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

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

Методы прогрева монолитных конструкций в зимнее время

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 93кВт или 22,40 и 80 тыс. ккал/ч.
Конвективный обогрев перекрытия толщиной 200 мм при температуре воздуха -10…15 °С имеет следующие показатели:

:

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 2,4кВт, 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:

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, 00-800 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.