При подготовке организационно-технической документации по производству железобетонных работ в Северной зоне учитывают:
- инженерно-геокриологические условия площадки строительства и принципы использования вечномерзлых грунтов в качестве основания зданий и сооружений согласно СНиП Н-18-76 «Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах»;
- природно-климатические условия, характеризующиеся длительностью периода стабильных низких температур наружного воздуха, коротким летним периодом;
- географическую доступность района строительства и условия доставки и хранения основных компонентов бетонной смеси.
Укладка бетонной смеси при температурах ниже —25...—З0°С рассматривается как вынужденная мера, ведущая к значительным трудностям в производстве работ, повышенным расходам энергетических ресурсов.
При выборе оборудования для производства учитывают объемы бетонирования, их концентрацию и условия транспортной доступности, а также условия его эксплуатации в различные периоды года.
Заготовку материалов заполнителей (песка, гравия, щебня) производят заблаговременно в летний период путем складирования в бурты таким образом, чтобы снег не заносил строительную площадку в зимний период и не нарушались мерзлотно-грунтовые условия территории застройки. Хранение цемента должно быть организовано в плотных деревянных или металлических емкостях, защищенных от внешних погодных воздействий. В районах сосредоточенного строительства цементный клинкер целесообразно доставлять на стройки с последующим его помолом на местах по мере надобности.
При строительстве по принципу сохранения вечномерзлых грунтов в основании площадки для приготовления бетонной смеси размещают на низовых по рельефу участках, расположенных не ближе 50 м от объектов основного строительства.
При проектировании составов бетонных смесей должны обеспечиваться повышенные требования к прочности, морозостойкости и водонепроницаемости конструкций, предназначенных для эксплуатации при расчетных температурах до —40°С и ниже, а также конструкций, находящихся в условиях постоянного увлажнения, в особенно тяжелых температурно-влажностных условиях работы в пределах сезонно оттаивающего слоя и у поверхности грунта.
Минимальные проектные марки бетона по морозостойкости и водонепроницаемости принимают согласно «Руководству по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (без предварительного напряжения)» (М., Стройиздат, 1977).
Применяют преимущественно бетонные смеси с водоцементным отношением не более 0,4—0,5, приготовленные на высокоактивных цементах.
К бетону, эксплуатируемому в активной зоне грунта, предъявляют повышенные требования по морозостойкости и плотности. Морозостойкость бетона в этой зоне должна быть не ниже 300, 200, 150 для зданий и сооружений соответственно классов I, II и III.
Для ускорения твердения бетона в вечномерзлых грунтах используют химические добавки-ускорители. При выборе вида и назначения дозировок химических добавок учитывают возможность миграции солей из бетона в грунт, изменение температуры замерзания грунта и, как следствие, уменьшение несущей способности фундамента. При наличии скальных и непросадочных грунтов основания действие миграции солей из бетона в грунт не учитывают.
Для армированных конструкций количество введенных хлористого и фосфатированного хлористого кальция (ХК, ФХК) не должно превышать 2% массы цемента.
В случае укладки бетона или раствора под воду состав бетонной или растворной смеси следует подбирать с учетом увеличения на 10% проектной прочности бетона.
Подбор состава бетонной смеси или раствора (при защемлении сборных свай-стоек) выполняется по рецепту специализированной строительной лаборатории в соответствии с заданной проектом маркой бетона, сроками хранения подвижной бетонной смеси и способом доставки ее на объект, химической агрессивностью грунтов строительной площадки, температурой наружного воздуха и грунтового массива в месте укладки смеси, а также условиями производства работ при бетонировании (состоянием скважины, ее размерами, обводненностью и т. д.).
Материалы, применяемые при приготовлении бетонной смеси или раствора для защемления нижнего конца свай-стоек, должны удовлетворять требованиям соответствующих глав СНиП на неорганические вяжущие материалы и добавки для бетонов и растворов, нормам проектирования на бетонные и железобетонные конструкции, а также ГОСТ 10268—70.
Транспортировка бетонной смеси должна осуществляться преимущественно автобетоносмесителями или автобетоновозами, оборудованными для эксплуатации при температуре воздуха до —40°С.
Потери тепла и снижение температуры бетонной смеси при использовании отечественных автобетоносмесителей С-1036 (СБ-67) определяют по формуле
где tкб — температура бетонной смеси в конце периода транспортировки, °С; t0б — начальная температура смеси при загрузке, °С; τ — длительность транспортировки (в пределах 15—30 мин); tн.в — температура воздуха, °С.
При организации перевозки бетонной смеси учитывают: погодные условия (температуру воздуха, скорость ветра); условия транспортировки (в том числе скорость), зависящие от снегозаносимости и состояния дорог, наличия пересечений (в том числе железнодорожными путями); вид транспортного средства, наличие или отсутствие обогрева кузова.
В зимних условиях бетонную смесь следует перевозить в автобетоносмесителях с утепленной горловиной и закрывающей ее теплоизоляционной крышкой или обогревать горловину отработанными газами от двигателя.
При низких температурах воздуха бетонную смесь в конструкции рекомендуется подавать в утепленных бункерах или с помощью бетононасосов зимнего исполнения. Укладку бетонной смеси в конструкции на открытом воздухе можно производить при температуре воздуха до —40°С.
Только в особых случаях, не связанных с эксплуатацией грузоподъемных механизмов, бетонную смесь можно укладывать при более низких температурах (по хоботам непосредственно из автотранспортных средств).
