книги из ГПНТБ / Давидсон М.Г. Новое в технологии зимних строительных работ (кирпичная кладка и оштукатуривание на растворах с добавкой поташа)

статочной точностью определена по эмпирической формуле, предложенной И. П. Котовым:

При расчете прочности раствора, твердеющего после от­ таивания кладки, следует учитывать большой срок оттаива­ ния кладки при невысоких температурах, что объясняется затратой значительного количества тепла на таяние льда, содержащегося в замороженном растворе. Очевидно, что с повышением влажности кладки возрастает длительность ее оттаивания. Кроме того, исследования показали, что при низ­ ких положительных температурах воздуха, обычно имеющих место во время весенней оттепели, происходит замедленное отвердевание раствора.

Таким образом, при расчетах прочности раствора следует вводить определенные коэффициенты, учитывающие специ­ фику твердения оттаявших растворов при различных темпе­ ратурах.

Однако эти расчеты усложняются тем, что на протяже­ нии довольно длительного периода оттаивания и твердения раствора температура не остается постоянной, а меняется ежедневно и резко колеблется даже в течение одних суток.

Проф. Л. И. Онищик предлагает для ориентировочных расчетов прочности раствора учитывать средние температуры за каждые 5 дней, считая суточные колебания температуры практически несущественными ввиду большой тепловой инерции кирпичных стен. При этом он рекомендует пользо­ ваться не действительной длительностью твердения раство­ ра, а условным расчетным временем, учитывающим замед­ ленное твердение оттаявшего раствора.

Переходные коэффициенты к расчетному времени приво­ дятся в табл. 1.

Таблица I

Переходные коэффициенты, учитывающие влияние низких температур на замедление процесса твердения растворов (при приближенных расчетах)

9

Пользуясь приведенными коэффициентами, можно опреде­ лить расчетное время твердения z в днях по следующим фор­ мулам:

Подсчитав расчетное время 2, можно приближенно опре­ делить прочность раствора на внутренней поверхности стены по формуле (1) для любого конкретного срока твердения при

помещении (Q и температуры поверхности стены (tc) подсчи­ тывается по следующей формуле строительной теплотехники:

В зависимости от прочности раствора на внутренней по­ верхности стены, а также от относительной глубины оттаи­ вания кладки можно определить коэффициент упрочнения зимней кладки ш при внутреннем отогреве, пользуясь табл. 51 НиТУ 120—55 или графиком (рис. 2).

Для более точных расчетов проф. Л. И. Онищик рекомен­ дует определять глубину оттаивания и прочность раствора для каждого конкретного случая опытным путем, считая этот метод более надежным и точным.

Глубину оттаивания при этом определяют по нулевой тем­ пературе с помощью термометра, заложенного в отверстия в швах кладки, которые устраиваются заранее в свежем рас­ творе.

Прочность раствора определяется по кубикам, изготовлен­ ным из раствора, на котором ведется кладка. Кубики уста­ навливаются в кладку, в определенные сроки извлекаются и после суточного оттаивания испытываются на сжатие.

Графики распределения температуры, а также прочности раствора и кладки по толщине стены представлены на рис. 3.

10

Температура в помещении в обоих случаях неизменно поддерживалась на уровне /в = -|-180. Соотношение темпе­

ратур в первом случае составило 0,9, а во втором 3.

Как видно из этих графиков, средняя прочность кладки (на рис. 3 указана пунктиром) в том и другом случае получилась

несколько выше, чем прочность кладки на растворе нулевой прочности.

Рис. 2. Значение коэффициента упрочнения зимней кладки после внутреннего обогрева

впериод полного ее оттаивания (относительно прочности кладки на растворе марки 0).

Таким образом, увеличение прочности кладки в пределах некоторой толщины стены с внутренней стороны посредством искусственного обогревания помещений позволяет повысить среднюю прочность кладки стены при оттепели или при ве­ сеннем потеплении, когда происходит оттаивание остальной части кладки с наружной стороны стены.

На основании проведенных исследований проф. Л. И. Онищик установил, что для возведения еще одного этажа здания сверх допустимых по расчету на стадии естественного оттаи­ вания кладки значение коэффициента упрочнения должно быть не менее 1,5.

