бетона по методике [2]. Деформации прогиба плиты при раннем распалубливании конструкций складываются из двух составляющих величин - мгновенной и деформаций от длительного воздействия. Полные деформации определялись по формуле:

,

где Eэ – начальный модуль упругости бетона М300, твердевшего в нормальных условиях в течение 28 суток;

мгновенные упругие деформации бетона, твердевшего в нормальных условиях в течение 28 суток.

E – начальный модуль упругости бетона в момент распалубливания конструкции;

E1, E2, E3 – начальные мод, 3 и т. д. недели после распалубливания конструкции.

Учитывая, что модуль упругости бетона увеличивается по мере твердения, можно в расчетах для вычисления мод, 3 и т. д. недели определялись в зависимости от температурного режима твердения с использованием графиков нарастания прочности бетона в изотермических условиях, построенных в координатах прочность - время твердения. Значения прочности бетона с добавками нитрита натрия приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1

Минимальная прочность бетона стен с добавками нитрита натрия, твердеющего при tнв = -15 0C (прогрев в течение 2-х суток газовыми горелками, темп бетонирования - 20 суток один этаж, марка бетона М300)

Таблица 2

Минимальная прочность бетона перекрытий

Примечание. Условия бетонирования перекрытий аналогичны табл. 1

Установлено, что прогиб центра плиты перекрытия 1 и 2 стадии составляет 0.2 см. Полученные значения распалубочной прочности позволяют достичь экономии цемента и энергоресурсов, а также сократить сроки выдерживания бетона. На основании выполненных расчетов и опытных проверок составлены рекомендации и технологические карты, которые переданы в строительное управление «Монолит» для практического применения.

Список литературы

1. ЦНИЭП жилища, Руководство по проектированию конструкций и технологии возведения монолитных бескаркасных зданий. - М.: Стройиздат, 1982, 215 с.

2. РИЛЕМ. Комитет по зимнему бетонированию. Рекомендации по зимнему бетонированию. - М.: Стройиздат, 1965, 64 с.

Материал поступил в редакцию 23.03.99

E. K. Deev, S. V. Korobkov

Concrete strength in striking at different stages of cast-in-situ concrete building construction in winter conditions

The article presents the results of investigations of temperature conditions and concrete hardening in cast-in-situ concrete structures of apartment ncrete was placed in tunnel formwork at the outside temperature below zero.

The technology of thermal processing of cast-in-situ concrete structures included the warming-up of concrete by gas torches installed in the units of tunnel formwork and the using of NaNO2 chemical components as well. The warming has lasted for two days.

During the concreting there appeared the problems concerning the value of concrete strength in striking at different stages of building erection because the concrete strength in striking defines the gas flow rate and the cost of thermal processing of concrete as a whole.

The experiments and calculations of strength and deformation of walls and intermediate floors were carried out. As a result of experiments and calculations the values of concrete strength of walls and intermediate floors at the early stage of building erection were obtained.

The results of calculation on sag of intermediate floors at the early stage of striking are given.