автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Разработка режимов выдерживания бетона в монолитном домостроении

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

На правах рукописи

СЫЧЕВ АНАТОЛИЙ ПЕТРОВИЧ

УДК 624 193:699.841

РАЗРАБОТКА РЕЖИМОВ ВЫДЕРЖИВАНИЯ БЕТОНА В МОНОЛИТНОМ ДОМОСТРОЕНИИ

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук в форме научного доклада

Москва 1993

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте транспортного строительства и Проектно-технологическом институте транспортного строительства.

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор - Костяев П.С.

Официальные оппоненты -

доктор технических наук, профессор - Федоров А.Е.

кандидат технических наук Ли А.И.

Ведущая организация - "Транспроект"

Защита диссертации состоится 5 марта 1993 г. в 14 часов на заседании Специализированного совета - Д 114. 05. 08 при Московском институте инженеров железнодорожного транспорта по адресу: 101475 г.Москва, ул. Образцова, д. 15, ауд

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского института инженеров железнодорожного транспорта.

Диссертация в форме научного доклада разослана " "1993 г»

Отзывы на диссертацию в двух экземплярах, заверенные печатью, просьба направлять по адресу: 101475 г. Москва, ул. Образцова, д. 15, Ученый совет института.

Ученый секретарь Специализированного

совета Д 114.05. 08 В.И. Клюкин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одной из острейших проблем в Российской Федерации .является проблема обеспечения ее граждан жильем. Сегодня она становится особенно актуальной ввиду резкого удорожания стоимости строительства, необходимости улучшения жилищных условий малоимущих граждан, демобилизованных солдат, офицеров и беженцев.

До последнего времени увеличение темпов жилищного строительства поддерживалось путем наращивания мощностей крупнопанельного домостроения. Зарубежный опыт свидетельствует, однако, что более экономичным и менее трудоемким является увеличение объемов монолитного домостроения. Особенно эффективным оно может стать в транспортном строительстве, где далеко не во всех регионах имеются заводы крупнопанельного домостроения (КПД), а доставка сборных конструкций с удаленных заводов КПД приводит к резкому увеличению транспортных расходов и, как следствие, к удорожанию строительства.

В целях развития монолитного домостроения в транспортном строительстве в 1988 г. была разработана целевая комплексная программа развития индустриального монолитного строительства зданий на период до 2000 г. "Монолит 2000", включающая ряд кЬнкрет-ных мероприятий, которые должны обеспечить выполнение этой крупной социальной программы с доведением объема монолитного " домостроения в отрасли к 2000 г. до 320 тыс.м2 общей площади вводимого жилья.

Рабочей группой "Монолит 2000" в 1989 - 1990 гг. (под научно-методическим руководством автора доклада) проведен анализ положения дел на более чем 40 объектах и строительных площадках, где уже велось или намечалось в перспективе строительство домов из монолитного бетона.

Проведенный анализ позволил выявить ряд причин, сдерживающих внедрение монолитного домостроения в стране, основными из которых являются низкие темпы возведения монолитных зданий, вызываемые отсутствием отработанной технологии, и низкое качество строительства.

Одним из главных показателей, характеризующих уровень развития монолитного домостроения, являются темпы возведения монолитных зданий. В среднем по стране они составляют 100 - 125 м2 за 1 - 2 недели, тогда как в зарубежной практике то же количество возводится за одни сутки. Недостаточный темп возведения монолитных зданий является, как установлено, следствием ряда причин:

сезонным характером бетонирования, вызванного отсутствием на строительных площадках прогрессивных технологий по укладке и выдерживанию монолитного бетона особенно в холодное время года;

отсутствием интенсивных технологий бетонирования (например, раздельное приготовление бетонной смеси, введение эффективных наполнителей, позволяющих значительно сократить сроки набора распалубочной прочности бетона);

малыми объемами применения высокоподвижных и литых бетонных смесей с использованием пластифицирующих химических добавок;

нетехнологичностью существующих комплектов опалубки (в том числе закупленных за рубежом), в условиях транспортного строительства, где объекты расположены на участках большой протяженности с различными климатическими условиями.