Из графика (см. рис. 2) видно, что для получения такого коэффициента необходимо, чтобы глубина оттаивания была не менее половины толщины стены; это соответствует

11

соотношению температур—^- >1,6. Из этого следует, что при

---*н

больших морозах внутренний обогрев кладки малоэффекти­ вен, так как для получения соотношения^- более 1,6

необходимо иметь внутри помещений высокую температуру (порядка 4- 40 -т- + 50°), каковой достичь существующими

Распределение температурь! по толщине стены

Рис. 3. Оттаивание стены и твердение раствора и кладки при внутреннем обогреве:

средствами обогрева не представляется возможным. И дейст­ вительно, в одном из своих примеров проф. Л. И. Онищик

1 Л. И. Онищик. Больше внимания зимней кладке. Жури. «Архи­ тектура и строительство Москвы», 1956, № 12.

12

нему обогреву зданий незадолго до наступления весны, когда период обогрева короток и внезапно может наступить отте­ пель до того, как упрочнение кладки достигнет нужной вели­ чины, не следует, так как прочность кладки может оказать­ ся ниже предусмотренной по стадии оттаивания. В этом случае при быстром и полном оттаивании деформации клад­ ки могут привести к авариям.

Таким образом, способ обогрева кирпичной кладки изнут­ ри помещений не только требует значительных дополнитель­ ных затрат, так как «для стабилизации глубины оттаивания, являющейся важнейшим фактором, определяющим величину упрочнения зимней кладки, требуется довольно длительное время» 1 и высокая температура обогрева, но и связан с соз­ данием непрерывного контроля опытного технического пер­ сонала за состоянием кладки, температурным режимом обо­ грева, глубиной оттаивания и другими факторами, обеспечи­ вающими устойчивость и необходимую прочность кладки к периоду полного ее оттаивания.

3.Непрерывное сочетание замораживания кладки

содновременным обогревом помещений предыдущего этажа

А. А. Шишкин предложил новую технологию зимнего вы­ полнения каменных работ, применение которой при опреде­ ленном соотношении температур внутри отапливаемого по­ мещения и наружного воздуха позволяет:

а) возводить в зимних условиях сверх допустимых по расчету на стадии естественного оттаивания кладки от од­ ного до трех этажей;

б) отказаться от установки временных стоек в оконных и дверных проемах и под перекрытия для разгрузки простен­ ков нижних этажей на период оттаивания кладки;

в) вести внутри помещений отделочные работы в зимнее время.

Сущность новой технологии заключается в сочетании за­ мораживания при возведении каменных конструкций очеред­ ного этажа здания с одновременным обогревом помещений или части помещений только что возведенного предыдущего этажа путем сжигания высококалорийного топлива. С этой целью А. А. Шишкин рекомендует пользоваться передвиж­ ными газовыми печами конструкции инженера М. П. Шляка, газовыми горелками типа ГТ-4 или газовыми калориферами «Киеворгтехстроя», подключаемыми при помощи временных газовых систем через контрольный счетчик к городской газо­ вой сети.

1 Л. И. О и и щ и к. Больше внимания зимней кладке. Жури. «Архи­ тектура и строительство Москвы», 1956, № 12.

13

При возведении зданий в негазифицированных районах рекомендуется для обогрева помещений пользоваться фин­ скими нефтегазовыми печами-грелками, которые работают на газойле или смеси газойля с нефтяными отходами и в со»-

работы дали положительные результаты. Как известно, при­ менение для обогрева строящихся зданий огневых калорифе­ ров, коксовых жаровен или водяного центрального отопления не обеспечивало высокой температуры внутри помещений, следовательно, при сильных морозах не представлялось воз­ можным достичь необходимого соотношения температур внут­

реннего и наружного воздуха > 1,6Y что приводило к

малоэффективное™ обогрева, невзирая на то, что он прово­ дился в течение 2—3 месяцев.

