РУКОВОДСТВО по бетонированию Фундаментов и коммуникаций в вечномерзлых грунтах с учетом твердения бетона при отрицательных температурах

МОСКВА СТРОЙИЗДАТ 1982

Содержание

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящее Руководство содержит рекомендации по бетонированию фундаментов в вечномерзлых грунтах и методы ускорения твердения монолитного бетона, а также результаты применения в производственных условиях предложенного проф. С.А. Мироновым метода термосного выдерживания бетона с малым содержанием противоморозных добавок, обеспечивающих прочность его при бетонировании в вечномерзлых грунтах и долговечность при эксплуатации в суровых климатических и гидрокриологических условиях.

Руководство разработано НИИЖБ Госстроя СССР, (д-р техн. наук, проф. О.А. Миронов, канд. техн. наук О.С. Иванова, канд. хим. наук И.И. Курбатова, инженеры Л.Е. Журавлева, Р.А. Лукичев, Н.Л. Домашевский, С.И. Пчелкин, В.Г. Абрамкина, Т.А. Сигачева) совместно с ЦНИИС Минтрансстроя СССР (д-р техн. наук, проф. В.С. Лукьянов, канд. техн. наук А.Р. Соловьянчик, В.В. Пассек, И.И. Денисов, Н.А. Цуканов, В.П. Величко, В.Е. Меркин, В.М. Смолянский, инженеры Е.А. Антонов, А.И. Цимеринов, В.И. Петров, А.П. Костяев), Норильским отделением Красноярского ПромстройНИИпроекта Минтяжстроя СССР (канд. техн. наук В.Е. Полуэктов, инж. О.И. Павленко), ВНИИСТ Миннефтегазстроя СССР (д-р техн. наук С.Ф. Бугрим, канд. техн. наук Т.И. Розенберг, инж. В.В. Андреев), МИИТ МПС СССР (д-р техн. наук, проф. А.Е. Шейкин, канд. техн. наук П.С. Костяев), Минцветметом СССР (инж. А.И. Семенов), Управлением строительства Норильского горно-металлургического комбината, (инж. Ф.X. Галимова), НИИМосстроем Главмосстроя (канд. техн. наук Ю.Б. Волков, инж. В.В. Жаров).

При составлении Руководства использованы материалы Якутского института мерзлотоведения АН СССР (инж. Е.И. Гайдаенко), Ленинградского политехнического института (д-р техн. наук, проф. А.А. Парийский, инж. Ю.Г. Барабанщиков) и НИИОСП им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР (инж. А.В. Петров).

Редактирование Руководства осуществлено д-ром техн. наук, проф. С.А. Мироновым, д-ром техн. наук С.Ф. Бугримом, кандидатами техн. наук О.С. Ивановой, А.Р. Соловьянчиком, П.С. Костяевым, инж. Е.А. Антоновым.

Общее руководство по составлению настоящего документа осуществлено д-ром техн. наук. проф. С.А. Мироновым и канд. техн. наук О.С. Ивановой.

Руководство составлено впервые и отражает современный уровень исследований и опыт возведения зданий и сооружений на вечномерзлых грунтах с применением бетонных и железобетонных конструкций.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящее Руководство разработано к главе СНиП III-15-76 «Бетонные и железобетонные конструкции монолитные» с учетом требований главы СНиП II-18-76 «Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах».

1.2. Руководство предназначено для проектных и строительных организаций, занимающихся проектированием и строительством фундаментов и подземных коммуникаций из монолитного и сборно-монолитного бетона и железобетона. Оно распространяется на производство, бетонных работ при возведении промышленных и гражданских зданий и сооружений. Основные положения Руководства могут быть использованы при возведении транспортных и гидротехнических сооружений, однако при этом должны учитываться специфика этих сооружений и требования соответствующих ведомственных нормативных документов Минтрансстроя СССР, Минтяжстроя СССР, Минцветмета СССР, Минэнерго СССР и др.

1.3. Руководство распространяется на производство бетонных работ и содержит рекомендации по проектированию, приготовлению и укладке бетонной смеси и по обеспечению твердения бетона при тепловлагосолеобмене в контакте с вечномерзлым грунтом.

Бетонные работы при сооружении частей фундаментов и подземных коммуникаций выше дневной поверхности грунта рекомендуется производить в соответствии с «Руководством по зимнему бетонированию с применением метода термоса» (М., Стройиздат, 1975), «Руководством по электротермообработке бетона» (М., Стройиздат, 1974), «Руководством по применению бетонов c противоморозными добавками» (М., Стройиздат, 1978).

1.4. Термонапряженное состояние конструкций, связанное с массивностью и последовательностью их возведения, в настоящем Руководстве не рассматривается. Эти вопросы решаются в зависимости от конкретных условий строительства.

