Строительство дома,котетжа в зимних условиях

На практике довольно часто ощущается потребность в едином
 справочнике по вопросам строительства в зимних условиях. Полезная информация о строительстве в зимних условиях и наиболее
 современные результаты исследований нами собраны из разрозненных учебных курсовых пособий и журнальных статей.

Полученные данные нередко оказывались противоречивыми, поэтому
 при выборе способов выполнения работ часто предпочтение отдавалось практическому опыту или даже интуиции. Одна из задач
 
настоящей монографии заключалась в частичном устранении указанного недостатка. Основная часть книги посвящена вопросам
 организации теплозащиты при проведении строительных работ и
 
экономии энергии на различных этапах строительства. При этом
 приводятся практические рекомендации по использованию различных способов обогрева с учетом конкретных потребностей в
 условиях строительной площадки, а также основные данные по
 оценке таких потребностей в зимний период. 

Содержащиеся в книге материалы основываются главным образом на результатах научно-исследовательских работ, проведенных
 в рамках научно-технического сотрудничества между Государственным техническим научно-исследовательским институтом Финляндии и Ассоциацией строителей. 
Книга предназначена для практических работников, а также может быть использована и как пособие на курсах повышения квалификации. 

Главы 2 и 3 написаны дипл. инж. Харри Мякеля из геотехнической лаборатории Государственного технического научно-исследовательского института (VTT), главы 1, 4, 5, 6, 7, 8 и 9 — дипл.
 
инж. Пертти Кокки из лаборатории конструкционной техники того
 
же института. 
По рукописи данной монографии инженером Рейё' Лехтинен из
 
Ассоциации строительных подрядчиков Финляндии сделаны некоторые ценные замечания. 
Авторы 

I IHH Д1 И VIL 
Каждый год зима внезапно приходит на строительную площадку
 
и С1роии;лнм хорошо известно оо илиннии на изменение утопий
 
работ и возникновение больших дополнительных расходов. Дополнительные расходы, обусловленные строительством в зимних условиях, в настоящее время составляют примерно одну треть расходов
 
за потребляемую энергию. 
Правила строительства регламентируют процессы строительства
 
и содержат главным образом общие указания для осуществления
 
работ с соблюдением рациональных способов производства. Таким
 
образом, строительные фирмы могут выбирать наиболее выгодные с тонки зрения потребления энергии способы производства работ. 
В условиях промышленного домостроения Финляндии расход
 
энергии составляет в среднем 1800 МДж на 1 м3 здания (500 кВт х
 
х ч/мЗ) . Результаты измерений показывают, что на строительной
 
площадке расходуется из этого количества энергии 100-470 МДж/
 
/м3 (30—130 кВт/мЗ). На величину расхода энергии на строительной площадке влияют прежде всего внешние (климатические)
 
условия, продолжительность выполнения строительных работ и
 
выбор времени года для их начала, способ производства работ, выбор строительных материалов, уровень подготовки руководства
 
работами и самих работников, а также тщательность выполнения
 
patioi. До 70 85% всего количества эиер| ии, могроблнемой на
 
строительной площадке, составляет расход тепловой энергии на
 
прогрев бетона для обеспечения условий его твердения, просушивание и обогрев здания, а также для отопления различных строений на строительной площадке. На просушивание и отопление
 
многоэтажного жилого здания на этапе завершения внутренних
 
строительных работ расходуется 40—60% всего количества энергии, расходуемой на всей строительной площадке в условиях
 
выполнения строительных работ в холодное время года. Для
 
твердения бетона на месте забетонированного несущего каркаса до степени прочности, позволяющей разобрать опалубку, расходуется в таких же условиях 15—25% и на отопление строений —
 
5—15% всего количества энергии, расходуемой на всей площадке. Расход энергии на этапе выполнения земляных работ является
 
 

полностью пообъектным; на него влияют прежде всего местные
 
условия основания здания, погодные ..условия данной зимы и
 
объемы работ по перемещению грунта. 

Для уменьшения дополнительных расходов, возникающих з
 
зимних условиях, важно соответствие способов выполнения работ
 и производственных процессов требованиям зимнего строительства, а также умелое их применение. До последнего времени недостаточно внимания уделялось вопросам расхода энергии ка отопление строений на строительной площадке, а также факторам, влияющим на величину этого расхода. Применявшиеся до сих пор меры
 
по теплозащите в условиях зимнего строительства отличались примитивностью и вызывали противоречивые точки зрения. 
 

2. ЗИМНИЙ КЛИМАТ В ФИНЛЯНДИИ 

Климатические условии на строительной площадки, как приии
 
ло, можно достаточно точно выразить при помощи среднестатистических данных. На этапе планирования строительства и, например,
 при выборе параметров теплозащитных сооружений важно иметь
 
данные об изменениях климатических условий. 
Среди факторов, характеризующих климатические условия,
 
наиболее существенным считается солнечное излучение. 
При ведении строительства в зимних условиях важно обеспечить
 
получение следующих данных: 
ожидаемые температуры и их колебания;
 
дата начала зимы и весны (длительность зимы);
 
общее количество дней на этапах выполнения земляных работ
 
и возведения фундаментов; 
количество осадков в виде дождя и снега;
 
влажность окружающего воздуха;
 
скорость ветра;
 
условия освещенности. 
Кроме того, строитель должен иметь четкие представления о
 
микроклимате в районе строительства и о величине колебаний
 
статистических климатических данных и учитывать это в своих
 
планах. 
2.1. 
Метзорологи считают, что зима наступила, если среднесуточная
 
температура воздуха осенью опускается ниже 0°С. Величина
 
среднегодичной температуры выбранной местности влияет на величину теплосодержания поверхностных слоев грунта и тем самым
 
на глубину промерзания слоя грунта, а следовательно, на потребность в энергии для защиты от промерзания. Для работ по бетонированию на строительной площадке зимний сезон начинается тогда, когда среднесуточная температура воздуха снижается ниже
 
+5°С. 
Колебания температуры в зимний период бывают значительными
 
в различные годы, месяцы и даже сутки, что обусловлено периодическими колебаниями интенсивности солнечного излучения, изменениями облачности, силы и направления ветра, возможностью
 