Низкое качество строительства наиболее остро проявляется в наличии трещин как в наружных керамзитобетонных, так и во внутренних железобетонных несущих стенах.

Таким образом, разработка технологических решений, позволяющих повысить темпы и качество строительства монолитных зданий, является важной и актуальной задачей. Эта проблема нашла отражение в заданиях отраслевой комплексной программы по достижению высшего мирового технического уровня в транспортном строительстве, а также в ряде постановлений государственных органов по решению в целом жилищной проблемы в стране.

Цель работы. Разработать режимы и выбрать способы тепловой обработки бетона внутренних и наружных стен зданий, возводимых в любое время года в различных климатических зонах, обеспечивающие повышение темпов возведения зданий по сравнению с существующими при одновременном снижении образования в бетоне трещин. Разработать технологию и организацию работ, позволяющих внедрить предложенные режимы тепловой обработки в строительство зданий из монолитного бетона.

Научная новизна. Научная новизна работы заключается в следующем:

выявлены закономерности теплового взаимодействия свежеуло-женного в стены монолитного бетона с окружающей средой и ранее уложенным бетоном;

установлены зависимости кинетики роста прочности бетона от температуры, различных режимов тепловой обработки бетона и сроков выдерживания предварительно разогретых бетонных смесей в различных климатических условиях;

выявлены особенности развития термонапряженного состояния ограждающих конструкций зданий в процессе строительства и определены зоны возможного трещинообразования от температурных воздействий внешней среды;

разработаны принципы технологии и организации производства работ при возведении зданий из монолитного бетона, обеспечивающие необходимые темпы и качество этих работ в условиях транспортного строительства.

Практическая значимость. На основании установленных зависимостей кинетики набора прочности монолитного бетона от различных факторов и особенностей развития термонапряженного состояния ограждающих конструкций при возведении монолитных зданий разработаны:

технологические регламенты возведения наружных и внутренних

стен зданий различной этажности из монолитного бетона и железобетона, направленные на сокращение сроков строительства и повышение качества сооружений;

новые конструктивные решения опалубки, обеспечивающие более равномерные температурные поля по бетонному массиву стен в заданные сроки и уменьшающие опасность трещинообразованил в бетоне от температурных воздействий;

рекомендации по областям применения различных способов выдерживания вновь уложенного бетона и эффективным режимам его прогрева, обеспечивающим минимальные сроки оборачиваемости опалубки;

рекомендации по созданию специализированных участков для возведения зданий из монолитного бетона в переставной опалубке, обеспечивающие повышение производительности труда и высокое качество работ.

Реализация работы. Основные научные положения работы изложены в 13 публикациях, включая нормативно-рекомендательные документы, одобренные и утвержденные Минтрансстроем. Результаты исследований, кроме того, нашли отражение в отраслевой программе по возведению зданий из монолитного бетона и использованы при строительстве таких зданий в Кишиневе, Одессе, Алма-Ате и Полтаве.

Экономический эффект от внедрения разработок составил 820 тыс.руб. (в ценах 1991 г.).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на Всесоюзном совещании-семинаре по тепло- и массопереносу в твердеющем бетоне (г. Минск), на заседании научно-технического совета отрасли (г. Москва), а также на заседаниях 119-го технического комитета РИЛЕМ в 1991 г. в г. Мальте и в 1992 г. в Лондоне.

Содержание работы. В настоящее время в отечественном жилищном строительстве наметилась тенденция к расширению объемов монолитного домостроения; разработаны типовые проекты одно- и многоэтажных зданий из монолитного бетона, однако их реализация не подкреплена соответствующими технологическими регламентами, обеспечивающими необходимое качество и темпы возведения зданий особенно в холодное время года. Не учтена специфика строительства зданий в городской и сельской местностях, в частности, в транспортной отрасли. Натурные обследования, выполненные автором, показывают, что при возведении зданий из монолитного бетона в ограждающих конструкциях часто наблюдаются трещины, причины возникновения которых мало изучены.

На основе анализа литературных источников, опыта строительства и результатов натурных обследований был составлен системный граф строительства жилых домов транспортного комплекса из монолитного бетона.

Анализ графа выявил, что наиболее значимой его подсистемой является возведение коробки здания, поэтому основные исследования настоящей работы посвящены именно этому вопросу.

