СПОСОБ БЕТОНИРОВАНИЯ МОНОЛИТНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЕРЕКРЫТИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2004 года по МПК F24D3/14 F24D5/10 E04B5/48 

Предлагаемые способ и устройство относятся к области строительства и могут быть использованы в монолитном домостроении при возведении междуэтажных железобетонных перекрытий с теплонагревательными трубами конструктивной системы “теплого” пола.

Известны способы и устройства для отопления помещений (авт. свид. СССР №№360519, 481755, 560108, 563542, 590554, 606037, 608040, 667770, 834375, 1449776, 1651043, 1656097, 1815516; патент США №4134545; патент Франции №2250076; патенты ФРГ №№2834014, 3035946; патент Японии №4-145 и другие).

Из известных способов и устройств наиболее близкими к предлагаемым являются “Способ изготовления плит перекрытия с заделанными в них трубами отопления” (патент Японии №4-145, Е 04 В 5/48, 19.08.85 г.) и устройство для его реализации, которые и выбраны в качестве прототипов.

По указанному способу на стержнях арматурного каркаса плиты перекрытия размещают отопительные трубы, которые прикрепляют к стержням. После этого на арматурный каркас и отопительные трубы укладывают бетонную смесь. Полученная конструкция относится к системе центрального отопления, нагревательные элементы (отопительные трубы) которой совмещены с плитами перекрытия и используются для напольного (потолочного) отопления помещений при эксплуатации. Приоритет по применению систем отопления с заделкой стальных труб в толщу потолков и полов принадлежит русскому инженеру В.А. Яхимовичу (1907 г.) (Сканави А.И. Отопление. М., 1988).

Однако известные способ и устройство, обеспечивающие лучистое отопление помещений, не позволяют увеличить прочность бетона и качество бетонной конструкции по всей ее толщине.

Технической задачей изобретения является повышение прочности бетона и качества бетонной конструкции по всей ее толщине.

Поставленная задача решается тем, что согласно способу бетонирования монолитных железобетонных перекрытий, включающему размещение и крепление на стержнях арматурного каркаса плиты перекрытия отопительных труб с последующей укладкой на них бетонной смеси, каждую отопительную трубу размещают в гофрированной водо- и воздухопроницаемой оболочке, выполненной из жесткого термостойкого полимерного материала, удаляют излишки влаги и воздуха методом вакуумирования путем постепенного извлечения из оболочки отопительной трубы, после завершения процесса вакуумирования отопительную трубу возвращают на место, подключают ее к отопительной системе и используют в режиме “теплого” пола, при этом отопительные трубы выполняют из полимерно-металлического материала.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для бетонирования монолитных железобетонных перекрытий, содержащем арматурный каркас плиты перекрытия, к стержням которого прикреплены отопительные трубы, с возможностью укладки на них бетонной смеси, отопительные трубы выполнены из полимерного или полимерно-металлического материала, размещены в гофрированной водо- и воздухопроницаемой оболочке, выполненной из жесткого термостойкого полимерного материла, с возможностью их извлечения из оболочки и установки на место, к выходу каждой отопительной трубы подключена система вакуумирования, состоящая из последовательно подключенных к переходнику осадителя для воды и песка, вакуум-насоса и фильтра для воздуха, выбрасываемого в атмосферу, при этом каждая отопительная труба подключена к отопительной системе, на входе и выходе каждой отопительной трубы установлены гермоуплотнители.

Отопительные трубы могут быть выполнены в виде одиночных змеевика, спирали и змеевика с параллельной укладкой труб подающей и обратной воды.

Особенностью предлагаемого способа является то, что извлечение воды и удаление воздуха осуществляется в процессе внутренней вакуумной обработки бетона через отопительные трубы, проложенные в конструкции перекрытия, что ускоряет процесс набора прочности и обеспечивает его равномерность по толщине конструкции на всей площади перекрытия. При этом используется специальное вакуумное устройство в виде пористой пробки с уплотнительной манжетой и фильтром, присоединенное к гибкой отопительной трубе и к вакуум-системе.