выпадания осадков и др. 
Мороз снижает эффективность выполнения любых работ, как
 
ручных, так и с использованием механизмов, без применения защитных мероприятий. Строительные работы прекращаются при
 
снижении температуры окружающего воздуха ниже установленной граничной морозной температуры (от —15° до —25°С), в частности земляные работы, возведение фундаментов и каркасных
 
конструкций. На практике граничная морозная температура устанавливается конкретно для каждой строительной площадки и мо6 

жет быть различной даже о пределах одного и юго же населенного
 
пункта п зависимости от типа строительного объекта. Эксплуатации механизмов при выполнении земляных работ (о зависимости
 
OI Inna лих машин) но рокомондуогсн при lCMiiopaiypo нижо про
 
дельно допустимой, которая, как правило, принимается равной
 
—20°С, из-за возможного хрупкого разрушения стали. 
2.1.1. 
ность). Величина морозопродолжительности F обозначет произведение температуры (в градусах) в морозную погоду на длительность морозного периода (в часах) и имеет размерность ч-°С. При
 
большой морозопродолжительности потребности для отогревания
 
и оттаивания грунта возрастают, глубина мерзлого слоя увеличивается, вынужденные простои удлиняются и т.д. Для проектных
 
оценок потребности создания мерзлотозащиты грунтового основа
 
нип и фундамента сооружения необходимо иметь данные о так называемой проектной морозопродолжительности. В случае проектирования мерзлотозащиты во время строительства за величину морозопродолжительности выбирают значения Гг , Г5 или Ftg (где 
2, 
нии перекрестного анализа и зависит от: 
типа объекта, который необходимо защитить от влияния мерзлоты, конструкции фундамента, пола, грунтового основания; 
чувствительности конструкций к возникновению разрушений и
 
вероятности вспучивания грунта над мерзлотным участком; 
организации наблюдения за эффективностью «работы» проти-
 
вомерзлотной защиты; 
действительной морозопродолжительности рассматриваемого
 
объекта (микроклимата). 
При составлении планов строительства в зимних условиях
 
необходимо оценивать вероятные температуры и морозопродолжи-
 
тельность в период строительства, мероприятия по противомерз-
 
лотной защите и отогреву грунта и, наконец, возможный ущерб,
 
если предполагаемые величины морозопродолжительности окажутся заниженными или проект защитных мероприятий будет
 
неправильным. Поэтому подготовка к суровой зиме предусматривает разработку нескольких альтернативных планов строительства. 
2.1.2. 
пературу грунта и тем самым на глубину его промерзания. Температура поверхностных слоев земли меняется в зависимости от времени года и повторяет колебания температуры наружного воздуха
 
и интенсивности солнечного излучения. Теплота, аккумулированная поверхностными слоями грунта за летний период, зимой отдается поверхностными слоями земли. Передача тепла от нижних
 
слоев грунта зависит, в частности, от вида грунта, концентрации в
 
нем воды (т.е. от теплотехнических свойств грунта), а также от
 
обилия растительности-на поверхности земли, снежного покрова
 
или другой защиты. 

2.2. СНЕГ 
Снегопады влекут за собой задержки строительных работ, увеличение расхода тепловой энергии, необходимой для растапливания
 
и последующего удаления снега. Однако снег обладает также хорошей теплоизолирующей способностью. 
В начальный период зимы удельный вес снега остается значительно меньшим и меняется, как правило, в пределах 0,15-0,20 г/
 
/смЗ. Средняя величина удельного веса только что выпавшего морозного снега составляет всего 0,10 г/смЗ, в то время как удельный вес снега, длительное время лежавшего в насте, зачастую может увеличиваться до 0,40 — 0,50 г/смЗ и в отдельных случаях даже
 
превысить 0,70 г/смЗ. 
Толщина снежного покрова зависит не только от количества выпавшего снега, но и от окружающей температуры. В различных
 
районах страны толщина снежного покрова не соответствует количеству выпавшего снега, так как в южных районах удельный вес
 
снежного покрова больше, чем в северных районах, и в погожие
 
дни таяние снега в южных районах страны проходит интенсивнее,
 
чем в северных. 
Снег необходимо использовать в качестве защиты грунтового
 
основания от промерзания в период выполнения строительных работ. Графики, приведенные на рис. 2, показывают влияние снега
 
на уменьшение глубины промерзания грунта. 
2.3. 
Воздух при любой конкретной температуре может содержать
 
известное максимальное количество водяных паров. С повышением температуры содержание водяных паров быстро возрастает.
 
На практике концентрация водяных паров в воздухе чаще всего
 
выражается с помощью величины относительной влажности. 
У 

2.4. ВЕТЕР И ОСВЕЩЕННОСТЬ 

На выполнение строительных работ кроме других климатических факторов влияют ветер и условия освещенности. Воздействие
 
ветра значительно ухудшает эффективность тепловой защиты, поэтому теплоизоляцию, через которую легко проникает воздух, всегда необходимо укрывать. Создание условий достаточной освещенности часто оказывается невозможным, особенно на этапах производства земляных работ, когда только начинают осваивать строительную площадку. На больших и протяженных строительных
 
объектах целесообразно работы сосредоточивать на небольших
 
участках с целью экономии энергии. 

НА СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКЕ 

Ни сцшиими.ной имощадке кроме традиционных измерении 1ем-
 
пературы воздуха необходимо производить наблюдении за снег спадами, глубиной снежного покрова и промерзания грунта, величиной морозопродолжительности и т.п., поскольку довольно часто
 
климатические условия на строительной площадке существенно
 
отличаются от микроклимата ближайшей метеорологической станции. Такие наблюдения следует производить ежедневно по два раза
 
в день: в 8 ч утра и в 2 ч дня, чтобы получить результаты измерений, которые можно сопоставить с данными метеорологической
 
службы страны. 