Анализ проектов и опыта возведения коробок жилых зданий привел к двум принципиальным положениям:

конструктивная схема коробки представляется в виде монолитных стен и сборных железобетонных междуэтажных перекрытий;

сооружение коробки осуществляется по трехцикловой поточной схеме.

Была принята следующая разбивка потока на циклы:

1 цикл - бетонирование монолитных стен;

2 цикл - монтаж сборных железобетонных перекрытий;

3 цикл - установка столярных изделий и отделка поверхностей стен из монолитного бетона.

Продолжительности 2-го и 3-го циклов можно регулировать экстенсивными способами, 1-го цикла - в основном, интенсивными. Таким образом, первый цикл является ведущим в потоке, его продолжительность зависит от скорости набора прочности бетоном.

Нормативные документы связывают рост прочности бетона с его температурой в процессе твердения. Эти зависимости получены на основе испытания образцов размером 20X20X20 см, выдерживаемых в изотермических условиях. Условия твердения бетона в стене отличаются ее плоскостной конфигурацией, большой массивностью, контактом одной из поверхностей с ранее затвердевшим бетоном. В этих условиях невозможен изотермический режим в твердеющем бетоне по всему объему стены и, в первую очередь, по вертикальной ориентации. Различия в температурах твердения бетона вызовут и неравномерности набора им прочности по плоскости стены. Кроме того, перепады температур создадут термонапряжения в бетоне, что может привести к образованию трещин.

Таким образом, совершенствование технологии возведения жилых домов из монолитного бетона невозможно без исследования теплообмена между бетоном, уложенным в стену, и средой твердения, включающей воздушную среду и ранее уложенный бетон.

Вторым шагом исследований, выполняемых на основе результатов предыдущего, является оценка термонапряженного состояния в стене с точки зрения возможности образования трещин, а также оценка набора бетоном прочности.

На основе описанных выше результатов исследований решается поставленная задача: разработка режимов выдерживания бетона, обеспечивающих возможно быстрый набор бетоном прочности при одновременном исключении образования трещин.

Исследования, направленные на разработку режимов твердения бетона, в первую очередь потребовали анализа накопленного опыта в этой области. Научные основы производства бетонных работ при noлoжиteльныx и отрицательных температурах сформированы в исследованиях А.С.Арбеньева, К.Н.Ахвердова, Г.А.Айрапетова, И.В.Вавилова, С.Т.Головнева, Н.Н.Данилова, И.В.Заседателева, И.А.Кириенко,

Б.А.Крылова, П.С.Костяева, А.В.Лагойды, В.А.Лукьянова, В.П.Лыкова, С.А.Миронова, В.Б.Ратинова, В.Н.Сизова, Б.Г.Скрамтаева, В.И.Солома-това, И.Г.Совалова, А.Р.Соловьянчика, В.Д.Топчиева, С.В.Шестоперова, А.А.Шишкина, В.С.Абрамова, В.В.Вегенера, В.П.Ганина, В.Я.Гендина, А.И.Ли.

В отечественной и зарубежной практике применяется широкий арсенал методов зимнего бетонирования, который позволяет возводить монолитные конструкции практически любого вида в различных температурных условиях внешней среды. Анализ конструктивных решений опалубок, применяемых в монолитном домостроении, показал, что большинство из них разработано для применения только в теплый период года. При возведении зданий в зимнее время такие опалубки не обеспечивают высокого качества ограждающих конструкций и, в частности, не предотвращают трещинообразования в бетоне в период его твердения.

Таким образом, при разработке режимов обогрева бетона (в том числе и в зимних условиях) нами был намечен комплексный подход к решению задачи: выбор способа подвода тепла и его консервации в бетоне за счет рационализации опалубки.

Проведенные предварительные расчеты и анализ способов обогрева бетона позволили остановиться на применении только предварительно разогретых бетонных смесей с уменьшением потерь тепла за счет применения теплоизолированной опалубки, а также подогрева ранее уложенного бетона и изотермического прогрева.