1.5. Вечномерзлыми называются грунты, имеющие отрицательную или нулевую температуру, содержащие в своем составе лед и находящиеся в мерзлом состоянии в течение многих лет. Вечномерзлые грунты - четырехкомпонентная система взаимосвязанных частиц (минеральных, льда, незамерзшей воды и газообразных). Они подразделяются на твердомерзлые, пластично-мерзлые н сыпучемерзлые. Верхняя граница вечномерзлых грунтов определяется границей их максимального сезонного оттаивания. Верхний слой грунта, подвергаемый сезонному оттаиванию, называется деятельным слоем. Мощность деятельного слоя в зависимости от широты и особенностей местности может составлять 0,2-4 м.

1.6. Вечномерзлые грунты в качестве оснований сооружений могут использоваться по I или II принципу:

принцип I предусматривает использование вечномерзлых грунтов основания в мерзлом состоянии, сохраняемом в процессе строительства и в течение всего заданного периода эксплуатации здания или сооружения.

В тех случаях, когда по условиям организации строительства возможен временный разрыв между бетонированием фундаментов и возведением на них сооружения, может быть допущено образование прослойки протаивания под уложенным фундаментом при условии восстановления режима вечной мерзлоты грунта к моменту строительства сооружения.

Время восстановления режима вечной мерзлоты грунта в основании определяется по разделам 6, 8 и прил. 6;

принцип II предусматривает использование вечномерзлых грунтов основания в оттаявшем состоянии (с допущением оттаивания их в процессе строительства и эксплуатации).

Принцип использования грунта в качестве основания должен устанавливаться проектом сооружения. Способ подготовки основания и способ производства бетонных работ выбираются в зависимости от принципа использования грунта.

1.7. Бетон в конструкции в зависимости от зоны ее расположения в грунте подразделяется на:

а) надземный, располагающийся выше дневной поверхности грунта и подвергающийся действию атмосферных осадков, ветра, солнечной радиации, попеременных температур воздуха, а также действию капиллярного подсоса влаги из грунта. Бетон этой зоны должен иметь морозостойкость не ниже Мрз 200 и водонепроницаемость не ниже B6, за исключением участка до отметки 0,5 м выше уровня дневной поверхности грунта, где проявляется наибольшее влияние капиллярного подсоса влаги;

б) лежащий в зоне сезонного оттаивания грунта (в деятельном слое). Бетон этой зоны подвергается переменному замораживанию и оттаиванию в водонасыщенном состоянии. Наиболее интенсивно это происходит на уровне 0-1,2 м ниже уровня дневной поверхности грунта, а также на границе сезонно-замерзающий слой - вечномерзлый грунт, что вызывает в этих местах преждевременное разрушение конструкций фундаментов. На нижнем уровне зоны сезонного оттаивания происходит скопление воды, содержащей в своем составе растворенные соли (из-за отжатия ее при сезонном замерзании), которые могут вызывать преждевременное разрушение бетона. К бетону, находящемуся в зоне сезонного оттаивания, а также на участке выше уровня дневной поверхности до отметки 0,5 м рекомендуется предъявлять повышенные требования по морозостойкости и водонепроницаемости: Мрз не менее 300 и водонепроницаемость не менее В6; в проекте рекомендуется предусматривать меры по защите бетона от воздействия окружающей среды в соответствии с п. 2.16 настоящего Руководства;

в) лежащий ниже глубины сезонного промерзания в промежуточной зоне грунта, где проявляется влияние сезонных колебаний температур. Верхняя граница этой зоны проходит на глубине сезонного промерзания, нижняя - на глубине около 10 м от уровня дневной поверхности грунта.

Бетон, находящийся в этой зоне, не испытывает значительных температурно-влажностных воздействий окружающей среды, поэтому к нему могут предъявляться требования по морозостойкости и водонепроницаемости на одну или более марок ниже, чем к бетону, находящемуся в зоне сезонного промерзания и оттаивания;

г) лежащий в зоне стабильных температур на глубине более 10 м. Сезонные колебания температур в этой зоне практически отсутствуют. К бетону этой зоны требования по морозостойкости и водонепроницаемости не предъявляются.

Схема расположения зон и распределение температур в вечномерзлом грунте приведены на рис. 1, а схема расположения элемента свайного фундамента в вечномерзлом грунте - на рис. 2.

Рис. 1. Схема расположения зон грунта
I - зона сезонного оттаивания грунта (деятельная зона); II - промежуточная зона грунта; III - зона стабильных температур грунта; 1 - верхний уровень грунта; 2 - верхний уровень вечномерзлого грунта; 3 - верхняя граница зоны стабильных температур; 4 - нижняя граница вечномерзлого грунта; 5 - кривая распределения температур грунта наиболее холодного месяца; 6 - то же, наиболее теплого месяца

Рис. 2. Схема расположения элемента свайного фундамента в различных зонах вечномерзлого грунта
I - зона сезонного оттаивания грунта; II - промежуточная зона грунта; III - зона стабильных температур грунта; 1 - ростверк; 2 - свая; 3 - дневная поверхность грунта; 4 - участок бетона, подверженный многократному замораживанию и оттаиванию, увлажнению и высыханию и другим воздействиям; 5 - верхняя граница вечномерзлого грунта; 6 - верхняя граница зоны стабильных температур

