Текст
                    

Pertti Kokki, Harri Makela TALVIRAKEN TAMINEN lamposuojaus ja energian kaytto П. Кокки x. мякеля Строительство в зимних условиях Теплозащита и экономия энергии Перевод с финского канд.техн. наук В. П. Калинина Под редакцией д-ра техн, наук С. А. Миронова Helsinki 1980 Rakentajain Kustannus Оу Москва Стройиздат 1986
ББК 38.79 К 59 УДК 69.055.42 Кокки Л., Мякеля X. К 59 Строительство в зимних условиях: Теплозащита и экономия энергии / Пер. с фин. В.П.Калинина; Под ред. С.А.Миронова. — М.: Стройиздат, 1986. - 84с., ил. В книге финских авторов рассмотрены такие виды строи- тельных работ, осуществляемых в зимних условиях, как уст- ройство фундаментов, бетонирование, заделка стыков це- ментным раствором, сушка зданий и др. Особое внимание уде- лено вопросам устройства теплозащиты и экономного расхо- дования тепловой энергии' обогрев и электрообогрев бетона в конструкциях, отопление помещений и т.п. Для инженерно технических работников строительных организации 3205000000 - 297 047(0ТГ-86 140-В6 ББК 38.79 6С4.013 г Pertti Kokki, Harri Makelaja Rakentajam Kustannus Oy - Предисловие. Пере сод на русский язык Стройиздат, 19В6
ПРГДИСШЖИГ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ В книге il.Кокки и X.Мякеля приведены данные о зимнем кли- мате в Финляндии, а также описаны все виды строительных работ, выполняемых п iumuux условиях при иопропке здании: земля пые, но усipoiiciну фундаментов. Основные, каменные, отделом ные. Основное внимание авторы уделяют способам прогрева и обо- грева грунта с использованием различных источников энергии, экономичному ее расходованию, а также вопросам организа- ции теплозащиты на строительстве. По строительным правилам в Финляндии началом зимнего се- зона принято считать время, когда среднесуточная температура воздуха устанавливается ниже 0°С. При производстве же бетон- ных работ началом зимнего сезона считается, когда среднесуточ- ная температура наружного воздуха устанавливается ниже +5°С. Минимально допустимая температура для производства работ за- висит от вида работ и местных условий. Выполненье таких работ как земляные, возведение фундамен- тов и каркасных конструкций ччсго ограничивается температура- ми от —15° до —25°С. Это связано с условиями эксплуатации механизмов и большими дополнительными расходами. При этом наибольшее внимание уделено обогреву и способам теплозащиты при производстве земляных и отделочных работ, требующих наи- большего расхода энергии. При производстве земляных работ по- верхность грунта ото1 ревают горячим паром, а также используют способ инфракрасного излучения и кабели с большим электри- ческим сопротивлением. При бетонировании термообработку осу- ществляют электроподогревом греющими проводами, обогревом с использованием инфракрасного излучения, обогревом горячим воздухом. Греющими проводами обычно прогреваются швы из цементного раствора при установке блоков и панелей. В отдельной главе книги рассматриваются дополнительные расходы, связанные с производством строительных работ в зим- них условиях. Приводятся фактические данные, полученные на конкретных примерах по трудозатратам, расходам энергоресур- сов, дополнительному расходу строительных материалов, обору- дования. Интерес представляет анализ дополнительных расходов по видам строительных работ, видам затрат и по объекту в цепом. Предлагаемая книга представляет особый интерес для специа- листов, связанных с производством всех видов строительных ра- бот в зимних условиях, когда вопросам снижения энергозатрат и уменьшению удельных расходов тепла требуется уделять серьез- ное внимание. Читатель имеет возможность ознакомиться с некоторым опы- том зимнего строительства нашего северного соседа и его рачи- тельным отношением к энергозатратам и теплозащите. С.А. Миронов, д-р гехн. наук 3
ПРЕДИСЛОВИЕ На практике довольно часто ощущается потребность в едином справочнике по вопросам строительства в зимних условиях. Полез- ная информация о строительстве в зимних условиях и наиболее современные результаты исследований нами собраны из разроз- ненных учебных курсовых пособий и журнальных статей. Полу- ченные данные нередко оказывались противоречивыми, поэтому при выборе способов выполнения работ часто предпочтение отда- валось практическому опыту или даже интуиции. Одна из задач настоящей монографии заключалась в частичном устранении ука- занного недостатка. Основная часть книги посвящена вопросам организации теплозащиты при проведении строительных работ и экономии энергии на различных этапах строительства. При этом приводятся практические рекомендации по использованию раз- личных способов обогрева с учетом конкретных потребностей в условиях строительной площадки, а также основные данные по оценке таких потребностей в зимний период. Содержащиеся в книге материалы основываются главным обра- зом на результатах научно-исследовательских работ, проведенных в рамках научно-технического сотрудничества между Государствен- ным техническим научно-исследовательским институтом Финлян- дии и Ассоциацией строителей. Книга предназначена для практических работников, а также мо- жет быть использована и как пособие на курсах повышения ква- лификации. Главы 2 и 3 написаны дипл. инж. Харри Мякеля из геотехничес- кой лаборатории Государственного технического научно-исследо- вательского института (VTT), главы 1, 4, 5, 6, 7, 8 и 9 — дипл. инж. Перттй Кокки из лаборатории конструкционной техники того же института. По рукописи данной монографии инженером Рейё Лехтинен из Ассоциации строительных подрядчиков Финляндии сделаны неко- торые ценные замечания. Авторы
1. П111Д1 11И1 Каждый год зима внезапно приходит на строительную площадку и cipoHii'iuiM хорошо известно ее внииние на изменение условии работ и возникновение больших дополнительных расходов. Допол- нительные расходы, обусловленные строительством в зимних усло- виях, в настоящее время составляют примерно одну треть расходов за потребляемую энергию. Правила строительства регламентируют процессы строительства и содержат главным образом общие указания для осуществления работ с соблюдением рациональных способов производства. Таким образом, строительные фирмы могут выбирать наиболее выгод- ные с точки зрения потребления энергии способы производства ра- бот. В условиях промышленного домостроения Финляндии расход энергии составляет в среднем 1800 МДж на 1 м3 здания (500 кВт х х ч/мЗ). Результаты измерений показывают, что на строительной площадке расходуетсн из этого количества энергии 100 -470 МДж/ /м3 (30—130 кВт/мЗ). На величину расхода энергии на строитель- ной площадке влияют прежде всего внешние (климатические) условия, продолжительность выполнения строительных работ и выбор времени года для их начала, способ производства работ, вы- бор строительных материалов, уровень подготовки руководства работами и самих работников, а также тщательность выполнения p.iboi. До /0 85% всего копичес1ва энергии, 11<>|ребннем<>й на строительной площадке, составляет расход тепловой энергии на прогрев бетона для обеспечения условий его твердения, просуши- вание и обогрев здания, а также для отопления различных строе- ний на строительной площадке. На просушивание и отопление многоэтажного жилого здания на этапе завершения внутренних строительных работ расходуется 40—60% всего количества энер- гии, расходуемой на всей строительной площадке в условиях выполнения строительных работ в холодное время года. Для твердения бетона на месте забетонированного несущего карка- са до степени прочности, позволяющей разобрать опалубку, рас- ходуется в таких же условиях 15—25% и на отопление строений — 5—15% всего количества энергии, расходуемой на всей площад- ке. Расход энергии на этапе выполнения земляных работ является полностью пообъектным; на него влияют прежде всего местные условия основания здания, погодные условия данной зимы и объемы работ по перемещению грунта. Для уменьшения дополнительных расходов, возникающих в зимних условиях, важно соответствие способов выполнения работ и производственных процессов требованиям зимнего строительст- ва, а также умелое их применение. До последнего времени недос- таточно внимания уделялось вопросам расхода энергии на отопле- ние строений на строительной площадке, а также факторам, влияю- щим на величину этого расхода. Применявшиеся до сих пор меры по теплозащите в условиях зимнего строительства отличались при- митивностью и вызывали противоречивые точки зрения.
2. ЗИМНИЙ КЛИМАТ В ФИНЛЯНДИИ Климатические условия на строительной площадке, как прави- ло, можно достаточно точно выразить при помощи среднестатисти- ческих данных. На этапе планирования строительства и, например, при выборе параметров теплозащитных сооружений важно иметь данные об изменениях климатических условий. Среди факторов, характеризующих климатические условия, наиболее существенным считается солнечное излучение. При ведении строительства в зимних условиях важно обеспечить получение следующих данных: ожидаемые температуры и их колебания; дата начала зимы и весны (длительность зимы); общее количество дней на этапах выполнения земляных работ и возведения фундаментов; количество осадков в виде дождя и снега; влажность окружающего воздуха; скорость ветра; условия освещенности. Кроме того, строитель должен иметь четкие представления о микроклимате в районе строительства и о величине колебаний статистических климатических данных и учитывать это в своих планах. 2.1. ТЕМПЕРАТУРА Метэорологи считают, что зима наступила, если среднесуточная температура воздуха осенью опускается ниже 0°С. Величина среднегодичной температуры выбранной местности влияет на ве- личину теплосодержания поверхностных слоев грунта и тем самым на глубину промерзания слоя грунта, а следовательно, на потреб- ность в энергии для защиты от промерзания. Для работ по бетони- рованию на строительной площадке зимний сезон начинается тог- да, когда среднесуточная температура воздуха снижается ниже +5°С. Колебания температуры в зимний период бывают значительными в различные годы, месяцы и даже сутки, что обусловлено периоди- ческими колебаниями интенсивности солнечного излучения, из- менениями облачности, силы и направления ветра, возможностью выпадания осадков и др. Мороз снижает эффективность выполнения любых работ, как ручных, так и с использованием механизмов, без применения за- щитных мероприятий. Строительные работы прекращаются при снижении температуры окружающего воздуха ниже установлен- ной граничной морозной температуры (от —15° до —25°С), в част- ности земляные работы, возведение фундаментов и каркасных конструкций. На практике граничная морозная температура уста- навливается конкретно для каждой строительной площадки и мо- Б
жет быть различной даже в пределах одного и luio же населенною пункта в зависимости от типа строительного объекта. Эксплуата- ции механизмов при выполнении земляных работ (и зависимости oi lima них машин) пи рекомендуетсн при тсмиературе ниже пре дельно допустимой, которая, как правило, принимается равной —20°С, из-за возможного хрупкого разрушения стали. 2.1.1. Количество морозных дней (морозопродолжитель- ность). Величина морозолродолжительности F обозначет произве- дение температуры (в градусах) в морозную погоду на длитель- ность морозного периода (в часах) и имеет размерность ч-°C. При большой морозолродолжительности потребности для отогревания и оттаивания грунта возрастают, глубина мерзлого слоя увели- чивается, вынужденные простои удлиняются и т.д. Для проектных оценок потребности создания мерзлотозащиты грунтового основа- ния и фундамента сооружения необходимо иметь данные о так на- зываемой проектной морозолродолжительности. В случае проекти- рования мерзлотозащиты во время строительства за величину мо- розонродолжительности выбирают значения Л, , Zj или Г,и (где 2, 5, 10 и т.д. — °C). Выбор этих величин производится на основа- нии перекрестного анализа и зависит от: типа объекта, который необходимо защитить от влияния мерз- лоты, конструкции фундамента, попа, грунтового основания; чувствительности конструкций к возникновению разрушений и вероятности вспучивания грунта над мерзлотным участком; организации наблюдения за эффективностью "работы" проти- вомерзлотной защиты; действительной морозолродолжительности рассматриваемого объекта (микроклимата). При составлении планов строительства в зимних условиях необходимо оценивать вероятные температуры и морозопродолжи- тельность в период строительства, мероприятия по противомерз- погнои защите и отогреву грунта и, наконец, возможный ущерб, если предполагаемые величины морозолродолжительности окажут- ся сниженными или проект защитных мероприятий будет неправильным. Поэтому подготовка к суровой зиме предусмат- ривает разработку нескольких альтернативных планов строитель- ства. 2.1.2. Промерзание грунта. Температура воздуха влияет на тем- пературу грунта и тем самым на глубину его промерзания. Темпе- ратура поверхностных слоев земли меняется в зависимости от вре- мени года и повторяет колебания температуры наружного воздуха и интенсивности солнечного излучения. Теплота, аккумулирован- ная поверхностными слоями грунта за летний период, зимои от- дается поверхностными слоями земли. Передача тепла от нижних слоев грунта зависит, в частности, от вида грунта, концентрации в нем воды (т.е. от теплотехнических свойств грунта), а также от обилия растительности на поверхности земли, снежного покрова или другой защиты. 7
2.2. СНЕГ Снегопады влекут за собой задержки строительных работ, увели- чение расхода тепловой энергии, необходимой для растапливания и последующего удаления снега. Однако снег обладает также хоро- шей теплоизолирующей способностью. В начальный период зимы удельный вес снега остается значи- тельно меньшим и меняется, как правило, в пределах 0,15-0,20 г/ /см3. Средняя величина удельного веса только что выпавшего мо- розного снега составляет всего 0,10 г/см3, в то время как удель- ный вес снега, длительное время лежавшего в насте, зачастую мо- жет увеличиваться до 0,40 — 0,50 г/см3 и в отдельных случаях даже превысить 0,70 г/см3. Толщина снежного покрова зависит не только от количества вы- павшего снега, но и от окружающей температуры. В различных районах страны толщина снежного покрова не соответствует ко- личеству выпавшего снега, так как в южных районах удельный вес снежного покрова больше, чем в северных районах, и в погожие дни таяние снега в южных районах страны проходит интенсивнее, чем в северных. Снег необходимо использовать в качестве защиты грунтового основания от промерзания в период выполнения строительных ра- бот. Графики, приведенные на рис. 2, показывают влияние снега на уменьшение глубины промерзания грунта. 2.3. ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА Воздух при любой конкретной температуре может содержать известное максимальное количество водяных паров. С повыше- нием температуры содержание водяных паров быстро возрастает. На практике концентрация водяных паров в воздухе чаще всего выражается с помощью величины относительной влажности. 2.4. ВЕТЕР И ОСВЕЩЕННОСТЬ На выполнение строительных работ кроме других климатичес- ких факторов влияют ветер и условия освещенности. Воздействие ветра значительно ухудшает эффективность тепловой защиты, поэ- тому теплоизоляцию, через которую легко проникает воздух, всег- да необходимо укрывать. Создание условий достаточной освещен- ности часто оказывается невозможным, особенно на этапах произ- водства земляных работ, когда только начинают осваивать строи- тельную площадку. На больших и протяженных строительных объектах целесообразно работы сосредоточивать на небольших участках с целью экономии энергии. 8
Z!> Mi ll Ol’OIIOI HMLCKHl ПАЫ1ЮД1 НИН НА СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКЕ H<> cipi’Hii'iibiiOM площадке кроме цыдициоивых и «мерении 1ем- пературы воздуха необходимо производить наблюдении за сньч опа- дами глубиной снежного покрова и промерзания грунта, величи- ной морозопродолжительности и т.п., поскольку довольно часто климатические условия на строительной площадке существенно отличаются от микроклимата ближайшей метеорологической стан- ции. Такие наблюдения следует производить ежедневно по два раза в день: в 8 ч утра и в 2 ч дня, чтобы получить результаты измере- ний, которые можно сопоставить с данными метеорологической службы страны. 2.6. ПОРАЙОННЫЙ И МЕСТНЫЙ ЗИМНИЙ КЛИМАТ Термин "местный климат”, или "микроклимат", применяется для обозначения климата ограниченного участка местности, рас- положенного в стороне от места проведения общих метеорологи- ческих наблюдений и измерений. Местный климат отличается от порайонных климатических данных, приводимых в общестатисти- ческих метеорологических сводках, главным образом из-за отно- сительной разницы высот пунктов на местности. Температура по- верхности земли или конструкции зачастую неодинакова на юж- ных и северных склонах местности или на дне лощины и на вер- шине пригорка вследствие действия, например, солнечного излуче- ния, перемещения масс теплого и холодного воздуха, а также силы ветра и его направления. Поэтому порайонные метеорологические сводки следует воспринимать с учетом изложенных факторов. Данные о фактических температурах, величинах морозопродолжи- тельности, глубинах снежного покрова и мерзлотности грунта на месте строительства могут отклоняться от средних значений на 20 -30%, а иногда даже более. 3. ЗЕМЛЯНЫЕ РАБОТЫ И ВОЗВЕДЕНИЕ ФУНДАМЕНТОВ В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ 3.1. ЭНЕРГОЗАТРАТЫ НА ЭТАПЕ ВОЗВЕДЕНИЯ ФУНДАМЕНТОВ Энергетические расходы при возведении многоэтажных жилых домов существенно отличаются от расходов при возведении неболь- ших деревянных домов или промышленных построек из готовых каркасных элементов. При выполнении строительных работ с ис- пользованием традиционных механизмов и обычной технологии продолжительность этапа строительства в зимних условиях увели- чивается чаще всего примерно в два раза по сравнению с летним пе- риодом. 9
Особенно возрастает расход энергоресурсов на этапе возведе- ния фундаментов в зимних условиях вследствие необходимости переделок из-за неправильной технологии выполнения работ. В ре- зультате применения недостаточно эффективной теплозащиты в некоторых случаях приходится дважды производи и. paGoibi по укладке бетона. Кроме того, могут потребоваться дополнительные расходы энергии на разогрев грунта, отрыв конструкций и отопле- ние из-за внезапной смены метеорологических условий или непод- готовленности строителей к возможным воздействиям различных климатических факторов. На масштабы расхода энергии при земляных работах наиболь- шее влияние оказывают климатические факторы, тип возводи- мого здания, способ возведения фундамента , а также условия грунтового основания строительного объекта. Среди климатичес- ких факторов наиболее значительным является температура, влияющая на промерзание грунта. Расход энергии при выполне- нии фундаментных работ можно существенно уменьшить, а на некоторых этапах и полностью сократить путем применения более эффективной защиты грунта от промерзания, тепловой защиты при выполнении различных строительных работ или путем переноса сроков выполнения работ на более благоприятное время года и учета влияния зимних условий при составлении планов строи- тельства. При производстве земляных работ в зимних условиях возмож- ные повреждения строительных конструкций связаны со сжатием рыхлых насыпных слоев, приводящих к осадке конструкций и последующему их разрушению, а также с промерзанием грунта на этапе проведения строительных работ, причем разрушение конст- рукций происходит либо в период промерзания, либо оттаивания грунта. Разрушения конструкций из-за промерзания грунта связа- ны не столько с дополнительными затратами энергии, сколько с прямыми дополнительными расходами на переделки. Уменьшение расхода энергоресурсов на этапе выполнения земля- ных работ возможно без согласования сроков выполнения извест- ных этапов строительства в зимние месяцы. Наиболее дорогостоя- щими оказываются мероприятия по защите открытого грунта на большой площади строительных работ, по которой осуществляется транспортировка грузов в связи с возведением фундамента и кар- каса. Промерзание грунта, как правило, можно ограничить, разде- лив фундамент сооружения на части в результате тщательного предварительного планирования и организации работ Отрица- тельные последствия промерзания грунта можно уменьшить также путем ускорения выполнения земляных работ, а также в резуль- тате разового сосредоточения их на более ограниченном участке. Расходы на оттаивание грунта и на его прогревание находятся в среднем в прямой зависимости от времени и глубины мерзлого слоя и поэтому продолжительность оставления грунта незащищен- ным следует сокращать до минимума. Ю