Вопросы применения предварительного разогрева бетонной смеси представляют самостоятельную область исследования и в значительной мере решены применительно к конструкциям средней массивности. Однако до настоящего времени недостаточно изучены особенности твердения такого бетона с различной начальной температурой в тонкостенных конструкциях; не установлены эффективные области применения предварительно разогретых смесей; мало изучено влияние начальной температуры уложенной смеси, продолжительности изотермического прогрева, особенностей теплового взаимодействия уложенного бетона с охлажденным основанием, а также закономерности набора бетоном прочности. Это не позволяет на производстве применять эффективные режимы выдерживания бетона, обеспечивающие высокий ритм технологического потока при сооружении зданий из монолитного бетона.

Для разработки рациональных режимов выдерживания твердеющего бетона при возведении зданий потребовалось проведение исследований влияния различных факторов на температурный режим в конструкциях. С этой целью была использована широко апробированная на практике программа для ЭВМ, разработанная в НИИ транспортного строительства. Алгоритм программы позволяет учесть влияние тепловыделения цемента, режимов прогрева, температуры окружающей среды, начальную температуру бетона, наличие тепловой изоляции и другие факторы, а также выявить влияние состава бетонной смеси, вида и минералогического состава цемента и других факторов на

кинетику тепловыделения и роста прочности бетона с учетом послойного бетонирования.

На первом этапе проведены исследования температурного режима и кинетики роста прочности твердеющего бетона при возведении внутренних стен зданий из предварительно разогретых до различной температуры бетонных смесей.

В соответствии с данными, полученными из проектов, были разработаны физическая модель и расчетная схема в виде фрагмента стены толщиной 16 см и высотой 270 см, которая возводится над забетонированной ранее стеной из бетона такой же толщины и высотой 2 м с перекрытием толщиной 16 см на участке длиной 1,5 м. Предполагалось, что бетон укладывается в металлическую опалубку, теплоизолированную с обеих сторон. Температура ранее уложенного бетона принималась равной температуре окружающего воздуха. Считалось, что теплоизоляция опалубки обеспечивает теплозащиту только вновь уложенного бетона;при проведении расчетов было принято следующее: средняя плотность бетона 2500 кг/м3, расход цемента 350 кг/м3, минералогический состав цемента Сэ3 - 55 %, С28 - 23 %, СЭА - 8 %, С4 АЯ - 14 %, коэффициент теплопроводности вновь уложенного бетона А.у.б.=2 ккал/(м-ч-°С), затвердевшего бетона Х3.б.= 1>7 ккал/(м-ч- °С). Коэффициент теплообмена конструкций с окружающей средой принимался равным а = 10 ккал/(м2-ч • °С). Считалось, что бетон укладывается в конструкцию в максимально сжатые сроки и сразу после укладки имеет начальную температуру 10, 30, 50 и 70 °С. Температура наружного воздуха принималась равной при положительных температурах 0; +10 и +20 °С и при отрицательных температурах минус 10 и минус 20 °С.

Как и следовало ожидать, наиболее равномерное распределение температур и, как следствие, набор прочности бетоном по поверхности стены наблюдалось при температуре наружного воздуха +20 °С и начальной температуре бетона +10 и +30 °С.

При более низких температурах, наружного воздуха и начальной температуре уложенного бетона от +30 до +60 °С при неотогретом старом бетоне характерным является наличие больших перепадов температур по поверхности конструкции, в том числе и в теплоизолирующей опалубке. Из-за неравномерного распределения температур по ограждающей конструкции наблюдается и неравномерный рост прочности бетона в различных ее зонах. В зонах наиболее удаленных от старого бетона, предварительно разогретый бетон набирает прочность через 24 ч после бетонирования, равную 50 %, а через 48 ч - 70 % от прочности в 28-дневном возрасте. В зонах, примыкающих к старому бетону, процесс гидратации отстает, и прочность бетона составляет соответственно всего 32 и 50 %. Прочность, близкую к 70 %, бетон набирает только через 4 суток после укладки.

Таким образом, исследования показали, что для выравнивания температур по поверхности ограждений монолитных зданий требуется предварительный подогрев основания или его теплоизоляция.

Установлено, что повышение температуры разогрева бетона выше

70 *С нецелесообразно, так как приводит к ухудшению реологических звойств бетонной смеси.