1.8. Долговечность бетонных и железобетонных конструкций в контакте с вечномерзлым грунтом обеспечивается:

а) назначением требований к бетону в соответствии с условиями эксплуатации и особенностями окружающей среды;

б) сохранением несущей способности основания в соответствии с проектом;

в) применением для бетона материалов надлежащего качества;

г) составом бетонной смеси, рассчитанным на получение требуемой прочности, морозостойкости и водонепроницаемости бетона в заданные сроки;

д) применением технологии возведения монолитных бетонных и железобетонных конструкций и сооружений в соответствии с требованиями настоящего Руководства;

е) применением, в необходимых случаях, защитных мероприятий, предусматриваемых проектом в соответствии с требованиями главы СНиП II-51-74 и п. 2.16 настоящего Руководства.

1.9. Марки бетона по прочности, морозостойкости и водонепроницаемости в зависимости от принятых способов возведения сооружения, условий твердения бетона и сроков загружения расчетной нагрузкой могут устанавливаться проектом в 28-суточном, и в более позднем возрасте (при соответствующем технико-экономическом обосновании).

1.10. Замораживание бетона до приобретения им указанных в проекте свойств не допускается.

Прочность бетона частей конструкций, расположенных ниже зоны сезонного оттаивания (в (промежуточной зоне и зоне стабильных температур), до замерзания должна соответствовать проектной.

Прочность бетона частей конструкций, расположенных в деятельном слое грунта, до замерзания должна составлять не менее 70% проектной при нагрузке на бетон не более 70% расчетной. При этом должна быть обеспечена возможность достижения бетоном проектной прочности к моменту загружения конструкций расчетной нагрузкой.

1.11. При невозможности обеспечения проектной прочности бетона к моменту нагружения полной расчетной нагрузкой допускается увеличение расчетной прочности против проектной марки при подборе состава бетона.

1.12. Распалубливание несущих железобетонных конструкций может производиться после достижения бетоном прочности, указанной в проекте.

В тех случаях, когда фактическая нагрузка на конструкцию (составляет менее 70% расчетной опалубка может быть снята после достижения бетоном 70% проектной прочности.

1.13. Устройство фундаментов из монолитного бетона на вечномерзлых грунтах при наличии надмерзлотных, межмерзлотных и подмерзлотных вод, которые могут повлиять на температурный режим твердеющего бетона и потребовать изменения принципа использования вечномерзлого грунта в качестве основания зданий и сооружений, рекомендуется осуществлять по специально разработанному проекту производства работ.

1.14. К бетону конструкций зданий и сооружений, подвергающихся в процессе эксплуатации воздействию агрессивных жидких, твердых и газовых сред, предъявляются специальные требования. Степень агрессивности грунтовых вод как среды, в которой эксплуатируется бетон, определяется в соответствии с требованиями главы СНиП II-28-73* «Защита строительных конструкций от коррозии».

2. ВЫБОР МЕТОДА ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ

2.1. До начала производства бетонных работ рекомендуется составить проекты организации строительства и производства работ. Выбор метода производства работ при возведении фундаментов из монолитного бетона на вечномерзлых грунтах зависит от ряда факторов, которые необходимо учитывать при разработке проектов зданий и сооружений, а также проектов организации и производства работ.

2.2. При выборе метода производства работ учитываются:

мерзлотно-грунтовые условия на строительной площадке;

время возведения фундаментов и климатические условия района строительства;

вид вечномерзлых грунтов и их характеристики;

принятый проектом сооружения принцип использования грунтов в качестве основания;

размеры, вид конструкций, технологическое назначение и режим эксплуатации здания (сооружения);

действующие на фундамент строительные и эксплуатационные нагрузки и время их приложения.

2.3. Для выбора метода производства работ материалы инженерно-геокриологических изысканий в соответствии с главой СНиП II-18-75 должны содержать:

а) данные, характеризующие инженерно-геокриологические условия строительной площадки (распространение и залегание вечномерзлых грунтов, их состав и сложение, строение и температурный режим, толщины слоя сезонного оттаивания, сведения о мерзлотных процессах, климатических условиях района строительства и др.);

б) результаты полевых и лабораторных испытаний грунтов, включая определение характеристик мерзлых грунтов, изменение их механических свойств при переходе из мерзлого в талое состояние, а также характеристики грунтовых вод и их агрессивность;

в) исходные данные, необходимые для прогнозирования возможных изменений мерзлотных и гидрогеологических условий зоны строительной площадки;

г) сведения об опыте местного строительства;

д) исходные данные и требования, необходимые для разработки мероприятий по охране природы.

2.4. При перерыве более трех лет между временем проведения изысканий и началом строительства (в случае необходимости, устанавливаемой проектной организацией) полученные ранее материалы должны быть уточнены.