Наиболее зн.тчительнан доля дополнительных энергозатрат на этапе но шедепип фундамент возникает из-за отрицательных но следствий, обусловленных промерзанием грунта, что существенно затрудняет выполнение работ, связанных с выемкой грунта и воз неденнем 1.тнопннгмых сооружений. С i рои ичн.с то на мер iiiom трутне приводит к увеличению оОьема трунта при его промерзании и, наоборот, к его уменьшению в период оттаивания с возникно- вением впадин на поверхности земли и с понижением несущей спо- собности поверхностных слоев Обработку мерзлого грунта можно облегчить либо путем его оттаивания, либо путем разрушения мерз- лого слон на мелкие куски. В дополнительных строительных расходах относительная доля энергозатрат, необходимых на оттаивание грунта, зависит от вида используемой тепловой энергии и типа обогревающего устройства, а также от способа выполнения строительных работ. Расход энер- гии будет минимальным при подводе тепла непосредственно в слой мерзлого грунта или на его поверхность и, кроме того, при исполь зовании эффективной тепловой защиты. Количество тепловой энергии, необходимой для оттаивания мерзлого грунта под фунда мент конструкции, зависит от к.п.д. применяемого способа, вида самого грунта и толщины мерзлого слоя. В обычных условиях удельный расход энергии составляет 50 — 200 кВт. ч/м2 оставшегося открытым грунтового основания конст рукции при глубине промерзания грунта около 1 м. На оттаивание грунта основания небольшого промышленного здания общей пло- щадью 1000 м^ расходуется около 5—20 м3 солярки. При этом до- ля расходов на используемые энергоресурсы, как правило, состав пяет примерно 40 50% всех затрат, необходимых на проведение работ по оттаиванию мерзлого грунта. 3.2. ПЛАНИРОВАНИЕ РАБОТ ПО ВОЗВЕДЕНИЮ ФУНДАМЕНТОВ И ПОДГОТОВКА К ЗИМНИМ УСЛОВИЯМ Влияние зимних условий на выполнение строительных работ необходимо учитывать еще до наступления зимы. В порайонном плане строительной площадки должны быть указаны участки, требующие принятия мер по защите от промерза- ния грунта. На таких защищенных участках не допускается дви- жение транспортных средств, если это приводит к ухудшению теп- лоизоляционных свойств защитного устройства. Защиту открыто- го грунтового основания строительного участка при помощи снеж- ного покрытия можно использовать при выполнении землеройных работ в зимних условиях, особенно в местах расположения трубо- проводов и кабельных линий, а также на участках расположения земляных полов различных сооружений и т.д. Грунтовое основа- ние полосы, отводимой для движения транспортных средств на строительной площадке, промерзает зимои на глубину до 1,5— 2,5 м, в зависимости от географического расположения и вида грунта. 11
Для выполнения альтернативных расчетов строительного производства необходимо иметь данные, например, о зависимости общих расходов от промерзания грунта, о потребности и энерго- ресурсах на оттаивание и обогревание грунта в различных усло- виях. о способах оттаивания и отделения мерзлого грунта, а также о влиянии температуры и снегопадов на проведение строительных работ. Еще на этапе проектирования следует учитывать влияние зим- них условий на планирование работ по возведению фундаментов как в отношении грунтового основания, так и самих фундамен- тов. В условиях жестоких морозов решающие преимущества обес- печивает высокая скорость сборки блочных фундаментов. При составлении поэтапного графика выполнения работ с ука- занием конкретных сроков требуется учитывать влияние зимних условий на возможную задержку выполнения строительных работ. Возникает необходимость выполнения некоторых дополнитель- ных работ, например, по удалению снега. Применение в таких случаях защитных покрытий на открытых участках грунта значи- тельно уменьшает отрицательное воздействие снегопадов. При приобретении защитных средств, материалов, а также устройств, предназначенных для обогрева и оттаивания грунта, следует согласовать с проектировщиками такие вопросы, как воз- можность использования насыпного легкого заполнителя (легкого щебня или соответствующих заменителей) на земляном полу в качестве защиты от промерзания грунта в период выполнения строительных работ. При взаимном согласовании работ, выполняемых различными организациями, следует учитывать возможную задержку оконча- ния известных этапов строительных работ вследствие промерза- ния грунта и воздействия других климатических факторов. Уста- новлено, что основными причинами задержек выполнения работ были простои, обусловленные сильными морозами, а также необ- ходимость оттаивания мерзлого грунта под фундамент особенно больших строительных объектов. В зависимости от способа оттаи- вания и площади строительного объекта на оттаивание мерзлого грунта требуется от нескольких часов до целой недели. Оттаивание происходит медленно при подогреве поверхности грунта, но доста- точно быстро при вводе горячего пара непосредственно в слой грунта. Подачу пара в грунт можно производить только по локаль- ным вводам, в то время как прогревание поверхности грунта осу- ществляется одновременно на большой площади. Опыт показы- вает, что для оттаивания участка площадью около 1000 м2 (при глубине мерзлого грунта 1,5 м) требуется несколько недель, если в качестве оборудования использовать паропроводящие агрегаты теплоцентрали строительного участка, калориферы и т.д. При анализе расходов необходимо уделять больше внимания зимним дополнительным расходам и причинам, обусловившим их появление. Усовершенствования могут быть направлены на улуч- шение способов выполнения тех строительных работ, которые обу- словливают появление наибольших дополнительных расходов. В 12
ошошении выполнения земляных работ и позволения (фундамен- тов нет никаких опубликованных данных о зимних дополнитель- ных расходах. Такие расходы возникают в случае выполнения до- полнительных строительных работ пли их усложнения, применения сверхнормативных материалов, в связи с ростом потребности в энергоресурсах, эксплуатацией различных устройств и удлине- нием продолжительности строительства. Задержка строитель- ных работ на две недели в связи с необходимостью оттаивания мерзлого грунта служит причиной роста эксплуатационных и об- щих расходов, например, дополнительного отопления построек на строительной площадке в течение того же срока. Путем регист- рации расхода энергоресурсов на этапе выполнения земляных ра- бот обеспечивается возможность принятия необходимых мер по экономии энергии. Зимние дополнительные расходы можно отнести к строитель- ным элементам по отдельности, если в номенклатуру выполняе- мых работ ввести новый литер "Работы в зимних условиях". В соответствии с данным литером подобные операции можно подразделить следующим образом: оттаивание грунта основания конструкции, удаление снега, прогревание грунта, оборудование теплозащиты и т.д. Работы по осуществлению защитных меро- приятий затем можно перенести как на этап выполнения земля- ных работ, так и на этап строительства каркаса здания. Расход энергии при выполнении работ по такому методу может быть зафиксирован по основным видам строительных работ — земля- ных, фундаментных, работ по строительству каркаса и т.д., что позволит ввести усовершенствования на соответствующих эта- пах. Технология возведения фундаментов в зимних условиях за- висит от места строительства и способа сборки блочных фунда- ментов: условий грунта как основания конструкций; типа здания и конструкций. Условия грунта и непосредственно тип самого здания сущест- венно влияют на объем работ по подготовке основания здания и на способ возведения фундамента. Возведение фундамента здания в зимних условиях на скалистом грунте технически довольно прос- то и, как правило, зимние дополнительные расходы невелики. При строительстве фундамента на грунтовом основании, подвержен- ном воздействию мороза, очень важно исключать возможность промерзания грунта основания в течение всего срока выполнения фундаментных работ. Необходимость в проведении мероприятий по опаиванию и обогреву грунта, а также его мерзпотозащите зависит от длительности возведения фундамента. Во многих слу- чаях использование фундаментных блоков позволяет ускорить выполнение работ. Преимущества фундаментных блоков неоспо- римы при строительстве в суровых климатических условиях. При возведении фундаментов из блоков уменьшается расход энергоресурсов, ускоряется ход работ и тем самым облегчается выполнение задачи по поддержанию грунта в талом состояния. 1.3
Однако устройство фундаментов из отдельных элементов предпо- лагает хорошую подготовку грунта основания здания; это обуслов- ливает определенные трудности, особенно при строительстве в зим- них условиях. Одна из форм возведения фундаментов в .зимних условиях — так называемое "строительство про запас", в соответствии с кото- рым возведение фундамента какого-либо объекта осуществляется до наступления зимних холодов, в то время как сам фундамент начинают использовать только в зимний период. "Строительство про запас" требует гибкости при выборе плановых сроков выпол- нения строительных работ и поэтому возможно, как правило, только на крупных строительных объектах, предусматривающих строительство нескольких зданий. При строительстве небольших домов такой способ обеспечивает достижение наибольших преиму- ществ. Фундаменты небольших зданий, как правило, закладывают- ся на небольшую глубину в грунт. При возведении неглубоких фундаментов "про запас" можно использовать конструктивную теплоизоляцию нижнего основания самого фундамента и защиту фундаментов от промерзания. 3.3. СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ ГРУНТА ОТ ПРОМЕРЗАНИЯ 3.3.1. Гдубина котлованов при отсутствии промерзания грунта. Работы по выемке грунта и увеличение строительных расходов за- висят от глубины промерзания грунта (рис. 1). Современный опыт показывает недопустимость возведения фундаментов на мерзлом грунтовом основании: перед началом фундаментных работ необхо- димо произвести оттаивание грунта или замену обледенелого грун- та талым. Глубину распространения мерзлоты можно оценивать исходя из данных о виде грунта, морозопродолжительности и глубине снежного покрова (рис. 2). Скорость промерзания грунта опреде- ляется ориентировочно с помощью тех же графиков, если извест- на температура. Талый грунт на дне траншеи промерзает зимой при температуре 20°С за два выходных дин (менее грех суток) на глубину 0,3—0,4 м, поэтому его нельзя оставлять без теплозащиты, чтобы не пришлось в последующем осуществлять оттаивание. С другой стороны, мерзлый слой грунта глубиной 1 м увеличивается на 0,2 м при морозе —20°С примерно в течение 10 дней, что озна- чает уменьшение скорости дальнейшего промерзания грунта с рос- том глубины мерзлоты. Соответственно снижается скорость оттаи- вания мерзлого грунта по меое роста его толщины. Глубина закладки фундамента на грунте, который не промер- зает в период выполнения строительных работ, зависит от време- ни года и продолжительности строительных работ. Если начало строительных работ по возведению фундаментов на грунте, про- мерзшем только на глубину не более 0,3 м и покрытом слоем сне- га, отнести на начало марта, то глубина закладки фундамента в г рунте, не имеющем мерзлоты или не промерзающем во время 14
Рис. 1. Зависимость расходов на выполнение земляных строительных работ от глубины промерзания при колебаниях общей глубины сооружаемых тран- шей в различных породах*, гравийной (а), моренах (б), песчано-суглинистых породах (в) и глинистых (г) Глубина мерзлого грунг? « Рис. 2. Зависимость глубины мерзлого грунта от морозопродолжительности и толщины снежного покрова
выполнения строительных работ, остается существенно меньшей, чем глубина закладки фундамента в непромерзающем грунте в случае постройки так называемых холодных зданий и конструк ций. Исходя из этого, конструктивные защитные устройства, предот- вращающие промерзание грунта, следует устанавливать на возмож- но более раннем этапе строительства или альтернативно увеличи- вать глубину закладки фундамента, если нет возможности осущест- влять защиту грунта от промерзания в период выполнения строи- тельных работ. При выполнении строительных работ целесообразно производить наблюдения за прониканием мерзлоты в грунт. Глубину мерзлоты можно определить либо путем измерения, либо путем оценок на основании данных о климатических факторах. В период строитель- ных работ необходимость использования данных о глубине зак- ладки фундамента в грунт без мерзлоты может возникнуть преж- де всего тех случаях, когда продолжительность пребывания грунтового основания в мерзлом состоянии небольшая или промер эание грунта незначительно. При закладке глубоких фундаментов зданий не всегда требуется применять теплозащитные устройства от промерзания грунта. 3.3.2 Изоляция фундамента от мерзлоты грунта. Термин "изо- ляция конструкций от воздействия мерзлоты" применяется для обозначения достигаемой теплоизоляции любых конструкций от воздействия мерзлоты. При поддержании грунта в талом состоя- нии и уменьшении распространения мерзлоты путем изоляции конструкций исключаются потери тепла из грунта, аккумулирован- ного земной поверхностью за летний период. Предотвращение промерзания грунта облегчает выполнение землеройных и на- сыпных работ в зимних условиях. Для защиты конструкций от влияния мерзлоты в период воз- ведения фундаментов целесообразно в первую очередь исполь- зовать конструктивную изоляцию фундаментов, а также спой теплоизоляции у основания фундаментов. Выбор параметров конструктивных защитных устройств от влияния мерзлоты осу- ществляется с учетом воздействия соответствующих климати- ческих условий. Строительство в зимних условиях можно облегчать уже на эта- пе проектирования конструкции фундаментов. Проблемы защи- ты фундаментов от влияния промерзания, возникающие при вы- полнении работ, частично решаются путем соответствующего раз- мещения конструктивных теплоизоляционных устройств, замены конструктивных элементов и проведения организационных меро- приятий работ. Наиболее трудные конструктивные элементы сле- дует изготовить заранее или по возможности отодвинуть сроки их возведения до конца зимы. Теплосодержание поверхностных слоев грунта уменьшается на протяжении всей зимы. Толщина защитного материала, необходи- мая для предотвращения распространения мерзлоты, зависит, в 16
частности, от среднегодовой температуры, морозопродолжитель- пос1и, т'пичины теплового градиенту (времени годи, места распо- ложения по стране), содержания влаги в грунте и других его тепло- технических характеристик. Наиболее распространенными теплоизоляционными материала- ми заводского изготовления являются ячеистые пластмассы, мине- ральная вата и легкий гравий. На выбор теплоизоляционного уст- ройства влияют прежде всего условия его применения и характер объекта, возможности использования конструктивного теплоизо- ляционного устройства в период выполнения работ, а также фи- зические свойства теплоизоляционного материала (теплопровод- ность, влагонепроницаемость, влияние влаги на изоляционные своисгва, механическая прочность) и его экономичность. В ка- честве противомерзлотных устройств, применяемых в период выполнения строительных работ, пригодны также многие природ- ные материалы, например, смола, снег и сухие грунты. Поврежде- ние полиэтиленовой оболочки защитных матов из минеральной ваты увеличивает содержание влаги в них, что приводит к росту теплопроводности. При использовании мерзлотозащитных устройств следует пом- нить: теплоизоляционный слой должен покрывать всю площадь за- щищаемого участка; влияние ветра, снижающее эффективность теплоизоляции, можно предотвратить, используя защитные покрытия; противомерзлотная защита должна быть установлена по месту на раннем этапе выполнения работ, поскольку теплосодержание по- верхностных слоев грунта непрерывно уменьшается на протяжении всей зимы; теплоизоляционные устройства должны быть защищены от про- мокания или выполнены из таких материалов, на теплоизоляцион- ные свойства которых наличие влаги влияет незначительно; не допускается повреждение теплоизоляционных устройств во время или после выполнения монтажных работ; особое внимание необходимо обращать на правильную с точки зрения обеспечения мерзлотозащитных свойств отделку углов зданий, земляных полов, несущих балок и свай; лротивомерзлотные устройства при необходимости должны быть оборудованы защитой от механического воздействия. 3.3.3. Организация защиты грунта от промерзания путем его обогрева. Защита грунта от промерзания в период выполнения строительных работ мо.кет быть организована путем применения различных способов обогрева, например, с помощью кабелей с большим электрическим сопротивлением, горячего воздуха или го- рячей воды, а также инфракрасного излучения. Необходимую теплоту получают с помощью электрического тока, солярки или сжиженного газа. Способ электросопротивления применяется двух вариантов: с использованием низкого, или защитного, напряжения и сете- вого напряжения. Поддержание грунта талым по способу электро- 17
сопротивления с использованием защитного напряжения приме- няется преимущественно для обогрева бетона, в то время как способ электросопротивления с использованием сетевого напря- жения, как правило, — для обогрева грунта. Преимущества способа электросопротивления с применением защитного напряжения заключаются в следующем: используемый электрический провод сопротивления дешевле, чем кабель с высоким электросопротивлением; потребляемую мощность для оттаивания грунта можно просто регулировать при помощи трансформатора; данный способ пригоден для обогрева бетона. Недостатки способа электросопротивления, базирующегося на применении защитного напряжения: высокая стоимость токопроводящих кабелей; возможность перегорания провода сопротивления; высокая стоимость трансформатора, приобретенного для ис- пользования исключительно в режиме оттаивания грунта Провода с высоким электрическим сопротивлением можно смонтировать на поверхности грунта или в грунте на необходимой глубине, а также под фундаментом или внутри фундамента в за- висимости от вида обогреваемой конструкции и объекта. Надеж- ность такого электрообогрева обеспечивается в результате исполь- зования двухкратной петли. Допустимая мощность обогревающего провода, как правило, не превышает 100 Вт/м и на практике доста- точная мощность колеблется в пределах 20—50 Вт/м в зависимости от дополнительной защиты провода, расстояния между проводами и места их расположения. Аналогичным способу электросопротивления можно считать способ оттаивания грунта или поддержания его в талом состоянии с помощью водопроводных или паропроводных труб. Горячая во- да или водяной пар подаются в пластмассовые или резиновые труб- ки, смонтированные на поверхности грунта или на некоторой глу- бине от поверхности грунта в виде петель. Интервалы между петля- ми выбираются такими же, как и для способа электросопротивле- ния или большими. Новый способ обогрева грунта подходит для таких строительных площадок, на которых имеется теплоцентраль или легко можно получать горячую воду. Промерзание грунта в период выполнения строительных работ можно предотвратить также с помощью горячего воздуха или пара. Над защищаемым объектом возводится навес высотой 0,2—0,5 м, в который подводится с одного или нескольких мест пар или го- рячий воздух с тем, чтобы тепло распределялось равномерно по всей защищаемой площади Недостатком этого способа является низкий уровень к.п.д. использования энергии. Необходимость обеспечения рециркуляции тепла нередко требует выветривания его из-под за- щитного сооружения. При использовании мощной тепловой защи- ты, например, при коэффициенте 0,5—1,0 Вт/ (м2- °C), уменьшается расход энергии и снижается продолжительность эксплуатации теплогенерирующего оборудования. 18
В снучас припуди11Ч1ыи>и рециркуляции н»рнчон> воздуха цене сообразно установить под навесом вентилятор для нагнетания по- догретого воздуха. Пар или горячий воздух можно испдльзовать только при прове- дении весьма кратковременных защитных мероприятий, когда монтаж теплоизоляционных устройств невозможен из-за слож- ности конструкций или по другим причинам. Обогревание паром или горячим воздухом фундаментов, возводимых путем укладки бетона на месте строительства, одновременно обеспечивает эффек- тивную защиту от промерзания грунта, однако при этом темпера- тура оказывается неоправданно высокой с точки зрения мерзлото- защиты. Обогрев грунта при помощи инфракрасного излучения можно считать наилучшим технологическим способом для поддержания грунта в талом состоянии. Если на защищаемую площадь поверх- ности грунта можно сделать защитное покрытие или возвести над ней защитный ангар, то уровень расхода тепловой энергии можно поднять до удовлетворительной величины. Способ инфракрасного излучения обеспечивает поддержание температуры поверхности грунта около 0°С. Расход тепловой энергии по этому способу для получения более высокой темпера- туры грунта означает увеличение затрат. Для поддержания доста точно низкой температуры поверхности грунта излучатели необхо- димо монтировать высоко над обогреваемым объектом или отрегу- лировать их на небольшую мощность. При работающей системе обо- грева обеспечивается эффективное выполнение строительных ра- бот на всем талом участке строительной площадки. 3.3.4. Способы наблюдения за функционированием мерзлото- защиты. Эффективность функционирования мерзлотозащиты в период выполнения строительных работ непрерывно контролирует- ся путем наблюдения за динамикой изменения климатических факторов и сравнения фактических результатов измерения морозопродолжи- тельности с соответствующими данными, заложенными в расчетах на этапе проектирования, определения глубины и скорости промерзания грунта, а также замера его температуры. Глубина мерзлоты грунта определяется либо путем пробного бурения, либо при помощи прозрачной поли- этиленовой мерзлотной трубки, заполненной водой. Трубка встав- ляется внутрь защитной трубы, предварительно установленной в земле. Место замерзания воды в полиэтиленовой трубке указы- вает на фактическую глубину распространения мерзлоты в окру- жающем грунте Температуры грунта измеряют с помощью наиболее надежных термопарных устройств Датчик изготовляется, например, из медь- константановои проволоки, причем обмотки измерительной го- ловки соединяют между собой и специальным измерительным прибором замеряют разность потенциалов, возникающих в провод чикал Преимуществами таких термопар являются их невысокая стоим >сть, малогабаритность, точность и скорость измерения. 1?
