Монолитное строительство в условиях Крайнего Севера
Автор: Макарова А.И.
Журнал: Научный журнал молодых ученых @young-scientists-journal
Рубрика: Технические науки
Статья в выпуске: 2 (15), 2019 года.
Бесплатный доступ
В статье рассмотрены проблемы монолитного возведения зданий в условиях отрицательных температур. Представлен сравнительный анализ существующих технологий бетонирования. Сделан вывод о пользе, значимости и необходимости данного вида строительства на Севере.
Монолитное строительство, домостроение на севере, железобетон, технологии бетонирования, качество бетона, железобетонные конструкции
Короткий адрес: https://sciup.org/147229026
IDR: 147229026
Текст научной статьи Монолитное строительство в условиях Крайнего Севера
Крайний Север всегда привлекал внимание исследователей, что способствовало изучению этого региона и созданию архитектурных проектов в условиях вечной мерзлоты.
Монолитные бетонные и железобетонные конструкции находят все более широкое применение при строительстве гражданских зданий.
Но существует и множество проблем, связанных с монолитным возведением зданий в условиях отрицательных температур. Рассмотрим некоторые из них.
Основной проблемой при возведении зданий, проведению бетонных и железобетонных работ является низкая отрицательная температура. Погодные условия оказывают влияние на прокладку коммуникаций, выбор утеплителя, планировку здания, на начальные этапы строительства, проведение бетонных и железобетонных работ, на твердение бетонной смеси и т.д.
Вторая проблема заключается в укладке бетонной смеси. Из-за низких температур наблюдается примораживание частиц бетона к арматуре, а просветы между стержнями забиваются. И такая конструкция может дать трещины.
Третья проблема заключается в обеспечении строек высококачественным цементом. Из-за погодных условий, труднопроходимых дорог и больших расстояний между складами и местом строительства, цемент на Севере доставляется редко, а именно один раз в год. Поэтому его хранение в бумажных мешках, необорудованные складские помещения, халатное отношение к работе, ведет к потере активности цемента, образуются комки.
Современные технологии бетонирования в условиях Крайнего Севера предлагают методы производства работ (рис.1) [1]:
Рисунок 1 – Методы производства работ
Рассмотрим подробно все эти методы.
Электропрогрев с применением греющего провода рекомендуется использовать для тонкостенных конструкций с большой площадью. Реализация данного метода осложнена подбором оптимальных значений длины и диаметра греющего провода, учетом возможной неравномерности его электрического сопротивления, выбором питающего напряжения и имеет риск обрыва провода при монтаже и бетонировании.
Метод электропрогрева электродами основан на выделении тепла проводником с большим сопротивлением при прохождении через него электрического тока. В качестве нагревательного элемента используется провод ПНСВ [2].
Паропрогрев – это метод производства работ, при котором создаются с помощью пара благоприятные тепловлажностные условия, ускоряющие твердение бетона. Стадии данного метода представлены на рис. 2.
Рисунок 2 – Стадии паропрогрева
Также широко применяются противоморозные добавки (рис. 3). Основная причина прекращения твердения бетонных смесей при воздействии низких температур - замерзание в них воды [3]. Выбор добавок и их оптимальное количество зависят от вида бетонируемой конструкции, степени ее армирования, наличия агрессивных сред и блуждающих токов, температуры окружающей среды и др.
Рисунок 3 - Виды противоморозных добавок
Метод «термоса» заключается в том, что уложенный в утепленную опалубку бетон при строго определенных условиях приобретает заданную прочность за время своего остывания. Этот метод обеспечивает замедленное остывание бетона. Количество тепла в бетоне должно быть не менее теплопотерь при остывании конструкции до конечной температуры, т.е. до получения заданной прочности бетона.
Сравнительный анализ данных методов представлен в таблице 1.