2.5. Для выбора метода производства работ рекомендуется сопоставить все методы для конкретных условий строительства и определить их эффективность с учетом срока загружения фундамента эксплуатационными и строительными нагрузками. Правильность принятого метода производства работ целесообразно подтверждать прогнозированием теплового взаимодействия твердеющего бетона с окружающим мерзлым грунтом по методике, изложенной в прил. 6.

2.6. Проектом производства работ в соответствии с главой СНиП II-18-76 должны быть предусмотрены систематические наблюдения за состоянием грунтов оснований (в том числе за их температурным режимом) и фундаментов, а сметой на сооружение - соответствующие расходы на выполнение этих работ. Результаты наблюдений, выполненных в период строительства, должны входить в состав технической документации.

2.7. Твердение уложенного бетона при бетонировании фундаментов и других сооружений на вечномерзлых грунтах, используемых по I принципу, может обеспечиваться:

а) способом термоса для конструкции с М_п £ 3 и температурой грунта не ниже -3°С с обязательным устройством теплоизолирующего слоя, исключающего образование прослойки протаивания вечномерзлого грунта;

б) способом термоса с введением в бетонную смесь добавок-ускорителей или противоморозных добавок для конструкций с М_п > 3;

в) путем применения противоморозных добавок в количестве, обеспечивающем твердение бетона при температуре грунта. В этом случае обязательно устройство гидроизоляционного слоя, исключающего возможность миграции солей из бетона в окружающий грунт;

г) комбинированными способами, сочетающими электропрогрев бетона конструкции в зоне деятельного слоя и частично в (промежуточной зоне, а нижележащих участков - способом термоса с добавками-ускорителями или за счет введения противоморозных добавок в количестве, обеспечивающем твердение бетона при температуре грунта. Толщину теплоизолирующего слоя для каждого способа твердения бетона рекомендуется определять теплотехническим расчетом.

2.8. Твердение уложенного бетона при бетонировании фундаментов и других сооружений на грунтах, используемых по II принципу, может обеспечиваться:

а) способом термоса - для конструкций с М_п £ 3 и при температуре грунта не ниже -3°С;

б) способом термоса с введением в бетонную смесь добавок-ускорителей твердения, или противоморозных добавок в количествах, обеспечивающих продолжение твердения бетона при достижении им температуры вечномерзлого грунта;

в) путем применения противоморозных добавок;

г) электропрогревом бетона - при необходимости получения требуемой прочности в короткие сроки;

д) комбинированными способами, сочетающими указанные способы с электропрогревом бетона конструкции в зоне деятельного слоя и частично в промежуточной зоне.

2.9. При образовании ореола протаивания при возведении сооружений на просадочных грунтах, используемых по I принципу, загрузка сооружений может производиться только после полного восстановления мерзлотного режима грунта.

2.10. Для ускорения формирования плотной структуры и твердения бетона в период термосного выдерживания рекомендуется применять бетонные смеси, приготовленные на быстротвердеющих цементах с повышенным темпловыделением.

2.11. При разработке проекта производства работ и организации строительства календарный план бетонных работ необходимо, составлять с учетом изменения температуры наружного воздуха и геотермического режима грунта. Таблицы температуры наружного воздуха в районах вечной мерзлоты приведены в главе СНиП II-А.6-72 «Строительная климатология и геофизика». Примеры изменения геотермического режима грунтов по глубине в течение года для отдельных районов гг. Якутска, Норильска и Вилюйска приведены в прил. 3 настоящего Руководства.

2.12. При возведении зданий и сооружений по I принципу фундаменты целесообразно устраивать зимой, а по II принципу время сооружения фундаментов устанавливать на основании технико-экономического обоснования.

При строительстве зданий и сооружений в районах Крайнего Севера и северо-востока СССР рекомендуется предусматривать мероприятия по защите площадки строительства и подъездных дорог от снежных заносов.

2.13. При использовании в качестве фундаментов висячих свай, в работе которых учитываются силы смерзания бетона с грунтом по боковым поверхностям, в проекте организации работ рекомендуется предусматривать меры, обеспечивающие восстановление расчетного состояния грунта в заданные сроки.

Сроки нагружения таких фундаментов и достижение бетоном заданной прочности определяются на основании прогнозирования теплового взаимодействия твердеющего бетона с окружающим мерзлым грунтом и контрольных замеров температур.

2.14. Для ускорения восстановления расчетного состояния грунта допускается применять искусственное охлаждение с использованием охлаждающих систем.

2.15. При температурах вечномерзлого грунта ниже -3, -5°С рекомендуется применять железобетонные конструкции заводского изготовления.

2.16. Для обеспечения долговечности бетона проектом конструкции или сооружения должно быть предусмотрено устройство поверхностной гидроизоляции на участке от 0,2 до 0,5 м выше и до 0,5-1 м ниже уровня грунта. В качестве гидроизоляции, например, может быть применена полиэтиленовая пленка или асбестоцементные листы (рис. 3) .

Рис. 3. Схема изоляции бетона в вечномерзлых грунтах
а - свал; б - коммуникационный канал; 1 - уровень грунта; 2 - верхняя граница вечномерзлого грунта; 3 - бетон; 4 - гидроизоляция

2.17. В проекте организации работ рекомендуется предусматривать мероприятия по защите геодезических знаков от выпучивания.