2.6. ПОРАЙОННЫЙ И МЕСТНЫЙ ЗИМНИЙ КЛИМАТ 

Термин «местный климат», или «микроклимат», применяется
 
для обозначения климата ограниченного участка местности, расположенного в стороне от места проведения общих метеорологических наблюдений и измерений. Местный климат отличается от
 
порайонных климатических данных, приводимых в общестатистических метеорологических сводках, главным образом из-за относительной разницы высот пунктов на местности. Температура поверхности земли или конструкции зачастую неодинакова на южных и северных склонах местности или на дне лощины и на вершине пригорка вследствие действия, например, солнечного излучения, перемещения масс теплого и холодного воздуха, а также силы
 
ветра и его направления. Поэтому порайонные метеорологические
 
сводки следует воспринимать с учетом изложенных факторов.
 
Данные о фактических температурах, величинах морозопродолжительности, глубинах снежного покрова и мерзлотности грунта на
 
месте строительства могут отклоняться от средних значений на
 
20 -30%, а иногда даже более. 
3. 

В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ 

3.1. 
Энергетические расходы при возведении многоэтажных жилых
 
домов существенно отличаются от расходов при возведении небольших деревянных домов или промышленных построек из готовых
 
каркасных элементов. При выполнении строительных работ с использованием традиционных механизмов и обычной технологии
 
продолжительность этапа строительства в зимних условиях увеличивается чаще всего примерно в два раза по сравнению с летним периодом. 
9 

Особенно возрастает расход энергоресурсов на этапе возведения фундаментов в зимних условиях вследствие необходимости
 
переделок из-за неправильной технологии выполнения работ. В результате применения недостаточно эффективной теплозащиты
 
в некоторых случаях приходится дважды производив ра6о1Ы по
 
укладке бетона. Кроме того, могут потребоваться дополнительные
 
расходы энергии на разогрев грунта, отрыв конструкций и отопление из-за внезапной смены метеорологических условий или неподготовленности строителей к возможным воздействиям различных
 
климатических факторов. 
На масштабы расхода энергии при земляных работах наибольшее влияние оказывают климатические факторы, тип возводимого здания, способ возведения фундамента , а также условия
 
грунтового основания строительного объекта. Среди климатических факторов наиболее значительным является температура,
 
влияющая на промерзание грунта. Расход энергии при выполнении фундаментных работ можно существенно уменьшить, а на
 
некоторых этапах и полностью сократить путем применения более
 
эффективной защиты грунта от промерзания, тепловой защиты при
 
выполнении различных строительных работ или путем переноса
 
сроков выполнения работ на более благоприятное время года
 
и учета влияния зимних условий при составлении планов строительства. 
При производстве земляных работ в зимних условиях возможные повреждения строительных конструкций связаны со сжатием
 
рыхлых насыпных слоев, приводящих к осадке конструкций и
 
последующему их разрушению, а также с промерзанием грунта на
 
этапе проведения строительных работ, причем разрушение конструкций происходит либо в период промерзания, либо оттаивания
 
грунта. Разрушения конструкций из-за промерзания грунта связаны не столько с дополнительными затратами энергии, сколько с
 
прямыми дополнительными расходами на переделки. 
Уменьшение расхода энергоресурсов на этапе выполнения земляных работ возможно без согласования сроков выполнения известных этапов строительства в зимние месяцы. Наиболее дорогостоящими оказываются мероприятия по защите открытого грунта на
 
большой площади строительных работ, по которой осуществляется
 
транспортировка грузов в связи с возведением фундамента и каркаса. Промерзание грунта, как правило, можно ограничить, разделив фундамент сооружения на части в результате тщательного
 
предварительного планирования и организации работ. Отрицательные последствия промерзания грунта можно уменьшить также
 
путем ускорения выполнения земляных работ, а также в результате разового сосредоточения их на более ограниченном участке.
 
Расходы на оттаивание грунта и на его прогревание находятся в
 
среднем в прямой зависимости от времени и глубины мерзлого
 
слоя и поэтому продолжительность оставления грунта незащищенным следует сокращать до минимума. 
10 

Наиболее значит ильная доля дополнительных энергозатрат на
 
этапе иозпеденин фундамента возникши из-за отрицательных но
 
следствий, обусловленных промерзанием грунта, что существенно
 
затрудняет выполнение работ, связанных с выемкой грунта и воз
 
педонисм ипомннемыч сооружении. СI |ннп енм'i < и > н;| мершим
 
грунте приводит к увеличению обьема грунта при ei о промерзании 
и, 
вением впадин на поверхности земли и с понижением несущей способности поверхностных слоев. Обработку мерзлого грунта можно
 
облегчить либо путем его оттаивания, либо путем разрушения мерзлого слоя на мелкие куски. 
В дополнительных строительных расходах относительная доля
 
энергозатрат, необходимых на оттаивание грунта, зависит от вида
 
используемой тепловой энергии и типа обогревающего устройства,
 
а также от способа выполнения строительных работ. Расход энергии будет минимальным при подводе тепла непосредственно в слой
 
мерзлого грунта или на его поверхность и, кроме того, при использовании эффективной тепловой защиты. Количество тепловой
 
энергии, необходимой для оттаивания мерзлого грунта под фундамент конструкции, зависит от к.п.д. применяемого способа, вида
 
самого грунта и толщины мерзлого слоя. 
В обычных условиях удельный расход энергии составляет 50 —
 
200 кВт. ч/м2 оставшегося открытым грунтового основания конструкции при глубине промерзания грунта около 1 м. На оттаивание
 
грунта основания небольшого промышленного здания общей площадью 1000 м2 расходуется около 5—20 м3 солярки. При этом доля расходов на используемые энергоресурсы, как правило, составляет примерно 40—50% всех затрат, необходимых на проведение
 
работ по оттаиванию мерзлого грунта. 
3.2. 