3.4. РЫТЬЕ И ЗАСЫПКА КОТЛОВАНОВ Прочность грунта значительно изменяется в результате сниже- ния его температуры ниже 0°С. Прочностные характеристики мерзлого грунта зависят, в частности, от его плотности, темпе- ратурь! и содержания влаги. Для выполнения земляных строительных работ рост прочнос- ти грунта на срез создает, с одной стороны, затруднения, а с дру- гой — полезные возможности. Заледенение грунта, как правило, усложняет рытье углублений и тем самым снижает производи- тельность труда, однако при ведении строительства на мягком грунте заледенение его поверхностных слоев может способст- вовать повышению несущей способности грунта. Прочностные характеристики сухого грунта несущественно изменяются даже при низких температурах. В связи с этим можно производить рытье котлованов и их уплотнение в весьма сухом песчаном или гра- вийном грунте (влажность грунта менее 2 %), находящемся в про- мерзшем состоянии. Наибольшие помехи, связанные с мерзлотой, возникают при рытье грунта на небольшую глубину, т.е. при закладке неглубо- ких фундаментов. Укладка обычных и обогревающих кабелей в грунт производится чаще всего на глубину примерно 0,6—1,0 м, а глубина закладки мелких фундаментов составляет 0,3—1,0 м и т.д. Увеличение глубины рытья для закладки фундаментов при- водит почти всегда к соответствующему росту общих расходов и расходов, связанных с повышением потребностей в энергоресур- сах. Если закладка фундамента осуществляется на небольшую глубину, а толщина промерзшего слоя больше толщины слоя грунта,- который необходимо удалить по правилам возведения фундамен- тов, то часто бывает выгоднее закладывать фундамент на такую глубину, куда не доходит слой мерзлоты. Тем самым исключается выполнение технически трудно осуществимых земляных работ по засыпке котлованов, и для отделения обледеневшего грунта вмес- то оттаивания можно использовать менее энергоемкие способы. Работы по рытью можно облегчить путем разрушения или оттаи- вания мерзлого слоя грунта. Уменьшение расходов и экономия энергии зависят, в частности, от: типа конструкции и этапа выполняемых работ; глубины распространения мерзлоты; вида грунта; механизмов и устройств, имеющихся в распоряжении строите- лей; жесткости графика выполнения работ; назначения мероприятий по оттаиванию или отделению про- мерзшего грунта. Например, в случае строительства наиболее типичных земляных полов необходимость замены больших масс заледеневшего грун- та производится в несколько этапов. Если заледенелый грунт осно- вания или подсыпка по своим свойствам, в том числе по плотнос- 20
ти, подходи! длн использовании в качестве подсылки под полом, то до начала строительных работ должно быть произведено полное оттаивание грунта. При этом замена больших масс грунта с точки зрения экономии знергоресурсов в некоторых случаях может ока- заться более выгодной, однако по общим расходам всегда более дорогое топ щей. В результате уплотнения грунта как материала достигается, в частности, повышение несущей способности и прочности на срез непосредственно грунта и конструкции, уменьшение деформа- ции готовой конструкции, снижение водопроницаемости, а также не- зависимость от колебаний метеорологических условий. На завершение работ по устройству подсыпки в зимних усло- виях необходимо обращать особое внимание. Не допускается строительство конструкций с подсыпкой на мерзлом грунте, кро- ме того, сам материал подсыпки не должен замерзать во время строительных работ. Не допускается возведение фундаментов на промерзшей подсыпке, в этом случае слой подсыпки предваритель- но должен быть подвергнут оттаиванию и уплотнению или пол- ностью удален. Вместо строительства на подсыпке значительно надежнее закладывать фундамент на естественном грунте, если невозможно приобрести материалы подсылки или уплотнительные устройства, соответствующие суровым климатическим условиям. При возведении фундаментов в зимних условиях наибольшие затруднения возникают на этапе строительства нижнего слоя земля- ных полов, и они усиливаются с ростом толщины этого слоя. При устройстве подсыпки в зимних условиях на степень ее уп- лотнения и на количество энергии, необходимой на создание этого уплотнения, влияют главным образом следующие факторы: вид грунта (гранулометрия, форма гранул, гидравлические ха- рактеристики) ; температура окружающего воздуха и вещества грунта; содержание влаги в материале; способ уплотнения и применяемые для этого механизмы. Крупные куски грунта уплотняются легче, чем мелкие, у кото- рых труднее удаляется вода и воздух из пор между гранулами. Толщина слоя грунта, уплотняемого за один прием, также зависит от его вида. При уплотнении насыпного грунта в зимних условиях возрастает расход потребляемой энергии в связи со снижением температуры грунта и повышением концентрации в нем влаги. В зимних условиях толщина уплотняемых слоев насыпного грунта уменьшается на 30—60% и поэтому количество затрачиваемой ра- боты в зимних условиях возрастает в 2—3 раза по сравнению с летним. В Финляндии разработана специальная марка морозоустойчи- вого бетона "Рудус", схватывание которого происходит вплоть до температуры — 15°С, после чего процесс твердения замедляет- ся и полностью приостанавливается. Он предназначен для облегче- ния производства строительных работ в зимних условиях и поз- воляет заполнять формы без применения обогрева и защитных мер. 21
Рис. 3. Рост прочности на сжатие морозоустойчивого (твердеющего на моро- зе) бетона "Рудус" при температурах — 10°С и — 15°С. Морозоустойчивый бетон "Рудус" представляет собой готовую' сухую смесь компонентов с использованием в качестве вяжущего портландцемента (максимальный размер зерен 3 мм) без содержа- ния каких-либо коррозионно-активных веществ. Такой бетон мож- но применять на строительстве после добавления воды по инструк- ции. Время его укладки после добавления воды — около 30 мин. Этот бетон не разрушается даже в раннем возрасте, и дальнейшее его твердение происходит с повышением температуры воздуха. Морозоустойчивый бетон "Рудус" пригоден для любых строи- тельных работ, связанных с укладкой бетона в зимних условиях. 4. БЕТОНИРОВАНИЕ В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ 4.1. ПОДГОТОВКА К ЗИМНЕМУ БЕТОНИРОВАНИЮ Особым мероприятиям по бетонированию в зимних усло- виях придается очень большое значение. ' В условиях, когда среднесуточная температура воздуха опуска- ется ниже +5°С, существенно замедляются реакции схватывания и процессы твердения бетона, а ночные морозы могут обусловить возникновение повреждений в структуре в связи с замерзанием только что забетонированных конструкций. Для сохранения качества бетона наиболее важным в зимних ус- ловиях является замерзание жидкой фазы. Бетон должен достичь такой прочности, при которой обеспечи- вается удаление опалубки. Это решающим образом влияет на ско- рость оборота опалубки, на график выполнения работ и на величи- ну расходов. Термин "прочность к моменту замерзания" применяется для обозначения минимальной прочности, которой должен обладать бетон, прежде чем он может заледенеть, не теряя при этом пре- 22
дуемо।репных оконча1елы1ых характеристик. Слишком ранпии момент замерзания бетона снижает его прочность и повышает во- допроницаемость. Минимальная прочность к моменту замерзании бетона различ- ных классов прочности: Класс прочности: К 10 К 20 К 30 К 40 К 50 К 60 Прочность к мо- менту замерзания g g 7-8 9 МН/м2 Понятие о минимальной прочности нельзя путать с понятием мо- розостойкости бетона, применяемого для обозначения способнос- ти бетона, затвердевшего й достигшего своей прочности, противо- стоять повторяющимся циклам замерзания и оттаивания. Термин " прочность к моменту удаления опалубки", или "рас- палубочнач прочность", обозначает прочность бетона, после дости- жения которой можно снять и удалить опалубку и все опоры. Сред- няя величина прочности бетона должна составлять не менее 60% проектной прочности, если не предъявляются особые требования. Для обеспечения ровного рабочего ритма без помех при выпол- нении работ по возведению каркаса конструкции предусматри- вается осуществление этапов необходимого планирования, пред- варительной подготовки и составления подробного плана меро- приятий. На этапе составления плана и осуществления предвари- тельной подготовки работ по бетонированию по месту, согласно Рис. 4. Зависимость прочности на сжатие бетона марки К 20 от длительности и температуры твердения 1 — +20°С; 2 — —8°С; 3 — в течение 7 сут — 8°С, затем з-3°С; а — прочность на ока rue замороженного бетона, время с момента укладки 7 сут ; в - мни- мая прочность к моменту замерзания 7-суточного бетона; с — снижение проч- ности на сжатие бетона, происходящее на ранней стадии замерзания бетона 23
проекту, необходимо составлять пояснения о влиянии следующих факторов (с указанием возможностей и ограничений, которые обу- словлены этими факторами) на получение требуемых качеств бе- тона: оборудование по возведению опалубки и его использование; применимость способа обогрева с используемым оборудова- нием по возведению опалубки; очистка коренного грунта, скалы, устанавливаемых конструк- ций, опалубочных форм и арматуры от снега и льда; способы осуществления обогрева бетона и контроль за процес- сом обогрева; вид бетона и добавляемых материалов; оборудование для бетонирования; процесс бетонирования, его продолжительность и выбор време- ни начала бетонирования; мероприятия по уходу после снятия опалубки и обеспечению качества бетона; средства теплозащиты; организация теплозащиты; разборка теплозащитных устройств и опалубки. План мероприятий должен быть составлен на основании данных о перечисленных факторах, чтобы обеспечить получение бетона требуемой прочности для удаления опалубки. К мероприятиям по предварительной подготовке относится также заблаговремен- ная проверка исправности всех обогревающих устройств, а также своевременная доставка необходимых средств и вспомогатель- ных материалов на рабочий участок. 4.2. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ТЕМПЕРАТУРУ БЕТОНА 4.2.1. Температура бетонной смеси. Исходная температура бе- тонной смеси должна быть тем выше, чем ниже температура наруж- ного воздуха, чем длиннее путь транспортировки бетонной смеси, чем продолжительнее время между изготовлением бетонной смеси и уплотнением ее в опалубке-форме и принятием мер по защите. Величина потерь тепла зависит и от эффективности защиты бетон- ной смеси на этапе транспортировки, а также от числа перегрузок бетонной смеси. Температура бетонной смеси непосредственно после бетонирования должна составить не ниже 5°С и не выше +40°С, а в случае применения быстро твердеющего портландце- мента — не выше +30°С (согласно строительным правилам Фин- ляндии) . В связи с этим начальная температура бетонной смеси во время перевозки в зимних условиях должна быть не менее +15°С. Эта рекомендация не относится к работам по возведению массивных бетонных конструкций. Если температура наружного воздуха опускается ниже 0°С, как правило, температуру бетонной смеси необходимо повышать по меньшей мере на число градусов мороза (т.е. +15°С плюс число градусов мороза). 24
Снижение температурь! бетонной смеси во время ее перевозки на обычных транспортных средствах (автомобиль-бетоновоз ем- костью 4 5 м3) но данным измерений должно составлять 1 3°С при разнице температур наружного воздуха и бетонной смеси в пределах 15—40°С и продолжительности транспортировки 15—45 мин. Тепловые потери при выгрузке бетонной смеси достигают примерно 1—2°С. Дальнейшее охлаждение бетонной смеси в результате необхо- димых перемещений ее на самом рабочем участке можно опреде- лить по номограмме на рис. 5. Для минимального снижения температуры бетонной смеси пе- реносить ее в опалубочную форму следует как можно быстрее и при минимальном числе рабочих операций. При строительстве в зимних условиях целесообразно оснащать лотки для приема и пе- ремещения бетонной смеси теплоизоляцией и устройствами по- догрева. Бетонирование с применением бетононасосов обеспечи- вает быструю подачу бетонной смеси в опалубочную форму и поэ- тому является хорошим способом для зимних условий. Трубу бе- тононасоса рекомендуется снабдить теплоизоляцией по крайней мере в тех случаях, когда расстояние подачи бетонной смеси доста- ючно большое или в процессе работы насоса предполагается де- лать oci ановки. Бетонирование насосом целесообразней применять для непре- рывного заполнения больших опалубочных форм. Этот способ требует хорошей предварительной подготовки. Рис. 5. Номограмма для определения времени остывания бетонной смеси на рабочем участке во время перемещений и выполнения бетонных работ (доставка с помощью подъемного крана) Тсо — температура бетонной смеси е бетономешалке (в лотке для подачи бетонной смеси); 'с — температура бетона,у плотненного после укладки в опалубочную форму; Та — температура наружного воздуха 25
4.2.2. Тепловыделение бетона. При твердении бетона происхо- дит реакция взаимодействия цемента с водой, сопровождающаяся выделением тепла. Иитенсиинисть выделении тепла прямо пропор циональна количеству цемента, а скорость тепловыделения повы- шается с ростом температуры бетона. Быстротвердеющий цемент при реагировании с водой выделяет большее количество тепла, чем наиболее распространенные марки цемента. Прочность бетона в раннем возрасте ускоряется с повышением тепловыделения цемента. Таблица 4.1. Выделение гидратационного тепла цементами финских марок при температуре + 20°С, кДж/кг цемента Марки цемента Продолжительность, сутки 1 2 3 7 | 28 С низким тепло- выделением 80-130 130-190 160-220 190-250 230-290 Обычные марки 130 210 190-250 210-270 250-310 310-380 Быстро твердею- щие 200-250 250-310 280 340 310-380 350-440 Повышение температурь! бетона в связи с увеличением выделе- ния гидратационного тепла можно приближенно вычислить после- дующей формуле (без учета теплопотерь) : r = Te + fC/(Ce/?R)J w, где Т — усредненная температура бетона, °C, TR — исходная температура бетонной смеси, °C; С — количество использованного цемента, кг/мЗ; Св — удельная теплоемкость бетона, равная 0.25 ккал/кг-°С = 1,05 кДж/ /кг К = 0,30 Вт-ч/(кг . °C); /? в — удельный вес бетона, кг/мЗ (-2 400 кг/мЗ); /V — количество выделяемого гидратационного тепла в начальный период времени — t, кДж/кг цемента Если бы удалось полностью предотвратить возможность тепло- передачи от бетонной плиты толщиной 200 мм, то температура бетонной смеси (исходная +20°С) повысилась бы во время твер- дения в течение первых суток примерно на 12°С (при использова- нии обычных марок цемента 250 кг/мЗ). Количество гидратационного тепла, выделяемого цементом при твердении, выражается числом, равным произведению температу- ры в градусах на время твердения в часах. Для определения тепло- выделения при твердении (кДж/кг цемента) цемента финских марок используются следующие уравнения: /V = 8,4 + 370-ехр [— (120//V °'8)] , для обычных марок порт лан дцемен га IV = 10,5+ 407-exp f — (100//V ,8Z)1, для быстротвердеющих цементов В приведенных соотношениях величина N обозначает коли- чество гидратационногоТепла, выражаемого °C-ч и определяемого из соотношения: 26
i ZZ (r* ton. c • J|l> > > I > ПЛ I flop'll >(’4J (><M l»rhi »rt tlp<>n<rt t Полное эффективное использование собственного тепловыделе- ния бетона можно считать способом его термической обработки, обеспечивающим уменьшение потребности в поступлении внешней тепловой энергии на обогревание бетона. Таким образом можно добиться эффективного использования собственного тепловыде- ления бетона для достижения прочности бетона в раннем возрасте, если правильно выбрать, должным образом осуществить и контро- лировать тепловую обработку, а также предусмотреть соответст- вующую теплозащиту твердеющего бетона 4.2.3. Температурные изменения бетона в опалубке. На основа- нии прямых измерений за величину снижения температуры неза- щищенной бетонной плиты, получаемой в результате твердения в опалубке уплотненной бетонной смеси, принимается величина око- ло 15°С/ч от разности температур бетона и окружающей среды.. Рассматриваемая величина является приближенной, пригодной для практических цепей. Температура бетонной плиты без тепловой защиты (после укладки бетонной смеси в опалубку) всего за один час снижается на 3-7°С. Время охлаждения незащищенной верхней поверхности бетон- ной плиты до температуры 0°С приближенно можно определить по графикам на рис. 6. Рис. 6. Время охлаждения верхней поверхности незащищенной бетонной плиты до температуры 0°С, если исходная температура бетонной смеси сос- тавляет О— +20°С и температура наружного воздуха находится в пределах от-15° до —5сС. 27
Анализ изменений усредненной температуры бетона в опалубке в период тепловой обработки можно вычислить теоретически, ес- ли известны исходные данные и условия протекания процесса. Коэффициент теплопередачи бетонной плиты, не имеющей ни тепловой защиты, ни покрытия, равен примерно величине К- = 10VF, Вт^и^.Оф ( I/ — скорость ветра, м/с). Таким образом, коэффициент теплопередачи на практике равен 17—23 Вт^2-°С). Усредненная температура бетона во время процесса твердения может быть определена по формуле: т = Тв < (С/С, /?в /ИГВ/?В) И/ -Z(KA 2 / УСЁ Rв) (Т-Ти )Д t, где Т — усредненная температура бетона, °C; 7"в — начальная температу- ра бетонной смеси после уплотнения ее в опалубке, °C; С — количество цемента, кг/мЗ; Св — удельная теплоемкость бетона, кДж/кг • °C [0.25 ккалдкг • °C) = 1,05 кДж/(кг - К) = 0,30 Втч/[кг °C)]; Re - удельный вес бетона, кг/мЗ (равен 2 400 кг/мЗ); /V — теплота гидрата- ции за интервал времени 0 — t, кДж/кг цемента (см. 4.2.2.); Лт — обогреваемая площадь поверхности бетона, м2; > К — объем обогреваемой конструкции, м3; — внешняя энергия, полученная бетоном в резуль- тате его тепловой обработки, кДж/м2; /f^ — коэффициент теплопрони- цаемости поверхности Аг в момент проведения вычислений, 8тДриЗ-°С); -t — температура наружного воздуха, °C; — интервал времени, который выбирается в зависимости от скорости изменения температуры, ч. Количество внешней энергии может быть представлено в следующем виде: -i Wu =- ZPUM, где Ри — мощность (мощность нетто), при которой осуществляется обо- грев. Тепловая защита бетонной плиты и конструкция опалубочных форм существенно влияют на распределение температуры бетона и на величину теплопотерь. В табл. 4.2 приведены некоторые теоре- тические значения коэффициента теплопроницаемости для различ- ных материалов, используемых при сооружении опалубочных форм и в качестве защитных покрытий. Таблица 4.2. Величины коэффициента теплопроницаемости некоторых материалов опалубочных форм и защитных покрытий Конструкционный материал Толщина, м Теплопроводность, ВтДм • °C) Коэффициент теплопрони- цаемости К. Вт^2. ос) Опалубочная форма Незащищенная сталь 0,005 40 20 Фанерная опалубка 0,015 0,14 6 Доска естественной влажности 0,022 0,20 6 Доска, высохшая на воздухе Опалубочная форма с теплоизоляцией, многослойная: 0,022 0,14 (5) 28
npoihtttmtiHUfi J 2 Кслклрукционныи материал 1 опщинл. м eiiiiotipouoAifoci ц Коэффицицн i ВтДм.°С) теплопроницае- мости К, Вт#и--» • °C) фанерная опалубка ячеистая пластмасса фанерная опалубка Слой полиэтилена непосредственно на поверхности бетона Мат из минеральной ваты в полиэтиленовой оболочке расчетная величина при многократном использовании 0,015 0,050 0,010 Защитные покрытия 0,002 - 0,14 0,04 0,14 0,050 0,04 0,040 0,05-0,10 0,7 (20) (0,8) (1,2-2,4) В качестве коэффициента теплопередачи принята величина, по- лученная на основании теоретических расчетов и температурных измерений: при расположении теплозащитных коробов (рис. 7) на высту- пах для стен на 100—150 мм выше уровня уложенного бетона, в случаях, когда краевые зоны Оборудованы защитными покры тиями для предотвращения охлаждающего влияния ветра и пото ков воздушных масс, коэффициент К = 12—15 Вт^м2 • °C); при тщательной теплоизоляции бетонной плиты с использова- нием обычных защитных покрытий коэффициент К = 17—20 Вт/ ^,2 • °C). Рис. 7. Поперечный разрез теплозащиты в виде ко- роба. Конструкция короба с элементами жест- кости. Такой короб теплозащиты уславливает- ся на строительной конструкции при помощи подъемного крана. В коробе имеются кольца для его захвата крюками подъемного крана с обеих сторон с поверхности / — опалуЬочная фанера толщиной 6 мм; 2 — слой теплоизоляции толщиной 50—150 мм; 3 — опалубочная фанера толщиной 12 мм; 5 6 4 профипирооанный стальной листопрокат; 5 — слой теплоизоляции толщиной 50—100 мм; 6 опалубочная фанера толщиной 12 мм Такое применение теплозащитных коробов не приводит к су- щественному снижению скорости теплопередачи и переноса влаги из бетона. Только в результате устройства теплозащитного короба вплотную к бетонной поверхности непосредственно сразу после бетонирования обеспечивается поддержание сравнительно высокой температурь! бетона и практическое использование выделяющегося гидратационного тепла в бетоне. При этом в качестве теоретическо- го коэффициента теплопередачи получается К = 1 — 2 ВтДмг • °C).