Таблица 1 - Сравнительный анализ методов бетонирования в условиях отрицательных температур
|
№ |
Название |
Преимущества и недостатки |
T min. воздуха, оС |
T бет. смеси, оС |
Область применения |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
1 |
Метод «термоса» |
Преимущества:
|
-16 |
25-45 |
Для конструкций с модулем поверхности до 8. |
Продолжение таблицы 1
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
2 |
Противомо-розные добавки |
Преимущества:
Недостатки:
|
-25 |
15-25 |
Применение бетонов с противомороз ными добавкам осуществляется при возведении монолитных бетонных и железобетонных сооружений, монолитных частей сборномонолитных конструкций, замоноличива-нии стыков сборных конструкций, при изготовлении сборных бетонных и железобетонных изделий и конструкций в условиях полигона. |
|
3 |
Паропрогрев |
Преимущества: - обеспечивает благоприятные тепловлажностные условия для твердения бетона. Недостатки: - неравномерность прогрева; -большой расход пара. |
-15 |
70 |
Способ паропрогрева в тепляках применяют для выдерживания бетона фундаментов, башмаков и фундаментных плит. |
|
4 |
Электропрогрев электродами |
Преимущества:
|
-16 |
55-75 |
Для заливки бетонной плиты, только для колонн, стен, а также диафрагм. |
|
5 |
Электропрогрев с применением греющего провода |
Преимущества:
Недостатки:
- большие энергозатраты. |
-15 |
50-70 |
Для тонкостенных конструкций с большой площадью. |
Для дополнительной оценки значимости и эффективности применения методов бетонирования составим таблицу 2, из которой следует, что методы «термоса» и противоморозных добавок применяются для большинства конструкций, а именно: массивные бетонные фундаменты, фундаменты под конструкции и оборудование, массивные стены. Большую роль в выборе метода играет показатель модуля поверхности конструкции.
Таблица 2 – Способы выдерживания бетона
|
№ |
Название конструкции |
Область применения по модулю поверхности конструкции M u |
Способ применения |
|
1 |
Объемные бетонные фундаменты |
до 3 |
Метод «термоса», противоморозные добавки |
|
2 |
Фундаменты под конструкции и оборудование, большие стены |
3-6 |
Метод «термоса», противоморозные добавки. Но если необходимо получить прочность бетона в короткие сроки, то заранее подогревают бетонную смесь. |
|
3 |
Колонны, балки, прогоны, свайные ростверки, стены |
6-10 |
Противоморозные добавки, электропрогрев электродами, электропрогрев с применением греющего провода |
Проанализировав все вышеперечисленные технологии бетонирования, можно сделать вывод, что в условиях Крайнего Севера целесообразно применять метод противоморозных добавок. Так как данный метод используется непосредственно для строительства монолитных бетонных и железобетонных сооружений, имеет больше преимуществ, чем недостатков, и применяется для большинства конструкций.
Заключение.
Строить дом в условиях вечной мерзлоты невероятно сложно.
Технология производства работ должна быть выбрана с учетом снижения трудоемкости работ, минимизации затрат, соблюдения температурного режима твердения бетона [4].
Монолитное строительство имеет большую значимость на Севере. Ведь с помощью него здание строится быстро и надежно. Применение монолитного железобетона позволяет реализовывать многообразие архитектурных форм, а также сократить расход стали [5].
В заключение следует сказать, что в монолитном строительстве на Севере существуют как минусы, так и плюсы. Но основную свою роль – качественное и долговечное здание – оно выполняет.
Список литературы Монолитное строительство в условиях Крайнего Севера
- Система монолитного домостроения. Конструктивно-технологические решения. А.Н. Белоконь, В.А. Коссаковский, В.М. Рудой, Е.П. Мазов и др. М. ЦНИИЭП жилища, 1988.
- Возведение зданий и сооружений из монолитного железобетона / В.Т. Ерофеев, Е.П. Мазов [и др.]: Учебное пособие. Саранск., Мордов. Университет, 200.2
- Красновский Б.М. Инженерно-физические основы методов зимнего бетонирования. М., ГАСИС, 2004.
- Мазов Е.П., Марчуков М.Н., Калиниченко Н.Н. Безопалубочное монолитное домостроение. Л., ЛДНТП, 1988.
- Мазов Е.П. Методические рекомендации по технологии круглогодичного бетонирования монолитных зданий в термоактивных опалубках. М., ЦНИИПИ монолит, 1990.
