Ресурсосберегающие тепловые методы ускорения твердения бетона при монолитном строительстве в зимнее время

Описание:

Темпы и эффективность современного монолитного и монолитносборного возведения зданий и сооружений могут быть существенно повышены при условии применения интенсивной и ресурсосберегающей технологии строительства.

Ключевые слова: бетон, монолитные конструкции

Ресурсосберегающие тепловые методы ускорения твердения бетона при монолитном строительстве в зимнее время

Л. Н. Беккер, канд. техн. наук, директор ЗАО НТЦ "ЭТЭКА"

С. М. Трембицкий, канд. техн. наук, зав. отделом

Одним из направлений ускоренного строительства с возведением монолитных железобетонных конструкций является технология бетонирования с применением тепловых методов ускорения твердения бетона. Твердение бетона при низких температурах воздуха существенно замедляется, и при его температурах ниже 5°С бетон необходимо прогревать.

В настоящее время при отсутствии надежных и недорогих химических добавок - ускорителей твердения бетона - технология зимнего бетонирования в основном базируется на применении различных методов прогрева бетона с его последующим выдерживанием до достижения нормативных значений критической и распалубочной прочности.

Такая технология является, в сущности, ресурсосберегающей, так как ценой дополнительных энергозатрат достигается возможность:

сократить сроки строительства в 5-10 раз;
эффективно использовать трудовые ресурсы и оборудование, в частности, опалубку;
применять более дешевые бездобавочные бетонные смеси;
исключить замерзание бетона в раннем возрасте и гарантировать требуемое высокое качество возводимых конструкций.

Экономически эффективные темпы строительства (2-3 этажа в месяц) достигаются в зимний период, если сроки выдерживания бетона в опалубке до достижения прочности, равной 60-80% от проектной, составляют 1-5 суток. Такая скорость роста прочности бетона возможна при твердении его в условиях "расширенного" термоса с догревом бетона до 20-30 °C. Подобный метод теплового воздействия расширяет границы монолитного домостроения и бетонирования конструкций от массивных до элементов с модулем поверхности до 12 м^-1 при температуре до -30 °C и ниже.

Таблица
Технико-экономические показатели методов прогрева
монолитных железобетонных конструкций в зимнее время

№ п/п	Методы прогрева монолитных железобетонный конструкций	Технические удельные характеристики методов при t_бн = 10°С; t_в = -10°C; Vt = 1°С/ч; Dt_б = 20°С; d= 200 мм; М_п = 10				Затраты энерге- тические, руб/м³ (тарифы до декабря 2000 г.)	Мощность электри- ческая дополни- тельная (захватка 30 м³), кВт	Оценка затрат на обору- дование, материалы (объект - 6 000 м³ бетона, уклады- ваются в зиму), тыс. руб.
		Мощность, кВт/м³	Расход энергии и топлива
		Мощность, кВт/м³	кВт·ч/м³	л/м³	кг у.т./м³
	1	2	3	4	5	6	7	8
1	Методы прогрева стен, колонн, фундаментных плит и т.д.
1.1	Электрообогрев конвективный	6	120	-	38	76,8	180	220
1.2	Электропрогрев греющим проводом	2 (50 п.м/м³)	50	-	16	32	60	250
1.3	Электрообогрев в темроактивной опалубке	3	60	-	19	38,4	90	300
1.4	Электроразогрев бетонной смеси	120 (15 мин)	30	-	10	19,2	120	450
1.5	Пароразогрев бетонной смеси	-	-	6-8	10	35	-	450
2	Методы прогрева перекрытий
2.1	Прогрев с применением дизельных теплогенераторов	-	-	8-10	12	45	-	250
2.2	Электропрогрев греющим проводом	2	50	-	16	32	60	250
2.3	Электропрогрев электродный	3 (10 ч)	30	-	10	19,2	90	250

Методы прогрева бетона монолитных конструкций

Известны различные методы прогрева бетона монолитных конструкций, выбор которых осуществляется с учетом масштаба строительного объекта, типа конструкций, энергоемкости и надежности метода, капитальных и трудовых затрат.

Методы конвективного обогрева конструкций, с внешним теплопроводом в искусственно созданном тепляке, являются универсальными, т. е. применимыми для любых конструкций независимо от метода бетонирования, способа армирования и вида опалубки.

Конвективный прогрев перекрытий осуществляется снизу с помощью теплогенераторов, размещаемых в нижнем закрытом брезентом помещении.

Поверхность бетона перекрытия закрывается теплоизоляционным пенополиэтиленом или другим теплозащитным материалом с термическим сопротивлением не ниже 0,3 м² °C/Вт.