2.18. Подъездные дороги и складские площадки рекомендуется устраивать на подсыпках; планировку площадок осуществлять в основном подсыпками; подсыпки для складских площадок рекомендуется выполнять из песчано-гравийной смеси.

Нарушать мохорастительный покров не рекомендуется, а при строительстве по I принципу - не допускается.

2.19. При изменении сроков производства работ, предусмотренных проектом организации работ, во всех случаях необходимо рассматривать допустимость и целесообразность применения разработанного ранее проекта для изменившихся условий производства бетонных работ.

3. ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ

3.1. Выбор цементов рекомендуется производить в соответствии со строительными нормами, правилами и другими нормативными общесоюзными и ведомственными документами для данного вида конструкции или сооружений в зависимости от условий эксплуатации с учетом выбранного метода бетонирования.

3.2. Для приготовления бетонных смесей, укладываемых в конструкции с М_п > 3, наиболее эффективными являются быстротвердеющие портландцементы и портландцементы с содержанием С₃S ³ 55% и С₃A £ 6-8%, удовлетворяющие ГОСТ 10178-76.

Для бетонных смесей, укладываемых в конструкции с М_п £ 3, целесообразно применять обычные портландцементы, а также шлакопортландцементы марок 400, 600, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 10178-76.

Допускается применение шлакопортландцементов марок 400, 500 для бетонных смесей, укладываемых в конструкции с М_п > 3, твердение бетона в которых обеспечивается за счет электропрогрева.

3.3. Для приготовления бетонных смесей с противоморозными добавками рекомендуется применять быстротвердеющие портландцементы и портландцементы с содержанием С₃S ³ 55% и С₃A £ 6%.

3.4. Для бетонов, к которым предъявляются повышенные требования по морозостойкости (Мрз 20 и выше), в качестве вяжущего рекомендуется применять портландцементы с содержанием С₃A не более 8% или сульфатостойкий портландцемент, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 22266-76. Применение шлакопортландцемента или пуццоланового портландцемента для изготовления такого бетона запрещается.

3.5. Для бетонов частей конструкций, эксплуатируемых в условиях агрессивной среды, а также находящихся в зоне капиллярного подсоса агрессивных грунтовых вод, выбор цементов рекомендуется осуществлять в соответствии с главой СНиП II-28-73* и требованиями пп. 3.1-3.4 настоящего Руководства.

3.6. Заполнители для бетонов должны удовлетворять требованиям ГОСТ 10268-70*, строительным нормам и правилам, а также ведомственным нормативным документам.

3.7. Наибольшая крупность щебня для бетона фундаментов глубокого заложения при укладке методом вертикально-перемещающейся трубы ВПТ, а также при перекачке бетонной смеси бетононасосами не должна превышать 40 мм. Гранулометрический состав фракций и смеси фракций щебня должен соответствовать табл. 1.

Таблица 1

3.8. При отсутствии песков, зерновой состав которых удовлетворяет требованиям ГОСТ 10268-70*, для приготовления бетонной смеси может быть использован мелкий песок с М_кр < 2,1, если применение его в бетонных смесях равной удобоукладываемости и в бетонах равной прочности (по сравнению с бетоном на среднезернистом песке) не вызывает увеличения расхода цемента выше предельных норм, установленных для данного вида конструкций. При применении мелких песков особенно возрастает значение соотношения в бетоне между мелким и крупным заполнителем. От этого соотношения зависят экономичность состава бетона по расходу цемента и однородность бетона в конструкции, поэтому целесообразность и возможность использования мелкого песка в сочетании с конкретным крупным заполнителем оценивают на основании подбора состава бетона с оптимальным соотношением между количеством песка и щебня r = П:Щ.

3.9. Применение гравия допускается для бетонов марки до М 300 включительно, находящихся ниже уровня деятельного слоя грунта.

3.10. Для бетонов частей конструкций, находящихся в деятельном слое, а также содержащих добавки-ускорители или противоморозные добавки, применение реакционноспособных заполнителей не допускается.

Реакционную способность заполнителей рекомендуется определять по ГОСТ 8735-75.

3.11. Выбор типа пластифицирующих, воздухововлекающих (газообразующих), уплотняющих и противоморозных добавок и добавок-ускорителей твердения, а также их комплексов, вводимых в бетонную смесь, необходимо осуществлять в соответствии со строительными нормами и правилами, а также требованиями пп. 3.12-3.17 настоящего Руководства.

3.12. В качестве пластифицирующих могут быть применены следующие добавки, % массы цемента:

СДБ ................... 0,1-0,3

ПАЩ-1............... 0,1-0,3

ТПФН ................ 0,5-1

С-3 ..................... 0,5-1

ВРП-1 ................ 0,01-0,62

3.13. В качестве воздухововлекающих и микрогазообразующих могут быть применены следующие добавки, приведенные в табл. 2.

