СПОСОБ БЕТОНИРОВАНИЯ МОНОЛИТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ Российский патент 2003 года по МПК E02D29/00 E04B1/16 C04B40/02 

Изобретение относится к строительству, а именно к способам бетонирования конструкций из монолитного бетона с поэтапным возведением элементов, например, тоннелей, путепроводов и мостов, подпорных стенок, опор и т.п. сооружений.

Известен способ бетонирования монолитных конструкций в холодный период года, включающий устройство укрытия (тепляка) в зоне ведения работ, создание в укрытии положительной температуры среды, укладку бетонной смеси в опалубку, последующее ее вибрирование и выдержку бетона до набора требуемой прочности [1].

Недостатком этого технического решения является неравномерность температур по сечению конструкции и отсутствие возможности эффективно управлять режимом саморазогрева бетона массивных элементов при выделении теплоты гидратации цемента и температурным режимом на границе ранее забетонированных и вновь бетонируемых элементов. В результате в зоне защемления возникают значительные температурные напряжения и увеличивается вероятность образования трещин.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому эффекту к заявляемому является способ возведения монолитных конструкций с их разрезкой на блоки бетонирования, размеры которых и допускаемая при укладке температура бетонной смеси определяются в зависимости от величины напряжений на контакте возводимых элементов с основанием [2].

Недостатком этого способа является ограничение размера блоков бетонирования величиной, не превышающей 12-15 м при максимально допускаемом перепаде между температурой укладываемой смеси и основания в 10^oС. Такие требования не позволяют вести строительство высокими темпами с длиной захватки бетонирования более 15 м и, в противном случае, приводят к необходимости принудительного охлаждения выдерживаемого бетона, что сопряжено с существенными дополнительными затратами.

Технический результат предлагаемого изобретения состоит в снижении вероятности образования трещин и в повышении темпов строительства за счет увеличения допустимого размера бетонируемых блоков.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в способе бетонирования монолитных конструкций, включающем разрезку конструкций на блоки, отогрев основания перед укладкой бетонной смеси, укладку бетонной смеси в опалубку, последующее ее вибрирование и выдерживание в опалубке до набора бетоном требуемой прочности, основание отогревают до температуры 10-20^oС и укладывают в опалубку бетонную смесь с температурой 20-25^oС на высоту 0,4-0,7 м, а на оставшуюся высоту конструкции укладывают бетонную смесь с температурой 6-10^oС, при этом допускаемая длина блока бетонирования определяется из выражения:
L=8+(t_осн-5)^1,35+11,7δ,
где L - длина блока бетонирования, м; t_осн - температура отогрева основания, ^oС и δ - высота слоя бетона с температурой 20-25^oС при укладке, м.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показана схема укладки слоев (фиг.1).

Способ бетонирования осуществляется следующим образом.

При бетонировании монолитных конструкций с поэтапным возведением элементов, например, при строительстве тоннелей с первоначальным устройством днища, производят разрезку бетонируемых элементов стен на блоки, основание отогревают до температуры 10-20^oС и укладывают в опалубку бетонную смесь с температурой 20-25^oС на высоту 0,4-0,7 м, а на оставшуюся высоту конструкции укладывают бетонную смесь с температурой 6-10^oС, при этом допускаемую длину блока бетонирования определяют из выражения:
L=8+(t_осн-5)^1,35+11,7δ,
где L - длина блока бетонирования, м; t_осн - температура отогрева основания, ^oС и δ - высота слоя бетона с температурой 20-25^oС при укладке.

По мере выдержки бетона в опалубке происходит развитие процесса гидратации цемента, сопровождаемое тепловыделением. При этом в слое бетона толщиной 0,4-0,7 м, уложенного с температурой 20-25^oС, процесс тепловыделения протекает более интенсивно, чем в вышележащих слоях с начальной температурой бетона 6-10^oС. В результате происходит дополнительное повышение температуры основания, смещение во времени на 10-12 ч периода наступления максимального тепловыделения и снижение величины максимального тепловыделения в верхних слоях. Поэтому к моменту замыкания шва между ранее забетонированным и выдерживаемым бетоном, когда его прочность составляет 0,25-0,3 от R₂₈, формируется незначительный перепад между температурой бетона ранее возведенного элемента и температурой выдерживаемого бетона, а также между температурами выдерживаемого бетона в слое толщиной 0,4-0,7 м и в вышележащих слоях, что обеспечивает минимальные термические напряжения и практически исключает появление трещин.