С целью создания постоянного вакуумного давления используется подвижная вакуумная трубка-фильтр, устройство типа “вакуумный крот”, которое перемещается по всему внутреннему пространству плиты в оболочке - кожухе. Последняя выполнена из водо- и воздухопроницаемого термостойкого материала, например высокопрочного полипропилена, который позволяет осуществлять процесс вакуумирования через отверстия околотрубного пространства с последующей его термообработкой путем пропуска теплоносителя по системе теплонагревательных труб, уложенных в кожухи, размещенные в определенном порядке в опалубке.

После вакуумирования и термообработки бетона конструкция монолитного междуэтажного перекрытия может быть немедленно распалублена, так как прочность бетона после этих операций достигает 70% проектной прочности, водонепроницаемость снижается в 2-2,5 раза, снижаются деформационные усадки, повышается морозостойкость конструкции.

Особенность данной технологии работ состоит в том, что вводится дополнительная операция постепенного вытаскивания тепловой трубы, подключенной к вакуум-системе, из гофрированного водопроницаемого кожуха с целью создания постоянного внутреннего вакуумного давления в кожухе и равномерного вакуумирования по всей площади перекрытия с последующим монтажом тепловой трубы в кожухе в исходное положение и подключением ее к нагревающей системе с целью дальнейшего прогрева конструкции и набора прочности бетона.

Сущность предлагаемого способа поясняется устройством, структурная схема которого представлена на фиг.1, 2, 3, где введены следующие обозначения:

1 - опалубка междуэтажного монолитного железобетонного перекрытия;

2 - сварной арматурный каркас, к которому с помощью фиксаторов крепится гофрированная труба кожуха отопительной системы;

3 - термостойкая полимерно-металлическая гибкая отопительная труба, помещаемая в кожух; пунктиром показан гибкий шланг отопительной трубы при ее извлечении из кожуха;

4 - кожух трубы - водо- и воздухопроницаемая оболочка, выполненная из термостойкого полимерного материала (высокопрочного полипропилена);

5 - бетонная смесь, заполняющая опалубку;

6 - воздушное пространство между оболочкой и трубой;

7 - заглушка для трубы-кожуха, гермоуплотнитель, обеспечивающий герметизацию стыка для создания вакуума;

8 - запорные вентили и клапаны соединительных стыков;

9 - гибкая (резиновая) уплотнительная манжета;

10 - тяги;

11 - система вакуумирования;

12 - переходник к системе вакуумирования;

13 - осадитель (циклон) для воды и песка;

14 - вакуум-насос;

15 - фильтр для воздуха, выбрасываемого в атмосферу.

Принцип удаления избыточной влаги и воздуха из свежеуложенной бетонной смеси иллюстрируется фиг.2.

В гофрированной трубе-кожухе 4 в замкнутом объеме между заглушкой 7 и пористой пробкой с фильтром 10 при вакуумировании образуется вакуум, вода и воздух устремляются через отверстие вакуумного устройства 9 в отопительную трубу 3, соединенную с вакуум-системой 11.

Для того чтобы давление в системе поддерживать на постоянном уровне, труба 3 перемещается - извлекается из трубы-кожуха со скоростью V. При этом извлеченная труба не отключается от вакуум-системы, и после окончания вакуумирования вакуум-насадка с фильтром 9-10 и заглушки 7 снимаются, а отопительная труба монтируется в исходное положение и подключается через устройство 8 к отопительной системе с целью внутреннего прогрева монолитной конструкции и быстрейшего набора прочности бетона.

Возможный вид петель отопительной системы представлен на фиг.4-6.

Термостойкие полимерные трубы 3, заключенные в гофрированную водо- и воздухопроницаемую оболочку 4, крепятся к арматурному каркасу 2 с таким радиусом закругления R, чтобы монтаж и демонтаж полимерных труб 3 технологически были достаточно простыми и не трудоемкими.

