Технологические особенности возведения зданий и сооружений в зимних условиях

Особенности монтажа в условиях отрицательной температуры указывают в проекте производства работ. Если таких указаний в ППР нет, то руководствуются следующим.

До начала зимы разрабатывают план мероприятий, обеспечивающих надежное и безопасное выполнение монтажных работ в зимнее время (методы и способы монтажа конструкций, способы доставки конструкций в зону монтажа, а также правила эксплуатации монтажных машин, монтажных и такелажных приспособлений и конкретные мероприятия по охране труда).

С целью снижения отрицательного влияния зимних условий на производительность труда монтажников целесообразно укрупнение конструкций, применение безвыверочного и ограниченно свободного методов монтажа, отказ от мокрых процессов, сокращение объемов сварочных работ, выполняемых на высоте. Хранение материалов следует организовать непосредственно в зоне монтажа, а если это невозможно, то склады лучше располагать с наветренной стороны. Чтобы свести до минимума операции по разгрузке и погрузке конструкций, монтаж рекомендуется вести с транспортных средств.

Применение метода монтажа укрупненными блоками способствует сокращению объема верхолазных работ, улучшает условия ведения работ и повошает их безопасность, однако при работе в районах с сильными ветрами монтаж крупных блоков, обладающих большой парусностью, может не дать положительных результатов.

При выборе средств механизации необходимо учитывать, что большинство монтажных кранов общего назначения предназначено для работы при температуре до — 40°С. Следует также иметь в виду, что краны, металлические конструкции которых изготовлены из кипящей стали, допускается применять только при температуре до — 20°С. Для работы в районах Крайнего Севера, где температура воздуха опускается до -60°С, применяют краны специального северного исполнения. Работоспособность таких кранов сохраняется при тем­пературе окружающей среды до — 60°С.

Грузозахватные средства изготовляют в двух климатических исполнениях: для районов с умеренным климатом (У), и с холодным климатом (ХЛ). У канатных стропов исполнения ХЛ концы заделывают заплеткой или опрессовкой алюминиевой втулкой из труб. С целью повышения надежности геодезческого обеспечения при работе в зимнее время целесообразно применять лазерные геодезические приборы.

Монтаж конструкций Чтобы снизить отрицательное влияние зимних условий на монтаж конструкций, выполняют ряд мероприятий. Так, участки строительной площадки, на которых котлован предстоит отрывать зимой, предохраняют от промерзания. Наиболее эффективный способ предохранения грунта от промерзания состоит в том, что грунт покрывают слоем утеплителя, приготовленного на основе синтетических материалов.

При разработке котлованов важно не допустить промерзания их основания. С этой целью при отрывке котлована грунт разрабатывают на 15.. 20 см выше проектной отметки. При сильных морозах и необходимости устройства перерывов между отрывкой котлованов и устройством фундамента (сборного или монолитного) основания котлована временно утепляют. Зачищают грунт непосредственно перед устройством фундаментов. Разрыв во времени между зачисткой дна котлована и укладкой элементов сборных фундаментов должен быть не более 2 ч. Особенно тщательно следует предохранять дно котлованов, отрываемых в глинистых грунтах.

Поверхность сборных блоков перед установкой на растворную постель очищают от снега и наледи. Пазухи между стенами подвала и откосами котлована допускается засыпать только талым грунтом. Конструкции монтажных соединений и принятая технология их устройства должны обеспечивать наименьшие затраты труда и минимальные сроки набора бетона необходимой прочности.

Последовательность монтажа сборных конструкций должна быть такой, при которой можно получить в оптимально короткие сроки устойчивые ячейки здания.

Особенности монтажа металлических конструкций связаны главным образом со свойствами стали, из которой выполнены конструкции. Металлические конструкции окрашивают и грунтуют обычно при температуре окружающей среды и конструкций не ниже + 5°С. При более низких температурах применяют специальные материалы и технологии производства.

Сварочные работы При температуре до -30°С сварку выполняют по обычной технологии, но при повышенном токе.

