Портал о строительстве и ремонтных работах

Архивы за 21.10.2015

§ 51. Особенности бетонирования
при отрицательной температуре

В процессе производства бетонных и железобетонных работ в зимних условиях при ожидаемой среднесуточной температуре на­ружного воздуха ниже 5°С и минимальной суточной температуре ниже 0°С, а также при бетонировании конструкций, расположен­ных в вечномерзлых грунтах, применяют специальные способы бетонирования, позволяющие получать бетон необходимого ка­чества.

В противном случае при замерзании бетона содержащаяся в нем свободная вода обращается в лед и твердение бетона прекра­щается. Если до замерзания твердение не началось, то не начнет­ся и после него, если же началось, то практически приостанавли­вается до тех пор, пока свободная вода в бетоне будет находиться в замерзшем состоянии. Замерзшая в бетоне вода увеличивается в объеме приблизительно на 9%. Возникающее внутреннее давле­ние льда разрывает слабые связи в незатвердевшем или недоста­точно прочном бетоне.

Вода, скапливающаяся на поверхности зерен крупного запол­нителя, при замерзании образует тонкую ледяную пленку, нару­шающую сцепление между заполнителем и раствором и снижаю­щую прочность бетона. На арматуре также образуется пленка льда, нарушающая сцепление арматуры с бетоном.

При оттаивании бетона находящийся в нем лед тает и тверде­ние бетона возобновляется, но конечная прочность бетона, его плотность и спепление с арматурой снижаются. Эти потери тем больше, чем в более раннем возрасте замерз бетон.

Наиболее опасно замерзание бетона в период схватывания це­мента. Также вредно и многократное замораживание и оттаивание бетона в начале твердения, что бывает, когда оттепели сменяются заморозками. Прочность бетона к моменту замерзания или ох­лаждения ниже расчетных температур, так называемую критиче­скую прочность, при которой конечная прочность не снижается или снижается незначительно, следует указывать в проекте про­изводства работ или в технологической карте.

Для бетона без противоморозных добавок монолитных конст­рукций и монолитной части сборно-монолитных конструкций проч­ность к моменту замораживания должна составлять не менее 50% проектной при марке бетона М150, 40%—для бетонов ма­рок М200…М300, 30%—для бетонов марок М400…М500, 70% — независимо от марки бетона для конструкций, подвергающихся по окончании выдерживания замораживанию и оттаиванию, 80%—для бетона в предварительно напряженных конструкциях, 100%—для бетона конструкций, подвергающихся сразу после окончания выдерживания действию расчетного давления воды, и конструкций, к которым предъявляют специальные требования по морозостойкости и водонепроницаемости.

Для бетона с противоморозными добавками прочность к мо­менту его охлаждения до температуры, на которую рассчитано количество добавок, должна быть не менее 30% проектной при марке до М200, 25% — для бетона марки М300 и 20%—для бе­тона марки М400.

Условия и срок, к которому допускается замерзание бетона блоков массивных гидротехнических сооружений, указаны в про­екте.

Бетон, уложенный в массивные конструкции зимой, наиболее часто выдерживают способом термоса, основанным на использо­вании утепленной опалубки, тепла подогретых составляющих бетонной смеси и тепла, выделяемого при схватывании и твер­дении цемента. Хорошо укрытый бетон остывает настолько мед­ленно, что к моменту замерзания успевает набрать критическую прочность.

Часто при бетонировании фундаментов, расположенных в от­дельных котлованах, способ термоса сочетают с использованием теплоотдачи талого грунта. В этом случае котлованы хорошо утепляют сверху, благодаря чему в них устанавливается неболь­шая положительная температура.

Бетон в тонких конструкциях остывает быстро, поэтому их приходится обогревать электрическим током, паром или теплым воздухом. Иногда в целях экономии электроэнергии сочетают спо­соб термоса с обогревом.

Легкие бетоны на пористых заполнителях в зимних условиях выдерживают по способу термоса с предварительным электрора­зогревом бетонной смеси.

Кроме изложенных способов зимнего бетонирования, основан­ных на твердении бетона при положительной температуре, существует способ твердения бетона при отрицательной темпера­туре. При этом бетонную смесь приготовляют с введением проти- воморозных добавок. Противоморозные добавки настолько по­нижают температуру замерзания воды, что обеспечивают твер­дение бетона при отрицательных температурах до —25°С. При выборе способа выдерживания бетона в первую очередь рассмат­ривают возможность применения способа термоса и способа тер­моса с добавками — ускорителями твердения.