И ПОДГОТОВКА К ЗИМНИМ УСЛОВИЯМ 

Влияние зимних условий на выполнение строительных работ
 
необходимо учитывать еще до наступления зимы. 
В порайонном плане строительной площадки должны быть
 
указаны участки, требующие принятия мер по защите от промерзания грунта. На таких защищенных участках не допускается движение транспортных средств, если это приводит к ухудшению теплоизоляционных свойств защитного устройства. Защиту открытого грунтового основания строительного участка при помощи снежного покрытия можно использовать при выполнении землеройных
 
работ в зимних условиях, особенно в местах расположения трубопроводов и кабельных линий, а также на участках расположения
 
земляных полов различных сооружений и т.д. Грунтовое основание полосы, отводимой для движения транспортных средств на
 
строительной площадке, промерзает зимой на глубину до 1,5—
 
2,5 м, в зависимости от географического расположения и вида
 
грунта. 

п 

Для выполнения альтернативных расчетов строительного
 
производства необходимо иметь данные, например, о зависимости
 
общих расходов от промерзания грунта, о потребности и энергоресурсах на оттаивание и обогревание грунта в различных условиях, о способах оттаивания и отделения мерзлого грунта, а также
 
о влиянии температуры и снегопадов на проведение строительных
 
работ. Еще на этапе проектирования следует учитывать влияние зимних условий на планирование работ по возв'едению фундаментов
 
как в отношении грунтового основания, так и самих фундаментов. В условиях жестоких морозов решающие преимущества обеспечивает высокая скорость сборки блочных фундаментов. 
При составлении поэтапного графика выполнения работ с указанием конкретных сроков требуется учитывать влияние зимних
 
условий на возможную задержку выполнения строительных работ.
 
Возникает необходимость выполнения некоторых дополнительных работ, например, по удалению снега. Применение в таких
 
случаях защитных покрытий на открытых участках грунта значительно уменьшает отрицательное воздействие снегопадов. 
При приобретении защитных средств, материалов, а также
 
устройств, предназначенных для обогрева и оттаивания грунта,
 
следует согласовать с проектировщиками такие вопросы, как возможность использования насыпного легкого заполнителя (легкого
 
щебня или соответствующих заменителей) на земляном полу в
 
качестве защиты от промерзания грунта в период выполнения
 
строительных работ. 
При взаимном согласовании работ, выполняемых различными
 
организациями, следует учитывать возможную задержку окончания известных этапов строительных работ вследствие промерзания грунта и воздействия других климатических факторов. Установлено, что основными причинами задержек выполнения работ
 
были простои, обусловленные сильными морозами, а также необходимость оттаивания мерзлого грунта под фундамент особенно
 
больших строительных объектов. В зависимости от способа оттаивания и площади строительного объекта на оттаивание мерзлого
 
грунта требуется от нескольких часов до целой недели. Оттаивание
 
происходит медленно при подогреве поверхности грунта, но достаточно быстро при вводе горячего пара непосредственно в слой
 
грунта. Подачу пара в грунт можно производить только по локальным вводам, в то время как прогревание поверхности грунта осуществляется одновременно на большой площади. Опыт показывает, что для оттаивания участка площадью около 1000 м2 (при
 
гпубине мерзлого грунта 1,5 м) требуется несколько недель, если
 
в качестве оборудования использовать паропроводящие агрегаты
 
теплоцентрали строительного участка, калориферы и т.д. 
При анализе расходов необходимо уделять больше внимания
 
зимним дополнительным расходам и причинам, обусловившим их
 
появление. Усовершенствования могут быть направлены на улучшение способов выполнения тех строительных работ, которые обусловливают появление наибольших дополнительных расходов. В 
12 

отношении выполнения земляных работ и возведения фундаментов нет никаких опубликованных данных о зимних дополнительных расходах. Такие расходы возникают в случае выполнения дополнительных строительных работ или их усложнения, применения
 
сверхнормативных материалов, в связи с ростом потребности в
 
энергоресурсах, эксплуатацией различных устройств и удлинением продолжительности строительства. Задержка строительных работ на две недели в связи с необходимостью оттаивания
 
мерзлого грунта служит причиной роста эксплуатационных и общих расходов, например, дополнительного отопления построек
 
на строительной площадке в течение того же срока. Путем регистрации расхода энергоресурсов на этапе выполнения земляных работ обеспечивается возможность принятия необходимых мер по
 
экономии энергии. 
Зимние дополнительные расходы можно отнести к строительным элементам по отдельности, если в номенклатуру выполняемых работ ввести новый литер «Работы в зимних условиях”.
 
В соответствии с данным литером подобные операции можно
 
подразделить следующим образом: оттаивание грунта основания
 
конструкции, удаление снега, прогревание грунта, оборудование
 
теплозащиты и т.д. Работы по осуществлению защитных мероприятий затем можно перенести как на этап выполнения земляных работ, так и, на этап строительства каркаса здания. Расход
 
энергии при выполнении работ по такому методу может быть
 
зафиксирован по основным вид'ам строительных работ — земляных, фундаментных, работ по строительству каркаса и т.д., что
 
позволит ввести усовершенствования на соответствующих этапах. 
Технология возведения фундаментов в зимних условиях зависит от места строительства и способа сборки блочных фундаментов: условий грунта как основания конструкций; типа здания
 
и конструкций. 
Условия грунта и непосредственно тип самого здания существенно влияют на объем работ по подготовке основания здания и на
 
способ возведения фундамента. Возведение фундамента здания в
 
зимних условиях на скалистом грунте технически довольно прос-
 
то и, как правило, зимние дополнительные расходы невелики. При
 
строительстве фундамента на грунтовом основании, подверженном воздействию мороза, очень важно исключать возможность
 
промерзания грунта основания в течение всего срока выполнения
 
фундаментных работ. Необходимость в проведении мероприятий
 
по оттаиванию и обогреву грунта, а также его мерзлотозащите
 
зависит от длительности возведения фундамента. Во многих случаях использование фундаментных блоков позволяет ускорить
 
выполнение работ. Преимущества фундаментных блоков неоспоримы при строительстве в суровых климатических условиях. 
При возведении фундаментов из блоков уменьшается расход
 
энергоресурсов, ускоряется ход работ и тем самым облегчается
 
выполнение задачи по поддержанию грунта в талом состоянии. 