Кроме того, такой разогрев неэффективен, так как при любых реальных температурах окружающей среды для принятой расчетной схемы кривые продолжительности набора бетоном заданной прочности сближаются друг с другом.

В результате проведенных исследований получены зависимости прочности бетона в суточном возрасте от температуры окружающей среды (рис. 1), а также продолжительности достижения бетоном 50 % марочной прочности в зависимости от начальной температуры укладываемой бетонной смеси (рис. 2).

На основании обработки результатов изучения кинетики нарастания прочности твердеющего бетона при отогретом основании получена эмпирическая зависимость для определения относительной (в % от Я38) прочности бетона в суточном возрасте для различных групп цемента по классификации НИИЖБа.

Вб = Кц(1,231нб + 0,241нв).

где Кц - коэффициент, учитывающий группу цемента, % от Р28/°С; - начальная температура уложенного бетона, °С;

1НВ - температура наружного воздуха, °С.

Таким образом, как видно из анализа эмпирической зависимости,на нарастание прочности бетона существенное влияние оказывают начальная температура бетонной смеси и в значительно меньшей мере температура наружного воздуха (последняя начинает оказывать значительное влияние при снижении ее ниже 0 °С).

Анализ расчетов показал, что при умеренных начальных температурах бетонных смесей и температурах окружающей среды ниже 0 °С бетон внутренних стен следует подвергать тепловой обработке. При этом при проведении исследований скорость подъема температуры греющей среды принималась равной 20 °С в час, температура изотермического прогрева 60 и 80 °С, продолжительность прогрева от 4 до 20 ч, начальная температура бетона от 30 до 60 °С, продолжительность цикла тепловой обработки 24 ч. Рассмотрена была также целесообразность прогрева бетона при положительных температурах наружного воздуха.

Установлено, что при положительной температуре воздуха, температуре изотермического прогрева +80 °С и его продолжительности 4 ч бетон набирает за 24 ч более 60 % проектной прочности. Перепады температур по поверхности стен колеблются в широких пределах и достигают 60 °С через 15 ч после укладки бетона. При продолжительности изотермического прогрева 8 ч прочность бетона к концу одних суток достигает 70 % от проектной и более. Полученные данные говорят о том, что увеличение продолжительности прогрева внутренних стен более 8 ч в указанных условиях нецелесообразно и приведет лишь к увеличению энергозатрат.

При температуре изотермического прогрева 60 °С и аналогичных

в зависимости от температуры окружающей среды, 'С: 1 - 4 - начальная температура бетона соответственно 30; 40; 50 и 60 'С

в зависимости от начальной температуры уложенного бетона (а) и температуры окружающей среды (б): 1 - 5 - температура окружающей среды соответственно 20; 10; 0; -10; -20 "С; 1' - 4' - начальная температура бетона соответственно 30; 40; 50 и 60 'С

граничных условиях, как и в первом случае, бетон набирает прочность более 50 % от Р28 лишь при продолжительности прогрева более 4 ч. Перепады температур по поверхности ограждений после снятия теплоизолирующей опалубки достигают 40 "С и потому могут быть причиной трещинообразования в бетоне. Вследствие этого продолжительность прогрева при температуре 60 °С должна составлять не менее 8 ч.

Увеличение начальной температуры бетонной смеси с +30 до +40 "С (при температуре прогрева +80 °С) приводит к тому, что после прогрева в течение 4 ч бетон набирает через одни сутки 67 %, а при продолжительности прогрева 16 ч - 75 % от проектной прочности. При этих же условиях и температуре изотермического прогрева +60 °С бетон при всех расчетных случаях в течение суток набирает прочность более 50 % от Н28. При отрицательных температурах наружного воздуха, продолжительности прогрева 4 ч и температуре прогрева +80 °С бетон в течение одних суток набирает требуемую распалубочную прочность. При продолжительности прогрева более 8 ч бетон во всех расчетных случаях набирает требуемую распалубочную прочность. Таким образом, расчет тепловых режимов твердеющего бетона внутренних ограждений монолитных зданий при различных начальных температурах уложенного бетона показал, что при укладке бетона в теплоизолированную опалубку наибольшее влияние на достижение максимальной прочности через 24 ч после укладки бетонной смеси оказывает температура изотермического прогрева бетона.