Если, применяя этот способ, невозможно получить требуемую прочность бетона в заданные сроки, то последовательно рассмат­ривают возможность применения бетона с противоморозными добавками, способов электротермообработки, обогрева паром, теплым воздухом. Если невозможно выдерживать бетон в конст­рукциях с помощью указанных мероприятий, бетонные работы выполняют с применением тепляков.

Тот или иной способ производства бетонных и железобетон­ных работ в зимних условиях принимают на основе сравнитель­ных технико-экономических расчетов.

§ 34. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА

На полигонах готовят около 20% всего объема сборных бетон­ных и железобетонных изделий, а примерно 80% производят на за­водах железобетонных изделий, которые, как правило, рассчитаны на долголетнюю эксплуатацию и круглогодично выпускают серий­ную продукцию нескольких типоразмеров. Полигоны чаще всего бывают сезонного типа и имеют сравнительно небольшую мощ­ность. Преимущество полигонов состоит в том, что их можно воз­водить в короткие сроки при сравнительно небольших затратах. На полигоне целесообразно изготовлять: крупноразмерные и тяже­лые элементы, выполнение которых на заводе затруднительно; кон­струкции с большим числом типоразмеров отдельных элементов; несерийные мелкие элементы, изготовление которых на заводах требует переналадки оборудования, что повышает затраты и стои­мость продукции. Иногда при отсутствии в районе строительства завода железобетонных изделий на полигоне изготовляют мелкие серийные элементы.

Изготовление железобетонных изделий на полигонах организу­ют двумя основными технологическими способами: стендовым и

поточно-агрегатным.

Стендовый способ (рис. 84, а) характерен тем, что изделие в процессе производства (от начала его формования до момента рас — палубливания) остается неподвижным, а оборудование (напри­мер, бетоноукладчик, вибратор) передвигается от одного изготов­ляемого изделия к другому. Изделия формуют на открытой бетон­ной площадке-стенде или непосредственно в пропарочных напольных или ямных камерах. Уплотняют бетонную смесь при стендовом способе глубинными или поверхностными вибраторами.

Стендовый способ позволяет изготовлять крупногабаритные конструкции и быстро организовывать производство железобетон­ных изделий. Однако он требует больших производственных пло­щадей при малой механизации процессов производства, что приво­дит к большим затратам труда.

Поточно-агрегатный способ (рис. 84, б), применяемый на круп­ных полигонах, характерен тем, что изделия в процессе изготов­ления перемещаются одно за другим через ряд постов, оборудован­ных различными агрегатами или устройствами. Длительность пре­
бывания изделий на отдельных постах различная: от нескольких минут при вибрировании изделий на виброплощадке до несколь­ких часов в пропарочной камере.

На первом посту 2 устанавливают форму, смазывают се, затем укладывают арматуру и закладные части. На втором 3 форму за­полняют бетонной смесью, уп­лотняют ее и заглаживают по­верхность изделия. На треть­ем 4 производят тепловлаж­ностную обработку изделий или выдерживают их на от­крытых площадках без обогре­ва, на четвертом 5 распалубли — вают и осматривают изделия.

Если изделие изготовляют с немедленным распалубливани- ем, то четвертый пост не ну­жен. От одного поста к друго­му изделие перемещают пере­движными кранами или на те­лежке.

Полигоны для изготовле­ния сборных бетонных и желе­зобетонных изделий по своему назначению и оборудованию делятся на комплексные, при- заводские и припостроечные.

Комплексные поли­гоны имеют бетоносмеситель­ную установку, арматурную и слесарно-механическую ма­стерские, мастерскую для из­готовления и ремонта форм, технологическую линию фор­мования изделий и склад го­товых иделий.

При заводские и при­построечные полигоны состоят из технологической ли­нии формования изделий

(стендов, кранов, оборудования для укладки бетонной смеси), склада готовых изделий и необходимых коммуникаций. Полигоны могут быть открытыми или комбинированными. На комбинирован­ных полигонах приготовляют бетонную смесь и формуют изделия в закрытом помещении, а тепловую обработку выполняют на откры­той площадке.

Призаводские полигоны входят в состав завода железобетон­ных изделий и используются для изготовления небольшого числа типоразмеров изделий. Благодаря им увеличивается производи­
тельность завода. Как правило, приза — водской полигон снабжается бетонной смесью от бетоносмесительной установ­ки завода.