Опытный обогрев помещений А. А. Шишкин проводил дважды. Для этой цели в первом этаже строившегося десяти­ этажного здания была выделена угловая магазинная часть раз­

мерами в плане 5,76X26,94 м, высотой 4,5 м и общим объе­ мом 700 лг3. Для обогрева помещения были использованы горелки типа ГТ-4, подключенные через короткие отводы и общий питатель диаметром 50 мм к городской газовой сети.

Первый раз обогрев помещения проводился при темпера­ туре наружного воздуха от —7 до —14° в течение 15 час., причем за этот период при непрерывном сжигании около 12 л3 газа в 1 час (1 м3 на 60 .и3 помещения) температура внутри помещения поднялась с —10 до +41° у потолка и до +16° у пола.

Второй раз обогрев проводился при температуре наруж­ ного воздуха от —1 до —10° в течение 45 час., причем, на­ чиная с 20-го часа, сжигание газа протекало более интен­ сивно (из расчета 1 м3 газа на 20 м3 помещения в час). Тем­ пература в помещении за этот период поднялась до +55° у потолка и до -|-ЗГ у пола, а кладка наружных стен при этом оттаяла на 60—70%. их толщины.

При дальнейшем обогреве помещения и поддержании тем­ пературы в указанных пределах раствор на отогреваемой по­

(НиТу 120—55, п. 258), т. е. прочность кладки по сравнению с прочностью свежеоттаявшей повышается на 70%.

Действительно, эксперименты были проведены при не­

14

больших морозах (до —14°), тем не менее полученные ре­ зультаты говорят об эффективности сжигания высококало­ рийного топлива, так как только в этом случае можно полу­ чить в обогреваемом помещении среднюю температуру б пре­ делах 40—45°. Следовательно, даже при температуре наруж­

ного воздуха от —20 до —25° соотношение температур за­

будет иметь значение, равное 2; таким образом, глубина от­ таивания стены в течение нескольких дней будет не менее

60% ее толщины.

В результате проделанной научно-исследовательской ра­ боты и экспериментов А. А. Шишкин рекомендует следующую технологию применения этого способа.

До начала обогрева оконные и дверные проемы помеще­ ния должны быть остеклены или временно отеплены термо­ изоляционными материалами, а помещение нужно тщатель­ но проветрить. При обогреве мерзлых стен температура воз­ духа в течение первых 3—5 суток должна быть от +30 до 4-50°. Затем в последующие 4—7 суток обогрев при той же температуре сочетается с вентиляцией воздуха и отводом его через перекрытия (просушка стен). В дальнейшем следует поддерживать среднюю температуру около + 20й; при этой температуре можно приступить сразу к отделочным работам.

Дополнительные затраты на обогрев помещений газовыми горелками или нефтегазовыми печами-грелками (по предва­ рительным подсчетам А. А. Шишкина) составят 1,5—2 руб. на 1 м3 здания.

Схема организации работ по новой технологии представ­ ляется в следующей последовательности.

На очередном этаже здания ведется кирпичная кладка способом замораживания, а предыдущий этаж обогревается путем сжигания высококалорийного топлива, причем в течение первых двух недель поддерживается температура от +30 до + 50°, а затем температура снижается до + 20'; в третьем эта­ же (считая сверху), в котором оттаивание и сушка стен за­ кончены, ведутся штукатурные и малярные работы при тем­ пературе + 20°; в четвертом этаже сверху идет настилка пола.

Данный способ требует составления проекта организации работ, значительного объема подготовительных работ, высо­ кого технического надзора, обязательного соблюдения пра­ вил техники безопасности 1 и непрерывного контроля за фак­ тической глубиной оттаивания стен и степенью их высы­ хания.

Одновременно следует помнить, что в соответствии с ТУ 112—55 (п. 239) и НиТу 120—55, пп. 251 и 262 отогревание

1 Специальные правила пользования газом в строительстве разрабо­ таны Главмосстроем.

15

кладки изнутри должно производиться поэтажно (одновре­ менно в пределах всего этажа) либо посекционно (по частям здания, разделенным осадочными швами).

В стенах зданий, предназначаемых для искусственного

оттаивания, связи укладывают не реже чем через 2 м по вы­ соте.

