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

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, так как 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 бетона монолитных конструкций

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 93 кВт или 22,40 и 80 тыс. ккал/ч.

Конвективный обогрев перекрытия толщиной 200 мм при температуре воздуха -10...15 °С имеет следующие показатели:

• удельный расход топлива 8 л/м³;
• удельная мощность - 3-4 кВт/м³ или 0,6-0,8 кВт/м².

Для бетона марки 300 на портландцементе 400 при начальной температуре 10 °C характерны следующие режимные параметры:

• температура разогрева бетона - до 30 °C;
• время периода разогрева - 24 ч, прочность за это время - 22%,

прочность при термосном выдерживании:

• за первые сутки - 45%;
• за вторые сутки - 65%.

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 2,4 кВт, 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:

• 25-этажного дома, Каширское шоссе, 121, 1994-95;
• жилого дома по ул. Криворожская, 19, 1996;
• жилого дома по ул. Печорская, 1997;
• здания Центробанка, 1997-98;
• офисного здания по ул. Пришвина, 8, 1997-98;
• здания торгового центра, 1998-99.

Использование греющего провода для прогрева бетона различных монолитных железобетонных конструкций

Прогрев бетона осуществляется специальным проводом со стальной жилой, укладываемым в конструкцию до ее бетонирования.

• Тип широко применяемого провода - ПНСВ 1,2 или 1,4.
• Напряжение, подаваемое на провод, В - 50-100.
• Мощность удельная необходимая, кВт/м³ - 2-3.
• Расход провода, п.м./м³ - 50-60.
• Циклы выдержки конструкций, суток - 2-3.
• Дополнительное оборудование: трансформатор, магистральные кабели, средства тепловой защиты.

Данный метод также является универсальным, но в то же время более трудоемким, так как требует аккуратности при укладке провода и сохранности его при бетонировании конструкций.

Метод обогрева греющим проводом был рассчитан и применен фирмой "ЭТЭКА" при строительстве Московского центра спортивной и балетной травмы, зима 1999 г.

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, 300-800 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.

Тел. (095) 267-5172