Бетонирование начинают сразу после окончания подготовительных работ и по возможности ведут без перерыва с тщательным уплотнением смеси. Для достижения бетоном заданной прочности, требуемой проектом, прежде всего следует рассмотреть возможность использования способа «термоса». Возможность и целесообразность его применения устанавливается теплотехническим расчетом и технико-экономическим обоснованием.
Для расширения области применения этого метода рекомендуется осуществлять предварительный разогрев бетонной смеси перед укладкой ее в конструкцию, применять цементы с повышенным тепловыделением и быстротвердеющие, химические добавки-ускорители и противо-морозные, поверхностно-активные вещества (ПАВ), а также в отдельных случаях сочетать «термос» с электрообогревом конструкций.
Перед укладкой бетонной смеси после ветреной и снежной погоды в конструкции в обязательном порядке еще раз проверяют прочность крепления стенок опалубки, а также проектное положение арматурных каркасов и сеток, производят очистку от снега сжатым воздухом.
В районах с возможностью интенсивных снежных заносов должны приниматься меры по предотвращению попадания снега в опалубочные системы и арматуру при бетонировании конструкций на открытом воздухе.
Для интенсивного использования автобетононасосов необходимо обеспечить фронт опалубочных и арматурных работ. Быстрота маневрирования автобетононасосов как в пределах строительной площадки, так и при переводе машин с объекта на объект зависит от состояния дорог, особенно в зимнее время, когда снежные заносы затрудняют передвижение.
При эксплуатации автобетононасосов можно выделить три тепловых режима работы: до —5, до —25 и до —40°С. Для работы при температуре наружного воздуха до —5°С бетононасосы не требуют дополнительных затрат на утепление. Можно применять обычные бетононасосы. Для работы при температурах до —25°С необходимо утеплять все детали бетононасосов, которые соприкасаются с бетонной смесью. При этом необходимо особенно герметично по методу «термоса» утеплять трубопроводы и основные элементы бетононасосов, чтобы сохранить начальную температуру бетона. Для эксплуатации при экстремальных температурах до —40°С кроме утепления основных элементов бетононасоса требуется дополнительно обогревать утепленный бетоновод с помощью гибких нагревательных элементов, а также поддерживать это тепло утеплителем..
В места работы автобетононасосов заблаговременно доставляют горячую воду в утепленных емкостях или подводят трубы горячего водоснабжения с водоразборной арматурой для промывки бетоноводов. В исключительных случаях допускается подвозить горячую воду водовозными автомобилями в цистернах.
При выдерживании бетона в конструкциях при температуре наружного воздуха ниже —40°С могут использоваться комбинированные методы зимнего бетонирования:
- применение бетонов с противоморозными добавками, электропрогрева и замедленного остывания бетона в утепленной опалубке;
- применение многооборачиваемых тепляков (особенно из синтетических материалов) в сочетании с электропрогревом бетона и противоморозными добавками.
При устройстве монолитных фундаментов может использоваться способ укладки бетона «враспор» с мерзлым грунтом, т. е. без опалубки. На просадочных и не сцементированных льдом сухих мерзлых грунтах, способных к обрушению, использование способа бетонирования «враспор» запрещается.
Для уменьшения оттаивания вечномерзлого грунта в основании фундамента устраивают теплоизоляционные прослойки, укладывая на основание слой сухого песка, а на него—деревянный брусчатый настил. При бетонировании массивных конструкций с Мп<3 целесообразно на основание укладывать неразогретую бетонную смесь слоем до 20—30 см, а по нему — слой подогретой бетонной смеси.
При устройстве свайных фундаментов с замоноличи-ванием нижнего конца свай-стоек в коренные породы монолитным бетоном (раствором) предусматривают обеспечение набора прочности двумя способами: электропрогревом стержневыми электродами; применением раствора с противоморозными добавками, состав которых назначается в зависимости от температуры грунта на уровне нижнего конца сваи и наружного воздуха.
Перед началом бетонирования определяют остаток шлама в скважинах с помощью металлического щупа. Остаток шлама не должен превышать 10 см.
При электропрогреве сваю обвязывают электродами из проволоки диаметром 6—8 мм с подключением каждого электрода на одну фазу. Для электропрогрева свай дополнительно устанавливают трансформаторы ТМ-100, УПБ-60 и др., прокладывают на козлах магистральные и ответвляемые кабельные линии (рис. 79). Контроль за набором прочности раствора в месте защемления сваи осуществляется по температурному графику, построенному по замерам температуры в термометрической скважине из стальной трубы диаметром 42 мм, устанавливаемой одновременно со сваей.
Подготовленный под бетонирование котлован защищают от грунтовых вод и атмосферных осадков, а также принимают меры, чтобы грунт не оттаивал в летний период.
Схему организации бетонных работ определяют с учетом жестких ограничений на периоды производства работ из-за неблагоприятных условий, резко влияющих на производительность труда. Условия производства работ по возведению монолитных конструкций, основные способы и технологические схемы, а также сроки производства работ назначают с учетом изменения трудозатрат и стоимости их выполнения от месяцев года и мерзлотно-грунтовых условий площадки строительства.
Расчетное годовое (квартальное, месячное) число рабочих смен определяют по формуле Т=(Тк—Тп—Тм) К, где Тк — календарная продолжительность периода года (квартала, месяца), дни; Тп — число праздничных и выходных дней; Тм — количество нерабочих дней из-за неблагоприятных метеорологических условий; К — число рабочих смен в сутки.