Однако устройство фундаментов из отдельных элементов предполагает хорошую подготовку грунта основания здания; это обусловливает определенные трудности, особенно при строительстве в зимних условиях. 
Одна из форм возведения фундаментов в зимних условиях —
 
так называемое «строительство про запас», в соответствии с которым возведение фундамента какого-либо объекта осуществляется
 
до наступления зимних холодов, в то время как сам фундамент
 
начинают использовать только в зимний период. «Строительство
 
про запас» требует гибкости при выборе плановых сроков выполнения строительных работ и поэтому возможно, как правило,
 
только на крупных строительных объектах, предусматривающих
 
строительство нескольких зданий. При строительстве небольших
 
домов такой способ обеспечивает достижение наибольших преимуществ. Фундаменты небольших зданий, как правило, закладываются на небольшую глубину в грунт. 
При возведении неглубоких фундаментов «про запас» можно
 
использовать конструктивную теплоизоляцию нижнего основания
 
самого фундамента и защиту фундаментов от промерзания. 

Работы по выемке грунта и увеличение строительных расходов зависят от глубины промерзания грунта (рис. 1). Современный опыт
 
показывает недопустимость возведения фундаментов на мерзлом
 
грунтовом основании: перед началом фундаментных работ необходимо произвести оттаивание грунта или замену обледенелого грунта талым. 
Глубину распространения мерзлоты можно оценивать исходя
 
из данных о виде грунта, морозопродолжительности и глубине
 
снежного покрова (рис. 2) . Скорость промерзания грунта определяется ориентировочно с помощью тех же графиков, если известна температура. Талый грунт на дне траншеи промерзает зимой при
 
температуре 20°С за два выходных дня (менее трех суток) на
 
глубину 0,3—0,4 м, поэтому его нельзя оставлять без теплозащиты,
 
чтобы не пришлось в последующем осуществлять оттаивание. С
 
другой стороны, мерзлый слой грунта глубиной 1 м увеличивается
 
на 0,2 м при морозе —20°С примерно в течение 10 дней, что означает уменьшение скорости дальнейшего промерзания грунта с ростом глубины мерзлоты. Соответственно снижается скорость оттаивания мерзлого грунта по меое роста его толщины. 
Глубина закладки фундамента на грунте, который не промерзает в период выполнения строительных работ, зависит от времени года и продолжительности строительных работ. Если начало
 
строительных работ по возведению фундаментов на грунте, промерзшем только на глубину не более 0,3 м и покрытом слоем снега, отнести на начало марта, то глубина закладки фундамента
 
в г рунте, не-имеющем мерзлоты или не промерзающем во время 
14 

Глубина мерзлого грунта, м 

Рис. 1. Зависимость расходов на выполнение земляных строительных работ
 
от глубины промерзания при колебаниях общой глубины сооружаемых траншей в различных породах: гравийной (а), моренах (б), песчано-суглинистых
 
породах (в) и глинистых (г) 
Рис. 2. Зависимость глубины мерзлого грунта от морозопродолжительности
 
и толщины снежного покрова 
- 0.1 0,2 0,3 0.4 0,5 Ц6 0,7
 
Глубина мерзлого грунта, м 
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
 
Глубина мерзлого грунта, м 
График Порода 
т [гравий, песок, гравий но ио- 
' 1 реповая, песчано море нова я 
о 
песчаная, илисто морснош
 
ш спина, глинисто иписпая^ < -~ 
грунтЬчз cumiui^^
 
гопокрова 
,^-^средняч толщина сне/книги — 
понроВа 8течение Всей зимы 
I 
20000 зоооо тоо ьоооо той
 
Морозопродолжитсльность Т.ч'С 
пиша 
15 

выполнения строительных работ, остается существенно меньшей,
 
чем глубина закладки фундамента в непромерзающем грунте в
 
случае постройки так называемых холодных зданий и конструкций. 
Исходя из этого, конструктивные защитные устройства, предотвращающие промерзание грунта, следует устанавливать на возможно более раннем этапе строительства или альтернативно увеличивать глубину закладки фундамента, если нет возможности осуществлять защиту грунта от промерзания в период выполнения строительных работ. 
При выполнении строительных работ целесообразно производить
 
наблюдения за прониканием мерзлоты в грунт. Глубину мерзлоты
 
можно определить либо путем измерения, либо путем оценок на
 
основании данных о климатических факторах. В период строительных работ необходимость использования данных о глубине закладки фундамента в грунт без мерзлоты может возникнуть прежде всего в тех случаях, когда продолжительность пребывания
 

грунтового основания в мерзлом состоянии небольшая или промер:
 
зание грунта незначительно. При закладке глубоких фундаментов
 
зданий не всегда требуется применять теплозащитные устройства
 
от промерзания грунта. 
3.3.2 Изоляция фундамента от мерзлоты грунта. Термин «изоляция конструкций от воздействия мерзлоты» применяется для
 
обозначения достигаемой теплоизоляции любых конструкций от
 
воздействия мерзлоты. При поддержании грунта в талом состоянии и уменьшении распространения мерзлоты путем изоляции
 
конструкций исключаются потери тепла из грунта, аккумулированного земной поверхностью за летний период. Предотвращение
 
промерзания грунта облегчает выполнение землеройных и насыпных работ в зимних условиях. 
Для защиты конструкций от влияния мерзлоты в период возведения фундаментов целесообразно в первую очередь использовать конструктивную изоляцию фундаментов, а также слой
 
теплоизоляции у основания фундаментов. Выбор параметров
 
конструктивных защитных устройств от влияния мерзлоты осуществляется с учетом воздействия соответствующих климатических условий. 
Строительство в зимних условиях можно облегчать уже на этапе проектирования конструкции фундаментов. Проблемы защиты фундаментов от влияния промерзания, возникающие при выполнении работ, частично решаются путем соответствующего размещения конструктивных теплоизоляционных устройств, замены
 
конструктивных элементов и проведения организационных мероприятий работ. Наиболее трудные конструктивные элементы следует изготовить заранее или по возможности отодвинуть сроки их
 
возведения до конца зимы. 
Теплосодержание поверхностных слоев грунта уменьшается на
 