Припостроечные полигоны работают главным образом по стендовой схеме и предназначаются в большинстве случаев для изготовления крупноразмерных из­делий. Их строят вблизи возводимых со­оружений и оборудуют самоходными кра­нами для выполнения погрузочно-разгру­зочных операций.

Такие полигоны обычно снабжаются бетонной смесью с центрального бетон­ного завода строительства. Доставляют ее автобетоновозами. Арматуру постав­ляют с арматурного завода или из ма­стерских строительства. •

Залежно від конструктивних та об’ємо-п лану вальних рішень техно­логія спорудження промислових будинків має свої особливості. З цьо­го погляду розрізняють зведення одноповерхових будинків особливо легкого, легкого, середнього та важкого типів і багатоповерхових бу­динків.

Одноповерхові будинки особливо легкого типу споруджують зав­довжки 10—12 м і заввишки 5 — 7 м. Такі будинки складають із зазда­легідь виготовлених заводських конструкцій. Металеві конструкції особливо легких будинків виробляють із гнутих сталевих профілів та особливо легких металів. Балки мають раціональну геометрію, ферми виготовляють із гнутих тонкостінних профілів і металевих прутків. Покриття монтують із металевого профнастилу, утеплюють жорсткими мінераловатними плитами та покривають рулонною покрівлею. У стіно­вих панелях між двома алюмінієвими листами прокладають пінополі­уретан. Між собою і з колонами стінові панелі з’єднують болтами.

Такі будинки монтують легкими кранами, переважно автомобільни­ми, роздільним, комплексним чи комбінованим методом за надзвичайно короткі строки. Невелика маса конструкцій дає змогу використовувати найпростіші стропи і захоплювачі. Застосовують здебільшого болтові з’єднання, що зменшує витрати праці під час монтажу.

Одноповерхові промислові будинки легкого типу мають прогони до 18 м; їх зводять з конструкцій із металу і збірного залізобетону

f

масою до 10 т і оснащують мостовими кранами вантажопідйомністю до 5 т.

Одноповерхові промислові будинки середнього типу з прогонами до ЗО м і заввишки до 18 м, які мають крани вантажопідйомністю до 50 т, споруджують з металевих і залізобетонних конструкцій масою до 30 т. Такі будівлі належать до однорідних об’єктів; їх зводять по­слідовними етапами: спорудження підземних конструкцій, монтаж на­земних конструкцій, влаштування покрівлі, опоряджувальні роботи і монтаж устаткування.

Будинки в плані поділяють на кілька дільниць для можливого сумі­щення робочих будівельних процесів і організації будівельного потоку. Дільниці визначають залежно від майбутньої технології виробництва, кількості прогонів і технологічних блоків. Дільниці можуть розміщу­ватися в прогонах уздовж будинку, впоперек або формуватися з типо­вих секцій.

Із будівельних робіт найтрудомісткішими є спорудження фундаментів і монтаж основних конструкцій наземної частини.

Фундаменти об’ємом до 5 м3 здебільшого виконують збірними, а об’ємом понад 5 —8 — монолітними. Котловани для влаштування фунда­ментів риють найчастіше у вигляді траншей. Фундаменти монтують з попередньою розкладкою. Монтажний кран переміщується вздовж про­гону з краю траншеї.

Наземні конструкції монтують здебільшого роздільним методом з розвитком монтажу вздовж або впоперек будинку. За роздільного ме­тоду монтажу конструкції певного типу монтують окремим потоком. Потоки можуть бути такими: перший — монтаж колон, другий — підкра­нових балок, третій — ферм і плит покриття, четвертий — стінових панелей. Для виконання робіт спеціалізованими потоками ланки робіт­ників працюють з оптимально підібраним монтажним краном і викори­стовують спеціальне монтажне оснащення, зокрема транспортні маши­ни. Як правило, монтаж конструкцій проводять без проміжного їх роз­вантаження, а з транспорту, який під’їжджає до монтажного крана з того боку, з якого конструкції ще не змонтовані.

Залежно від розмірів та маси конструкцій використовують різно­манітні схеми руху монтажних кранів (рис. 3.10). Слід зазначити, що ефективніше використовувати кран з великою вантажопідйомністю, що прискорює монтажний процес, оскільки з однієї стоянки крана монту­ють більше конструкцій, але в цьому разі збільшується вартість екс­плуатації крана. Легкий кран під’їжджає на кожну наступну стоянку для монтажу чергової конструкції, що ускладнює процес, проте витрати на його експлуатацію будуть мінімальними.

