УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРЕВА ЗАМОНОЛИЧИВАЕМЫХ СТЫКОВ ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ ЗДАНИЙ СО СБОРНЫМ И СБОРНО-МОНОЛИТНЫМ КАРКАСОМ В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ

Полезная модель относится к области строительства и может быть использована для прогрева монолитных стыков, например колонна-ригели, при возведении зданий со сборным и сборно-монолитным железобетонным каркасом в зимнее время.
Исследования технологии устройства монолитных стыков многоэтажных каркасных зданий при отрицательных температурах показали, что главными технологическими параметрами при решении этой задачи следует считать оценку взаимодействия граничного слоя монолитного бетона и охлажденных элементов сборных конструкций, а так же условия обеспечения монолитности сопряжения этих элементов.
Результаты этих исследований, а также данные исследований, проводившихся С.А.Мироновым, А.А.Шишкиным, Г.Б.Ивянским, Н.Г.Матковым, И.Н.Даниловым, Э.А.Бравинским, И.И.Богатыревым, Я.Р. Бессером, В.Г.Леличенко и др., обобщение опыта производственных организаций по заделке стыков при отрицательных температурах, позволили рекомендовать для широкого применения способы заделки стыков бетоном и выдерживание их в зимнее время с применением тепловой обработки бетона различными устройствами.
Известно устройство для электропрогрева бетона в стыках, включающее электроды, размещенные в бетонной смеси и подключенные к трансформатору. Электропрогрев замоноличиваемого стыка осуществляется путем включения бетона в цепь, как сопротивления, (см. С.А.Миронов. «Теория и методы зимнего бетонирования», стр.641. М. Стройиздат, 1975).
Недостатки этого устройства - снижение качества конструкций из-за понижения трещиностойкости бетона вследствие образования в процессе прогрева перепада температуры по сечению конструкций в результате выделения экзотермического тепла, значительная трудоемкость при установке и закреплении электродов в конструкции, вероятность появления температурных напряжений в зоне примыкания бетона к электродам, необходимость регулирования процесса обогрева при помощи понижающих трансформаторов и создания программ такого регулирования.
Известно устройство для индукционного прогрева стыков конструкций (см. С.А.Миронов. «Теория и методы зимнего бетонирования», стр.593. М. Стройиздат, 1975). Устройство содержит изолированные провода определенного сечения, которые намотаны на наружной поверхности опалубки стыка образуя катушку-индуктор. Через катушку пропускается электрический переменный ток, создающий в арматуре переменное магнитное поле, под действием которого в стали начинает циркулировать электрический ток и арматура нагревается. От арматуры нагревается бетон, которым замоноличен стык. Потребляемая мощность, а, следовательно, и расход электроэнергии определяются расчетом.
Достоинством устройства для индукционного прогрева бетона в стыках является то, что с его помощью арматура и стыкуемые поверхности прогреваются очень быстро (до 30 мин). Однако это устройство имеет и существенный недостаток, который заключается в том, что в каждом отдельном случае необходим тщательный расчет индуктора с учетом армирования стыка. Неверно сделанный расчет может привести к перегреву арматуры и даже к разрушению прилегающих к нему слоев бетона.
Потребляемая мощность, а, следовательно, и расход электроэнергии, зависят от насыщенности стыка арматурой и определяются расчетом.
Экономичнее и удобнее предварительный прогрев осуществлять такими источниками тепла, которыми можно производить предварительный прогрев конструктивных элементов стыка и последующий прогрев бетона в замоноличиваемом стыке. Экономичное решение по предварительному прогреву бетонной смеси при замоноличивании стыка было разработано И.И.Богатыревым во ВНИИОМТП для устройства стыков внутренних несущих стен. Для прогрева были использованы электронагреватели, выполненные из трубчатых греющих элементов (бетонных столбиков) сечением 5×5 см с заложенными в них спиралями из стальной, нихромовой или фехралевой проволоки, соединенными с источником питания. Столбики установлены в полсти стыка и заделаны в бетон при бетонировании. Температура на поверхности столбиков поддерживалась на уровне 60°С. (см. С.А.Миронов. «Теория и методы зимнего бетонирования», стр.646. М. Стройиздат, 1975).
Это устройство наиболее близко к заявленному и принято за прототип. Для обогрева стыка, столбиками, установленными в полости стыка, предварительно прогревались стыкуемые элементы. Отогрев производился на глубину не менее 10 см, при температуре обогревающей среды от 60 до 80°С. Обогрев бетонной смеси, в период выдерживания, производился низкотемпературными электронагревательными элементами в виде бетонных столбиков и частично теплом, ранее аккумулированным в массе стыкуемых элементов. После набора прочности не менее 50% проектной, бетон подвергался постепенному охлаждению, (см. С.А.Миронов. «Теория и методы зимнего бетонирования», стр.646. М. Стройиздат, 1975).
Однако устройство обогрева бетона в стыках при отрицательных температурах по прототипу имеет ряд существенных недостатков:
- отсутствие данных о влиянии температуры наружного воздуха на выбор мощности электронагревателей и данных о влиянии мощности электронагревателей на характер температурного поля в бетоне.
- установка электронагревателей непосредственно в бетон заделки может найти применение только для стыков с большим объемом бетонируемой полости.
- неудобство и большая трудоемкость установки низкотемпературных электронагревательных элементов в полости стыка.
- высокая энергоемкость предварительного отогрева элементов стыка и тепловой обработки бетона.
- высокая себестоимость выполняемых работ по устройству стыка.