По достижении требуемой прочности и допустимого перепада между температурой на поверхности бетона и температурой окружающей среды производят распалубку забетонированного блока конструкции и бетонируют следующий блок.

Приводится следующий пример осуществления способа.

Производилось строительство из монолитного бетона секции железнодорожного тоннеля длиной 49,9 м, конструктивно выполнявшейся в виде мостового перехода с опорой днища тоннеля по краям на ростверк по буронабивным сваям. По условиям проекта бетонирование каждого элемента тоннеля должно осуществляться одновременно на всю длину.

Для реализации предлагаемого способа при заданной длине блока бетонирования (L=49,9 м) определяли необходимую температуру отогрева днища и высоту первого слоя бетона, укладываемого в опалубку стены с температурой при укладке 20-25^oС, из формулы
L=8+(t_осн-5)^1,35+11,7δ :

При δ=0,4 м -
,
а при δ=0,7 м -

При строительстве был выбран вариант с отогревом днища до 18,5^oС и в опалубку на высоту 0,7 м от днища укладывали бетон с температурой 20^oС, а на оставшуюся высоту - с температурой 8^oС. После укладки уплотняли бетонную смесь глубинными вибраторами, укрывали неопалубленную поверхность полиэтиленовой пленкой и выдерживали бетон до момента достижения требуемой прочности и допустимого температурного перепада. В процессе выдерживания бетона в момент замыкания шва на границе ранее забетонированного и выдерживаемого бетона при достижении последним прочности величиной 0,25-0,3 от R₂₈ сформировалось температурное поле, представленное на фиг. 2, а и характеризуемое разностью температур в зоне замыкания шва величиной 4,5^oС.

В случае бетонирования стен традиционным способом температурное поле, формирующееся к моменту замыкания шва, имеет вид, представленный на фиг. 2, б и характеризуемый разностью температур в зоне замыкания шва величиной 22^oС, что превышает допустимое значение на 7^oС и неизбежно приведет к образованию трещин при требуемой длине блока - 49,9 м.

Если при традиционном бетонировании произвести разрезку конструкции на блоки допустимой длины (15-17 м), то время возведения конструкции возрастает почти в три раза по сравнению с предложенным способом, а также потребуется проведение дополнительных работ по герметизации рабочих швов (зон контакта бетонируемых блоков).

Таким образом, предложенный способ бетонирования монолитных конструкций с поэтапным возведением элементов позволяет уменьшить температурный перепад в зоне замыкания шва, снизить температурные напряжения и предотвратить образование трещин и сократить время возведения конструкций.

Источники информации
1. Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера. - Москва, Стройиздат, 1982, 213 с.

2. Фрид С.А., Левених Д.П. Температурные воздействия на гидротехнические сооружения в условиях Севера. - Ленинград, Стройиздат, 1978, с.91-98, 168-172.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при бетонировании различных конструкций из монолитного бетона, с поэтапным возведением элементов. Способ включает разрезку конструкций на блоки, отогрев основания перед укладкой бетонной смеси, укладку бетонной смеси в опалубку, последующее ее вибрирование и выдерживание в опалубке до набора бетоном требуемой прочности. Новым является то, что основание отогревают до температуры 10...20^oС и укладывают в опалубку бетонную смесь с температурой 20... 25^oС на высоту 0,4...0,7 м, а на оставшуюся высоту конструкции укладывают бетонную смесь с температурой 6...10^oС, при этом допускаемую длину блока бетонирования определяют по приведенной зависимости. Технический результат изобретения состоит в снижении вероятности образования трещин и в повышении темпов строительства. 2 ил.

Способ бетонирования монолитных конструкций с поэтапным возведением элементов, включающий разрезку конструкций на блоки, отогрев основания перед укладкой бетонной смеси, укладку бетонной смеси в опалубку, последующее ее вибрирование и выдерживание в опалубке до набора бетоном требуемой прочности, отличающийся тем, что основание отогревают до температуры 10...20^oС и укладывают в опалубку бетонную смесь с температурой 20...25^oС на высоту 0,4. . . 0,7 м, а на оставшуюся высоту конструкции укладывают бетонную смесь с температурой 6...10^oС, при этом допускаемую длину блока бетонирования определяют из выражения
L=8(t_осн-5)^1,35+11,7δ,
где L - длина блока бетонирования, м;
t_осн - температура отогрева основания, ^oС;
δ - высота слоя бетона с температурой 20...25^oС при укладке, м.