протяжении всей зимы. Толщина защитного материала, необходимая для предотвращения распространения мерзлоты, зависит, в
 
16 

частности, от среднегодовой температуры, морозопродолжителъ-
 
нос1и, величины теплоиого градиента (времени iода, mochi расположения по стране), содержания влаги в грунте и других его теплотехнических характеристик. 
Наиболее распространенными теплоизоляционными материалами заводского изготовления являются ячеистые пластмассы, минеральная вата и легкий гравий. На выбор теплоизоляционного устройства влияют прежде всего условия его применения и характер
 
объекта, возможности использования конструктивного теплоизоляционного устройства в период выполнения работ, а также физические свойства теплоизоляционного материала (теплопроводность, влагонепроницаемость, влияние влаги на изоляционные
 
свойства, механическая прочность) и его экономичность. В качестве противомерзлотных устройств, применяемых в период
 
выполнения строительных работ, пригодны также многие природные материалы, например, смола, снег и сухие грунты. Повреждение полиэтиленовой оболочки защитных матов из минеральной
 
ваты увеличивает содержание влаги в них, что приводит к росту
 
теплопроводности. 

При использовании мерзлотозащитных устройств следует помнить: 
теплоизоляционный слой должен покрывать всю площадь защищаемого участка; 
влияние ветра, снижающее эффективность теплоизоляции, можно
 
предотвратить, используя защитные покрытия; 
противомерзлотная защита должна быть установлена по месту на
 
раннем этапе выполнения работ, поскольку теплосодержание поверхностных слоев грунта непрерывно уменьшается на протяжении
 
всей зимы; 
теплоизоляционные устройства должны быть защищены от промокания или выполнены из таких материалов, на теплоизоляционные свойства которых наличие влаги влияет незначительно; 
не допускается повреждение теплоизоляционных устройств во
 
время или после выполнения монтажных работ; 
особое внимание необходимо обращать на правильную с точки
 
зрения обеспечения мерзлотозащитных свойств отделку углов
 
зданий, земляных полов, несущих балок и свай; 
противомерзлотные устройства при необходимости должны
 
быть оборудованы защитой от механического воздействия. 
3.3.3. 
обогрева. Защита грунта от промерзания в период выполнения
 
строительных работ может быть организована путем применения
 
различных способов обогрева, например, с помощью кабелей с
 
большим электрическим сопротивлением, горячего воздуха или горячей воды, а также инфракрасного излучения. Необходимую
 
теплоту получают с помощью электрического тока, солярки или
 
сжиженного газа. 
Способ электросопротивления применяется двух вариантов:
 
с использованием низкого, или защитного, напряжения и сетевого напряжения. Поддержание грунта талым по способу электро17 

сопротивления с использованием защитного напряжения применяется преимущественно для обогрева бетона, в то время как
 
способ электросопротивления с использованием сетевого напряжения, как правило, — для обогрева грунта. 
Преимущества способа электросопротивления с применением
 
защитного напряжения заключаются в следующем: 
используемый электрический провод сопротивления дешевле,
 
чем кабель с высоким электросопротивлением; 
потребляемую мощность для оттаивания грунта можно просто
 
регулировать при помощи трансформатора;
 
данный способ пригоден для обогрева бетона. 
Недостатки способа электросопротивления, базирующегося на
 
применении защитного напряжения: 
высокая стоимость токопроводящих кабелей;
 
возможность перегорания провода сопротивления;
 
высокая стоимость трансформатора, приобретенного для использования исключительно в режиме оттаивания грунта. 
Провода с высоким электрическим сопротивлением можно
 
смонтировать на поверхности грунта или в грунте на необходимой
 
глубине, а также под фундаментом или внутри фундамента в зависимости от вида обогреваемой конструкции и объекта. Надежность такого электрообогрева обеспечивается в результате использования двухкратной петли. Допустимая мощность обогревающего
 
провода, как правило, не превышает 100 Вт/м и на практике достаточная мощность колеблется в пределах 20—50 Вт/м в зависимости
 
от дополнительной защиты провода, расстояния между проводами
 
и места их расположения. 
Аналогичным способу электросопротивления можно считать
 
способ оттаивания грунта или поддержания его в талом состоянии
 
с помощью водопроводных или паропроводных труб. Горячая вода или водяной пар подаются в пластмассовые'или резиновые трубки, смонтированные на поверхности грунта или на некоторой глубине от поверхности грунта в виде петель. Интервалы между петлями выбираются такими же, как и для способа электросопротивления или большими. Новый способ обогрева грунта подходит для
 
таких строительных площадок, на которых имеется теплоцентраль
 
или легко можно получать горячую воду. 
Промерзание грунта в период выполнения строительных работ
 
можно предотвратить также с помощью горячего воздуха или пара.
 
Над защищаемым объектом возводится навес высотой 0,2—0,5 м,
 
в который подводится с одного или нескольких мест пар или горячий воздух с тем, чтобы гепло распределялось равномерно по всей
 
защищаемой площади. Недостатком этого способа является низкий
 
уровень к.п.д. использования энергии. Необходимость обеспечения
 
рециркуляции тепла нередко требует выветривания его из-под защитного сооружения. При использовании мощной тепловой защиты, например, при коэффициенте 0,5—1,0 Вт/ (м2- °С), уменьшается
 
расход энергии и снижается продолжительность эксплуатации
 
теплогенерирующего оборудования. 
18 

В случли принудиюлыюи
сообразно установить под навесом вентилятор для нагнетания подогретого воздуха. 
Пар или горячий воздух можно использовать только при проведении весьма кратковременных защитных мероприятий, когда
 
монтаж теплоизоляционных устройств невозможен из-за сложности конструкций или по другим причинам. Обогревание паром
 
или горячим воздухом фундаментов, возводимых путем укладки
 
бетона на месте строительства, одновременно обеспечивает эффективную защиту от промерзания грунта, однако при этом температура оказывается неоправданно высокой с точки зрения мерзлото-
 
защиты. 
Обогрев грунта при помощи инфракрасного излучения можно
 
считать наилучшим технологическим способом для поддержания
 
грунта в талом состоянии. Если на защищаемую площадь поверхности грунта можно сделать защитное покрытие или возвести над
 