4.3. СПОСОБЫ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ БЕТОНА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ОПАЛУБКИ 4.3.1. Электрообогрев. Электрообогрев применяется для тепло- вой обработки бетона либо с помощью проводов, укладываемых внутри бетонной смеси, либо в виде элекгрообогрева с техничес- ким устройством, когда провода располагаются на опалубочной форме. Электрообогрев бетона особенно пригоден для фундаментов с анкерами, колонн, балок, нижних участков стен, выступов стен, швов конструкций, краевых зон элементов конструкций, а так; же конструкций, соприкасающихся с холодным бетоном, скаль- ным грунтом или обычным грунтом, для обогрева краевых зон опалубочных форм и конструкций. Для массивных конструкций и конструкций с большой площадью поверхностей более пригод- ны другие способы обогрева. Для способа обогрева проводами характерно возникновение в конструкции относительно больших градиентов температур, кото- рые можно выровнять путем использования небольшого расстоя- ния укладки провода с высоким электросопротивлением и разме- щения такого провода в холодных зонах бетонной конструкции. Рекомендуемая удельная мощность обогревающего провода, как правило, не превышает 100 Вт/м, а в исключительных случаях составляет 130 Вт/м. С увеличением мощности применяемого про- вода возрастают температурные градиенты в бетоне, увеличиваются потери прочности бетона в зонах вокруг греющего провода и, кро- ме того, возможен перегрев у провода. Как правило, рабочая удельная мощность греющего провода меняется в пределах 40— 100 Вт/м. При этом максимум потребляемой мощности приходит- ся на период подъема температуры. По вопросам электрообогрева бетона с использованием провода с высоким электросопротивле- нием изданы специальные инструкции. Жесткий "опалубочный" способ электрообогрева обозначает обогрев бетона через поверхность опалубочной формы. В качестве нагревательных элементов используются электросопротивления, которые жестко монтируются на опалубочных конструкциях по- разному в каждом конкретном случае. Эпектрообогрев опалубочных форм рентабельно использовать s случаях, когда применяемое оборудование содержит в себе го- товую теплоизоляцию и когда это возможно вообще. Для крупно- габаритных элементов электрообогрев был общепринятым спо- собом обогрева с использованием либо рабочего низкого напряже- ния, либо непосредственно сетевого напряжения. В настоящее вре- мя при изготовлении опалубочных форм в них монтируется систе- ма электрообогрева с использованием непосредственно сетевого напряжения. Мощность, необходимая для осуществления эпектрообогрева, распределяется практически равномерно по всей поверхности опалубки. Потребность в электроэнергии для обогрева краевых зо
Рис. 8 Крупногабаритная опалубочная форма с системой обогрева на основе использования греющего кабеля, рассчи- танного на сетевое напряжение 7 — опалубочная фанера толщиной 15мм; 2 — плита; 3 — слой теплоизоляции тол- щиной 50—75 мм; 4 — лист железа с галь- ваническим покрытием; 5 — горизонталь- ные оттяжки размером 50x125 К250; 6~ левую к а из стального листа К800; 7 — олора опалубочной формы; 8 — перила в виде парапета; 9 — греющий электричес- кий кабель 4 1 Рис. 9. Опалубочная форма с системой электрообогрева не- посредственно от сети перемен- ного тока 1 — слой теплоизоляции толщи- ной 50—75 мм; 2 — деревян- ные поперечные несущие опоры К250; 3 — балка; 4 — опалу- бочная фанера толщиной 12 мм; 5 — жесткая плита; 6 — листовое железо с галь- ванопокрытием; 7 — башмак опалубочной формы; 8 — грею- щий кабель зон бетонной конструкции и краев опалубочных форм значитель- но больше, чем для центральных участков соответствующих эле- ментов. Удельная мощность при электрообогреве имеет следующие значения: опалубочной формы настольного типа 200—500 Вт/м2; в обеих частях крупногабаритных опалубочных форм 150 -200 Вт/м 2. Цикл использования (оборот) опалубочных форм плитного ти- па составляет, как правило, 2—3 суток и крупногабаритных форм — 1—2 суток. Крупногабаритные формы с соответствующей теплоизоляцией допускают использование весьма "горячей бетон- ной смеси". При лом температура бетонной смеси поднимается уже на бетонном узле до 40°С и даже выше. В этом случае в цент- ральной зоне бетонных конструкций не требуется применять гр 'Ющи’.: провода. Достаточно по краям таких конструкций обору- до; а. । систему форм с проводами.
Рис. 10. Краевой ограничитель опалубочной формы для полу- чения бетонных плит, оборудо ценный системой элоктрообо грека. Ограничитель закреп- ляется либо к краю формы с использованием регулирующей штанги, либо к поверхности формы при помощи штырей или винтов Рис. 11. Нижний край крупно- габаритной опалубочной фор- мы. В нижней части смонти- рованы греющие кабели Рис. 13. Рекомендуемые положения и направленность теплового излучения при обогреве угловых опалубочных форм с поверхностями из стали 32
Рис. 12. Рекомендуемые положения и направленность теплового излучения от инфракрасных излучателей в случае обогрева опалубочных форм плоско- го типа Оборудованные теплоизоляцией опалубочные формы плоского типа обеспечивают возможность использования также "горячей бетонной смеси". При этом теплозащита только что отформован-- нои бетонной плиты должна быть организована так, как зто пре- дусмотрело в разд. 4.5.1. Следует отметить, что обогреву подвер- гаются только краевые зоны конструкций. ПогребноС|ь обо|рева всегда следует оценивать путем выполне- ния необходимых расчетов, предварительных экспериментов и измерений температуры, учитывая свойства используемого обору- довании. зз
4.3.2. Обогрев бетона инфракрасным излучением. Способ обо- грева бетона инфракрасным излучением пригоден для обширных и относительно массивных конструкций. Прогрев бетона можно осуществлять как путем непосредственного облучения, так и через стенки форм и т.п. В случае использования способа опосредованного инфракрасно- го обогрева сами обогреваемые опалубочные формы должны обла- дать хорошей теплопроводностью. Чаще всего они представляют со- бой стальную конструкцию. Фанера как жесткий конструкционный материал может быть использована в качестве промежуточной среды. В этом случае необходимо достаточно часто контролировать температуру поверхностей несущих и опорных конструкций фанер- ных опалубочных форм. Древесина, будучи пористым материалом, представляет собой хорошую теплоизоляцию, препятствующую прониканию тепла в бетон и поэтому не пригодна как конструк- ционный материал для опалубочных форм при использовании инфракрасного излучения. Кроме того, с повышением температу- ры древесины в облучаемом пространстве выше -г8О°С сущест- венно повышается опасность возникновения пожара. При исполь- зовании опалубочных форм из армированных пластмасс обеспе- чивается возможность практического использования инфракрас- ного излучения, однако необходимо убедиться, в какой мере та- кая пластмасса выдерживает данные температуры. При обогреве бетона 'С использованием непосредственно инфра- красного излучения облучаемую поверхность бетона покрывают полиэтиленовой пленкой, которая легко пропускает это излуче- ние. Пленка предотвращает быстрое испарение с поверхности бе- тона. В случае использования деревянных опалубочных форм единственной возможностью ускорить твердение бетона является направление инфракрасного излучения непосредственно в бетон, без какой-либо промежуточной среды. Способ обогрева бетона при помощи инфракрасного излучения весьма чувствителен к влиянию ветра и дождя, поэтому влияние этих факторов следует устранить путем возведения защитных уст- ройств. Инфракрасные излучатели, как правило, должны быть направле- ны на те части опалубки, в которые укладывается бетон. В случае применения опалубки на углах и обогрева при помощи инфра- красного излучения коэффициент использования опалубки равен одним суткам. Когда забетонированный свод оборудован тепло- защитой непосредственно после бетонирования и пространство для пропуска инфракрасного излучения защищено от возможного воздействия ветра, в качестве удельной величины общей расчетной потребности электроэнергии в зимних условиях рекомендуется принять значения 90—120 кВт - ч/мЗ бетона. Расчетная величина удельной мощности для рассматриваемого случая составляет 6—7 кВт/м опалубки стены. При использование кассетной и заводской технологии форм на- стольного типа и способа их обогрева при помощи инфракрасного 34
и uiyu-mi.t уД1И1.1|.|>| iu-iiii'iiiii.i (Книги iioipi-tnioi ih текIpo.nicpi nil i зимних условиях cocidBiifter /0 100 kBi • ч/м^ бетона. При этом i мт icii г ниду -no bcioiinpycMJil конструкции оборудована leu nun hiiiiii(in4i и iifi.iiio'iciio охлаждающее iihiihiiihi neip.i I'.ioii'Iiliu iieinriini.i удельной мощпост u лом случае coclJluwu I 1,2 kBi/m При использовании технологии с кассетными и крупногабарит- ными опалубка ли и способа обогрева от инфракрасных излучате- лей общая удельная потребность в электроэнергии равна соответст- венно 120 180 кВ г - ч/мЗ бетона. Расчетная величина мощности н этом случае достигает 7—11 кВт/м для опалубочных форм стены или 3,5—6 кВт/м при двустороннем обогреве опалубки стены. Таблица 43 Расход топлива и тепловой энергии при использовании технологии с угловыми опалубочными формами 1 Тепловой эквивалент солярки — около 10 кВт -ч/п, сжиженного газа — около 13 кВт-ч/л. Расчетные величины мощности, идущей на обогрев бетона, сле- дует выяснять отдельно в каждом конкретном случае, при этом особое внимание необходимо уделять внешним условиям, исправ- ности обогревающего оборудования и теплозащите. Путем улуч- шения теплозащиты в соответствии с п. 4.5 обеспечивается воз- можность значительного снижения потребностей мощности на обо- гтев. При возведении рабочих объектов на строительной площадке, на которой для обогрева бетона используются инфракраснь е излу чатели, работающие на сжиженном газе, обязательно выполнение действующих правил безопасной работы. При использовании солярки также необходимо принимать во внимание действующие правила. И.3.3. Обогрев бетона горячим воздухом. Обогрев бетона горя- чим воздухом представляет собой неэкономичный способ, за иск- лючением особых случаев, когда возможна утилизация тепла, вы деляющегося, например, в технологическом процессе. В послед- ние годы несколько сократилось использование теплового воздуха для обогрева бе юна и набора им прочности до необходимой вели- 35
чины благодари появлению новых технологии устройства опалу- бочных форм и новых способов тепловой обработки бетона. Применение горячего воздуха для обогрева бетона основано на следующем: горячий воздух прогревает всю опалубку, через кото рую тепло передается бетону. Этот способ предусматривает веде- ние процесса обогрева бетона в закрытом пространстве, в кото- ром весьма незначителен воздухообмен На практике общеприня- тыми являются строительные сушильные устройства, работающие на солярке 4.3.4. Другие способы обогрева бетона. На строительных пло- щадках широко используются паровые котлы и парогенераторы в основном для оттаивания снега и льда с опалубки и в местах соединения строительных конструкций. Парогенераторы наиболее пригодны для локального обогрева бетонных блоков. Однако ис- пользовать их рекомендуется лишь в неизбежных случаях, по- скольку в процессе такого обогрева в бетон вносится чрезмерное количество влаги. Способ химического обогрева основан на искусственном сни- жении температуры замерзания воды, содержащейся в бетонной смеси, путем введения в нее известных добавок и водных рас- творов солей. Такие бетоны и растворы । наиболее пригодны для за- ливки стыков и отверстий в бетонных элементах. 4.4. ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ НА ПРОЧНОСТЬ БЕТОНА 4.4.1. Оценка прочностных характеристик бетона, подвергну- того тепловой обработке. Рост прочности на сжатие бетона оце- нивается, как правило, по так называемому уравнению "тепло- вые градусы — продолжительность процесса в часах": /V = Г к (Т+ 10)At. где Д' — величина, равная произведению температуры (°C) на время (ч); /5/ — интервал времени (ч), в течение которого бетон находился при температуре Т (°C); А — множитель, зависящий от температуры тверде- ния бетона: А — 1.0 при Т -S- 0°С и К = 0,4 при О°С > Т > > — 10°С; Т — температура твердения бетона (°C). Относительные значения прочности, получаемые путем исполь- зования приведенного уравнения, действительны для финских обычных и быстро твердеющих портландцементов в температур- ном интервале от —10° до +20°С и от г20° до +40°С соответст- венно. При этом уравнение дает слишком заниженные значения ранней прочности бетона. В правилах электрообогрева бетона сказано: при повышении основной температуры бетона от >20° до i40f’C веничииу "тепловые градусо-часы", необходимую дни достижении прочности, предотвращающей замерзание бетона, допускается уменьшить в 1,0—0,7 раза при использовании обычного портланд- цемента; 3G
величину lennouwx г радусо-часов, необходимых для достиже ния бетоном прочности, достаточной для разборки опалубочных т|к>рм, донугкаеп л com пеня ценно уменьшить п 1,0 0,85 pa.i.i. 8 температурном интервале i40l> >100°C нышеирнпеденное уравнение "тепловые градусо-часы" не пригодно для оценки проч- ности на сжатие бетона. 4.4.2. Снижение прочностных характеристик в результате тепло- вой обработки. Термин "тепловая обработка бетона" применяется здесь для обозначения процесса повышения температуры бетона выше +20°С и выдержки его при этой температуре. Цель тепловой обработки — ускорение получения ранней прочности бетона. Если при этом имеется в виду обеспечение односуточного оборота опа- лубки, го для достижения бетоном прочности, достаточной для разборки опалубки, температуру бетона необходимо поддержи- вать в пределах +50° — +60°С в течение 14—16 ч. При повышении температуры твердения бетона до значений выше +20°С необходи- мо учитывать потери прочности. На процесс набора прочности бето- на и на величину потерь прочности влияют длительность начального времени выдержки, скорость подъема температуры бетона, макси- мальная температура, длительность тепловой обработки, скорость охлаждения бетона, мероприятия по конечному уходу, а также качество бетона. Уменьшение отношения вода / цемент приводит к уменьшению потерь прочности бетона. Термин "времп начальной выдержки" обозначает продолжитель- ность выдержки бетонной смеси до ее тепловой обработки. Удли- нение времени начальной выдержки снижает величину потерь проч- ности бетона. Удлинение времени начальной выдержки способст- вует также повышению качества поверхностей бетонного изделии. На практике продолжительность начальной выдержки до прогре- ва в условиях строительной площадки обычно составляет 1—3 ч. Приемлемая скорость повышения температуры бетона равна 15—20°С /ч. При этом надо следить, чтобы уровень напряжений, возникакмцих в результате различного теплового расширения ис- ходных материалов, оставался ниже величины прочности на разрыв бетона. Температура в различных частях бетона должна быть равно- мерной. Максимальная температура +60°С. В этот момент време- ни еще нельзя управлять в достаточной мере теми факторами, ко- торые влияют на потери прочности бетона и которые могут иметь место на данной строительной площадке после того, как темпера туру уложенного (по месту) бетона повышают до +60 — 80°С. Проведение мероприятий по конечному техническому уходу имеет весьма Г» итыиое значение. В промышленных условиях примеп-иотсн macoi-и leMTrep.iiypi.i дин ускорении набора начальной прочности (термин । титокоп, одтыко там полностью обеснечиваетсн унравпетти • всеми факторами. В то же время способы выполнения раоот на строио-нт шах площадках отличаются многообразием и, кроме то го. т ин1 ратная обстановка и условия изменяются весьма быстро 37
Приемлемая скорость охлаждения бетона составляет 15-20°С/ч. Высокая температура тепловой обработки и большая толщина кон- струкции обусловливают применение медленного охлаждения Теплозащитные устройства следует оставлять на местах по воз- можности длительное время. Недопустимо слишком быстрое испарение влаги из бетонной конструкции. По данным некоторых исследователей, при разборке опалубочных форм разность температур бетона и окружающей сре- ды должна быть не более 40° С. Перечисленные данные носят скорее рекомендательный харак тер. Использование высоких температур для ускорения твердения б- тона на строительной площадке предусматривает наличие хоро- шего планирования и осуществления работ, а также достаточного контроля, чтобы потери прочности бетона не превысили допусти- мой величины. Величина потерь прочности бетона для температурного интерва ла+20° -+40°С устанавливается в пределах 10 15% и для интерва па+40° +60°С 15—25%. Потери прочности бетона должны быть скомпенсированы таким образом, чтобы бетон независимо от вели- чины потерь приобретал проектную прочность. На практике это означает, что вместо расчетной следует применять другую марку бе- тона с 'on :а высокой прочностью. 4.5. ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕПЛОЗАЩИТЫ 4.5.1. Теплозащита забетонированной конструкции. Правильно выбранные и используемые системы опалубочных форм и прием- лемые для них способы обогрева бетона не всегда обеспечивают благоприятные результаты. Чтобы обеспечить односуточный оборот опалубки, необходимо хорошо организовать теплозащиту для до- стижения бетоном требуемой прочности. Использование такой за- щиты обязательно также и в теплое время года для предотвраще- нии испарения влаги из бетона. Теплозащита забетонированной конструкции должна быть зара нее спроектирована и подготовлена. Узкие теплозащитные маты нельзя считать удовлетворительны ми защитными устройствами. Теплозащитные листы и коробы хо- роши в тех случаях, когда с их помощью обеспечивается теплоза- щита всей площади поверхности бетонной плиты Коробы при надлежащем их использовании являются наилуч- шими с точки зрения обеспечения теплозащиты Устанавливая их непосредственно после бетонирования вплотную к бетонной смеси, можно достичь равномерной температуры по сечению конст- рукции и предотвратить испарение влаги из бетона. Широко рас- пространены тяжелые и конструктивно жесткие теплозащитные ко робы. Гладкие, чистые и хорошо подготовленные поверхности тепло- защитных коробов при соприкосновении с бетоном обеспечивают 38
получение выскокачественной его поверхности без допопнигельнь1х затрат на отделку. Усыновление теплозащитного короба над уложенной бетонной смесью не обеспечивай! равномерного распределении ieMin-р.нуры в оетоннои конструкции В условиях строительной площадки не удается в достаточной мере уплотнить краевые зоны бетона В та- ких случаях приходится расходовать большое количество энергии на обогрев бетона, в связи с чем температура отдельных его частей может повышаться до 80- 90°С. При этом потери прочности бетона могут составить значительно большую величину, чем предполага- лось. Теплозащитные коробы, устанавливаемые непосредственно вплотную к поверхности бетона, по конструкции должны быть настолько большими и жесткими, что оборудование теплозащиты можно осуществлять с их наружной стороны, чтобы не оставалось каких-либо углублений на поверхности бетона. Короб после ис- пользования удаляют путем подъема вверх, не нарушая при этом гладкую поверхность бетонной конструкции. Приемлемым мате- риалом длн нижней (внутренней) поверхности теплозащитного короба оказалась опалубочная фанера. При выборе материалов и оснастки для сооружения теплоза- щитного устройства бетонируемых конструкций и организации самой теплозащиты необходимо придерживаться следующих прин- ципов : организацию теплозащиты необходимо планировать и подго- тавливать заранее; материалы и оснастка теплозащитных устройств по размерам должны быть такими, чтобы обеспечить сборку сплошного тепло- защитного устройства, укрывающего всю бетонную конструк- цию; теплозащита должна выполняться в виде больших сплошных поверхностей и сооружаться на месте назначения по мере выпол- нения работ; теплозащита должна быть наложена непосредственно на по- верхность уложенного бетона; теплозащиту следует устанавливать на свое место непосредствен- но после завершения работ по бетонированию; необходимо обеспечить контроль за выполнением работ по теплозащите; стальные захваты должны быть закруглены и смонтированы так, чтобы обеспечивались условия хорошей теплоизоляции; особое внимание следует уделять организации теплозащиты краевых зон бетонируемого объекта; теплозащитные устройства устанавливают с соблюдением тре- бований техники безопасности; теплозащитные устройства должны оставаться на своих местах по меньшей мере вплоть до разборки опалубки или даже после этого. Стальные штыри опалубковой формы целесообразно оборудо- вать также теплоизоляционными устройствами. 39