Например, при температуре наружного воздуха 0 °С, начальной температуре уложенного бетона +30 °С, температуре прогрева +80 °С и его продолжительности 4 ч бетон набирает прочность не менее 65 % от Р)28, а при температуре изотермического прогрева +60 °С - около 50%. Таким образом, достижение бетоном требуемой распалубочной прочности за 1 сутки может быть обеспечено с применением режима прогрева при температуре не более +60 "Сие различной продолжительностью. При температуре прогрева +80 °С во всех случаях обеспечивается прочность бетона, превышающая требуемую распалубочную. Выполненные исследования показывают, что при возведении зданий из монолитного бетона практически во всех случаях наблюдаются значительные перепады температур по поверхности стен, что приводит к образованию трещин в бетоне. В связи с этим требуется разработка мероприятий, ограничивающих возможность возникновения таких трещин. Проведенные исследования показали, что подогрев бетонного основания позволяет снизить перепады температур по площади стены, а следовательно, уменьшить опасность трещинообразования.

На втором этапе аналогичные исследования проведены применительно к наружным стенам из монолитного керамзитобетона. Толщина наружных стен принималась равной 56; 40 и 32 см (расчетная схема приведена на рис. 3). Объемная масса керамзитобетона 1200 кг/м3, удельная теплоемкость 0,3 ккал/(кг • °С), коэффициент теплопроводности 1,1 ккал/(м • ч • °С), прочность керамзитобетона в возрасте 28 суток 10 МПа, начальная температура укладываемого бетона +10;

+30 и +50 °С. Рассматривались варианты применения предварительно разогретых бетонных смесей, предварительный разогрев ранее уложенного бетона с последующей тепловой обработкой.

Выполненные исследования показали, что в случае применения предварительно разогретых керамзитобетонных смесей, максимальная температура разогрева в значительной степени зависит от расхода цемента. С целью предотвращения повышения температуры твердеющего бетона выше 100 °С при возведении наружных стен зданий должны быть наложены ограничения по максимально допустимому расходу цемента и максимально допустимой температуре разогрева бетонной смеси.

Установлено, что толщина стены оказывает влияние на условия твердения керамзитобетона, уложенного в теплоизолирующую опалубку: чем больше массивность стены, тем до более высокой температуры может разогреваться укладываемый керамзитобетон. В связи с этим при назначении режима выдерживания керамзитобетона необходимо учитывать этот фактор.

Установлено также, ^то при возведении наружных стен из керамзитобетона для набора им распалубочной прочности во многих случаях вполне достаточен только предварительный разогрев бетонной смеси. Результаты исследований обобщены в виде графиков продолжительности достижения керамзитобетоном прочности 50 и 70% от проектной в зависимости от температуры окружающей среды и температуры укладываемой бетонной смеси (рис. 4).

Следует отметить, что при возведении наружных стен величина перепадов температур по их площади очень велика, что может стать причиной трещинообразования в бетоне (рис. 5). Поскольку наличие трещин в наружных ограждениях жилых зданий не допускается, исследовано термонапряженное состояние ограждений в процессе твердения бетона.

Определено, что в конструкции возможно возникновение температурных напряжений, которые могут быть причиной трещинообразования в надоконных и подоконных участках стен. Величина этих напряжений может быть существенно снижена при наличии тепловой изоляции ранее уложенного бетона на расстоянии не менее 1 м от зоны укладки свежего бетона, при этом бетон должен быть защищен специальными фартуками, подвешиваемыми к опалубке.

Термическое сопротивление тепловой изоляции фартуков должно быть сопоставимо с термическим сопротивлением тепловой изоляции укладываемого бетона. Кроме того, необходимо перед укладкой нового бетона предусмотреть прогрев ранее уложенного бетона. Величина перепада температур между вновь укладываемым и затвердевшим бетоном не должна превышать 20 °С.

Была исследована кинетика твердения керамзитобетона наружных стен при их двухстороннем обогреве. Исследования показали, что для обеспечения нормальных условий твердения бетона температура изотермического прогрева не должна превышать +60 °С.

