СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ МОНОЛИТНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ
METHOD TO ERECT MONOLITHIC REINFORCED CONCRETE STRUCTURES IN WINTER CONDITIONS

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в строительном производстве, в частности при возведении монолитных железобетонных конструкций с тепловой обработкой бетона преимущественно в зимних условиях.
Известны способы и устройства, обеспечивающие обогрев бетонной смеси после ее укладки в опалубку с помощью различного рода тепловых трубопроводных систем и электронагревательных приборов (элементов в виде труб, греющего кабеля, стержней, струн, сеток, пластин и т.п.) - авт. свид. СССР 346465, 389234, 478920, 512277, 564399, 881266, 968260, 991004, 992705, 998697, 1002488, 1145113, 1158722, 1186757, 1236081, 1368410, 1477882, 1559093, 1604965, 1635268,1815318; патенты РФ 2062774, 2065011, 2100544, 2123566, 2124097; Руководство по бетонированию монолитных конструкций с применением термоактивной опалубки. - М., 1977; Руководство по производству бетона в монолитных конструкциях. Б.А.Крылов. НИИЖБ. М. 2005. «Технология строительного производства в зимних условиях». Под ред. В.А.Евдокимова - Л., Стройиздат, 1984 г.; «Технология бетонных работ в зимних условиях» А.И.Гныря. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1984. «Технология бетонных работ в зимних условиях» учебное пособие А.И.Гныря, С.В.Коробков - Томск: Изд-во Том, гос. архит.-строит, ун-та, 2011. и другие.
Известен способ возведения монолитных бетонных конструкций, включающий укладку и уплотнение бетонной смеси с последующим электропрогревом конструкций путем включения бетона в цепь, как сопротивления, (см. С.А.Миронов. «Теория и методы зимнего бетонирования». М. Стройиздат, 1975).
Недостаток этого способа - снижение качества конструкций из-за понижения трещиностойкости бетона вследствие образования в процессе прогрева перепада температуры по сечению конструкций в результате выделения экзотермического тепла.
Известен способ, при котором в конструкции укладывается бетонная смесь с естественной температурой (5-20°C) и уплотняется. Затем в течение начального периода твердения производится электропрогрев ядра конструкции при помощи различного рода электронагревательных элементов в виде греющего шнура, струн, сеток, пластин до температуры не выше 90°C со скоростью 20°C/ч (а.с. СССР N 422707, кл. C04B 41/30, 1974 г.).
Недостатки этого способа - увеличение времени возведения конструкции из-за невысокой температуры поверхностных слоев в процессе прогрева, увеличение сроков набора прочности бетона, снижение качества конструкции после термообработки вследствие различной прочности по сечению конструкции.
Из известных способов наиболее близким к предлагаемому является способ монтажа систем отопления в перекрытиях монолитного здания (см. патент РФ N 2211294, МПК E04B 5/48, E04G 9/10).
Способ предусматривает монтаж термоопалубки путем совмещения функций термообработки свежеуложенной бетонной смеси на первой стадии - изготовления поэтажных перекрытий монолитного здания и на второй стадии - устройства напольного (потолочного) отопления помещений с помощью труб системы отопления, замоноличенных в перекрытиях.
Способ включает размещение и закрепление в опалубке на стержнях арматурного каркаса плит перекрытия каждого этажа отопительных труб, выполненных из термостойкого полимерного или металлополимерного материала, (труб с жидкостным теплоносителем), последующую укладку на трубы бетонной смеси, ее уплотнение и прогрев. Отопительные трубы этажей последовательно подключают к системе отопления строящегося объекта для проведения тепловой обработки бетонной смеси и последующей эксплуатации в отопительный период. В период набора прочности бетонной смеси поддерживается температура 55-60°C, а в период эксплуатации здания в осенне-зимний период - 40°C для потолка и 28-29°C для пола.
Недостатком известного технического решения является:
- низкое качество и надежность при монолитном домостроении в условиях низких температур (до - 30°C), высокая себестоимость, большие энергозатраты, трудозатраты и сроки производства работ;
- подача теплоносителя в отопительные системы здания, не имеющего теплового контура;
- вероятность перемерзания отопительной системы при низких температурах наружного воздуха;
- ограниченная область применения (только плиты перекрытия).
Указанные недостатки не позволяют обеспечить установленный уровень качества производства работ.
Заявляемое изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в устранении указанных недостатков при производстве работ в зимних условиях.
Задача изобретения обеспечить снижение трудозатрат и стоимости работ, экономию топливно-энергетических затрат и расширение области применения при установленном уровне качества.
Технический результат, полученный при решении поставленной задачи, заключается в снижении энергозатрат при выполнении тепловой обработки бетона и повышении качества монолитных железобетонных конструкций при производстве работ в зимнее время.
Поставленная задача достигается тем, что данный способ возведения монолитных железобетонных конструкций в зимних условиях, как и способ по прототипу, включает размещение и закрепление на палубе опалубки термостойких полимерных или металлополимерных труб с жидкостным теплоносителем, поэтапное подключение последних к источнику теплоснабжения, укладку бетонной смеси, ее уплотнение, прогрев и поддержание заданной температуры в процессе набора прочности.
Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что трубы с жидкостным теплоносителем закрепляют на наружной стороне палубы опалубки, используя их в качестве обогревающих элементов, с наружной стороны труб с жидкостным теплоносителем опалубку утепляют и перед укладкой бетона предварительно нагревают, а бетонную смесь, уложенную в прогретую опалубку, подвергают дальнейшему прогреву, с последующим постепенным охлаждением путем понижения температуры теплоносителя до +5°C. При этом трубы с жидкостным теплоносителем в пределах одной захватки объединяют в единую гидравлическую систему, а после набора бетонной смесью требуемой прочности их отключают от источника теплоснабжения, демонтируют и устанавливают на следующую захватку вместе с опалубкой.