4.5.2. Теплозащита пространства вблизи бетонируемой конст- рукции. Особое внимание следует уделять теплозащите обогревае- мого пространства у бетонируемой конструкции. При этом надо учитывать ослабляющее влияние ветра и потоков воздуха на эф- фективность обогрева. При выборе материалов и оснастки для устройства теплозащи- ты пространства, ограничивающего бетонируемую конструкцию, необходимо обратить внимание на следующие обстоятельства: надежность крепления теплозащитных устройств; герметичность теплозащиты после монтажа; сохранение транспортной связи с обогреваемым пространством; пожаростойкость теплозащитных устройств. Мероприятиями, улучшающими теплозащиту обогреваемого пространства, являются следующие: применение двухслойного защитного покрытия; удлинение защитного покрытия и закрепления его, например, к защитным перилам; более частое и надежное закрепление зацепных устройств защит- ных покрытий. 4.6. ПОСЛЕДУЮЩИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УХОД И ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА Для обеспечения качества бетонных конструкций важно свое- временное осуществление предусмотренных мероприятий до и после бетонирования (см. разд. 4.4.2). Систему обогрева необходимо включить на частичную мощность еще до начала бетонирования, чтобы укладка бетона производилась не на холодные поверхности. Затем необходимо очистить от снега и льда поверхности, ограничивающие уложенный бетон. В зимних условиях бетонирования следует постоянно следить за процессом набора срочности бетона либо по образцам, полу- чаемым в идентичных условиях с основным объектом бетони- рования, либо на основании определения прочности бетона по дан- ным измерений температуры. В условиях строительной площадки контроль за набором прочности бетона по измерениям его темпе- ратуры позволяет установить необходимость продолжения обогре- ва без изменения мощности излучателя или с ее повышением и т.п. В случаях оценки набора прочности бетона в конструкциях точ- ки измерения температуры необходимо выбирать так, чтобы полу- чать информацию о температуре бетона в наиболее холодных погра- ничных зонах конструкции. При разборке несущих опалубочных форм и их опорных конст- рукций следует убедиться в приобретении бетоном прочности, необходимой для разборки опалубки и установленной ранее при составлении соответствующего плана мероприятий. Необходимо всегда предусматривать аварийные подпорки для бетонируемой конструкции. 40
5. ЗАДЕЛКА СТЫКОВ МЕЖДУ БЕТОННЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ 5.1. ПОДГОТОВКА К ЗАДЕЛКЕ СТЫКОВ В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ Термин "заделка стыков между бетонными элементами" здесь применяется для обозначения проводимой на строительной пло- щадке заделки цементным раствором стыков между несущими или другим образом передающими действующие силы предваритель- но изготовленными бетонными конструкциями в зимних усло- виях. К выполнению работ по заделке цементным раствором стыков между бетонными элементами в зимних условиях необходимо подготовиться своевременно с учетом имеющегося в распоряже- нии строителей рабочего инструмента и оборудования, квалифи- кации рабочего персонала, чтобы гарантировать получение необ- ходимого качества работ. В плане мероприятий следует предусмот- реть конкретные меры по обеспечению набора прочности заданных швов между бетонными элементами даже в исключительных слу- чаях. При этом своевременно должны быть приобретены и доставлены на строительную площадку необходимые обогревающие устройст- ва для оттаивания выступающих концов и стыков. Следует поза- ботиться о наличии в достаточных количествах готовых к использо- ванию материалов и оснастки для теплозащитных устройств. При использовании способа обогрева бетона горячим воздухом нужно подготовиться к теплозащите обогреваемого пространства при по- • мощи соответствующих покрытий. Необходимо также подготовить заранее технические средства, которые могут потребоваться для осуществления контроля температуры в швах. Для обеспечения нормального набора прочности бетона при температуре наружного воздуха, превышающей +5°С, вполне достаточно, как показывает опыт, обычной теплозащиты участка шва, заполненного цементным раствором. В случае возможного наступления исключительно неблагоприятных погодных условий в графике выполнения работ следует предусматривать проведение обогрева швов по способу, < ’.^предполагающему использование провода с высоким омическим сопротивлением, или обогрева защищающего пространства. Значительно меньше дополнительных мероприятий на строи- тельной площадке требуется в тех случаях, когда заделка стыков производится без каких-либо способов обогрева бетона, например, при использовании цементных растворов с добавками или других способов заделки таких стыков совершенно без применения бе- тона и иных материалов, замерзающих на морозе. 41
5.2. СПОСОБЫ ЗАДЕЛКИ СТЫКОВ ЦЕМЕНТНЫМ РАСТВОРОМ В настоящее время заделка цементным раствором стыков меж- ду несущими стеновыми панелями из бетона осуществляется сле- дующими способами: панель устанавливают, используя в качестве подпорок куски фанеры размером 50x100x15 мм и раствор для заделки стыков. Для обогрева залитого раствором стыка наиболее подходит спо- соб с использованием провода с высоким омическим сопротивле- нием (рис. 14) ; панель устанавливают, применяя подпорки из фанеры разме- ром 50x100x15 мм, и заделывают стыки слегка загустевшим раствором, утрамбовывая его. Нельзя производить сухую утрам- бовку при обогреве бетона с помощью проводов с высоким оми- ческим сопротивлением, когда провода расположены непосредст- венно в цементном растворе, поскольку при утрамбовке раство- ра эти провода могут сместиться и, сблизившись, перегореть. Для обогрева такого шва рекомендуется использовать способ обогре- ва созданного пространства или обогрев с помощью проводов с высоким омическим сопротивлением по краевым зонам бетонных панелей (рис. 15) ; Рис. 14. Заделка цементным раствором стыков между не- сущий и стеновыми ланелнми из бетона. Цементный раствор вы- равнивается до установки бе- тонной панели на свое место Рис. 15. Заделка цементным раствором стыков между несу- щими стеновыми панелями пу- тем утрамбовки сухого рас- твора Рис. 16. Заделка цементным раствором стыков между несущими стеновыми панелями по способу заливки раство- ра под давлением 42
панели устанавпиваютсл так же, как и в предыдущих случапх. Уплотнение стыка с цементным раствором показано на рис. 16. Для обогрева такого стыка рекомендуется применять способ электросопротивления или способ обогрева созданного пространст- ва. Заделка стыков бетонных панелей в междуэтажных перекры- тиях обычно производится с помощью лопаты для подачи раствора из лотка или тачки. 5.3. ОБОГРЕВ И ТЕПЛОЗАЩИТА СТЫКОВ ПОСЛЕ ЗАПОЛНЕНИЯ ИХ ЦЕМЕНТНЫМ РАСТВОРОМ Тонкие стыки с цементным раствором в зимних условиях находятся в контакте с большими холодными поверхностями и поэтому быстро охлаждаются. Путем повышения начальной темпе: ратуры цементного раствора невозможно сколько-нибудь сущест- венно повлиять на температуру стыка с залитым раствором и на ускорение процесса твердения прочности бетона в стыке. Поэтому необходимо производить обогрев стыка с залитым раствором, краев панелей или окружающего пространства. В качестве альтер- нативного решения является использование цементных растворов. твердеющих на морозе. , В основе способа эпектрообогрева с использованием проводов с высоким омическим сопротивлением лежит монтаж проводов либо непосредственно в стык с залитым раствором, либо по краям панелей вокруг шва. Монтаж провода с высоким омическим со- противлением с наружной стороны шва неэффективен, поэтому не рекомендуется для обогрева заполненных раствором стыков между бетонными плитами. Монтаж проводов с высоким омическим сопротивлением внут- ри стыков между бетонными панелями следует производить очень тщательно, чтобы исключить опасность перегорания При обогреве залитых раствором стыков бетонных панелей путем про- пускания тока через провод с высо- ким омическим сопротивлением воз- можны следующие условия: приемлемая средняя удельная мощность обогрева составляет 200— 300 Вт/м (в расчете на 1 м) ; в качестве провода с высоким омическим сопротивлением в стыке между бетонными панелями следует использовать 2—4 стальных провода 0 2 мм с полихлорвиниловой изоля- цией; злектрообогрев необходимо начать непосредственно после заделки стыка; проводов. Рис. 17. Принципиальная схема обогрева стыка с за- ливаемым раствором при помощи провода с высоким омическим сопротивлением Такой способ обогрева не- эффективен применительно к стыкам, уже заполненным цементным раствором 43
продолжительность обогрева шва колеблется в пределах 40— 60 ч в зависимости от температуры наружного воздуха и прочности цементного раствора; величину силы тока во время обогрева стыка следует проверять с интервалами 2—4 ч до тех пор, пока прочность шва не достигнет величины, не опасной с точки зрения замерзания бетона; в процессе выполнения работ необходимо производить предва- рительные испытания, а также испытания, связанные с определе- нием качества раствора. При колебаниях температуры раствора для заделки стыков в пределах +20° — +40°С за величину потерь прочности бетона можно принять значение 10—15%. При расположении проводов с высоким омическим сопротивле- нием по краям бетонных блоков допускается включать электро- обогрев до начала работ по заделке стыков, что обеспечивает забла- говременное оттаивание снега и льда по краям бетонных блоков. Оттаивание краев бетонных панелей при помощи водяного пара нередко представляет большие трудности. Монтаж проводов с вы- соким омическим сопротивлением по боковым сторонам бетон- ных панелей существенно снижает объем работы по монтажу та- ких проводов в условиях строительной площадки. Наиболее эф- фективный способ обогрева стыка после заливки цементным рас- твором предусматривает монтаж проводов с высоким омическим сопротивлением внутри заливаемого стыка. Использование способа обогрева созданного пространства толь- ко для обеспечения твердения в стыке залитого раствора с эконо- мической точки зрения неразумно и не всегда приводит к желаемо- му результату. В результате обогрева замкнутого пространства обеспечивается высыхание всего здания и поэтому применение этого способа в достаточной мере обосновано, если предусмот- рена хорошая теплозащита обогреваемого пространства. Кроме то- го, способ обогрева окружающего пространства обладает сущест- венным преимуществом — способствует повышению температуры стыка с залитым раствором. В этом случае отсутствует тепловой Рис. 18. Способы монтажа бетонных панелей при по- мощи клиньев и размеще- ние проводов с высоким омическим сопротивлением а — рекомендуемое; б — нерекомендуемое 44
Рис. 19. Способы обогре । и теплозащиты соединительного стыке между бе- тонными панелями в междуэтажных перекрытиях в — расположение проводов с высоким омическим сопротивлением в сое- динительном стыке, заливаемом цементным раствором; б — расположе- ние аналогичных проводов по краевым зонам бетонных панелей Рис. 20. Способы электрообогрева соединительного стыка между несущей стеновой панелью и панелью в междуэтажном перекрытии здания а — расположение проводов с высоким омическим сопротивлением в соеди- нительном стыке, залитом цементным раствором; б — расположение ана- логичных проводов по краевым зонам бетонных панелей поток от залитого раствором стыка в обогреваемое пространство или же этот поток весьма незначителен. Использование инфракрасного излучения для обогрева тонких протяженных стыков, залитых цементным раствором, с целью ускорения твердения раствора нерентабельно, однако этот метод вполне перспективен, как это показывают новые разработки из- лучателей. Для небольшой части стыка нецелесообразно организовывать теплозащиту, особенно, если происходят потери тепла через холод- ные участки конструкции. Теплоизоляция стыков бетонных панелей в междуэтажных пере- крытиях легко осуществляется при помощи теплоизоляционных матов. При этом провода с высоким омическим сопротивлением могут быть смонтированы либо по краям блоков (например, мас- сивные бетонные плиты), либо непосредственно внутри стыка, 4*
заливаемого цементным раствором. Сохраняя работоспособность проводов с высоким омическим сопротивлением, рекомендуется использовать их для обогрева с целью твердения соединительного стыка нижнего торца несущей стеновой панели следующего этажа. Число применяемых проводов с высоким омическим сопротив- лением и потребляемая мощность на обогрев такого стыка зависят от внешних условий и других теплотехнических мероприятий. Обе- спечение теплозащиты стыка с залитым раствором между несущей стеновой панелью и панелью междуэтажного перекрытия зачастую может оказаться трудно осуществимым и в ряде случаев даже пол- ностью бесполезным мероприятием, ~бсли применяемые при этом материалы и оснастка для сборки теплозащитных устройств не 'соответствуют конкретным требованиям (рис. 20) или не соблю- даются необходимые требования. 5.4. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЦЕМЕНТНЫЕ РАСТВОРЫ Во многих случаях весьма затруднительно проведение обогре- ва с целью твердения цементного раствора в соединительных сты- ках при помощи проводов с высоким электросопротивлением. Обеспечение эффективного и надежного обогрева требует прове- дения предварительного проектирования и планирования, высо- кого качества работ и контроля за выполнением. Специальные цементные растворы представляют собой сухие смеси компонентов. При затворении водой в них вводятся добав- ки, снижающие температуру замерзания цементного раствора. Улучшается обрабатываемость такого цементного раствора и су- Рис. 21. Способ обогрева соединительного стыка с цементным раствором пропусканием тока по проводу с высоким электросопротивлением, смон- тированному в краевой эоне бетонного блока. Сооружение теплозащиты предусматривает использование пригодных для этой цели материалов и ос- настки, а также соблюдения особой тщательности работ. На рисунке пока- зан пример, когда теплозащита не удовлетворяет поставленным требова- ниям (ср. с рис. 20) 46
Рис 22. Набор прочней.'г и н.т сжатие цементного раствора, твердеющего на морозе паи различных температурах гщ 23 Набор прочности на сжатие цементного раствора, твердеющего при вест.ма низких температурах щестненно быстрее происходит его схватывание. В процессе схва- тывания раствора, как правило, происходит небольшое расшире- ние смеси Не рекомендуется размешивать слишком большие ко- личества такого раствора, так как смесь сравнительно быстро т усеет. Продолжительность работы с очень подвижной смесью раствора составляет примерно 1 ч и в случае с более густой смесью немногим более 0,5 ч. Набор прочности таких цементных растворов зависит от сос- тава раствора и его температуры. Величина окончательной проч- ности такого бетона прямо пропорциональная минимальной темпе- ратуре твердения цементного раствора: чем ниже темпера- тура схватывания цементною раствора, тем ниже оказывается окончательная прочность. 47
Рис. 24. Укрепление колонны путем заливки бетона в ее основание на фунда- менте Рис. 25. Укрепление колонны путем заливки бетона в ее основание в виде втулки Цементные растворы с добав- ками пригодны для запивки сое- динительных стыков между сте- новыми панелями и плитами междуэтажных перекрытий, для заливки оснований под колон- ны и соединений конструкций ко лонн, а также для получения лю бых литых составов, в ixOTopwx большие трудности представляет собой обогрев цементного рас твора, например, при сооружении анкерных болтов фундамен1 тов на скалистом грунте, а также в соединениях колонн и балок в шип. 6. КИРПИЧНАЯ КЛАДКА В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ 6.1. ПРИНЦИПЫ ВЫПОЛНЕНИЯ КИРПИЧНОЙ КЛАДКИ В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ Температура ниже точки замерзания воды влияет на только что выполненную кирпичную кладку конструкции: замедляются или совсем прекращаются реакции, обусловли- вающие твердение цементного раствора; вода, содержащаяся в цементном растворе и кирпичах прев ращается в лед и вследствие этого увеличивается ее объем 48
Кирпичную кладку ii ihmhiIX успопинх допуск.u'liii upon mu ДНИ. при l ill) ПОДСПИН llp.lllllll 1HI III) ПЦ'Д<'1 llllo Klipilll 1ЦЫХ Killll ipyK ции (REL 85, SFS 2803). Ilpn III.Illi Vllllllllll p.lGoT ПО кирпичной К11.1ДКГ З.ЗМер 1.1НИГ HCMI’III noil) I II1U)| I Ml > I I I npiHU ХОДИ 11. ДО 1ЖО11Ч lllllll llpoill I I Oil I Xll.H |.l шины Ciu.yiyei они, inib, что замороженная кирпичнап кладки обладает прямы той (фиктивной) прочностью. При огтаииании кирпичной кладки под ноздейстпием нш рулж и Clone moi yi об ра.юпапсл [кадки и 1рещины. Результаты исследовании показали, что если при замерзании цементного раствора содержание воды в нем будет mi ныне 6%, то никаких повреждении кирпичной кладки возникнут но дол кио. Правилами возведения кирпичных конст- рукции для спаивающей кирпичной стены разрешается нагрузка, ранная 4О'Х> допустимой по нормам. После оттаивания кирпичной стены происходит набор прочности кладки. При производстве кладки использование теплых кирпичей рекомендуется в тех слу- чаях, когда кирпичи характеризуются незначительным впитыва- нием влаги. При кирпичной кладке замерзание цементного раствора может происходить независимо от содержания воды в растворе да ке пос- ле выдерживания при температуре выше 0°С в течение двух суюк. При згом рекомендуется использование теплых кирпичей и подо- гретого цементного раствора до допустимого предела. При кладке цементный раствор в швах между кирпичами дол- жен полностью затвердеть через два часа после кладки, что про- вернется по данным измерения температуры раствора. Такой спо- соб нельзя примени 1ь при выполнении кирпичной кладки конст- рукции, относящихся к каркасу здания, а также наружных стен зданий. В данном случае не рекомендуется применение теплых кир- пичей и подогретых цементных растворов. Как показывает опыт, быстрое замерзание свежей кирпичной кладки конструкции может привести к образованию большой осадки в результате последующе- го оттаивания При этом может существенно уменьшиться сцепле- ние цементного раствора с кирпичами, поэтому применять этот спо- соб не рекомендуете т. 6.2. ТЕМПЕРАТУРА ЦЕМЕНТНОГО РАСТВОРА Е) условн;. строительной площадки с применением необогре- ва<-мых лотков без теплоизоляции температура цементного раство- ра снижается весьма быстро. Прш отовленный раствор должен быть настолько теплым, чюбы в момент производства работ по кладке он оставался пластичным. В соответствии с исследованиями шведского автора Эльмарссо- на, можно привести графики зависимостей между начальной и конечной температу) ли цементного раствора, наружной темпе ратурой и продолжите™ честью выдерживания цементного раство- ра (рис. 26 и 27) Расчеты основаны на использовании тачки для бе- 49
Рис. 26. Рекомендации Эльмарссона по выбору начальной температуры цементного раствора при условии, что длительность хранения раствора сос- тавляет 30 мин Рис. 27. Рекомендации Эльмарссона по выбор/ начальной температуры це ментного раствора при условии, что длительность выдерживания раствора увеличивается до 45 мин тона, схема конструкции которой приведена на рис. 28. В началь- ный момент времени тачка заполнялась, а в конечный момент вре- мени на дне ее оставался слой раствора толщиной около 50 мм. Температура цементного раствора не должна опускаться ниже +5°С и подниматься выше +50°С. При производстве кирпичной кладки температура цементного раствора должна быть не более +35°С. 50
Рис. 28. Форма и размеры тачки для перевозки цементного раствора, ис- пользованного в качестве основы при вы волнении расчетов Эльмарссоном На практике в условиях строительной площадки весьма труд- но непрерывно поддерживать температуру цементного раствора на достаточно высоком уровне без применения подогрева. Вместе с тем, довольно сложно работать с очень горячим цементным рас- твором. При этом наблюдается весьма интенсивное испарение влаги и склонность раствора к загустению. Кроме того, в условиях строи- тельной площадки трудно приготовить цементный раствор с темпе- ратурой +40° — +50°С. Без соответствующей теплозащиты и не- прерывного подогрева емкостей в момент производства кладки температура раствора успевает опуститься до уровня ниже +20°С уже через 30 мин. После часовой продолжительности хранения с трудом удается предотвратить замерзание цементного раствора. Оборудование используемых на стройплощадке растворных ем- костей соответствующей теплоизоляцией и системой обогрева в значительной мере позволяет решить вопросы, связанные с произ- водством кирпичной кладки в зимних условиях. На динамику изменения температуры растворного шва после кладки большое воздействие оказывают температура цементного раствора, наружного воздуха, ветер, температура кирпичей и вре- мя после их укладки. Если заделку стыков производят сразу пос- ле кирпичной кладки, как это общепринято на практике, то швы должны оставаться незамороженными до завершения работ по заделке > г и кон. 51
Доля общей массы кирпичей в стене составляет примерно 4/5 от всей кладки стены, а теплоемкость кирпичей одинакова с тепло- емкостью цементного раствора, поэтому их температура оказывает решающее влияние на температуру всей кирпичной стены. Влияние температуры цементного раствора в этом случае соответственно меньше. В случае использования холодных кирпичей растворный шов достигает температуры замерзания весьма быстро, на практи- ке примерно через 5—20 мин после завершения кладки, если тем- пература цементного раствора во времени кладки составляет +20°С. 6.3. ПРОИЗВОДСТВО КИРПИЧНОЙ КЛАДКИ В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ Кирпичи, предназначенные для кладки в зимних условиях, не должны быть мокрыми и покрытыми снегом и льдом. Используе- мый цементный раствор должен быть с относительно малым содер- жанием цемента. Жирный цементный раствор требует много воды, так как содержит большое количество вяжущих веществ с хоро- шими свойствами водоудержания. Различные типы кирпичей характеризуются неодинаковой спо- собностью впитывать воду. Пористый кирпич уже за 10 мин спосо- бен впитать воду из цементного раствора до уровня концентрации ниже 6%. При выполнении кирпичной кладки в зимних условиях наибольшие трудности создают обожженные при очень высокой температуре кирпичи, медленно впитывающие воду из цементно- го раствора. При использовании их на строительстве для достиже- ния 6% концентрации воды в цементном растворе может потребо- ваться много времени. Такой тип кирпичей не пригоден для вы- полнения кирпичной кладки в зимних условиях. При замерзании цементного раствора почти полностью прекра- щается переход воды из раствора в кирпичи Содержание воды в цементном растворе в момент его замерзания в значительной ме- ре влияет на скорость охлаждения. Если в результате поглощения воды кирпичами достигнуто достаточное снижение концентрации воды в цементном растворе, то расширение при замерзании не при- водит к разрушению цементного раствора и при оттаивании стены не происходит большой осадки кладки. В умеренную погоду достаточно применять только обогрев це- ментного раствора. При сильных морозах рекомендуется подогревать кирпичи до более высоких температур. Использование подогретого цементно- го раствора и подогретых кирпичей обеспечивает хорошее качест- во кладки даже в сильные морозы. Кирпичную стену после кладки необходимо защитить при по- мощи покрытий ог увлажнения. При выполнении кирпичной кладки в морозную погоду наи- большая опасность заключается в образовании осадки в кладке 52