В связи с тем, что понижение температуры металла отрицательно влияет на качество сварных соединений, для работы при более низких температурах вносят изменения в технологию и организацию сварочных работ, которые отражают в проекте производства работ. К зиме утепляют сварочные посты, помещения (контейнеры) для хранения сварочного оборудования и сварочных материалов, оборудуют для сварки монтажных соединений легкие переставные укрытия, устройства для обогрева рук сварщиков.

Электроды и флюсы при подготовке их к работе сушат, а после просушки помещают в пеналы сварщиков, которые сохраняют на морозе их температуру + 45°С.

При дуговой сварке температура в зоне плавления металла достигает 1600°С, а на периферийных участках она ниже. Разница в температуре свариваемых стальных элементов является одной из причин их деформации.

Перед сваркой свариваемые элементы очищают от наледи и снега, а их поверхность просушивают. Для этого применяют форсунки, горелки и индукционные нагреватели. Тщательно заваривают кратеры и замыкающие участки швов, а также выполняют прихватки. При температуре ниже -30°С прихватку рекомендуется заменять сплошным швом. При сварке дефектных участков предварительно подогревают свариваемые детали. При этом швы накладывают валиками небольшого сечения. Для ванной сварки арматурных стержней (вертикальных и горизонтальных) диаметром 20 мм и более вместо медных форм целесообразно применять графитовые. Такие формы менее теплоемки и обладают большим термическим сопротивлением, что способствует более равномерному остыванию металла в стыке. Рекомендуется также предварительное утепление сварочных форм теплоизоляционным материалом.

Заделка монтажных соединений При заделке монтажных соединений зимой применяют меры, исключающие замораживание бетона в стыке до достижения им определенной прочности, зависящей от вида конструкций. Например, для конструкций, загружаемых полной эксплуатационной нагрузкой до оттаивания, необходимо получить до замораживания стопроцентную прочность бетона; при возведении сборно-монолитных оболочек прочность бетона к моменту замораживания должна быть не менее 70% проектной, а в вертикальных стыках наружных стен крупнопанельных зданий — не менее 50% проектной. Замораживание бетона в стыках конструкций допускается в тех случаях, когда он служит для заполнения полости стыка. Примером таких сопряжений являются вертикальные стыки между блоками внутренних стен, швы плит покрытий промышленных зданий.

Способы заделки соединений основаны на следующих принципах: замораживании бетона (раствора), введении в бетон противоморозных добавок, тепловой обработки бетона.

Замораживание бетонов и растворов на начальной стадии можно применять для заделки соединений, не воспринимающих расчетных усилий и не имеющих закладных элементов. К таким соединениям относятся продольные швы между панелями перекрытий жилых зданий, плитами покрытий промышленных зданий, вертикальные стыки фундаментов и внутренних стен.

Применение бетонов с противоморозными добавкам и — наиболее простой, наименее трудоемкий и дешевый способ. Сущность этого способа состоит в том, что в бетонную смесь вводят водный раствор химических веществ, который не замерзает при температуре ниже 0°С и обеспечивает взаимодействие воды с цементом. За счет этого бетон набирает прочность и при отрицательных температурах.

Вид применяемых добавок и их количество зависят от типа стыка и температуры наружного воздуха. Наиболее часто применяют следующие противоморозные добавки: хлористый кальций СаС1₂, хлористый натрий NaCl, поташ (углекислый калий) К2С0₃, нитрит натрия NaNO₃.

Применение бетона, с противоморозными добавками имеет определенные ограничения. Так, нитрит натрия допускается применять при температуре не ниже -15°С, а поташ — при температуре до -25°С. Поташ и нитрит натрия можно применять в качестве противоморозных добавок для заделки армированных стыков, так как они не вызывают коррозионного разрушения, а хлористый кальций и хлористый натрий нельзя применять в стыках с выпусками арматуры или стальными закладными элементами, а также в тех случаях, когда недопустима гигроскопичность стыков и швов. Введение в состав бетонных смесей хлористых солей и поташа резко сокращает сроки схватывания смеси, в то время как введение нитрита натрия на них не влияет.