Таблица 2

* Количество добавок дано в расчете на исходное вещество 100%-ной концентрации.

При приготовлении бетонных смесей для частей конструкций, находящихся в деятельном слое или в зоне капиллярного подсоса влаги, введение добавок с воздухововлекающим или газообразующим компонентом обязательно.

3.14. В качестве уплотняющих могут быть применены следующие добавки в % массы цемента:

водо-растворимая смола № 89..... 0,75-1,5

то же, ДЭГ-1................................. 0,75-1

жидкое стекло............................... 0,5-1

кремнегель ОЭС ........................... 0,1-1

3.15. Рекомендуемые виды и количество добавок-ускорителей при укладке бетона в контакте с вечномерзлым грунтом, изменяющим свои прочностные свойства при оттаивании, в зависимости от температуры и вида грунта приведены в табл. 3.

Таблица 3

Примечания: 1. Для армированных конструкций содержание хлористого кальция ХК не должно превышать 2% массы цемента.

2. При температуре грунта выше -0,6°С применение добавок-ускорителей не допускается.

3.16. Рекомендуемые виды и количество противоморозных добавок для бетонирования в вечномерзлых грунтах, изменяющих и не изменяющих свои прочностные свойства при оттаивании, в зависимости от температуры грунта приведены в табл. 4.

Таблица 4

Примечания: 1. Для армированных конструкций количество ХК, НКС не должно превышать 2% массы цемента.

2. В добавках НН+Н и НН+ХК соотношение компонентов по массе должно составлять 1:1.

3.17. При предъявлении к бетону одновременно нескольких требований (по прочности и морозостойкости; по прочности, морозостойкости и водонепроницаемости и т.п.), а также для обеспечения технологических свойств бетонной смеси рекомендуется применять комплексные добавки для положительных (табл. 5) и для отрицательных температур (табл. 6) твердения бетона.

Таблица 5

Таблица 6

При укладке бетона в контакте с вечномерзлым грунтом, не меняющим своих прочностных свойств, могут быть использованы любые добавки-ускорители.

При применении высокоалюминатных портландцементов и БТЦ количество добавок рекомендуется принимать по нижнему пределу,

3.18. Оптимальные количества добавок в пределах, указанных в табл. 3-6, устанавливаются строительной лабораторией при подборах бетона. Применяемые добавки должны удовлетворять требованиям ГОСТ, ОСТ или ТУ.

3.19. Вода, применяемая для затворения бетонной смеси и для приготовления водных растворов добавок, должна удовлетворять требованиям главы СНиП III-15-76.

3.20. Материалы для приготовления растворных смесей, используемых для омоноличивания, должны удовлетворять тем же требованиям, что и материалы для приготовления бетонных смесей.

4. ОСОБЕННОСТИ ПОДБОРА СОСТАВА БЕТОНА, ПРИГОТОВЛЕНИЕ И ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ БЕТОННОЙ СМЕСИ

4.1. Подбор состава бетона, твердеющего в контакте с вечномерзлым грунтом, может производиться любым проверенным на практике методом, обеспечивающим выполнение требований, предъявляемых к бетонной смеси по подвижности, воздухосодержанию, нерасслаиваемости, а к бетону по прочности, морозостойкости, стойкости в агрессивной среде и по водонепроницаемости при минимальных для данных заполнителей расходах цемента и воды.

4.2. При подборе состава бетона в случае увеличения расчетной прочности против проектной марки (см. п. 1.11) значение этой прочности устанавливают путем деления значения проектной марки на технологический коэффициент, учитывающий фактические условия твердения бетона и требуемые сроки набора прочности. Рекомендуемые значения технологических коэффициентов для бетона без добавок ускорителей или противоморозных добавок приведены в табл. 7, для бетона с добавками-ускорителями твердения (без электропрогрева) - в табл. 8 и для бетона с противоморозными добавками - в табл. 9.

Таблица 7

Примечания: 1. Величины технологических коэффициентов приведены при выдерживании бетона способом термоса для конструкций с М_п £ 3.

2. При электропрогреве бетона марок М 150-М 300 технологический коэффициент рекомендуется принимать равным 0,7 при достижении бетоном проектной прочности в возрасте 28 сут, 0,85 - в возрасте 90 сут и 1 - в возрасте 180 сут.

4.3. Водоцементное отношение бетонной смеси должно быть не более 0,45 для бетона марки Мрз 300 и 0,5 для бетона марки. Мрз 200.

Таблица 8

Таблица 9

4.4. Подвижность бетонной смеси, назначаемая в соответствии с требованиями главы СНиП III-15-76 и других нормативны: документов, должна соответствовать технологическим особенностям конструкции и имеющимся средствам транспортирования, уклада и уплотнения бетонной смеси.

Требуемая подвижность бетонной смеси должна обеспечиваться при оптимальном для данных материалов соотношении между мелким и крупным заполнителем в составе бетона с введением в бетонную смесь пластифицирующей добавки.