после опаивания в результате внезапного наступлении теплой погоды или интенсивного солнечного излучения. Если кирпичную кладку выполнять в строении, полностью за- щищающем от мороза, например внутри отапливаемо! о ангара, то успех обеспечивается даже при самых неблагоприятных метео- рологических условиях. Но этот способ требует значительных рас- ходов по строительству и отоплению ангара. Более экономичным решением проблемы является использование легко передвигае- мых защитных устройств, которые можно крепить на строитель- ных лесах. Применение таких блочных защитных устройств позволяет обеспечить благоприятные условия для производства работ и повысить производительность труда на строительстве. В зимних условиях кирпичную кладку вполне можно выпол- нить при умеренных расходах на отопление и оборудование тепля- ков. Важно, чтобы перед началом работ по кирпичной кладке в зимних условиях были правильно проведены соответствующие под- готовительные мероприятия, и для кладки применялись пригодные для конкретных условий кирпич и цементные растворы нужных марок. 7. СУШКА ЗДАНИЯ НА ЭТАЛЕ ВЫПОЛНЕНИЯ ВНУТРЕННИХ ОТДЕЛОЧНЫХ РАБОТ 7.1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ СУШКИ ЗДАНИЯ Целью сушки здания является приведение конструкций и "вунтриклиматических" условий в такое состояние, чтобы можно было производить отделочные работы без опасения появления по- следующих дефектов. Предпосылкой успешной окраски и вырав- нивания внутренних поверхностей, облицовки плиткой, наклеива- ния обоев и покрытия полов является сухая основа. В отноше- нии температуры и влажности внутри помещений различные этапы работ и применяемые материалы предъявляют различные требова- ния. Опыт показывает, что условия во внутренних помещениях на этапе нанесения различных покрытий должны быть близки к тем, которые будут в здании при его эксплуатации. Несмотря на использование более "сухих" строительных мате- риалов и новых способов выполнения работ, стремление к уско- рению завершения строительных работ привело к появлению но- вых требований по организации и осуществлению более эффектив- ной сушки зданий. Круглогодичное ведение строительных работ и применение различных строительных материалов (бетон, выравни- вающие материалы, пластмассы, деревянные облицовочные панели ит.д.) привнесли немало новых проблем, связанных с процессом сушки здания. Значительное возрастание стоимости энергоресурсов послужи- ло толчком к дальнейшей разработке более экономичных способов сушки и отопления различных объектов на строительной площад- ке. 53
7.2. О СУШКЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ Многие пористые строительные материалы имеют сложную и за- частую непрерывно изменяющуюся структуру При сушке такие материалы стремятся к известной равновесной влажности, завися- щей от условий окружающей среды. Если влажность данного ма- териала близка к естественному состоянию, то допускается нанесе- ние покрытия на конструкцию без отрицательных последствий. Равновесная влажность является индивидуальным свойством каж- дого материала в отдельности. Например, просыхание бетона до равновесной влажности будет неодинаковым для различных соот- ношений исходных смесей. Величина влажности для применяемых марок бетона по "продолжительности их выдерживания" и по тре- буемой влажности в виде весовых процентов не будет точной вели- чиной, необходимой для оценки пригодности бетона к нанесению на его поверхности покрытий, и должна оцениваться на основе данных об относительной влажности пор, содержащихся в данном бетоне. По вопросам сушки бетонных конструкций можно отметить следующие моменты: процесс сушки бетонной конструкции до равновесной влажнос- ти проходит весьма медленно; количество воды, отдаваемое бетоном при сушке в условиях комнатной воздушной среды, составляет 50—120 кг/мЗ бетона; в течение нескольких часов после разборки опалубки в тон- ком поверхностном слое бетона устанавливается состояние по влажности, соответствующее влажности окружающей среды. При оценке пригодности поверхности бетона к нанесению на него раз- Рис. 29. Высушивание строи- тельных материалов до значения равновесной влажности (принци- пиальная схема) / — кирпич (1500); 2 — бетон; 3 — бетон с содержанием пу зырьков воздуха (1550); 4 - из- вестковый раствор (1800); 5 — раствор марки " KS " (1900); 6 — цементный раствор (2000); 7 — древесина (450); 8 - порис- тая древесноеолокнистгя плита; 9 твердая древесновплокнис- тал плита; 10 — стружечная ва та; 11 —пробка; 12 мине- ральная вата; 13 — ячеистый попистирен (100); 14 — кар бамидный пенопласт (100)
личных покрытий необходимо рассматривать данные по влажности всей конструкции, а не только поверхностного слоя; скооость потоков воздушных масс незначительно влияет на суш- ку бетонных конструкций; при снижении относительной влажности окружающей среды про- цесс сушки бетона ускоряется, с достижением значений относитель- ной влажности окружающей среды ниже 50% скорость высыхания бетона замедляется; с повышением температуры окружающей среды процесс сушки бетона ускоряется; низкие марки бетона, для которых соотношения вода/цемент и первоначальное количество воды относительно большие, медлен- но высыхают до уровня влажности, пригодной для нанесения на них покрытий; состояния пригодности бетона для нанесения на его поверх- ность покрытий можно достигнуть путем использования более высококачественного бетона; процесс сушки массивной бетонной конструкции до состояния пригодности к нанесению на ее поверхность покрытий проходит медленнее, чем в случае тонкой конструкции. По данным шведских исследователей, нанесение покрытия на бетон с использованием плотного материала можно производить только после того, как относительная влажность пограничных по- верхностей бетона и плотного покрытия достигнет величины не бо- лее 90%. В табп. 7.1 приведены экспериментальные данные лабора- торных испытаний по влиянию различных факторов на необходи- мое время сушки бетона. Значения коэффициентов не следует ис- пользовать для оценки времени сушки бетона в условиях строи- тельной площадки. Оценка пригодности бетона к нанесению покры- тий на его поверхность должна определяться на основании опыта. Использование деревянных покрытий на поверхности бетона ставит еще более жесткие требования в отношении величины до- пустимой влажности бетона, которая не должна превышать 75%. 7.3. СУШКА ЗДАНИЯ 7.3.1. Расход энергии на обогрев. В процессе сушки здания необ- ходимо стремиться к тому, чтобы из конструктивных элементов здания удалялось по возможности большее количество влаги за единицу времени при минимальном обогреве дополнительных масс воздуха. При этом система вентиляции должна быть правильно спроектирована и реализована, чтобы обеспечить экономичность всего процесса сушки здания В случае сине ин шнсштнои вентиляции вместе с воздушными чоками vi-лнся <Н1чи1ек:>- ное количество тепла без ды. , иж>“п ,ik > •тслезнчго эф- фекта. При недостаточной ш-нтш чц,:а количество 1 '1'ч'и.о тй влаги из помещении зДенип
СП о> Основной случай Таблица 7.1. Время, необходимое для сушки бетона перед его облицовкой герметичным покрытием |--М + 100 мм WO мм + бетон марки К 25; сушка бетонной плиты в перевернутом положении; возраст бетона 1 месяц; бетон, защищенный полихлорвиниловой пленкой; бетонная плита изготовлена путем укладки бетона I — к на хлорвиниловую пленку Время, необходимое для сушки бетона — 60 суток Отклонение показателей по качеству бетона от тех, которые приведены для основного случая, а также условия окружающей среды учитываются путем введения следующего поправочного коэффициента: Качество бетона К 15 К 25 содержание воздуха -0,5 0,5-0,6 К 40 содержание воздуха 0,3 Не допускается использование поправочных коэффициентов, если в качестве конечного технического ухода проводится смачивание бетона водой или когда в результате дождей и аварийного замачивания водой повысилась влажность бетона; содержание воздуха повышено от 4 до 8% Возраст бетона При возрасте бетона 1 неделя в начальный период его сушки можно использовать следующие коэффициенты (К) : при толщине бетонной плиты <150 мм, К « 0,7 тоже >150 мм, К — 1 Условия сушки Относительная влажность 20-50% 60% 1 1 Температ 106С 1 Ура 20°С 1,3-1,4 Толщина бетонной плиты, мм 60 0,4 100 1.0 ^В?ЧНЬ,в коэ**ичиенты при односторонней сушке Если сушка происходит с обеих сторон то за величину / R половину толщины бетонной плиты ’ ну нео6ходимо принять Структура нижней стороны бетонной плиты Ячеистая пластмасса, толщина слоя 50 мм 80% 140 1,8 30°С Легкий гравий, слой толщиной 150 Г 0,9—1,0 Минеральная вата, слой толщиной 50 мм 0.7-0.В Между слоем теплоизоляции и повеохнлстыл поверхностью бетона нет полихлорвиниловой пленки
Рис. 30. Расход энергии на отопление на этапе выполнения внутриотделоч- ных работ ------— измерение значения расхода анергии отопления: _______ __ расчетные данные расхода энергии отопления (внутри здания условия изменяются на этапе выполнения работ) / П — интенсивность воз- духообмена По данным измерений, для обогрева и сушки многоэтажного жилого дома расход тепловой энергии составляет 30—50 кВт-ч/мЗ здания или 2—3 кВт • ч/мЗ здания в неделю при продолжительности отопления здания 4—6 мес в холодное время года. Это примерно половина всех энергозатрат на строительной площадке. В настоящее время общее количество проникания наружного воздуха (интегральный воздухообмен) в зданиях жилого фонда Финляндии по реальным оценкам выражается величиной 0,3— 0,5 раза в 1 ч при полной интенсивности воздухообмена, равной 0,8—1,0 раз в 1 ч. Проникание холодного воздуха создает ветер и разность температур внутри помещений и на улице. Внутри зданий, доведенных до готовности, доля энергоэкономически неуправ- ляемых утечек воздуха достигает 10—20% общей потребности в энергии на отопление. Отрицательное действие воздухообмена приводит к увеличению максимальной потребности в тепловой энергии в результате существенного роста потерь теплого возду- ха в морозную и ветреную погоду. Это весьма ощутимо на этапе выполнения внутриотделочных работ в здании. По мере роста сте- пени готовности здания снижается кратность воздухообмена. На основании экспериментальных измерений расхода тепловой энергии для отопления и анализа теоретических расчетов по вопро- сам условий в помещениях многоэтажных жилых домов на этапе выполнения внутоиотделочных работ можно констатировать следующее в начальный период отопления интенсивность воздухообмена в среднем по всему щанию состав л?, ст 2-3 p.i •: ь 1 ч при темперлту- 58
—I___________I___________I___________I 75 20 25 30 Время, сутки Рис. 31. Расход энергии на отопление на этапе выполнения внутриотделоч- ных работ —.— — измеренные значения расхода энергии отопления; —-----— расчетные данные расхода энергии отопления (при неизменных условиях внутри помещений в течение всего периода отопления); П — ин- тенсивность воздухообмена ре внутри помещений от +5° до +10°С, а на завершающем этапе внутриотделочных работ — всего 1 — 1,5 раза в 1 ч при температуре внутри помещений в интервале +15° — +20°С. На этапе завершения внутриотделочных работ температура внутри помещений может подниматься временами в отдельных помещениях даже выше +20°С. По мере выполнения внутриотделочных работ температу- ра внутри помещений в различных частях здания может различать- ся весьма существенно; если предположить, что условия внутри помещений остаются неизменными на протяжении всего времени работы системы отоп- ления, то в качестве средней интенсивности (кратности) воздухо- обмена п получают 1,5—2,0 раза в 1 ч при температуре внутри по- мещений в среднем по всему зданмю от +12° до +18°С. На основании анализа теоретических расчетов можно утвер- ждать, что в случае возведения каркаса здания путем бетонирова- ния по месту строительства потребности в обеспечении воздухо- обмена в зимний период времени с целью удаления избыточной влаги в бетоне и поддержания относительной влажности внутри помещений ниже уровня 50%: в течение первого месяца отопительного периода интенсив- ность воздухообмена при температуре внутри помещений от +5° до +10°С должна быть 1,0—1,5 раза в 1 ч; в течение следующих месяцев отопительного периода интенсив- ность воздухообмена при температуре внутри помещений +10° — +20°С должна быть 0,5—1,0 раз в 1 ч. 59
Таким образом, на этапе выполнения внутриотделочных работ воздухообмен допускают неоправданно большим, вследствие чего имеет место ненужный расход энергии на отопление. Зимой, когда относительная влажность наружного воздуха весьма высокая (85—95%) и абсолютная влажность небольшая, относительная влажность воздуха в отапливаемом помещении при температурах +10° — +25°С сравнительно низкая — 20—40%. Такой воздух внутри теплого помещения связывает еще значительное ко- личество влаги, которая выветривается благодаря естественному воздухообмену, при этом уходящий вместе с влагой теплый воз- дух замещается абсолютно сухим наружным воздухом. В связи с этим дождливое и теплое пето и глубокая осень с точки зрения обеспечения просушки построенного здания создают гораздо боль- ше проблем, чем обычная зима. О конкретных данных по воздухообмену, создаваемому при проветривании в новом здании, имеются, в частности, следующие результаты исследования на основании измерений потоков воз- душных масс, проходящих с одной стороны здания в другую толь- ко через одну квартиру, при скорости ветра около 3,0 м/с и раз- ности температур примерно 15°С: при закрытых окнах коэффициент воздухообмена п равен 0,4 раза в 1 ч; при одном окне, приоткрытом на 100 мм, величина п равна 1,5 раза в 1 ч; при двух окнах, расположенных на противоположных стенах здания и приоткрытых наполовину (45°), коэффициент воздухо- обмена п равен 10 раз в 1 ч. При открытых проходных проемах на лестничных клетках возни- кают интенсивные потоки воздуха и, - как следствие этого, большие теплопотери. В результате измерений на строительной площадке, установлено, что скорости воздушных потоков в проходном прое- ме лестничной кпетки в нормальных условиях составляют 0,5— 1,0 м/с. При площади проходного проема около 2м^и общем объ- еме данного этажа здания около 500 м^ уже один такой проходной проем вызывает воздухообмен интенсивностью, равной 10—20 раз в 1 ч. Незаделанные и неуплотненные щели, образующиеся между оконными рамами и стенами здания, способствуют в зимних усло- виях возникновению в отапливаемых помещения воздухообмена интенсивностью 5—15 раз в 1 ч в зависимости от конкретных ус- ловий. Приоткрытая дверь балкона или отсутствие ее приводит к охлаждению здания в результате возрастания скоростей потоков воздушных масс внутри здания, в котором и без этого на этапе вы- полнения внутриотделочных работ имеется много открытых прое- мов. 7.3.2. Окончательные системы отопления и вентиляции в зда- нии. Окончательную систему отопления здания стремятся вклю- чить в действие как можно скорее. С точки зрения расхода энер- гии такое "поспешное" включение отопительной сети не всегда вы- годно, если недостаточно организована теплозащита наружных 60
просмон 1Д.Н1И». В икик случаях ипзниченис (юнее поздних сро ков подачи тепла в строящееся здание обеспечивает экономию энергии для отопления и выполнение внутриотделочных работ в cooiветствии с планами. С точки зрения экономии энергии на отопление здания оюпи- тельная система должна быть оборудована простыми средствами регулирования, обеспечивающими полное отключение подачи теп- ла и включение ее в зависимости от продвижения отдельных эта- пов работ. Такие регулирующие устройства желательно смонти- ровать в каждой комнате, квартире, на всех этажах и лестничных клетках еще на этапе выполнения строительно-монтажных и сани- тарно-технических работ. Вопросы использования вентиляционных устройств дпя целей теплоснабжения при выполнении отдельных видов работ целе- сообразно рассматривать отдельно для каждого конкретного слу- чая. Ограничивающим обстоятельством при использовании венти- ляционных устройств в строящемся здании является наличие це- ментной и другой пыли в воздухе помещений и стройки в целом. 7.3.3. Нагревательные устройства, используемые при выполне- нии строительных работ. Эксплуатация отдельных нагревательных устройств, обеспечивающая экономию энергии, предусматривает: своевременный выбор соответствующего по размерам и надеж- ного в эксплуатации нагревательного устройства; обеспечение простоты и работоспособности систем регулировки нагревательных устройств; правильное размещение и длительность эксплуатации нагрева- тельных устройств; хорошую теплозащиту нагреваемого помещения. Минимальная мощность нагревательных устройств, предназна- ченных для эксплуатации в условиях строительной площадки, сос- тавляет 5 кВт. Отрицательным свойством нагревательных устройств, действую- щих на жидком топливе и используемых при выполнении внутри- отделочных работ, является образование газов при сгорании топли- ва и сложность нанесения красок и клеевых составов на обрабаты- ваемую поверхность из-за возможного попадания на нее солярки. Рис. 32. Сушка здания а - строительная установка дпя сушки, работающая на электроэнергии или солярке; б — воздухообогревательное устройство 61
Таблица 7.2. Классификация нагревательных устройств в зависимости от потребляемой энерг ии, тепловой мощности и количества обогреваемого воздуха Источник энергии нагре- вательных устройств Тепловая мощность, кВт Количест- во обогре- ваемого воздуха, мЗ/ч Тепловая мощность, кВт Количест- во обогре- ваемого воздуха, мЗ/ч Тепло- вая мощ- ность, кВт Коли- чество обогре веемо- го воз- духа, мЗ/ч Солярка 50 1000 50-70 1800 70 1800 Сжиженный газ 45 1000 45 1000 — — Электричество 20 — 20-40 — 40 — 7.3.4. Установки для нагревания воздуха. Традиционные спосо- бы сушки здания — отопление и вентиляция — приводят к потерям энергии при открытом проветривании помещений с теплым и влаж- ным воздухом. В качестве нового способа сушки зданий приме- няют воздухонагревательные устройства, которые способствуют удалению влаги из закрытых помещений. Воздухонагреватель- ная установка обеспечивает рециркуляцию воздуха в помещении. Экономически целесообразное использование воздухообогрева- тельных устройств предусматривает, чтобы помещение было по возможности плотно закрытым. Наружные проемы должны быть уплотнены. Секционирование внутренних помещений должно быть таким, чтобы потоки воздушных масс внутри здания не ослабили процесса сушки здания. Типы воздухообогревательных установок выбираются на осно- вании данных о размерах помещения, подлежащего сушке, а также данных о степени уплотнения стен и перегородок Воздухообогреватепьные установки не приводят к повышению температуры помещений, а лишь обеспечивают поддержание благо- приятных условий для выполнения работы. При использовании та- ких установок целесообразно поддерживать помещения, подле- жащие сушке, достаточно теплыми при помощи либо отдельных на- гревательных устройств, либо собственной отопительной системы здания. Воздухообогревательные установки можно использовать для ус- корения процесса сушки в небольших и многоэтажных жилых до- мах, а также в общественных зданиях на этапах внутриотделочных работ, особенно осенью и в дождливое лето, а также зимой при ус- ловии хорошей теплозащиты помещений. Такие установки пригод- ны для сушки слабо проветриваемых помещений, например под- вальных, или для сокращения времени сушки в тех случаях, когда материалы для покрытий поверхностей в помещениях и способы ра- бот допускают применение такого ускоренного метода. Особенно обосновано использование воздухообогревательных установок при выполнении специальных видов работ, когда материал под- ложки и условия выполнения работ должны удовлетворять требо- 62
ванинм о низкой влажности, а также в случае аварий с затоплением конструкции водой В других европейских странах воздухоосу тигельные установки широко используются на строительных пло щ.тдк.тх дня сушки тдапий 7.4. ОТОПЛЕНИЕ ЗДАНИЯ И МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ТЕПЛОЗАЩИТЫ 7.4.1. Внешняя теплозащита здания. В зимних условиях важной предпосылкой осуществления различных видов внутриотделоч ных работ является функционирование системы отопления здания Еще на этапе проектирования строительной площадки необходимо составить планы обогрева и сушки здания, в которых должны быть учтены следующие вопросы: даты подключения окончательной отопительной системы здания и ее эксплуатация в различных частях здания; возможная эксплуатация вентиляционной системы, а также ограничения и условия ее эксплуатации; типы и число отдельных нагревательных и воздухообогрева- тельных установок, которые предназначены для использования на различных этапах выполнения строительных работ и могут эксплуа- тироваться отдельно или одновременно с окончательной системой отопления здания; специальные мероприятия, организуемые при эксплуатации нагревательных установок, например, необходимое пополнение топлива, его транспортировка, складирование, а также мероприя гия по ремонту и техническому обслуживанию. Мероприятия по внешней теплозащите здания должны быть раз- работаны одновременно с составлением планов эксплуатации сис- тем обогрева В этих планах должно быть учтено следующее необходимость оставления наружных проемов в здании для прохода строителен а также подачи в здание строительных мате- риалов, оборудования и оснастки; оперативная организация теплозащиты на всех необходимых проемах, чтобы обеспечить простоту их использования и снизить до минимума опасность нарушения теплозащиты; изоляция внутреннего помещения или его части, граничащих с необходимым наружным проемом, от остальной части здания для предотвращения охлаждающего влияния на них возможных воз- душных потоков. Обогрев и сушку здания следует осуществлять в соответствии с заранее составленным планом, предусмотрев необходимые мерь: на случай, неблагоприятных метеорологических условий: обогрев и сушку здания можно начинать только госле того, как мероприятия по тепло т щт е сдпл. л ви тудт.кны л . .оеыш» н. е температуры и поддержание , -.,.:и --з .зданнот.; уровне,