Марку бетона с противоморозной добавкой устанавливают в соответствии с ППР, если там нет никаких рекомендаций, используют бетон, марка которого на ступень выше марки стыкуемых элементов. Опалубку для замоноличивания стыков делают из дерева или металла. Перед укладкой бетона поверхность стыков очищают от снега и наледи скребками, щетками или отогревают с помощью греющей опалубки. Уложенный бетон укрывают сначала гидроизоляционным, а затем теплоизоляционным материалом.

Тепловую обработку бетона в стыках выполняют с помощью электронагревательных устройств или непосредственным прогревом бетона электрическим током. В качестве нагревательных устройств применяют отражательные печи, греющую опалубку и используют также индукционный способ.

Отражательные печи, снабженные инфракрасными излучателями, как правило, применяют для внешнего обогрева стыков стеновых панелей (рис. 38а), колонн (рис. 38б), балок с колонной (рис. 38в).

Греющая опалубка бывает мягкая и жесткая. Мягкую опалубку выполняют в виде манжета из резины, брезента или других материалов с впрессованными в них электродами. Жесткую греющую опалубку изготовляют из двух слоев асбестоцементных плит, между которыми устанавливают спираль из нихрома. Такая опалубка совмещает в себе опалубку и нагревательное устройство.

Рисунок 38. Установка устройства инфрокрасного излучения для обогрева стыка конструкций. а – стеновых панелей, б – колонн, в – балок с колонной, 1 – электронагреватель, 2 - отражатель

Жесткую опалубку с проволочными нагревателями применяют для обогрева бетона в стыках колонны с колонной (рис. 39, а) и ригеля с колонной (рис. 39, б). Основные элементы такой опалубки — боковые щиты с закрепленными на них обогревательными кассетами 3. В качестве утеплителя используется шлаковата, уложенная между асбестовым картоном. Подвижная бетонная смесь загружается через воронку. Перед укладкой бетонной смеси греющую опалубку устанавливают в проектное положение и включают в сеть на 2...8 ч, чтобы отогреть стыкуемые элементы до температуры 15 — 20°С.

При индукционном способе обогрева на наружную опалубку стыка наматывают изолированный провод, через который пропускают переменный ток. Образующееся магнитное поле вызывает вихревые токи, разогревающие арматуру и бетон. Число витков провода, определенное расчетом, указывается в ППР. Индукционный способ наиболее целесообразен для прогрева соединений колонн железобетонного каркаса многоэтажных зданий. Прогрев обычно ведется при пониженных напряжениях через понизительные трансформаторы. Перед заполнением стыка бетонной смесью стыкуемые элементы отогревают. Для сохранения теплоты и уменьшения расхода электроэнергии стыки, бетонируемые в металлической опалубке, последнюю утепляют.

Рисунок 39. Схема греющей опалубки с проволочными нагревателями для нагрева стыков

а – колонна с колонной, б – ригеля с колонной, 1 – колонна, 2 –опалубка, 3 – греющие кассеты, 4 – уголки, 5 – изолированный электропривод, 6 - ригель

При бетонировании стыков простой конструкции с небольшим процентом армирования целесообразно применять электропрогрев. Применение этого способа позволяет замоноличивать стыки практически при любой температуре воздуха.

Наиболее часто применяют электродный прогрев, при котором необходимую прочность бетона получают в более короткие сроки, что особенно важно для конструкций, замоноличиваемых в процессе монтажа. При этом способе прогревают бетон в стаканах фундаментов, стыков между стенками стаканов фундамента с колонной, в соединениях ребристых плит и в других случаях (рис.40).

Рисунок 40. Схема электропрогрева бетона в стыках колонны с фундаментом

а – сплошного сечения, б – двухветвевой, в - ребристых плит, 1 – фундамент, 2 –бетон, 3 – электрод, 4 – колонна, 5 – утеплитель, 6 - палоизоляция

Электропрогрев не рекомендуется применять для густоармированных стыков, а также для стыков с высоким модулем поверхности, где бетон может быть пересушен.

При электропрогреве свежеуложенный бетон является проводником тока и нагревается при его прохождении. Для прогрева стыков применяют стержневые, полосовые и другие электроды в зависимости от конструкции стыка. Бетонную или растворную смесь укладывают между установленными разнофазными электродами.