При введении комплексных добавок с воздухововлекающим компонентом подвижность бетонной смеси может быть, уменьшена на 2-3 см осадки стандартного конуса против требуемой проектом величины.

Количество добавок, в состав которых входит воздухововлекающий (газообразующий) компонент, назначают из условия, чтобы количество вовлеченного воздуха в бетонной смеси не превышало 5%. Количество вовлеченного воздуха определяется по ГОСТ 4799-69.

4.5. Количество пластифицирующей и воздухововлекающей (газообразующей) добавок необходимо выбирать исходя из минералогического состава цемента, требуемых технологических параметров бетонной смеси и условий твердения бетона, имея в виду, что увеличение количества пластифицирующих добавок ведет к замедлению набора прочности бетона на начальной стадии твердения, а увеличение количества вовлеченного воздуха вызывает снижение прочности бетона.

4.6. Расход цемента на 1 м³ бетона во всех случаях не должен превышать 450 кг.

4.7. Цель подбора состава бетона состоит в том, чтобы, соблюдая требования по содержанию в бетоне цемента, воды, вовлеченного воздуха и добавок, найти такое соотношение составляющих, при котором:

обеспечивается удобоукладываемость бетонной смеси, соответствующая принятому способу и имеющимся средствам уплотнения бетона и технологическим особенностям конструкции;

гарантируется возможность приобретения бетоном требуемой проектом прочности на каждом технологическом этапе;

расход цемента и воды минимальный из возможного для данных материалов.

Состав бетона подбирают на основании:

проектной марки бетона;

гарантированной марки или активности цемента;

требуемой удобоукладываемости бетонной смеси;

плотности песка и щебня, определенных при испытаниях заполнителей.

4.8. Ориентировочную величину требуемого водоцементного отношения В/Ц рекомендуется определять по формуле

                                                                                                          (1)

где R_ц - марка или активность цемента;

R_б - проектная марка бетона при сжатии или требуемая расчетная прочность бетона (см. п. 4.2 настоящего раздела).

4.9. Ориентировочно расход воды на 1 м³ бетонной смеси с пластифицирующей добавкой в зависимости от крупности щебня и требуемой удобоукладываемости бетонной смеси рекомендуется определять по табл. 10.

Таблица 10

4.10. Расчет состава бетона производят на основе положения, что сумма абсолютных объемов составляющих материалов равна 1000 л (1 м³) плотно уложенной бетонной смеси.

4.11. Количество пластифицирующего компонента в составе комплексной добавки выбирается с учетам рекомендаций п. 3.12 и табл. 5-6 на основании пробных лабораторных замесов по эффекту пластификации.

Количество воздухововлекающего компонента назначается с обязательным определением воздухосодержания бетонной смеси. Для пробных замесов в начале подбора берется минимальное количество воздухововлекающей добавим, которое уточняется после определения количества вовлеченного воздуха.

4.12. При подборе состава бетона и для изготовления контрольных образцов бетонные смеси лабораторных составов рекомендуется приготовлять в производственном бетоносмесителе. Бетонные смеси с воздухововлекающими добавками необходимо приготовлять только в производственном бетоносмесителе при строгом контроле длительности перемешивания меси.

4.13. Из бетонной смеси подобранного состава изготовляются образцы, которые хранятся в контакте с вечномерзлым грунтом или в холодильной камере с температурой, соответствующей температуре вечномерзлого грунта. Срок твердения устанавливается равным времени, к которому необходимо, согласно проекту организации работ, получить проектную прочность бетона

Из этой же бетонной смеси одновременно изготовляются, образцы для определения морозостойкости по ГОСТ 10060-76 и водонепроницаемости по ГОСТ 12730.0-78.

4.14. Температура приготовляемой бетонной смеси назначается строительной лабораторией в соответствии с принятым способам бетонирования с учетом конкретных условий производства работ, теплопотерь при транспортировании, перегрузке и укладке смеси и других технологических операций и во всех случаях не должна превышать 35°С.

Для назначения температуры приготовляемой бетонной смеси с учетом теплопотерь рекомендуется пользоваться ориентировочными данными номограммы (рис. 4) с последующей проверкой фактической температуры смеси опытным путем.

Рис. 4. Номограмма для назначения температуры бетонной смеси
t_см - температура бетонной смеси после перемешивания; t_см.ул - температура бетонной смеси после укладки; t_н.в -температура наружного воздуха; t - время транспортирования, перегрузок, укладки

4.15. Для получения бетонной смеси с заданной температурой подогревается вода или растворы добавок рабочей концентрации, но не более чем до 40°С - при применении добавки, содержащей мочевину (из-за ее разложения при более высокой температуре), до 60°С - при использовании быстротвердеющего портландцемента, до 80°С - в остальных случаях. Если этого окажется недостаточно подогреваются заполнители (в первую очередь песок).

4.16. При приготовлении бетонной смеси с подогретой водой или растворами добавок на холодных заполнителях сначала загружаются заполнители и растворы добавок рабочей концентрации, а после их перемешивания в течение 0,5-1 мин - цемент. Общая длительность перемешивания бетонной смеси в зимнее время должна быть увеличена в 1,5 раза.