при эксплуатации окончательной системы отопления необходи- мо обеспечить возможность регулирования режима отопления в за- висимости от степени теплозащиты и потребностей в обогреве; влажность в помещениях, которые необходимо обеспечить теп лозащитой, должна быть удалена путем организации в них отопле- ния и проветривания или путем использования воздухообогрева- тельных установок; воздухообогревательные установки особенно применимы для сушки закрытых влажных помещений (например подвальных), а в дождливую и холодную погоду также пригодны для суш- ки помещений с хорошей теплоизоляцией и хорошей системой отопления. Организацию и устройство теплозащиты наружных отверстий здания следует осуществлять в соответствии с подготовленными планами: в качестве теплозащиты целесообразно применять предвари- тельно изготовленные прочные изделия, которые можно много- кратно использовать и легко монтировать; в качестве теплозащиты желательно использовать материалы, которые пропускают дневной свет, чтобы уменьшить потребности в искусственном освещении и повысить противопожарную безопас- ность; мероприятия по теплозащите, предусматривающие использова- ние различных уплотнительных материалов (например заделка щелей между оконной рамой и стенной панелью и т.д.), следует реализовывать одновременно с монтажом строительных элемен- тов; наружная дверь лестничной клетки должна быть навешена при первой же возможности. Самозакрывающаяся дверь обеспечивает беспрепятственный проход строителей и уменьшает возможность образования потоков воздушных масс через дверной проем; окна и балконные двери также должны быть навешены при первой же возможности, а возникшие зазоры между ними и стен- ной конструкцией плотно заделаны сразу после выполнения мон- тажных работ. Рис. 33. Влияние плотности защитной стенки на распределение температуры в — 'герметически" смонтированная стенка; б - в верхней части стены имеется щель шириной раскрытия 100 мм 64
II.। нале HMiiOHiieiuiii tniyipeiiiiiix огдлпочных p.ioni шюОходп mo ocvueciuJiMib носюннныи контроль за эксплуатацией отопи- тельной системы, отдельных нагревательных и воздухообогрева- renMH.ix установок, а также за стенонмо нрш однот ти лонерхнот тси коти'трукции дин нанесении на них покрытии нагревательные и воздухообогревательные установки должны быть безопасными, надежными и не загрязняющими внутренних помещений в результате эксплуатации; за эксплуатацией нагревательных и воздухообогревательных установок необходимо осуществлять непрерывный надзор и их перемещение производить в соответствии с имеющимися плана- ми; необходимо избегать ненужного обогрева внутренних помеще- ний в особенности на объектах, которые не имеют достаточной теплозащиты; необходимо следить за целостностью и работоспособностью теплозащиты и при необходимости сразу принять меры для ее восстановления или улучшения; в конце рабочего дпя необходимо убедиться в том, что ок- на и двери надежно закрыты. Многие строительные материалы и арматура предъявляют из- вестные требования к условиям хранения. Необходимо обеспе- чить достаточное отопление хранилища. Это следует учитывать при оформлении заявок и поставок строительных материалов и арма- туры, их транспортировке и складировании на строительной пло- щадке. При плохой теплозащите наружных проемов здания возможно неравномерное распределение температуры в помещениях. Темпе- ратура воздуха во внутренних помещениях существенно выше в верхней части данного этажа, чем в нижней. На верхних этажах зда- ния температура воздуха в помещениях выше, чем на первом этаже. 7.4.2. Секционирование внутренних помещений. В настоящее время для строящихся зданий на этапе внутриотделочных работ ха- рактерно открытое состояние внутренних помещений. Этим обу- словлены сравнительно большие скорости потоков воздушных масс внутри здания и теплопотери из обогреваемых помещений в более холодные. Поэтому вполне обоснованным является секционирова- ние внутренних помещений здания при помощи различных времен- ных перегородок, в результате чего: уменьшаются теплопотери внутри здания; уменьшаются потоки воздуха внутри здания и общий воздухо- обмен; можно использовать окна и балконные двери при транспорти- ровке строительных материалов и арматуры; обеспечивается возможность более экономичной эксплуатации отдельных нагревательных и воздухообогревательных установок; уменьшается проникание влажного и теплого воздуха из подсу- шиваемой нижней части здания в более холодные его верхние части. 65
7.5. ПОЛЕЗНЫЙ ЭФФЕКТ, ДОСТИГАЕМЫЙ В РЕЗУЛЬТАТЕ МЕРОПРИЯТИЙ ПО УЛУЧШЕНИЮ ТЕПЛОЗАЩИТЫ 7.5.1. Экономия энергии для отопления. На этапе внутриот- делочных работ путем улучшения теплозащиты здания можно до- биться экономии энергии для отопления в следующих случаях: когда при помощи этих мероприятий можно ускорить выпол- нение внутриотделочных работ и отдельных этапов строительных работ; когда эксплуатация окончательной отопительной системы зда- ния, системы обогрева конструкций в период выполнения строи- тельных работ или отдельные нагревательные устройства обеспе- чивают возможность достаточного регулирования обогрева огра- ниченных частей здания; когда при помощи мероприятий по теплозащите достигаются равномерные и экономичные условия сушки конструкций в зда- нии и поэтому отпадает необходимость использования усиленного обогрева. В настоящее время вследствие неудовлетворительной тепло- защиты внутренняя температура на начальном этапе внутриотде- лочных работ и даже на более поздних этапах остается относи- тельно низкой и неравномерно распределенной в различных час- тях здания. Вопрос о высыхании или намокании строительных материалов является неоднозначным и, кроме того, различные строительные материалы проявляют неодинаковое поведение пои изменяющих- ся условиях температуры и влажности. В отношении прямых измерений расхода и теоретических рас- четов энергии для отопления жилых многоэтажных домов в пе- риод выполнения внутриотделочных работ нужно учитывать сле- дующее: с точки зрения выполнения внутриотделочных работ интенсив- ность воздухообмена, равная 1,5—3,0 кратности ь 1 ч, неоправдан- но велика; в результате уменьшения коэффициента воздухообмена в здании в среднем примерно на 0,5 кратности 1 ч на этапе выполнения внут- риотделочных работ при неизменной температуре внутри здания обеспечивается экономия энергии для отопления в размере 10- 20%; в результате снижения температуры внутри здания примерно на 5°С можно добиться экономии энергии для отопления в размере 15—20%. Однако пои этом замедляется процесс сушки конструк- ций и условия внутри здания будут менее благоприятными с точки зрения успешного завершения строительных работ; на этапе выполнения внутриотделочных работ во время отопи- тельного сезона каждая неделя сэкономленного рабочего време- ни строительств ! обеспечивает экономию энергии для отопления в пи |м>::' ? - 3 • Р • - зр.ыи •
В общественных зданиях и сооружениях, несомненно, дости- ,11’icil еще* (мтцее сущее ini'iuuni экономии niopi ни дин оюппсиин 11<| каждом < ipoiniiiii.iiom ооьеюе следуй! имей, iiu.ni истиц, joudiiuii >nepiоресурсон, соединенный на основе учета машинного парка строительных участков. Этот план должен охватывать вопро- сы расхода jitcKipoaiiepiии, солярки, газа и ресурсов зешюфика ционнои сет и. Расход электроэнергии можно приближенно определить, на- пример, при помощи следующей таблицы: Объект исполь- зова- ния Меха- низм (уст- ройст- во) Коли- чество, шт. Мощ- ность, кВт Рабочие ДНИ Усреднен- ное время использо- вания Расход электро- энергии, кВт-ч Работы Башен- 2 54 60 подъе- 5дн/зтаж, 390 кВт ч/сут по воз- ный мов на 1 6 ч/сут веде- кран рабочую нию смену карка- са Расход солярки и газа можно контролировать следующим образом: Объект Меха- Коли- Поча- Рабочие Усреднен- Расход соляр- исполь- низм чество, совой дни ное время ки, газа, л или м3 зова- (уст- шт. расход. работы ния ройст- во) м3 Внутри-Калори 1 отде- фрр почные работы в зда- нии 4 кг/ч 3 месяца 2сут/этаж 32 кг/сут 8 ч/сут С точки зрения экономии энергии на строительной площадке большое значение имеет анализ получаемой информации на осно- ве имеющегося опыта и ее передача каждому работнику. 7.5.2. Другие полезные факторы. В результате усовершенствова- ния мероприятий по теплозащите обеспечивается не только эконо мия энергии для отопления, н-э и достижение следующих полезных эффектов ускоряется выполнение внутриотделочных работ в здании; уменьшается зависимость условии внутренних помещении от ко 111*(><*|1Ии метеорол.» ичет них условии и даже в исключительно nelma
юлриятных погодных условиях обеспечивается выполнение работ по графику; улучшаются возможности оценки готовности поверхностей конструкций к нанесению на них покрытий, если известны усло- вия внутри помещений и все их изменения; снижается вероятность возникновения строительных дефектов, особенно обусловленных наличием сырости, случаев разрушения и оттаивания покрытий на поверхности конструкции; ооеспечивается возможность более экономичного использова- ния отдельных нагревательных и воздухообогревательных устано- вок. 8. СООРУЖЕНИЯ НА СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКЕ И ВСЕПОГОДНЫЕ ЗАЩИТНЫЕ АНГАРЫ 8.1. КОНСТРУКТИВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СООРУЖЕНИЙ НА СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКЕ Термин "сооружения на строительной площадке" обозначает административные, социальные и складские строения, которые необходимы для обеспечения нормальных функциональных дейст- вий на строительной площадке и только на этапе осуществления строительства. Сооружения на строительной площадке должны быт^: конструктивно прочными и сохраняющими свои качества по обеспечению герметичности при многократном их использовании; быстро перемещаемыми и ле^ко монтируемыми на новом месте с целью ввода их в эксплуатацию в максимально короткое время; экономически выгодными с точки зрения эксплуатационных расходов. Необходимо позаботиться о том, чтобы при транспортировке и складировании дождевая вода не привела к повреждению конст- рукций и ухудшению теплоизолирующих свойств оболочки. Учас- ток, на котором возводится такое сооружение, должен быть тща- тельно выровнен, поскольку впадины в грунте могут привести к раскрытию мест соединения и стыков и даже к отрыву материала покрытия на поверхностях этого сооружения. Сооружения на строительной площадке выпускаются следующих типов: сооружения в виде блоков из листовых материалов; одиночные объемные блоки; системы 1.з объемных блоков. 68
В предназначенных дни орошепьных площадок сооружениях из листовых материалов в качестве теплоизоляции чаще всего служил слой минеральной ваты толщиной 50-70 мм. Соедини- тельные швы между листовыми конструкциями зачастую пред- ставляли собой перпендикулярные стыки, покрытые простыми облицовочными рейками и уголками. По своим теплоизоляцион- ным свойствам и герметичности эти устаревшие рабочие помеще- ния весьма неудовлетворительны. В настоящее время использование в качестве рабочих сооруже- ний на строительных площадках отдельных объемных блоков и целых систем из таких блоков представляет собой экономичное решение проблемы. Теплоизоляционные свойства и герметичность сооружений из объемных блоков оказались выше чем у подобных сооружений из листовых материалов. Кроме того, они отличаются более жесткой конструкцией каркаса и меньшим числом швов и мест соединения конструктивных элементов. В качестве теплоизо- ляции в них используется слой минеральной ваты толщиной 100— 150 мм или полиуретана толщиной 70—120 мм. 8.Z РАСХОД ЭНЕРГИИ ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ СООРУЖЕНИЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ Для отопления сооружений из объемных блоков на строитель- ной площадке, предназначенной для строительства многоэтажных жилых домов, расходуется 5—15% количества энергии, потребляе- мой на всей строительной площадке при производстве работ в ото- пительный период. Некоторые результаты измерений расхода энергии для отопле- ния сооружений на строительных площадках приведены в табл. 8.1 и 8.2. Таблица 8.1. Результаты измерения расхода злектрознергии для отопления сооружений на строительной площадке в период 23.03-28.03.1979 г. Средняя температура наружного воздуха составляет примерно —5°С. Тип сооружения на строительной площадке, мате- риал теплоизоляции Площадь помеьце- ния, м2 Температура, °C Удельный расход энергии, кВт-ч/ / (сут « • м2.°C) Общий расход энергии, кВтч/ /сут минималь- ная макси- мальная Сооружения в виде блоков из листовых 510 18 20 0,0929 1200 материалов, гил "1/2" и устаревший деревянный барак, тип "1/2" (мине- ральная вата) 69
Продолжение табл. 8.1 Тип сооружения на строительной площадке, мате- риал теплоизоляции Площадь помеще- ния, м^ Температура, °C Удельный расход энергии, к Вт-ч/ /(сут* л м2-°C) Общий расход энергии, кВт-ч/ /сут минималь- ная макси- мальней Часть 2-этажного сооружения из объемных бло- ков — 1978 г. (ми- неральная вата) 380 20 25 0,0676 640 Полностью 2-этажное сооружение из объемных блоков — 1972 г. (минеральная вата) 415 18 23 0,0966 1000 1-этажное 2-секцион ное сооружение из объемных блоков — 1976 г. (минераль- ная вага) 300 22 22 0,0550 410 Полностью 1-этажное сооружение из объ- емных блоков — 1976 г. (полиуретан) 250 20 22 0,0627 390 Полностью 1-этажное сооружение из объем- ных блоков — 1975 г. (минеральная вата) 195 14 19 0,0625 300 4 барака из панелей и 1 большой деревян- ный барак — 1970 г. 147 16 21 0,0720 260 7 отдельных соору- ружений из объем- ных блоков — 1972 г. (минеральная вата) 105 21 21 0,1310 357 Полностью 1-этажное сооружение из объ- емных блоков — 1974 г. 60 18 24 0,0893 133 Полностью 2'зтажное сооружение из объ- емных блоков — 1978 508 г= 13 17 0,0799 1010 10 отдельных соору- жений 320 10 16 0 0900 720 70
Л 6 я и и а 8.2. Влиянии том паратуры наружного воздуха на величину расхода энергии для отопления сооружений из листовых материалов (величина удельной теплоемкости солярки принята равной 10 кВтгч/л и значение к.п.д. нагревательного устройства 7 = 0,7) Тип сооруже- Пло | Расход Время Темпе Темпе- Удель- Общий нин на слрои- тельной пло щвдке, мате- риал тепло изоляции шадь, м2 соляр* к и, л эксплуата- ции в конкрет случае рагура наруж- ного возду- ха, °C ном рагура внутри соору- жения, °C ный рас- ход знер гии для отопле- ния, кВт«ч/ /сут-м2* «°C расход энергии дин отопле- ния, кВт^ч/ /сут Полностью 2 этажное сооружение из листовых материалов (минераль- ная вата) 340 4350 11.12— 31.12 (21 сут) -14,5 22,0 0,1669 1450 Та же конст- рукция 340 4550 1.1-31.1 (31 сут) -В.5 24,1 0,1324 1000 То же 340 4290 1.2-28.2 (2В сут) -10,2 23,3 0,1345 1050 340 1680 1.3-21.3 (21 сут) -3,7 24.4 0,0837 550 В условиях строительной площадки расход энергии для отопле- ния указанных типов сооружений из объемных блоков можно приближенно определить теоретически, если известны размеры данного сооружения и его конструктивные характеристики, напри- мер, по следующей методике: в качестве средней величины теплопроводности стен, а также верхнего и нижнего перекрытия принимается значение К= 0,45 Вт/ /(м2. °C). Теоретические значения коэффициента теплопроводнос- ти находятся в интервале 0,28—0,38 Вт/(м2 - °C), если в качестве теплоизоляционного материала применена минеральная вата при толщине слоя 100—150 мм. Практика показала, что теплоизоля- ционные свойства передвижных сооружений на строительной пло- щадке существенно снижаются по мере • увеличения кратности их использования и значение коэффициента теплопроводности А" = - 0,45 Вт/ (м2 .°C) можно считать вполне обоснованным, а для мно- гих объектов даже благоприятным; величина площади поверхности окон принимается равной при- мерно 5% площади поверхности стен и в случае применения окон с двойными стеклами величина коэффициента теплопроводности составляет около 3,0 Вт/ (м2 • °C); кратность воздухообмена п. за единицу времени (1 ч) счи- ается переменкой величиной. 71
Величина теплопотерь, обусловленная теплопроводное 1ью стен вычисляется по формуле . кВт -ч/сут Ф = 0,58 Вт /(мг °C) (р 2,2)m2(Tu-Ts)°C(1/M(W)* - 24ч =50 Ю'3(Т -Т )р. Величина теплопотерь, обусловленная теплопроводностью верх- него и нижнего перекрытия, определяется: Ф = 2 ОЧ5 Вт Цм2 °C)fiM2(Ts - Ти )°С С// 1ОО0)24ч^ = 22 10'3 (Ts - Ти) А. Теплопотери, обусловленные воздухообменом, определяются по следующему соотношению, кВтч/cvt: Ф = п 1/с (Ts - Ти )24 (1/1000); <Р=18 lO'3nA(rs-Tu). В этих формулах приняты следующие обозначения. С — коэффициент теплоемкости воздуха (0,33 Вт- ч/(м3-°C); л — кратность воздухообме- на в 1 ч; р — длина периметра сооружения на строительной площадке; А — площадь поверхности сооружения на строительной площадке; 7~s — температура воздуха внутри сооружения на строительной площадке; Т — усредненная температура наружного воздуха во время измерений. При вычислении теплопотерь, обусловленных фактическим воз- духообменом, следует принять во внимание значения температуры воздуха внутри сооружения и снаружи. При температуре воздуха внутри такого сооружения ( 7^ ) -s-10°C поправочный коэф- фициент составляет примерно 1,1 и при температуре /7^)+20° С — примерно 1,15, если в обоих случаях температура наружного воз- духа остается ниже —5°С. Вычисленные по такому способу расчета теоретические данные по расходу энергии для отопления при различных значениях возду- хообмена показан на рис. 34. Подводя итоги и формулируя выводы по расходу энергии для отопления сооружений на строительной площадке на основе теоре тического рассмотрения и анализа результатов измерений, необ- ходимо отметить следующее: коэффициент воздухообмена сравнительно новых сооружений из объемных блоков, используемых на строительной площадке с злектроотоплением, составляет 1,5—2,0 кратности в час. Эта вели чина — довольно большая в качестве среднего значения за длитель- ный промежуток времени — свидетельствует о перерасходе энергии для отопления сооружений на строительной площадке; расход энергии для отопления сооружений из объемных блоков на строительной площадке меньше, чем для отопления строении из листовых материалов, поскольку в сооружениях из объемных блоков число стыков существенно меньше, что способствует боль- шей герметичности; 72
•Wc) Htitn ч/принц Рис. ЗА. Расход энергии для отопления сооружений на строительной площад- ке (см. табл. 8.1 и 8.2) —------измеренные данные по расходу энергии дли отопления /при темпе- ратуре наружного воздуха минус 5°С) ; -------- — расчетные данные по расходу энергии для отопления при темпе- ратуре воздуха внутри строения плюс 20° С и кратности воздухообмена И- - 0,5; 1,0; 1,5 и 2,0 раза в 1 ч (температуранаружного воздуха равна —5°С). результаты измерений табл. 8.2 представляют собой данные о расходе энергии для отопления одного и того же сооружения на строительной площадке при различных средних температурах на- ружного воздуха. Чем больше "решетчатость" старого строения, тем больше энергии расходуется для его отопления. 8.3. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ЭКОНОМИИ ЭНЕРГИИ ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ СООРУЖЕНИЙ НА СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКЕ Расход энергии для отопления сооружений на строительной пло- щадке можно уменьшить путем улучшения герметичности стеновых соединении и теплотехнических характеристик стен, регулирова- ния температуры воздуха внутри зданий в нерабочее время, опти- мизации использования помещений в зависимости от численности рабочего персонала, а также путем правильного выбора и эксплуа- тации отопительных устройств. Использование объемных блоков и систем из объемных бло- ков -наиболее экономично как с конструктивной точки зрения, так и по расходу энергии для отопления помещений в сооружениях на строительной площадке Поэтому возведение устаревших типов сооружений из листовых материалов на строительной площадке не рекомендуется. Герметичность стен и их теплотехнические свойства можно улучшить путем: повышения жесткости самой конструкции, что облегчает очеред- ной монтаж и закрепление по месту даже после многоразового использования; 73
Рис. 35. Расход энергии для отопления сооружений на строительной пло- щадке А — данные измерении расхода энергии для отопления (при измеренной средней температуре наружного воздуха —5° С); $ — расчетные данные расхода энергии для отопления при температурах наружного воздуха —10°Сп *- 15° С и —2СРСГ интенсивности воздухообмена п - 1,8 раза в 1 ч, температуре ^оздуха внутри помещения г. о л юс 20° С; С — расход энергии для ~ отопления, когда температура воздуха помещений регулируется при помощи часоврго реле и термостата в нерабочее время с 15 ч 00 мин до 5 ч 00 мин на уровне +14°С (экономия энергии примерно 15%) Рис. 36- Расход энергии для отопления сооружений на строительной пло- щадке А — (см. рис. 35); В — свободное помещение полезной площадью около 50 м? отключено из системы отопления (экономия энергии состав- ляет около 17%); С — интенсивность воздухообмена П уменьшается с 1,8 до 1,0 раза в 1 ч (экономия энергии составляет около 20%) 74