4. Кладка на растворах с химическими добавками

Широкое распространение получили также химические добавки в растворы. Так, в качестве добавок, обеспечиваю­ щих твердение растворов на морозе, применяются хлористый кальций (5—7%), хлористый натрий (4—5%) и хлористый аммоний (4—6%). Эти количества указаны по отношению к воде затворения. Добавки создают благоприятные условия для гидратации цемента и твердения раствора при отрица­ тельных температурах воздуха, а также обеспечивают хоро­ шее сцепление раствора с материалами кладки. К периоду оттаивания раствор обычно достигает 20% проектной проч­ ности. В качестве затворителя применяют также водную вытяжку хлорной извести плотностью по ареометру

1,06—1,10.

Концентрация химических добавок определяется в зави­ симости от температуры наружного воздуха: при слабых морозах применяются меньшие концентрации, а при средних и сильных (—15° и ниже) —большие.

Следует иметь в виду, что применение в растворах хло­ ристого натрия и хлористого аммония запрещено, если клад­ ка производится при температуре ниже —18’.

Наибольшим противоморозным действием обладает хло­ рированная вода, затем хлористый натрий и, наконец, хло­ ристый кальций.

Как показали исследования ЦНИПС, затворенные на хлорированной воде растворы имеют в период оттаивания повышенную прочность по сравнению с обычными раствора­ ми без химических добавок.

Однако кладки на хлорированных растворах в 28-днев­ ном возрасте после оттаивания обладают повышенной деформативностью, что приводит к снижению их прочности на 10% и более. Поэтому для зимней кладки сильно нагружен­ ных конструкций не следует применять хлорированные рас­ творы.

Кроме того, отвердевшие растворы на хлорированной воде выделяют в незначительном количестве газообразный хлор, обладающий неприятным запахом. Поэтому примене­ ние хлорированных растворов для кладки стен и столбов жилых и общественных зданий, а также в помещениях, пред-

16

Следует отметить, что применение в растворах добавок хлорных солей ухудшает эксплуатационные качества ка­ менных конструкций вследствие заметного повышения влаж­ ности кладки. Наблюдения за кладкой стен опытного па­ вильона ЦНИПС показали, что влажность растворов без хи­ мических добавок снизилась за полтора года с 4,5 до 2%, что

с 6,5 до 7,5%. Вследствие повышенной влажности раствора влажность кирпича также возрастает, что приводило к повы­ шению теплопроводности кирпичной кладки на 33%.

Кладка, выполненная на растворах с добавкой хлористого кальция, натрия или аммония, обладает повышенной гигро­ скопичностью; на поверхности такой кладки появляются высолы. Поэтому применение растворов с этими добавками до­ пускается для подземной кладки (фундаментов, подпорных стен и тому подобных конструкций), а также для кладки наружных стен и внутренних столбов промышленных и складских зданий с нормальной эксплуатационной влажно­ стью, не требующих тщательной отделки поверхностей. При­ менение этих добавок в растворах при кладке стен складских зданий должно быть согласовано с Государственной сани­ тарной инспекцией.

Необходимо также считаться с тем, что часто каменные конструкции, выполненные на растворах с добавкой хлори­ стого кальция или хлористого натрия, всё же к периоду от­ таивания не имеют нужной прочности и устойчивости. Это подтверждается тем, что при установлении прочности камен­ ных конструкций в стадии оттаивания расчетная марка рас­ творов как с противрморозными добавками, так и без них для стен и столбов толщиной 38 см и более при расчетной марке раствора 25 и выше принимается равной 2, а при толщине кладки менее 38 см на растворах всех марок равной О (ТУ

112—55, 1958 г., § 216).

Таким образом, добавка в растворы хлорных солей на­ ряду с положительными придает им и отрицательные свойст­ ва: повышение влажности стен, выделение отравляющих газов (при использовании хлорированной воды и хлористого аммония), появление высолов, повышение гигроскопичности и деформативности кладки и т. д.

Применение совмещенного метода производства каменных и штукатурных работ в зимних условиях также встречает ряд трудностей. При весеннем потеплении или в период от­ тепелей раствор оттаивает, но прочность его в этот период фактически колеблется около нуля, в силу чего происходит осадка кладки.

Технические условия 1958 г. для ориентировочного под­

18