Традиционная технология производства каменных работ в зимних условиях, регламентируемая СНиП 2-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции», предусматривает возведение здания на растворах с химическими добавками высотой до 5 этажей. Такие «жесткие» ограничения по темпу и высоте строящегося здания при отрицательных температурах обусловлены существенной разницей в динамике работ кладочного технологического цикла и процесса набора прочности растворного шва («скорость» кладочного цикла одного этажа многоэтажного здания равна 7-10 дней, тогда как требуемая прочность растворной постели на химических добавках этого же этажа достигается за 50-90 дней).
Для исключения ожидания во времени требуемой прочности кладки предыдущих этажей и, как следствие, технологического простоя трудового ресурса, нами был предложен метод, по которому каменная кладка стен и перегородок здания выполняется не только с использованием эффективных современных химических противоморозных добавок, но, главное, с последующей термообработкой растворного шва с помощью стационарной системы отопления здания, монтируемой параллельно с процессом каменной кладки этажей. Это позволяет за счет регулирования температуры теплоносителя в системе отопления поддерживать требуемую прочность возведенных нижележащих каменных конструкций.
Здание делится на блоки. «Блок» здания, подвергающийся термообработке, включает 4-5 этажей. Время, затрачиваемое на исполнение монтажа 1 блока дома (в среднем 40 дней), обеспечивает упрочнение раствора в наружных условиях с противоморозными добавками до 25-30 % от марочной прочности, что как раз позволяет выдерживать нагрузку от 4-5 этажей. Теплоизоляция блока этажей каменной кладки обеспечивается заделкой проемов проектными оконными и дверными пакетами и омоноличиванием швов между плитами перекрытия бетонными смесями на тех же противоморозных добавках, что соответствует темпу каменных работ, который согласуется с прочностью растворной постели кладки нижележащего яруса «блока».
Контроль прочности кладочного раствора осуществлялся забором раствора из миксера в многоместные кассеты для изготовления образцов-кубиков. После суточной выдержки с кассет снималась опалубка и образцы помещались на хранение в наружных условиях (в неотапливаемом специальном помещении) и набирали прочность малыми темпами за счет противоморозных добавок (рис 1 а).
Рисунок1
Хранение образцов раствора:
а) — в наружных (холодных) условиях,
б) — в утепленном объеме с контролем влажности и температуры.
По мере укупорки и подключения очередных жилых блоков к системе отопления часть образцов вводилась в теплую зону и продолжала набирать прочность в ускоренном режиме. В этих блоках замерялась температура и влажность (рис 1 б). Параллельно рассчитывалась кинетика упрочнения раствора по номограммам нарастания прочности в зависимости от температурных условий. Данные контроля прочности кладочных растворов несколькими методами: испытания образцов растворов на сжатие, склерометрия на фоне расчетных номограмм, представлены на рис. 2 а, б.
Рисунок 2а. Календарный график исполнения кладочных работ, возраст кладочного раствора, данные аналитического расчета прочности раствора и испытаний образцов, хранившихся в наружных условиях (черные точки) и в обогреваемых объемах (красные точки) Период с 10.10.2010 по 30.03.2011
Рисунок 2б. Продолжение графика. Период с 30.11.2010 по 30.03.2011
Рисунок 2в. Продолжение графика. Период с 30.12.2010 по 30.04.2011 Прочность кладочного раствора, МПа Температура наружного воздуха, ° С
Рисунок 2г. Продолжение графика. Период с 10.02 по 20.05.2011
Данные охватывают период возведения 20-ти этажного дома с 10.10.2010 года по 30.04.2011 года. Была опробована серия современных комплексных добавок — «Лигнопан ЛБ-4 У», «Криопласт СП 25-2», «NORD — Полипласт», обеспечивающих «несмерзаемость» и упрочнение раствора при температурах до минус 25 °C. На рис. 2 представлены также данные по температурам наружного воздуха за весь период строительства объекта (10.10.2010-30.04.2011), а также данные контроля температуры в обогреваемых объемах, составлявшей 8-15 °C. Швы по всем этажам были оттестированы на стадии завершения строительства склерометрическим методом.