Диаметр трубопроводов, шаг и глубина укладки, а также температура теплоносителя (горячая вода, пар, горячее масло) определяются с таким расчетом, чтобы температура бетонной смеси в период твердения поддерживалась в диапазоне 55-60°С, а в период эксплуатации в осенне-зимний период температура потолка жилого помещения составляла 40°С, а пола 28-29°С.

Систему потолочного отопления можно летом использовать для охлаждения помещений путем циркулирования в ней холодной воды. Поэтажные системы отопления присоединяются через систему запорных вентилей и клапанов на входе к греющему стояку и на выходе теплоносителя к обратному стояку.

Эффективное использование вакуум-бетонов проявляется в высокой прочности сразу же после формирования изделия, в интенсивном и ускоренном твердении бетона в начальные сроки экзотермического процесса, в сокращении времени тепловой обработки, в экономии энергоресурсов при увеличении прочности и качества конечной продукции, в немедленной частичной или полной распалубке свежеотформованных конструкций.

На качество вакуум-бетона оказывает влияние система управления процессом вакуумирования, так как скользящий вакуум-фильтр, размещенный на подвижной гибкой трубе, должен непрерывно двигаться по неподвижной конструкции водо- и воздухопроницаемого кожуха и создавать равномерное разряжение на всех участках вакуумирования. Увеличение скорости перемещения подвижного вакуум-патрубка приводит к резкому снижению величины разрежения в бетонной смеси по толщине конструкции и к снижению эффективности вакуумирования при удалении участка бетонирования от вакуум-трубки. При снижении скорости перемещения вакуум-фильтра качество вакуумирования улучшается при снижении производительности работ. Поэтому процесс управления состоит в создании оптимальной зоны разрежения Р:

где Q=ƒ(μ, К_ф, Ку);

μ, К_ф, Ку - вязкость воды, коэффициент фильтрации и коэффициент удобоукладываемости бетонной смеси соответственно;

q - количество воды, извлекаемой в единицу времени при разрежении Р;

r - поверхность одинакового давления (представляет собой концентрические сферы);

V - скорость передвижения вакуум-трубки;

l_в - расстояние, пройденное вакуум-трубкой.

При увеличении длины перфорированной части вакуум-трубки пропорционально увеличивается и скорость извлечения трубы вакуумирования.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство по сравнению с прототипами и другими техническими решениями аналогичного назначения позволяют исключить из технологического процесса вакуум-щиты и традиционные фильтры, упростить уход за вакуумным оборудованием, уменьшить энергоемкость процесса, сократить продолжительность вакуумирования, твердения бетона и изготовления готового изделия многофункционального назначения.

Применение отопительных труб из термостойких полимерных материалов в качестве термоактивных опалубочных элементов при устройстве монолитных перекрытий обеспечивает:

- ускорение оборачиваемости опалубки;

- большой срок службы ввиду отсутствия коррозии труб;

- экологическую чистоту - отсутствие зарастания и наседания накипи;

- возможность быстрой эксплуатации опалубочной системы как технологической термоактивной опалубки при изготовлении монолитных междуэтажных перекрытий;

- возможность быстрого включения данной тепловой системы при эксплуатации здания;

- сокращение трудозатрат на монтаж теплосистемы;

- обеспечение комфортного теплового режима здания;

- ремонтопригодность, возможность проведения скрытого монтажа и демонтажа системы горячего отопления из полимерных труб;

- повышение качества, уровня комфортности и технологичности строительства, отказ от неэстетичных, морально и физически устаревших элементов системы горячего водоснабжения;

- снижение стоимости и сокращение сроков строительства.