Указанные недостатки не позволяют обеспечить установленный уровень качества производства работ.
Заявляемая полезная модель направлена на решение задачи, заключающейся в устранении указанных недостатков при производстве работ в зимних условиях.
Задача полезной модели обеспечить снижение трудозатрат и стоимости работ, экономию топливно-энергетических затрат при установленном уровне качества.
Технический результат, полученный при решении поставленной задачи, заключается в снижении энергозатрат при выполнении тепловой обработки бетона и повышении качества стыков сборных железобетонных конструкций при производстве работ в зимнее время.
Устройство для прогрева замоноличиваемых стыков при возведении зданий со сборным и сборно-монолитным каркасом в зимних условиях, как и прототип, включает трубчатые греющие элементы, установленные в полости стыка с возможностью предварительного отогрева поверхности стыкуемых сборных железобетонных элементов перед бетонированием стыка и заделанные в бетон замоноличиваемого стыка с подключением к источнику энергии.
Предлагаемое устройство отличается от прототипа тем, что в качестве трубчатых греющих элементов используют термостойкие, например полимерные или металлополимерные, трубы с жидкостным теплоносителем, которые объединены в единую гидравлическую систему и соединены с источником энергии с помощью демонтируемых соединительных труб.
Для обогрева сборных элементов стыка и тепловой обработки бетона возможно использование автономного или централизованного источника энергии для нагревания жидкостного теплоносителя. Целесообразно использовать незамерзающий при отрицательной температуре окружающего воздуха жидкостный теплоноситель антифриз, масла и т.д.
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, а также снижение энергозатрат по сравнению с методами прогрева бетонной смеси при замоноличивании стыков, описанными в аналогах и прототипе.
Причем снижение энергозатрат достигается за счет использования жидкостного теплоносителя для предварительного нагревания охлажденной поверхности сборных элементов стыка до укладки бетона, тепловой обработки бетона омоноличивания, регулируемое понижение температуры остывания, использование автономного источника энергии.
Совокупность технологических приемов с помощью предлагаемого устройства обеспечивает повышение качества сборно-монолитных железобетонных конструкций, поскольку в данном случае поддерживается необходимый температурно-влажностной режим, а также соблюдаются все необходимые условия для качественного исполнения конструкций:
укладка бетонной смеси на предварительно прогретую поверхность сборных элементов стыка, прогрев бетонной смеси в течение заданного времени в зависимости от температуры наружного воздуха и постепенное охлаждение за счет понижения температуры жидкостного теплоносителя до +5°С, с последующим отключением от источника энергии. Поскольку трубы соединены с источником энергии с помощью демонтируемых соединительных труб, отключение и отсоединение заделанных в бетон греющих элементов не вызывает осложнений.
По имеющимся у заявителя сведениям совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели критерию "новизна".
Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность полезной модели, может быть многократно использована в строительстве при возведении зданий и сооружений со сборным и сборно-монолитным каркасом, с получением одинакового результата, заключающегося в технологичности работ, снижении себестоимости и повышении качества сборно-монолитных железобетонных конструкций при одновременном сокращении времени их возведения, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость".
На фиг.1 представлен фрагмент сборно-монолитного железобетонного каркаса, на фиг.2; фиг.3 показан узел сопряжения ригель-перекрытие-колонна, где 1 - трубы с жидкостным теплоносителем; 2 - железобетонная пустотная плита перекрытия; 3 - сборный железобетонный ригель; 4 - сборная железобетонная колонна; 5 - влагонепроницаемая пленка; 6 - утеплитель. Изготовление устройства по полезной модели и его работа осуществляется следующим образом. На поверхность сборных железобетонных конструкций (2, 3, 4) стыка (железобетонная пустотная плита, сборный железобетонный ригель, сборная железобетонная колонна), устанавливают обогревательные элементы, используя термостойкие полимерные или металлополимерные трубы с жидкостным теплоносителем (1). Теплоносителем может служить вода, антифриз.
Трубы (1), установленные в замоноличиваемом стыке, объединяют в единую гидравлическую систему дополнительными соединительными трубными сборками с помощью резьбовых соединений, либо фитингов. Систему подсоединяют к источнику энергии и ставят на циркуляцию.
Поверхность сборных железобетонных конструкций стыка (2, 3, 4) нагревают до температуры +5°С, с глубиной прогрева не менее 10 см, предварительно накрыв укрывным материалом (5, 6), образуя замкнутое изолированное пространство.
Далее осуществляют процесс укладки бетонной смеси, уплотнения с последующим прогревом до температуры 40-50°С до набора не менее 50% проектной прочности и дальнейшим постепенным охлаждением за счет снижения температуры теплоносителя до +5°С (для уменьшения влаго и теплопотерь укладывают влагонепроницаемую пленку (5) и утеплитель (6) поверх уложенного бетона), отключение системы от источника теплоснабжения, освобождение гидравлической системы от теплоносителя, разукрупнение системы с помощью демонтажа соединительных трубных сборок.
Обогрев бетона теплонагревателем происходит кондуктивно изнутри конструкции, поскольку источник тепловыделения - труба с жидкостным теплоносителем - находится непосредственно в ней. В этом большое преимущество устройства, поскольку все тепло, выделяемое теплонагревателем, передается бетону. Предлагаемое устройство обеспечивает всесезонное производство работ по возведению зданий со сборным и сборно-монолитным каркасом, что сокращает время их строительства, высокую технологичность работ в зимних условиях, более высокое качество, меньшую энергоемкость, снижение себестоимости строительной продукции.