Анализ данных показывает, что противоморозные добавки Лигнопан ЛБ-4 У и NORD-Полипласт, обеспечивают умеренное упрочнение раствора на цементной основе темпами около 25-30 % от марочной прочности за 40 дней твердения в наружных условиях при температурах в этих условиях от минус 5 °C до минус 25 °C (кратковременно минус 30 °C). Временной интервал 40 дней соответствует времени, затрачиваемому по данному объекту в среднем на исполнение монтажа 4-х этажей дома. Нагрузка от четырех — пяти этажей, включающая вес кладки и плит перекрытий, балансируется с прочностью раствора =1/4-1/3 проектной марки (50-80 кгс/см 2 ) и несущей способностью кладки в целом.
Последующая укупорка блока дома в 4-5 этажей и подача тепла в этом объем реализует ускоренное упрочнение раствора с выходом на уровень прочности до 70-100 % от проектной, что практически полностью снимает вопрос о возможности монтажа последующего этажей дома в 4-5 этажей по критерию безаварийности. Такой подход оправдал себя и был подтвержден на стадиях принятия решений по возможности последующего монтажа стен и перекрытий после ввода тепла в первый у тепленный блок (1-5 этажи) 16.12.2010, во второй утепленный блок (6-9 этажи) 28.01.2011, в третий утепленный блок 3.03.2011.
Рисунок 4 Высолообразование на образцах раствора с противоморозной добавкой Лигнопан ЛБ-4У.
Рисунок 5 Отсутствие следов высолообразования на образцах раствора с противоморозной добавкой Актипласт ПМк
Рисунок 6 Отсутствие следов высолобразования на образцах раствора с противоморозной добавкой NORD-Полипласт.
После завершения монтажа всего дома был проведен осмотр внутренних штукатурок на наличие трещин. Трещинообразование зафиксировано не было, что позволяет говорить о возможности параллельного ведения отделочных работ в рамках предлагаемой технологии. На основе данных рис. 2 можно сделать заключение о полном соответствии на 20.05.2011 прочности кладочных растворов проектной марке раствора по всем этажам. Кладочные растворы также тестировались на высолообразование. Тестирование кладочных растворов с противоморозными добавками на высолообразование по методике авторов (рис. 3) показала, что добавка Лигнопан ЛБ-4 У при ее высокой эффективности по набору прочности в условиях отрицательных температур проявляет высокую степень высолообразования (рис. 4). По этому критерию данная добавка не может быть рекомендована в наружных стенах зданий на основе штучных стеновых материалов. Добавки Актипласт ПМк и NORD-Полипласт являются надежными по отсутствию высолов, что было показано тестированием в лабораторных условиях (рис. 5,6).
По первым этажам до 7-го включительно на натурном объекте, где использовался Лигнопан ЛБ-4 У, здание в марте 2011 получила высолообразование на фасадах, по этажам 8-19, где была использована комплексная добавка NORD-Полипласт, высолов практически не наблюдалось. Таким образом, принята я технология обеспечила реализацию возведения высотного здания в непрерывном режиме за период с 10.10.2010 по апрель 2011 с динамикой набора прочности кладочным раствором, согласующейся с ростом нагрузки на стены по ходу монтажа.
Комплексный контроль прочности кладочного раствора, реализованный в зимних условиях, обеспечил безопасную технологию возведения здания. Данная технология обеспечивает непрерывность и поточность производства каменных работ без существенных технологических простоев и ожиданий, обусловленных при традиционной технологии зимней кладки недостаточной динамикой нарастания прочности растворов с химическими добавками. Технология рекомендуется для последующего применения в практике строительства в условиях Республики Башкортостан многоэтажных жилых домов на основе кирпичной кладки в зимних условиях. Реализованная на примере 20 этажного дома, технология снимает, в значительной степени, ограничения главы 7 СНиП 2-22-81 как по возможности ведения кладочных работ способом замораживания без использования противоморозных добавок, так и с применением противоморозных добавок.