Для уменьшения теплопотерь опалубку утепляют с помощью щитов из стеклопластика, пеноплекса или влагостойкой фанеры, установленной с наружной стороны труб с жидкостным теплоносителем.
Для обогрева опалубки и тепловой обработки бетона возможно использование автономного или централизованного источника для нагревания жидкостного теплоносителя. Целесообразно использовать незамерзающий при низкой температуре окружающего воздуха жидкостный теплоноситель, например антифриз.
Между отличительными признаками и достигнутым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.
Снижение себестоимости обеспечивается, главным образом, сокращением сроков строительства за счет непрерывного производства работ в зимних условиях при отрицательных температурах, а также снижением энергозатрат по сравнению с методами обогрева бетонной смеси, при монолитном строительстве, описанными в аналогах и прототипе.
Причем снижение энергозатрат достигается за счет использования утепленной опалубки, жидкостного теплоносителя для тепловой обработки, перемещения обогревательных элементов совместно с опалубкой, использование одних и тех же обогревательных элементов и элементов опалубки на каждой из захваток. Теплоснабжение обогревательных элементов опалубки осуществляют используя, централизованные или автономные источники энергии.
Расчеты показывают, что сокращение времени возведения монолитных бетонных конструкций за счет производства работ в зимних условиях достигает 30-35% по сравнению с известными методами строительства, когда проектом предусмотрен технологический перерыв для набора прочности бетона в зимних условиях. Это достигается за счет предлагаемого способа, технологии прогрева бетонной смеси и возможности поддержания ее температуры в течение 33-48 часов до достижения бетонной смесью 70% прочности, которая обеспечивается, в частности, при температуре наружного воздуха - (-25 -30)°C за 48 часов.
Совокупность технологических приемов предлагаемого способа обеспечивает повышение качества монолитных бетонных конструкций, поскольку в данном случае поддерживается необходимый температурно-влажностной режим, а также соблюдаются все необходимые условия для качественного исполнения конструкций, а именно укладка бетонной смеси на предварительно прогретую поверхность опалубки, нагрев бетонной смеси в течение заданного времени в зависимости от температуры наружного воздуха и постепенное охлаждение за счет понижения температуры теплоносителя до +5°C, с последующим отключением от источников теплоснабжения опалубки и разопалублевания.
Способ в сравнении с прототипом обладает более широкой областью применения, поскольку опалубку с трубами жидкостного теплоносителя по завершению цикла бетонирования конструкций на данной захватке демонтируют и переносят на следующую захватку. Предложенным способом можно возводить стены, колонны, плиты перекрытия и прочие железобетонные монолитные конструкции.
По имеющимся у заявителя сведениям совокупность существенных признаков заявляемого изобретения не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".
Изобретение явным образом не следует из уровня техники и соответствует критерию «изобретательский уровень», поскольку отличительные от прототипа признаки в предложенной совокупности в известных источниках информации не обнаружены.
Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, может быть многократно использована в строительстве при возведении зданий и сооружений из монолитного бетона с получением одинакового результата, заключающегося в технологичности работ, снижении себестоимости и повышении качества монолитных бетонных конструкций при одновременном сокращении времени их возведения, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость".
На чертеже представлена опалубка для возведения железобетонных монолитных конструкций, где 1 - защитное наружное покрытие для утепления опалубки; 2 - труба с жидкостным теплоносителем; 3 - палуба опалубки; 4 - монолитная железобетонная плита перекрытия; 5 - влагонепроницаемая пленка; 6 - утеплитель.
Способ осуществляется следующим образом. На унифицированную опалубку с внешней стороны палубы (3) устанавливают обогревательные элементы (2), используя термостойкие полимерные или металлополимерные трубы с жидкостным теплоносителем. Теплоносителем может служить вода, антифриз. Для уменьшения теплопотерь, а также защиты от механических воздействий обогревательного элемента в опалубке, используется защитное наружное покрытие (1), выполненное в виде щита из стеклопластика, пеноплекса или влагостойкой фанеры.
Опалубку устанавливают в проектное положение на каждой бетонируемой конструкции.
Трубы с жидкостным теплоносителем, установленные на опалубку бетонируемых конструкций данной захватки, объединяют в единую гидравлическую систему дополнительными соединительными трубными сборками с помощью резьбовых соединений, либо фитингов. Систему подсоединяют к источнику теплоснабжения с циркуляционным насосом и ставят на циркуляцию.
Опалубку и арматуру прогревают, предварительно накрыв укрывным материалом, образуя замкнутое изолированное пространство. Далее осуществляют процесс укладки бетонной смеси в опалубку, уплотнение (для уменьшения влаго и теплопотерь укладывают влагонепроницаемую пленку (5) и утеплитель (6) поверх уложенного бетона) с последующим прогревом и дальнейшим постепенным охлаждением за счет снижения температуры теплоносителя до +5°C, отключения опалубки от источника теплоснабжения и разопалубливания.
Освобождение гидравлической системы от теплоносителя, разукрупнение опалубки осуществляют с помощью демонтажа соединительных трубных сборок.
После демонтажа опалубки ее перемещают вместе с обогревательными элементами (трубами 2) на следующую захватку бетонирования конструкций. Цикл повторяется на последующих захватках.
Предлагаемый способ обеспечивает всесезонное производство работ по возведению монолитных конструкций, что сокращает время их возведения, высокую технологичность работ в зимних условиях, более высокое качество, меньшую энергоемкость, снижение себестоимости строительной продукции.