унучпк-нип । rpMoiiriiKH iii ii ii.uiiiini юпицинс imkoii между p.i шнч ными koik:ipyi<iMUiii.iMH темен ими сооружении, изготовления объемного блока таким, чтобы в течение всего срока его эксплуатации было обеспечено заполнение теплоизоля- цией специально предусмотренною ирисiранеiна, сцепление lenno- изоляции с теплой поверхностью стенки, сплошная паровая изоля- ция для предотвращения попадания в теплоизоляцию из минераль- ной ваты дождевой воды, конструктивная целостность теплоизоля- ции, в том числе при использовании для этой цели полиуретана или другого соответствующего материала; увеличения толщины теплоизолирующего слон (при этом возни- кают конструктивные трудности); оборудования и введении в эксплуатацию оконных форточек, которые уменьшают последствия грубого нарушения правил; оборудования вентиляционных шкафов; монтирования на дверях автоматических закрывающих уст- ройств и введения п эксплуатацию герметически закрывающихся окон с тремя стеклами. Температуру воздуха внутри здания можно регулировать при по- мощи часового реле и термостата, достигая тем большей экономии энергии, чем лучше теплотехнические свойства самих степ и чем меньше требуемая добавочная мощность длн увеличения темпера- туры в помещении перед началом рабочего дня. В сооружениях на строительной площадке, которые отличаются хорошими тепло- изоляционными свойствами и герметичностью, температуру воз- духа внутри помещений можно снизить до +10° — 15°С в нерабочее время и до (-8° —Ю°С в выходные дни. Сооружения на строитель- ной площадке особенно благоприятны для регулирования темпера- туры внутри помещений. Например, в рабочие дни рекомендуется осуществлять следующее распределение температуры: в 15 ч 00 мин часовое реле переключает систему электроотопле- ния на пониженную мощность, в то время как с помощью термоста- та обеспечивается регулирование температуры на уровне +1-1°С. Температура воздуха внутри помещения остается достаточно вы- сокой до 16 ч вследствие медленного охлаждения отопительной сис- темы; в 5 ч 00 мин часовое реле переключает систему электроотопления на повышенную мощность с обеспечением термостатного регулиро- вания температуры внутри помещения на уровне +20°С. До 7 ч 00 мин температура воздуха в помещении успевает подняться на достаточно высокий уровень. Если исходный коэффициент воздухообмена л (равный 1,8 кратности в 1 ч) снизить до величины п - 1,0 кратности в 1 ч путем использования строительно-технических решений и опыта эксплуатации, то экономится примерно 20% энергии для отопле- ния. Оптимизация использования помещений в сооружении на строи- тельной площадке также является существенным мероприятием по 7Ь
экономии энергии для отопления. Она предусматривает возмож- ное^ замены и соединения объемных блоков с другими такими же блоками, чтобы при необходимости увеличить ипи уменьшить размеры и число помещений в зависимости от фактической чис- ленности работников на строительной площадке. В тех помещениях, в которых требуется обеспечить постоян- ную температуру от +18 до +20°С можно пользоваться системой электроотопления или системами, работающими на газе, солярке или с использованием теплофикационной сети. В прачечных, где тепловая энергия необходима лишь кратковременно, возможно кроме основных источников тепловой энергии (например, +10°С) использовать дополнительные, например отопление излучателем. Система вентиляции должна быть оборудована соответствующи- ми механизмами при управлении часовым реле в течение суток. На экономию расхода энергии для отопления сооружения на строительной площадке в значительной мере влияют эксплуата- ционный опыт персонала работников на рабочем участке. При использовании перечисленных мероприятий можно снизить расход энергии для отопления сооружений на строительной площад- ке на 20—30%. Теоретические расчеты указывают на имеющиеся ресурсы по дальнейшей экономии энергии для отопления вплоть до 40 —45 %. 8.4. ВСЕПОГОДНЫЕ ЗАЩИТНЫЕ АНГАРЫ Применение всепогодных защитных ангаров при проведении строительных работ обеспечивает достижение следующих преиму- ществ . устраняются технические проблемы, возникающие в результа- те простоя; воздух в таком ангаре можно поддерживать либо полутеплым, либо отапливать его настолько, чтобы не прерывалось производст- во соответствующих строительных работ; исключается отрицательное воздействие снегопадов на выполне- ние строительных работ: уменьшается общий расход энергоресурсов на строительном объекте; улучшаются условия выполнения работы и повышается произ- водительность труда. Сила ветра имеет большое значение "для ощущения холода" при различных температурах. Одинаково жесткое ощущение моро- за может создаваться в ветреную погоду на открытом воздухе при температуре наружного воздуха —10°С, а внутри всепогодного защитного ангара при температуре —20°С. Поэтому такой защит- ный ангар не рекомендуется сильно отапливать для улучшения ус- ловий труда. Существует два типа всепогодных защитных ангаров: всепогод- ные защитные устройства и ангары для производства строительных работ зимой. 76
Bcenoi одные lauuniibieyciponcrna, как нраиило, Иридеi.uiiuiioi со бой небольшое строение, несущий каркас которого образуется из трехколенных сводов, обычно покрываемых пластмассой Такие защитные устройства обычно можно перемещать с помощью подъемного крана либо по частям, либо целиком. Всепогодные защитные устройства используются, в частности, при производст- ве земляных и фундаментных работ, при бетонировании несущего каркаса, выполнении работ по кирпичной кладке, а также при кро- вельных работах. Использование всепогодных защитных устройств зачастую является обязательной предпосылкой успешно! о осу- ществления многих видов монтажных работ. Существует два основных типа всепогодных защитных ангаров для зимнего строительства. Первый тип — складские ангары для стройматериалов на строительной площадке, имеющие полезную площадь 200-300 м2 и высоту около 5 м. Такие защитные ангары пригодны также в качестве помещений для предварительного изго- товления отдельных строительных конструкций, например, арма- турных блоков, бетонных блоков и опалубочных форм. Второй тип всепогодных защитных ангаров представляет собой ангары, размеры которых больше, чем возводимое строение. В их крыше имеются отверстия для подачи строительных материалов. Строительство таких ангаров осуществляется по мере продвиже- ния общего строительства. 9. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ РАСХОДЫ, ОБУСЛОВЛЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬСТВОМ В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ 9.1. ФАКТОРЫ. ВЛИЯЮЩИЕ НА ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ РАСХОДЫ В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ При выполнении строительных работ зимой увеличиваются трудозатраты, расходы на строительные материалы, расходы энер- горесурсов, использование дополнительного оборудования и про- должительность строительства. Трудозатраты. Погодные условия (температура воздуха, дождь, ветер) и освещенность обусловливают увеличение трудозатрат в зимних условиях. Конкретные зимние условия способствуют росту трудозатрат вследствие замедления скорости выполнения работ, увеличения кратковременных и длительных простоев и перерывов в производ- ственном процессе, а также появления так называемых дополни- тельных зимних работ. Такими дополнительными видами работ являются: очистка объ- ектов от снега и льда, осуществление мероприятий по теплоза- щите объектов; обогрев и сушка конструкций; организация и выполнение некоторых временных монтажных работ, например, по оборудованию электроосвещения. 77
Рис. 37. Влияние времени года начала строительства многоэтажного жилого дома (индексного здания) на величину зимних дополнительных строитель- ных расходов и на расход энергоресурсов на всей строительной площадке. Продолжительность строительства 9,5 мес а — зимние расходы; б — расход энергорасурсов Практика показывает, что работы по очистке объектов от снега и льда обусловливают возрастание трудозатрат примерно до 5% на этапах возведения фундамента и каркаса. Среди временных работ освещение требует наибольших затрат, которые в этот период связаны с необходимостью осущест- вления дополнительных монтажных работ с учетом стоимости материалов, электрических кабелей, стоимости проката электро- осветительных приборов и распределительных устройств, а также потерь и уничтожения материалов. Величина дополнительных зат- рат обусловленных выполнением временных монтажных работ, составляет на объектах жилого строительства около 0,6%, на объ ектах промышленного строительства около 1,7 % общих расходов на производство строительных работ. Трудозатраты по видам работ в зимних условиях по сравнению с соответствующими данными по отдельным видам работ в петних условиях возрастают, %: на крупногабаритных опалубочных формах 10 на опалубочных формах горизонтального типа 5 на дощатых опалубках 10 по армированию объектов 10 по бетонированию с подъемом емкостей для бетона 22 по насосному бетонированию 23 Расходы на строительные материалы. Рост объема необходимых строительных материалов и расходов на них г; зимних условиях мо жет быть обусловлен влиянием следующих факторо::: увеличением общих потерь строительных материалов; изменением расходов на материалы в зимних условиях; расходами на материалы для защитных устройств. 78
ilon-рн < ipoiiiem.iinx Mdiepnanou в зимних условиях обуслов- лены более быстрым их разрушением, чем в летних условиях Уцсп11>||’1|и<* р.п-ходок на M.iicpii.iiii.i при Oeioiiiipotiariiiii син i.iik- <• Iioiii.ihiim р.к-ходом Oeioiia п зимних условиях, введением в ei о состав специальных добавок и использованием бетона по возмож- ности более высокого качества. Расход анергоресурсои. В зимних условиях расход энсргоресур- сов возрастет в связи с необходимостью обогрева строительных материалов, конструктивных элементов и всего здания; оттаива- ния материалов, снега’ и льда, в связи с оборудованием системы освещения и необходимостью отопления бытовых помещений. На участке строительства жилых домов за 9-12 мес производст- ва строительных работ расход энергии, по данным измерений, составляет 30—130 кВт • ч/мЗ здания. На величину расхода энер- гии на строительной площадке существенно влияют внешние ус- ловия, продолжительность выполнения непосредственно строитель- ных работ и выбранный для этого период времени года, способ производства работ, использованные строительные материалы, про- фессиональный опыт персонала и, наконец, аккуратность выполне- ния работ. Для южных районов Финляндии общий расход энергии на строительной площадке при сооружении многоэтажных жилых домов составляет в среднем 50—80 кВт • ч/мЗ здания при условии возведения несущего каркаса здания путем бетонирования по мес- ту строительства дома и выполнения строительных работ в холод- ное время года. В северных районах Финляндии соответствующие усредненные данные по расходу энергии увеличиваются до 60— 90 кВт • ч/мЗ здания. Большой интвервал колебаний измеренных данных по расходу энергии показывает, что в настоящее время ис- пользование энергоресурсов на строительной площадке является практически неуправляемым Потребности в дополнительном оборудовании. В зимних ус- ловиях дополнительные расходы возникают из-за требующихся механизмов и оборудования,которые к тому же должны обла- дать более высокой мощностью. К такому оборудованию относят- ся: паровые котлы и парогенераторные установки; нагревательные устройства для просушки зданий и калорифе- ры; устройства для электрообогрева бетона; инфракрасные излучатели; стационарные нагревательные устройства на опалубковых фор- мах; стациопапные отопительные устройства на строительной пло- щадке; нагревательные устройства для оттаивания мерзлоты и oipoiea грунта. Увеличение продолжительности строительства. Сроки строи- ельства /длиняются в результате простоев из-за влияния зимних словий и возникновения дополнительных трудозатрат. 79
Особенно серьезно сказываются перерывы и простои в силь- ные морозы, когда выполнение строительных работ полностью прекращается. Значительно реже причиной полной остановки ра- бот являются снегопады и бураны. 9.2. ЗИМНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ РАСХОДЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЭТАПА СТРОИТЕЛЬСТВА И ОТ СТАТЬИ РАСХОДОВ На общий объем дополнительных зимних работ и сумму до- полнительных расходов существенно влияют, в частности, вид применяемой строительной техники, географическое расположе- ние строительной площадки, продолжительность зимы и морозо- продолжительность, а также выбор времени (месяца) начала строи- тельных работ. Минимальный размер зимних дополнительных строительных расходов достигается в том случае, когда начало вы- полнения внутренних строительных работ совпадает с началом зи- мы, а максимальный размер — в том случае, когда земляные строи- тельные работы и работы по устройству фундамента приходятся на зимний период. Расход энергоресурсов на участке строительства многоэтажных жилых домов будет максимальным в случае, когда начало внутри- огделочных строительных работ совпадает с началом зимы. Эти работы требуют сравнительно длительного времени и на просуш- ку здания в зимних условиях расходуется огромное количество теплоэнергии, вырабатываемой с помощью систем отопления. Об- щий расход энергии на всей строительной площадке будет мини- мальным, если начало строительных работ отнести на апрель—май. Суммарная величина зимних дополнительных расходов при строительстве многоэтажного жилого дома (индексного здания) для южных районов Финляндии составила 1,5—5,0%, а для север- ных районов 3—8% от всех расходов не выполнение строительно- технических работ при длительности строительства не более 9,5 мес. При этом доля дополнительных расходов на использование энергоресурсов достигает 25—35% суммы зимних дополнительных строительных расходов. При условии, что такое строительство полностью осуществляется в зимних условиях, сумма зимних дополнительных строительных расходов для южных районов Финляндии составляет в среднем 6,5% общих расходов на выпол- нение строительно-технических работ (табл. 9.1). Величина зимних дополнительных расходов на этапе земляных строительных работ в существенной мере зависит от места распо- ложения объекта строительства, т.е. от местных метеорологических условий и особенностей почвы на строительной площадке, а также от объема работ по перемещению земли. Наиболее мощными фак- торами, влияющими на колебания расходов, считаются землерой- ные работы по засыпке. Дополнительные расходы на строитель- стве небольших домов на этапах общих работ на стройпло- щадке, земляных и фундаментных работ составляют около 80
Т <1 б л и ц «I 9.1 Данный о зимних дополнительных строительных р.м ходах ио школьным маним ciponfольсюл, обуглоилинимл расходами нп производство строительно-технических работ в предположении, что строительство объекта в целом осуществляется в зимних условиях Этапы строительства Доля рас- ходов но строитель- но-техничес- кие работы, % Общие зимние дополнительные строительные рас- ходы, % Дополнительные расходы на строительно- технические ра- боты, % Земляные строитель- ные работы 8 8-16 0,6-1,3 Устройство фундамен- тов 14 13-15 1.8-2,0 Возведение каркаса здания 35 5,5—7,5 1,9-2,3 Внутр и отдел очные работы 43 3,3—3,7 1,4-1,6 Всего 100,0% — 6,3—6,7 10—20% от соответствующих строительных расходов, характерных для строительства в летних условиях. Зимние дополнительные строительные расходы на этапе выполнения земляных работ при строительстве многоэтажных жилых домов, как правило, оказы- ваются меньше, чем в случае строительства небольших домов. Зимние дополнительные строительные расходы на этапе выполне- ния фундаментных работ для многоэтажного жилого дома (индекс- ного здания) составляют следующую долю от соответствующих рас- ходов строительного этапа, осуществляемого в летний период, %: дополнительные трудозатраты . ...... 2,6—2,9 • материалы . . 1,7—3,7 энергоресурсы................. 0,9—1,0 механизмы и оборудование . ... 1,8—2,2 зимние дополнительные работы .... .......... 1,6—1,В дополнительное время на производство работ .... 2,0—2,2 Всего . . . 13-15 Зимние дополнительные расходы на этапе возведения каркаса многоэтажного жилого дома (индексного здания) составляют сле- дующую долю от соответствующих расходов строительного этапа, осуществляемого в летний период, %: дополнительные трудозатраты . ..........0.6—0,7 материалы................ . 0,6—1,9 энергоресурсы............... 1,2—1,4 механизмы и оборудование....... 1,2—1,4 зимние дополнительные работы.............. 0,7—0,9 дополнительное время на производство работ . 1,0—1,2 Всего ....................................... 81
Зимние дополнительные строительные расходы на этапе выпол- нения внутриотделочных работ составляют следующую долю от расходов строительного этапа, осуществляемого в летний пе- риод^: дополнительные трудозатраты . материалы ... энергоресурсы.............. 2,В—3,2 механизмы и оборудование . . 0,1-0,2 зимние дополнительные работы.............. 0,2—0,4 дополнительное время на производство работ...........— Всего.............. ......................... 3,3—3,7 На этапе производства внутриотделочных работ морозная по- года не приводит к перерывам в работе. Дополнительные расходы, обусловленные необходимостью использования дополнительных энергоресурсов на этапе внутриотделочных работ, достигают при- мерно 90% от общей суммы зимних дополнительных расходов. Полностью избежать зимних дополнительных строительных рас- ходов и заметного роста расхода энергоресурсов по сравнению с аналогичным строительством в летних условиях невозможно, од- нако их можно уменьшить путем совершенствования способов вы- полнения работ, улучшения взаимодействия проектировщиков и строителей, а также в результате одинакового применения правил и инструкций по выполнению строительных работ. Сущест- венное влияние на снижение дополнительных расходов оказывает, несомненно, и правильное отношение к организации и осущест- влению строительства в целом. СОДЕРЖАНИЕ Предисловие к русскому изданию . 1. Введение............... 2. Зимний климат в Финляндии . 2.1. Температура.......... 2.2. Снег ........... 2.3. Влажность воздуха . 2.4 Ветер и освещенность ............. 2.5 Метеорологические наблюдении на строительной площадке........................... .... ............... 2.6. Подрайонныи и местный зимний климат ... 3. Земляные работы и возведение фундаментов в зимних условиях...................................- - ..... 3.1. Энергозатраты на этапе возведения фундаментов .... 3.2. Планирование работ по возведению фундаментов и подготовка к зимним условиям............ 3.3. Способы защиты грунта от промерзания 3.4. Рытье и засыпка котлованов .... 4. Бетонирование в зимних условиях . . 4.1. Подготовка к зимнему бетонированию . 4.2. Факторы, влияющие на температуру бетона . ............. 4 5 6 6 8 8 8 9 9 9 9 11 14 20 22 22 24 ят
4.3. Способы тепловой обработки бетона при использовании различных видов опалубки.................................... 30 4.4. Влияние тепловой обработки на прочность бетона . 36 4.5. Организация теплозащиты................................ 38 4.6. Последующий технический уход и обеспечение качества 40 5. Заделка стыков между бетонными элементами в зимних условиях ... .................. 41 5.1. Подготовка к заделке стыков в зимних условиях 41 5.2. Способы заделки стыков цементным раствором ... 42 5.3. Обогрев и теплозащита стыков после заполнения их цементным раствором........ ............... . . 43 5.4. Специальные цементные растворы . 46 6. Кирпичная кладка в зимних условиях 48 6.1. Принципы выполнения кирпичной кладки в зимних усло- виях ........................ . 48 6.2. Температура цементного раствора ....................... 49 6.3. Производство кирпичной кладки в зимних условиях........ 52 7. Сушка здания на этапе выполнения внутренних отделочных работ................................................. 53 7.1. Цепи и задачи сушки здания ... 53 7.2. О сушке строительных материалов . 54 7.3. Сушка здания.......................................... 55 7.4. Отопление здания и мероприятия по обеспечению тепло- защиты ......................................... . . ... 63 7.5. Полезный эффект, достигаемый в результате мероприятий по улучшению теплозащиты...................................... 66 8. Сооружения на строительной площадке и всепогодные защитные ангары ..................................................... 68 8.1. Конструктивные характеристики сооружений на строительной площадке................................................... 6В 8.2. Расход энергии для отопления сооружений строительной пло- щадки .................................................... 69 8.3. Мероприятия по экономии энергии для отопления сооружений на строительной площадке................................... 73 8.4. Всепогодные защитные ангары............................ 76 9. Дополнительные расходы, обусловленные строительством в зим- них условиях................................................ 77 9.1. Факторы, влияющие на дополнительные расходы в зимних условиях.................................................... 77 9.2. Зимние дополнительные расходы в зависимости от этапа строи- теп ьства и от статьи расходов.............................. 80
Проект- ОТКРЫТЫЙ ДОСТУП Над оцифровкой данной книги работали: Ружинский С.И. rygmskifaiaport.ги Ружинский Ю.И. РаенкоА.С. август 2005, г. Харьков, Украина г.Харьков, ул. Чкалова 1 МП «Городок» Популяризация применения химических добавок и оригинальных технологий в строительной индустрии. ryginski@aport.ru +38(057)315-32-63 Здесь может быть Ваша реклама! Закажи книгу по бетоноведению или строительству на оцифровку и размести в ней свою рекламу. Дополнительная информация: ryginski@aport.ru