ней защитный ангар, то уровень расхода тепловой энергии можно
 
поднять до удовлетворительной величины. 
Способ инфракрасного излучения обеспечивает поддержание
 
температуры поверхности грунта около 0°С. Расход тепловой
 

энергии по этому способу для получения более высокой температуры грунта означает увеличение затрат. Для поддержания достаточно низкой температуры поверхности грунта излучатели необходимо монтировать высоко над обогреваемым объектом или отрегулировать их на небольшую мощность. При работающей системе обогрева обеспечивается эффективное выполнение строительных работ на всем талом участке строительной площадки. 
3.3.4. Способы наблюдения за функционированием мерзлсто-
 
защиты. Эффективность функционирования мерзлотозащиты в
 
период выполнения строительных работ непрерывно контролируется путем: 
наблюдения за динамикой изменения климатических факторов
 
и сравнения фактических результатов измерения морозопродолжи-
 
тельности с соответствующими данными, заложенными в расчетах
 
на этапе проектирования; 
определения глубины и скорости промерзания грунта, а также
 
замера его температуры. Глубина мерзлоты грунта определяется
 
либо путем пробного бурения, либо при помощи прозрачной полиэтиленовой мерзлотной трубки, заполненной водой. Трубка вставляется внутрь защитной трубы, предварительно установленной в
 
земле. Место замерзания воды в полиэтиленовой трубке указывает на фактическую глубину распространения мерзлоты в окружающем грунте. 
Температуры грунта измеряют с помощью наиболее надежных
 
термопарных устройств. Датчик изготовляется, например, из медь-
 
константановой проволоки, причем обмотки измерительной головки соединяют между собой и специальным измерительным
 
прибором замеряют разность потенциалов, возникающих в проводниках. Преимуществами таких термопар являются их невысокая
 
стоимость, малогабаритность, точность и скорость измерения. 

ти, подходи! длн использовании в качестве подсыпки под попом,
 
то до начала строительных работ должно быть произведено полное
 
оттаивание грунта. При этом замена больших масс грунта с точки
 
зрения экономии энергоресурсов в некоторых случаях может оказаться более выгодной, однако по общим расходам всегда более
 
дорогостоящей. 
В результате уплотнения грунта как материала достигается,
 
в частности, повышение несущей способности и прочности на
 
срез непосредственно грунта и конструкции, уменьшение деформации готоиой конструкции, снижение водопроницаемости, а также независимость от колебаний метеорологических условий. 
На завершение работ по устройству подсыпки в зимних условиях необходимо обращать особое внимание. Не допускается
 
строительство конструкций с подсыпкой на мерзлом грунте, кроме того, сам материал подсыпки не должен замерзать во время
 
строительных работ. Не допускается возведение фундаментов на
 
промерзшей подсыпке, в этом случае слой подсыпки предварительно должен быть подвергнут оттаиванию и уплотнению или полностью удален. Вместо строительства на подсыпке значительно
 
надежнее закладывать фундамент на естественном грунте, если
 
невозможно приобрести материалы подсыпки или уплотнительные
 
устройства, соответствующие суровым климатическим условиям. 
При возведении фундаментов в зимних условиях наибольшие
 
затруднения возникают на этапе строительства нижнего слоя земляных полов, и они усиливаются с ростом толщины этого слоя. 
При устройстве подсыпки в зимних условиях на степень ее уплотнения и на количество энергии, необходимой на создание этого
 
уплотнения, влияют главным образом следующие факторы: 
вид грунта (гранулометрия, форма гранул, гидравлические характеристики) ; 
температура окружающего воздуха и вещества грунта; 
содержание влаги в материале; 
способ уплотнения и применяемые для этого механизмы. 
Крупные куски грунта уплотняются легче, чем мелкие, у которых труднее удаляется вода и воздух из пор между гранулами.
 

Толщина слоя грунта, уплотняемого за один прием, также зависит
 
от его вида. При уплотнении насыпного грунта в зимних условиях
 
возрастает расход потребляемой энергии в связи со снижением
 
температуры грунта и повышением концентрации з нем влаги. В
 
зимних условиях толщина уплотняемых слоев насыпного грунта
 
уменьшается на 30—60% и поэтому количество затрачиваемой работы в зимних условиях возрастает в 2—3 раза по сравнению с
 
летним. 
В Финляндии разработана специальная марка морозоустойчивого бетона «Р'/дус», схватывание которого происходит вплоть
 
до температуры -т-15°С, после чего процесс твердения замедляется и полностью приостанавливается. Он предназначен для облегчения производства строительных работ в зимних условиях и позволяет заполнять формы без применения обогрева и защитных
 
мер. 

Рис. 3. Рост прочности на сжатие морозоустойчивого (твердеющего на морозе) бетона «Рудус» при температурах — 10°С и — 15°С. 
Морозоустойчивый бетон «Рудус» представляет собой готовую'
 
сухую смесь компонентов с использованием в качестве вяжущего
 
портландцемента (максимальный размер зерен 3 мм) без содержания каких-либо коррозионно-активных веществ. Такой бетон можно применять на строительстве после добавления воды по инструкции. Время его укладки после добавления воды — около 30 мин.
 