Тепло вырабатывают жидкотопливные теплогенераторы с тепловой мощностью - 25,46 и 93 кВт или 22,40 и 80 тыс. ккал/ч.

Конвективный обогрев перекрытия толщиной 200 мм при температуре воздуха -10...15 °С имеет следующие показатели:

удельный расход топлива 8 л/м³;
удельная мощность - 3-4 кВт/м³ или 0,6-0,8 кВт/м².

Для бетона марки 300 на портландцементе 400 при начальной температуре 10 °C характерны следующие режимные параметры:

температура разогрева бетона - до 30 °C;
время периода разогрева - 24 ч, прочность за это время - 22%,

прочность при термосном выдерживании:

за первые сутки - 45%;
за вторые сутки - 65%.

Конвективный обогрев стен осуществляется с помощью электронагревателей, размещаемых в основании стен с двух сторон под брезентовым покрывалом.

Для этого применяются электронагреватели панельные мощностью 3 кВт, разработанные НТЦ "ЭТЭКА". Напряжение к нагревателям подается с помощью удлинителей с разъемами, соединенными со шкафом управления.

Удельная мощность, обеспечивающая достижение нормативной прочности за двое суток при температуре среды -10...15 °C для стен толщиной 200-300 мм составляет 6-9 кВт/м³.

Конвективный обогрев колонн: разогрев осуществляется с помощью электронагревателей панельных с мощностью 2,4 кВт, устанавливаемых в основании колонны, закрываемой брезентом.

В зависимости от объема колонны, температуры окружающего воздуха и времени прогрева до температуры 20 °C мощность нагревателей на колонну составляет 2,4-7,2 кВт.

Простота, надежность и эффективность конвективного способа обогрева бетона в условиях зимнего бетонирования конструкций подтверждены опытом его применения фирмой "ЭТЭКА" при строительстве ряда московских объектов:

25-этажного дома, Каширское шоссе, 121, 1994-95;
жилого дома по ул. Криворожская, 19, 1996;
жилого дома по ул. Печорская, 1997;
здания Центробанка, 1997-98;
офисного здания по ул. Пришвина, 8, 1997-98;
здания торгового центра, 1998-99.

Использование греющего провода для прогрева бетона различных монолитных железобетонных конструкций

Прогрев бетона осуществляется специальным проводом со стальной жилой, укладываемым в конструкцию до ее бетонирования.

Тип широко применяемого провода - ПНСВ 1,2 или 1,4.
Напряжение, подаваемое на провод, В - 50-100.
Мощность удельная необходимая, кВт/м³ - 2-3.
Расход провода, п.м./м³ - 50-60.
Циклы выдержки конструкций, суток - 2-3.
Дополнительное оборудование: трансформатор, магистральные кабели, средства тепловой защиты.

Данный метод также является универсальным, но в то же время более трудоемким, так как требует аккуратности при укладке провода и сохранности его при бетонировании конструкций.

Метод обогрева греющим проводом был рассчитан и применен фирмой "ЭТЭКА" при строительстве Московского центра спортивной и балетной травмы, зима 1999 г.

Метод прогрева железобетонных конструкций в термоопалубке наиболее энергетически эффективный - может быть реализован с помощью опалубки, являющейся одновременно генератором тепла и тепловой защитой

Применение этого метода, надежного и простого в эксплуатации, ограничено набором конструкций с неменяющейся геометрией опалубки (например: колонны, фрагменты повторяющихся захваток стен, перекрытий и другие однотипные конструкции).

Для реализации 2-3-суточного цикла твердения бетона в условиях с отрицательной температурой удельная мощность термоопалубки или термощита составляет, в зависимости от массивности конструкции, 300-800 Вт/м².

В настоящее время освоен прогрев колонн в термоактивной опалубке. Согласно разработке НТЦ "ЭТЭКА", опалубка оснащается равномерно распределенными плоскими электронагревателями, создающими равномерное поле обогрева всей поверхности.

Опалубка такой конструкции для колонн применялась при строительстве в Москве нового корпуса Боткинской больницы, нового здания Центробанка и аварийно-регулировочного резервуара Филевской КНС.

Технико-экономические показатели всех известных методов прогрева бетона монолитных конструкций приведены в таблице. Данные этой таблицы отражают энергоемкость и уровень денежных затрат, которые являются решающими при выборе метода.

Рассмотренные тепловые методы интенсификации зимнего и, в принципе, внесезонного строительства реализуются НТЦ "ЭТЭКА" комплексно с организацией поставки оборудования, а также практического сопровождения технологии прогрева и выдерживания конструкций с контролем температуры и прочности бетона.

Тел. (095) 267-5172