Під час монтажу колон і фундаментів рух крана посередині прогону вважається раціональним у прогонах до 12 м (рис. 3.10, я); у прогонах 18, 24 або ЗО м кран рухається вздовж країв (рис. 3.10, в). Під час монтажу покриття, коли ферми монтують з кроком 6 м, кран рухається

Рис. 3.10. Схеми руху монтажних кранів:

а, б — посередині прогону відповідно під час монтажу колон (фундаментів) та покриття; в — вздовж країв прогону; г — впоперек прогону; цифрами позначено послідовність установлення конструкцій посередині вздовж прогону (рис. 3.10, б). Якщо ферми розміщують з кроком 12 м, то для монтажу покриття застосовують схеми, за якими кран рухається впоперек прогону (рис. 3.10, г).

Спорудження промислових будинків машинобудівної та металургій­ної промисловості з прогонами близько ЗО м здійснюють, як правило, із застосуванням металевих ферм. Ферми великих прогонів зазвичай над­ходять на будівельний майданчик у розібраному вигляді, де їх склада­ють і укрупнюють на спеціально організованих стендах.

Ефективним є конвеєрний метод монтажу покриттів одноповерхо­вих промислових будинків, який полягає в тому, що на будівельному майданчику обладнують конвеєрну лінію для складання монтажних блоків з кількох (найчастіше з двох) ферм з улаштуванням покриття та покрівлі, інженерним обладнанням і повним їх опорядженням (див. рис. 3.11). Готові блоки масою 50 — 200 т переміщують до місця вста­новлення за допомогою крана великої вантажопідйомності або з вико­ристанням спеціального устаткування. Для цього часто використову­ють мостові крани, які потім обслуговують основне виробництво.

Конвеєрна лінія — це рейкова колія, якою візки періодично (один раз на чотири години) пересуваються вздовж оснащених робочих місць (до 16), де монтують ферми і покриття, влаштовують утеплювач, вико­нують покрівельні, малярні, електротехнічні та інші роботи.

Застосування конвеєрної лінії має великі переваги перед поелемент — ним монтажем. Крім підвищення продуктивності монтажних робіт цей

Рис. 3.11. Схема організації конвеєрного мон­тажу:

/ — прогони будинку; 2 — конвеєрна лінія для скла­дання блоків покриття; 3 — баштовий кран; 4 — напрямок переміщення монтажного блока; 5 — мосто­вий кондуктор-установннк; 6 — установлені блоки спосіб організації виробництва розширює фронт робіт для суміжників завдяки тому, що значну частку основних монтажних ро­біт винесено за межі будівлі, а це дає мож­ливість значно скоротити тривалість будів­ництва. Конвеєрний метод монтажу може бути ефективним для площі покриття бу­динку понад 50 тис. м2 і в разі достатньо­го матеріально-технічного забезпечення на конвеєрній лінії (у три зміни працюють близько 60 бригад і 14 —18 кранів, тому простої лінії завдають значних збитків).

Одноповерхові промислові будин­ки важкого типу мають висоту 18 —65 м та прогони 24 —48 м з мостовими кранами вантажопідйомністю до 220 т. Такими будівлями є цехи машинобудів­них підприємств, металургійних та гірничо-збагачувальних комбінатів, теплових і атомних електростанцій. Ці об’єкти дуже неоднорідні за своїм конструктивним та архітектурно-планувальним виконанням. Маса окремих конструкцій може досягати понад 100 т, а їхній сумарний об’єм перевищувати 10 тис. м3.

Для монтажу конструкцій і механізації монолітних робіт використову­ють баштові та самохідні крани вантажопідйомністю 50 і 75 т. Монтажні роботи виконують переважно комплексним методом, тобто з однієї сто­янки монтують усі конструкції в радіусі дії крана. Технологічне облад­нання, як правило, монтують одночасно з будівельними конструкціями.

Найбільш трудомісткі роботи в цих будинках — це спорудження фундаментів під технологічне обладнання та земляні роботи, які викону­ють і до спорудження основних конструкцій будинку, і після монтажу каркаса.

Будівельно-монтажні роботи виконують за технологічними вузлами, які охоплюють групи основного і допоміжного технологічного обладнан­ня та безпосередньо пов’язані з ним будівельні конструкції. При цьому вузол вибирають так, щоб можна було випробувати і відрегулювати технологічне обладнання. Межі технологічних вузлів можуть не збіга­тися з типовим поділом об’єму будинку.