Сопоставлены условия твердения бетона при наличии защитных

Рис. 4. Продолжительность достижения бетоном прочности 50 % от Й2В (а) о 70% от Й28 (0) е зависимости от температуры окружающей среды: 1-5 - начальная температура бетона соответственно 10;20;30;40и50 'С

фартуков и без них, а также исследовано влияние подогрёва основания на температурный режим и рост прочности твердеющего бетона, формирование термонапряженного состояния ограждающей конструкции. Исследования показали, что для создания необходимых условий выдерживания бетона при температуре наружного воздуха ниже О °С опалубка должна быть снабжена фартуками, а основание бетона требует подогрева. Опасность появления температурных трещин при этом резко уменьшается.

Для реализации разработанных режимов выдерживания бетона были составлены рекомендации по производству и организации сооружения монолитных жилых зданий, учитывающие специфику транспортного строительства.

Выполненные исследования также позволили разработать технологические регламенты по возведению зданий из монолитного бетона. Рекомендациями и регламентами определено, что индустриальное строительство зданий из монолитного бетона должно осуществляться специализированными участками в составе строительного управления или строительно-монтажного поезда. Его структура зависит от специализации, условий возведения одноэтажных зданий на рассредоточенных объектах, в сельской местности или многоэтажных зданий в городской черте. Определена возможная мощность такого участка, оснащенность специальным технологическим оборудованием и подсобными производствами. В частности,

Рис.5. Графини перепада температур (а) и напряжений (б) в наружных стенах при твердении бетона

особое внимание уделено созданию производств по изготовлению арматурных каркасов, ремонту опалубки, оснастки и т.п. Определено, что основой производственной деятельности специализированного подразделения монолитного домостроения является поточное строительство; при этом количество потоков определяется планируемым объемом ввода в эксплуатацию и нормативными сроками продолжительности строительства. Предложено весь комплекс работ на объекте разделить на три цикла, которые включают выполнение следующих видов работ: возведение монолитных конструкций здания; монтаж сборных железобетонных конструкций; установка столярных изделий и отделка наружных и внутренних поверхностей стен после снятия опалубки. Продолжительность каждого цикла должна быть одинакова по количеству смен. Количество рабочих, участвующих в работе по каждому циклу, определяется с учетом производительности используемых машин и квалификации рабочих. Рекомендуемая оптимальная годовая мощность специализированного участка монолитного домостроения 11-12 тыс. м2 общей площади возводимых зданий. Численность работающих может колебаться и составлять в зависимости от технологического регламента и принятой организации работы 44 -56 чел. - при централизованной поставке арматурных изделий и товарного бетона и 62 - 76 чел. - при изготовлении арматуры и бетона собственными силами. Радиус действия специализированного участка определен в 150 км. Комплект табельного имущества специализированного подразделения (участка) монолитного домостроения для каждого конкретного участка уточняется как по номенклатуре, так и по количеству единиц в зависимости от объема выполненных работ, конструктивных и планировочных характеристик возводимых объектов, особенностей строительно-климатической зоны строительства, наличия и удаленности производственной базы и других факторов. Номенклатура и потребное количество опалубки определяется расчетом, выполняемым при разработке конструктивно-технологической документации для конкретного проекта монолитного здания.

Основные выводы и результаты

1. Проведенными исследованиями установлено влияние состава бетонов, начальной температуры бетонных смесей и ранее уложенного бетона на температурные режимы твердения тяжелых бетонов во внутренних стенах и легких в наружных, а также распределение температур по поверхностям стен.

2. На основе полученных температурных полей установлены поля кинетики твердения бетона по поверхностям стен, а также термонапряженное состояние во внутренних и наружных стенах.

3. На основе исследований кинетики твердения бетонов при различных условиях разработаны расчетно-аналитический метод назначения рациональныхрежимовтепловой обработки и выдерживания тяжелого (для внутренних) и легкого бетонов (для наружных стен), оптимальные режимы, обеспечивающие ускорение набора требуемой распалубочной 16

прочности при различных температурах окружающего воздуха, а также рекомендации по их практической реализации.