Этот бетон не разрушается даже в раннем возрасте, и дальнейшее
 
его твердение происходит с повышением температуры воздуха. 
Морозоустойчивый бетон «Рудус» пригоден для любых строительных работ, связанных с укладкой бетона в зимних условиях. 
4. 
4.1. 
Особым мероприятиям по бетонированию в зимних условиях придается очень большое значение. 
В условиях, когда среднесуточная температура воздуха опускается ниже +5°С, существенно замедляются реакции схватывания
 
и процессы твердения бетона, а ночные морозы могут обусловить
 
возникновение повреждений в структуре в связи с замерзанием
 
только что забетонированных конструкций. 
Для сохранения качества бетона наиболее важным в зимних ус
 
ловиях является замерзание жидкой фазы. 
Бетон должен достичь такой прочности, при которой обеспечивается удаление опалубки. Это решающим образом влияет на скорость оборота опалубки, на график выполнения работ и на величину расходов. 
Термин «прочность к моменту замерзания» применяется для
 
обозначения минимальной прочности, которой должен обладать
 
бетон, прежде чем он может заледенеть, не теряя при этом пре- 
22 

дусморенных окончательных харакгиристик. Слишком ранний
 
момент замерзания бетона снижает его прочность и повышает водопроницаемость. 
Минимальная прочность к моменту замерзания бетона различных классов прочности: 
Класс прочности: К 10 К 20 К 30 К 40 К 50 К 60
 
Прочность к моменту замерзания. ■ ^ g 7-8.9
 
МН/м2 
Понятие о минимальной прочности нельзя путать с понятием морозостойкости бетона, применяемого для обозначения способности бетона, затвердевшего й достигшего своей прочности, противостоять повторяющимся циклам замерзания и оттаивания. 
Термин «прочность к моменту удаления опалубки», или «рас-
 
палубочнач прочность», обозначает прочность бетона, после достижения которой можно снять и удалить опалубку и все опоры. Средняя величина прочности бетона должна составлять не менее 60%
 
проектной прочности, если не предъявляются особые требования. 
Для обеспечения ровного рабочего ритма без помех при выполнении работ по возведению каркаса конструкции предусматривается осуществление этапов необходимого планирования, предварительной подготовки и составления подробного плана мероприятий. На этапе составления плана и осуществления предварительной подготовки работ по бет'онированию по месту, согласно 
Рис. 4. Зависимость прочности на сжатие бетона марки К 20 от длительности
 
и температуры твердения 
1 — +20°С; 2 
на сжатие замороженного бетона, время с момента укладки 7 сут ; в — мнимая прочность к моменту замерзании 7-суточного бетона; с — снижение прочности на сжатие бетона, происходящее на ранней стадии замерзания бетона 
23 

проекту, необходимо составлять пояснения о влиянии следующих
 
факторов (с указанием возможностей и ограничений, которые обусловлены этими факторами) на получение требуемых качеств бетона: 
оборудование по возведению опалубки и его использование;
 
применимость способа обогрева с используемым оборудованием по возведению опалубки; 
очистка коренного грунта, скалы, устанавливаемых конструкций, опалубочных форм и арматуры от снега и льда; 
способы осуществления обогрева бетона и контроль за процессом обогрева; 
вид бетона и добавляемых материалов;
 
оборудование для бетонирования; 
процесс бетонирования, его продолжительность и выбор времени начала бетонирования; 
мероприятия по уходу после снятия опалубки и обеспечению
 
качества бетона; 
средства теплозащиты;
 
организация теплозащиты; 
разборка теплозащитных устройств и опалубки. 
План мероприятий должен быть составлен на основании данных 
о 
требуемой прочности для удаления опалубки. К мероприятиям
 
по предварительной подготовке относится также заблаговременная проверка исправности всех обогревающих устройств, а также
 
своевременная доставка необходимых средств и вспомогательных материалов на рабочий участок. 
4.2. 
4.2.1. 
тонной смеси должна быть тем выше, чем ниже температура наружного воздуха, чем длиннее путь транспортировки бетонной смеси,
 
чем продолжительнее время между изготовлением бетонной смеси
 
и уплотнением ее в опалубке-форме и принятием мер по защите.
 
Величина потерь тепла зависит и от эффективности защиты бетонной смеси на этапе транспортировки, а также от числа перегрузок
 
бетонной смеси. Температура бетонной смеси непосредственно
 
после бетонирования должна составить не ниже 5°С и не выше
 
+40°С, а в случае применения быстро твердеющего портландцемента — не выше +30°С (согласно строительным правилам Финляндии) . В связи с этим начальная температура бетонной смеси
 
во время перевозки в зимних условиях должна быть не менее
 
+15°С. Эта рекомендация не относится к работам по возведению
 
массивных бетонных конструкций. Если температура наружного
 
воздуха опускается ниже 0°С, как правило, температуру бетонной
 
смеси необходимо повышать по меньшей мере на число градусов
 
мороза (т.е. +15°С плюс число градусов мороза). 

Снижение температуры бетонной смеси во время ее перевозки
 
на обычных транспортных средствах- (автомобиль-бетоновоз ем
 
костью 4 — L > м~*) по данным измерений должно составлять 1 3°С
 
при разнице температур наружного воздуха и бетонной смеси в
 
пределах 15— 40°С и продолжительности транспортировки 15—45
 
мин. Тепловые потери при выгрузке бетонной смеси достигают
 
примерно 1—2°С. 
Дальнейшее охлаждение бетонной смеси в результате необходимых перемещений ее на самом рабочем участке можно определить по номограмме на рис. 5. 
Для минимального снижения температуры бетонной смеси переносить ее в опалубочную форму следует как можно быстрее и
 
при минимальном числе рабочих операций. При строительстве в
 
зимних условиях целесообразно оснащать лотки для приема и перемещения бетонной смеси теплоизоляцией и устройствами подогрева. Бетонирование с применением бетононасосов обеспечивает быструю подачу бетонной смеси в опалубочную форму и поэтому является хорошим способом для зимних условий. Трубу бетононасоса рекомендуется снабдить теплоизоляцией по крайней
 
мере в тех случаях, когда расстояние подачи бетонной смеси достаточно большое или в процессе работы насоса предполагается делать остановки. 

Статьи pp-budpostach.com.ua Все о бане

Статьи по пеноблоку,пенобетону,пенобетонным блокам

Статьи pp-budpostach.com.ua Статьи по бетону

Статьи Все о заборах

Статьи pp-budpostach.com.ua Все о крышах ( виды, материал, как лутше выбрать)

Статьи Все о Фундаменте

Статьи по газобетону ( газоблоку ), газобетонных блоков, газосиликатнных блоков

Новости, статьи, слухи, факты, разное и по чу-чуть

Статьи по кирпичу ( рядовому, лицевому,облицовочному,клинкерному, шамотному, силикатному,)