Для механізації будівельно-монтажних робіт у будинках важкого типу застосовують одночасно кілька монтажних кранів, місця встановлен-
ня яких вибирають з ураху­ванням архітектурно-плану­вального рішення будівлі, вибраних технологічних вуз­лів і вимог техніки безпеки. Для цього виокремлють зони, в яких можуть безперешкод­но працювати крани, а також розробляють запобіжні захо­ди з техніки безпеки. Досить часто виникає потреба у під­нятті конструкції та елемен­тів обладнання за допомогою двох чи більше кранів. Цю відповідальну і небезпечну роботу можна виконувати тільки у чіткій відповідності з проектом виконання робіт

та за обов’язкової присутності досвідченого керівника (інженера).

Теплові та атомні станції споруджують потоковим методом або розді­ляють їх будівництво на черги, які встановлюють відповідно до технологіч­них вузлів (вузол — це об’єм, в якому може незалежно працювати турбо­агрегат). На будівництві ТЕЦ і АЕС використовують баштові крани вантажопідйомністю до 75 т (рис. 3.12), а також самохідні та козлові крани. Будівельні конструкції та обладнання подають під кран залізнич­ним транспортом або автомобільними трайлерами. Високі колони монту­ють частинами в кілька ярусів з виконанням монолітних стиків на висо­ті понад ЗО м. Для стійкості колони розкріплюють уздовж ряду постій­ними розпірками та балками, а впоперек ряду — тимчасовими розчалками.

На атомних станціях більшість конструкцій виконують монолітними; вони надійніше захищають від радіоактивного випромінювання. Ма­шинний зал турбоагрегата практично не відрізняється від аналогічного залу теплової станції (одноповерхової промислової споруди). Реактор — не відділення — це багатоповерхова монолітна будівля, яку накрива­ють попередньо напруженим залізобетонним куполом. Конструкцію ку­пола монтують на землі, після чого піднімають двома кранами на місце. Монолітні конструкції виконують як у переставній опалубці, так і в незнімній із залізобетонних панелей.

Багатоповерхові збірні будинки споруджують заввишки 3 — 12 по­верхів, завширшки 12 — 42 м, завдовжки 100 — 300 м з масою залізобе­тонних і металевих конструкцій не більше ніж 8 — 10 т (найчастіше 5 — 6 т). Будівлю формують з уніфікованих типових секцій, відділених одна від одної температурними швами.

Як і одноповерхові, багатоповерхові будинки зводять у кілька етапів: спорудження підземних конструкцій, зведення наземних конструкцій,

Залежно від розмірів для спорудження багатоповерхових будин­ків застосовують баштові чи самохідні крани, які можуть бути розмі­щені з одного боку будинку, з двох боків або встановлені посередині (рис. 3.13).

У плані будинки поділяють на зони дії кранів, а зони, в свою чер­гу, — на дільниці для можливого суміщення робіт.

Організація робіт з установленням крана з одного боку будинку принципово не відрізняється від прийнятої для житлового будинку. Роботи на дільниці виконують горизонтальними ярусами.

Безпечна сумісна робота двох кранів, установлених з протилежних боків, досягається однаковістю обсягів робіт на діагональних дільни­цях 1, 3 і 2, 4 (рис. 3.13). Крани працюють зліва направо з відставан­ням, яке виключає їх зіткнення. Після закінчення роботи на дільницях / і 3 перший кран продовжує роботу вздовж будівлі на дільниці 2, а другий повертається до лівого торця будівлі і розпочинає роботу зліва направо на дільниці 4 (рис. 3.13).

Якщо кран установлено посередині, то будівлю монтують вертикаль­ними уступами. Тоді дільницю / буде змонтовано значно раніше і, поки монтується дільниця 2, на дільниці / виконують опоряджувальні, мон­тажні та пусконалагоджувальні роботи.

У всіх схемах організації монтажу послідовність установлення кон­струкцій має бути такою, щоб забезпечувати стійкість будівлі, виконан­ня вимог техніки безпеки і найекономічніший монтаж. Особливу увагу
слід приділяти своєчасному (першочерговому) монтажу діафрагм жорст­кості та зв’язувальних панелей.

Стіни багатоповерхових промислових будівель, як правило, самонесівні або спираються на каркас. Зведення їх виконують з деяким відставан­ням від монтажу каркаса або одночасно з ним. Опоряджувальні робо­ти проводять після покрівельних водночас із монтажем і налагоджен­ням устаткування. Важке та громіздке устаткування монтують разом з будівельними конструкціями.