Применение водо- и воздухопроницаемой мембраны, располагающейся между отопительными трубами и свежеуложенной бетонной смесью, обеспечивает:

- возможность снижения водоцементного отношения и увеличения количества цементного теста в поверхностной зоне бетонируемой конструкции;

- более плотный бетон, который при эксплуатации зданий и сооружений замедляет процесс карбонизации, уменьшает степень проницаемости хлористых соединений и выдерживает большое количество циклов замораживание - оттаивание;

- повышение качества бетонной поверхности, после снятия опалубки поверхность бетона почти не имеет раковин, она создает хорошую адгезию при отделке плитками или оштукатуривают;

- более быстрое схватывание поверхностного слоя бетона, которое ускоряет начало работ по демонтажу опалубки;

- способность удалять излишки воды и воздуха, облегчая процесс раннего набора прочности бетона.

Предлагаемый способ и устройство относятся к области строительства и могут быть использованы в монолитном домостроении или возведении междуэтажных железобетонных перекрытий с теплонагревательными трубами конструктивной системы "теплого" пола. Способ бетонирования монолитных железобетонных перекрытий включает размещение и крепление на стержнях арматурного каркаса плиты перекрытия отопительных труб с последующей укладкой на них бетонной смеси. Каждую отопительную трубу размещают в гофрированной водо- и воздухопроницаемой оболочке, выполненной из жесткого термостойкого полимерного материала, удаляют излишки влаги и воздуха методом вакуумирования путем постепенного извлечения из оболочки отопительной трубы, после завершения процесса вакуумирования отопительную трубу возвращают на место, подключают ее к отопительной системе и используют в режиме "теплого" пола, при этом отопительные трубы выполняют из полимерно-металлического материала. Устройство для бетонирования монолитных железобетонных перекрытий содержит арматурный каркас плиты перекрытия, к стержням которого прикреплены отопительные трубы, с возможностью укладки на них бетонной смеси. Отопительные трубы выполнены из полимерного или полимерно-металлического материала, размещены в гофрированной водо- и воздухопроницаемой оболочке, выполненной из жесткого термостойкого полимерного материала с возможностью их извлечения из оболочки и установки на место, к выходу каждой отопительной трубы подключена система вакуумирования, состоящая из последовательно подключенных к переходнику осадителя для воды и песка, вакуум-насоса и фильтра для воздуха, выбрасываемого в атмосферу, при этом каждая отопительная труба подключена к отопительной системе, на входе и выходе каждой отопительной трубы установлены гермоуплотнители. Техническим результатом является повышение прочности бетона и качества бетонной конструкции по всей ее толщине. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ бетонирования монолитных железобетонных перекрытий, включающий размещение и крепление на стержнях арматурного каркаса плиты перекрытия отопительных труб с последующей укладкой на них бетонной смеси, отличающийся тем, что каждую отопительную трубу размещают в гофрированной водовоздухопроницаемой оболочке, выполненной из жесткого термостойкого полимерного материала, удаляют излишки влаги и воздуха методом вакуумирования путем постепенного извлечения из оболочки отопительной трубы, после завершения процесса вакуумирования отопительную трубу возвращают на место, подключают ее к отопительной системе и используют в режиме “теплого” пола, при этом отопительные трубы выполняют из полимерно-металлического материала.2. Устройство для бетонирования монолитных железобетонных перекрытий, содержащее арматурный каркас плиты перекрытия, к стержням которого прикреплены отопительные трубы с возможностью укладки на них бетонной смеси, отличающееся тем, что отопительные трубы выполнены из полимерного или полимерно-металлического материала, размещены в гофрированной водовоздухопроницаемой оболочке, выполненной из жесткого термостойкого полимерного материала, с возможностью их извлечения из оболочки и установки на место, к выходу каждой отопительной трубы подключена система вакуумирования, состоящая из последовательно подключенных к переходнику осадителя для воды и песка, вакуум-насоса и фильтра для воздуха, выбрасываемого в атмосферу, при этом каждая отопительная труба подключена к отопительной системе, на входе и выходе каждой отопительной трубы установлены гермоуплотнители.3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что отопительные трубы выполнены в виде одиночного змеевика.4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что отопительные трубы выполнены в виде змеевика с параллельной укладкой труб подающей и обратной воды.5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что отопительные трубы выполнены в виде спирали.