4. Установленные особенности теплового взаимодействия твердеющего бетона с ранее уложенные и закономерности формирования термонапряженного состояния в ограждающих конструкциях зданий из монолитного бетона, позволили разработать предложения по модернизации опалубок и способа подачи тепла, обеспечивающие снижение опасности появления температурных трещин.

5. Проведенные исследования позволили определить границы применения различных способов выдерживания бетонов и установить рациональные области применения предварительно разогретых бетонных смесей.

6. Выполненные исследования позволили разработать комплексную технологию, обеспечивающую повышение технического уровня возведения зданий из монолитного бетона в условиях транспортного строительства и переход на круглогодичное строительство.

7. Для внедрения комплекснсй технологии составлены технологические регламенты возведения наружных и внутренних стен зданий из монолитного бетона.

8. Основные результаты исследований получили внедрение при разработке проекта модернизации переставных опалубок в тресте "Югоргтранстехстрой" и возведении жилых домов из монолитного бетона строительными организациями треста "Южтрансстрой".

Основные положения диссертационной работы изложены в следующих публикациях:

1. Сычев А.П., Хабибулин К.И., Никитин В.Н., Бобылева О.И. и др. Структурная схема и комплект табельного имущества специализированного подразделения (участка) монолитного домостроения, ч. 1. М., ВПТИтрансстрой, 1988, стр. 130.

2. Сычев А.П., Хабибулин К.И., Никитин В.Н., Бобылева О.И. и др. Структурная схема и комплект табельного имущества специализированного подразделения (участка) монолитного домостроения, ч. 2. М., ВПТИтрансстрой, 1988, стр. 100.

3. Сычев А.П., Рожков А.П., Горбунов В.Т. Технологические регламенты на основные процессы монолитного домостроения, в том числе на технологию приготовления и укладки легких бетонных смесей на заполнителях из природных местных материалов. М., ВПТИтрансстрой, 1988, стр. 58.

4. Сычев А.П., Новиков В.Л. Технические предложения по организации специализированного строительного участка для строительства жилых домов усадебного типа в монолитном исполнении. М., ВПТИтрансстрой, 1991, стр. 43.

5. Соловъянчик А.Р., Сычев А.П. и др. Рекомендации по обеспечению технологического регламента возведения наружных и внутренних стен жилых зданий из монолитного бетона в переставной опалубке. М., ЦНИИС, 1991, стр. 65.

6. Соловьлнчик А.Р., Сычев А.П. Некоторые вопросы исследования теплового и термонапряженного состояния конструкций из твердеющего бетона. 119 технический комитет РИЛЕМ. Мальта, 1991.

7. Соломатов В.И., Амосов Н.С., Журавлев В.П., Костяев П.С., Сычев А.П. и др. Авторское свидетельство на изобретение "Бетонная смесь", а.с. № 1451125 БИ № 2,1989.

8. A.R.Solovianchik, A.P.Sychev. Préparation of Hardenîng Concrete Thermal Conditions Computations. 119 технический комитет РИЛЕМ. London, 1992.

9. Сычев А.П., Соловьянчик А.Р. Проблемы' монолитного домостроения и пути их решения. - "Транспортное строительство", 1992, № 5.

10. Соловьянчик А.Р., Сычев А.П. Подготовка расчетов температурного режима твердеющего бетона на компьютерах. Тезисы докладов на межреспубликанском совещании-семинаре по тепло- и массопере-носу в материалах на основе вяжущих веществ. Минск, 1992.

11. Соловьянчик А.Р., Сычев А.П. Разработка руководства по автоматизации управления прогревом бетона с помощью микропроцессорного устройства "Бетон Т2" при возведении зданий из монолитного бетона. Отчет ЦНИИС СМ-92/93-2-1579. М., 1992.

12. Соловьянчик А.Р., Величко В.П., Зорина В.А., Сычев А.П. Разработка новой методики исследования температурного режима и прочности твердеющего бетона и термонапряженного состояния конструкций транспортных сооружений с помощью персональных компьютеров. Отчет ЦНИИС СМ-92-2-358. М., 1992.

13. Соловьянчик А.Р., Сычев А.П. Разработка режимов выдерживания бетона при строительстве сборно-монолитного дома в Полтаве. Отчет ЦНИИС СМ-91/92-3-975. М., 1992.