4.17. В целях ускорения твердения и предотвращения преждевременного замораживания бетона, выдерживаемого способом термоса, в контакте со скальным или другим непросадочным вечномерзлым грунтом, используемым по I принципу, а также с любым вечномерзлым грунтом, используемым по II принципу, температура бетонной смеси при укладке должна быть не менее 15°С.

4.18. Для введения в бетонную смесь нескольких видов добавок приготовляется общий раствор добавок рабочей концентрации, в который каждая добавка вводится в виде концентрированного раствора. Пример расчета общего раствора добавок рабочей концентрации приведен в прил. 5.

4.19. Бетонную смесь можно транспортировать в автобетоносмесителях, автобетоновозах, специальных бункерах, перевозимых авто- или железнодорожным транспортом, автосамосвалах.

Все транспортные средства должны обеспечивать сохранение однородности перевозимой бетонной смеси, исключать попадание в бетонную смесь атмосферных осадков, потерю смеси или ее составляющих в пути, а также защищать смесь от теплопотерь.

4.20. Эффективным средством для приготовления бетонной смеси и транспортирования ее на дальние расстояния является автобетоносмеситель. При наличии сухих заполнителей (с влажностью песка не более 3-4% и щебня до 0,5%) в автобетоносмеситель загружают сухую смесь, время транспортирования сухой смеси не ограничено. Воду или раствор добавок рабочей концентрации вводят в барабан смесителя перед разгрузкой бетонной смеси. Применять (влажные заполнители для приготовления бетонных смесей и транспортировать их на строительные объекты автобетоносмесителями можно только при строгом лабораторном контроле и при утеплении смесительного барабана в соответствии с «Руководством по производству бетонных работ» (М., Стройиздат, 1975).

4.21. Удобоукладываемость бетонной смеси на месте приготовления рекомендуется проверять не реже чем через каждые 2 ч, она может отличаться от заданной не более чем на ±1 см осадки конуса. В процессе приготовления бетонной смеси необходимо регулярно проводить корректировку производственного состава бетона в зависимости от фактической влажности заполнителей с тем, чтобы обеспечить требуемую удобоукладываемость и постоянство водоцементного отношения.

Добавлять воду или раствор добавок рабочей концентрации в готовую бетонную смесь на месте укладки для компенсации потерн подвижности в процессе транспортирования категорически запрещается.

Работа бетоносмесительного узла по приготовлению бетонной смеси должна быть тесно увязана с темпом укладки и уплотнения бетона в конструкции.

5. ПОДГОТОВКА ОСНОВАНИЙ ФУНДАМЕНТОВ

5.1. При любом принципе использования вечномерзлых грунтов в качестве оснований зданий и сооружений в проекте должны предусматриваться мероприятия по инженерной предпостроечной подготовке территории, выполнение которых должно обеспечить сохранение расчетного температурного режима грунтов в основании.

5.2. Предпостроечную подготовку основания необходимо осуществлять в строгом соответствии с проектом производства работ и с учетом рекомендаций пп. 5.3-5.13.

5.3. Способы подготовки основания при использовании грунтов в мерзлом состоянии могут заключаться и понижении температуры грунтов основания, промораживании его отдельных, талых участков или повышении верхней границы вечномерзлых грунтов.

При использовании грунтов по I принципу возможна понижение температуры вечномерзлых грунтов с целью перевода их из пластичномерзлого в твердомерзлое состояние.

5.4. При использовании грунтов в талом состоянии рекомендуется предварительно оттаивать мерзлые грунты (допускается оттаивание этих грунтов и в период эксплуатации здания или сооружения).

5.5. Для улучшения условий твердения бетона фундаменте, и коммуникаций в зоне деятельного слоя в проекте производства работ должны быть предусмотрены мероприятия по за благовременной защите (в теплое время года) поверхности участков застройки от промораживания грунта с наступлением холодов.

5.6. При обнаружении жильного льда в процессе разработки котлована его следует удалить на глубину не менее 1 м ниже отметки подошвы фундамента с последующим заполнением пазухи сыпучим песком с трамбованием.

При появлении в котловане грунтовых вод их необходимо отвести за пределы бетонируемой конструкции, кооптировать или применить водопонижающие устройства.

5.7. Перед укладкой бетонной смеси или перед установкой сборных элементов фундаментов необходимо:

очистить основание от наледи, снега, грязи, мусора; удалить илистые, растительные, торфяные и прочие грунты органического происхождения;

заполнить песком с тщательным уплотнением переборы грунта ниже проектных отметок;

удалить продукты выветривания и рыхлую скалу со скального основания;

трещины в грунте шириной до 10 мм заполнить цементно-песчаным раствором, а более 10 мм - бетоном.

5.8. Основание, подготовленное под укладку бетона (котлован, скважина, траншея и т.п.), должно быть надежно защищено от оттаивания в теплое время года и от попадания атмосферных осадков, грунтовых и поверхностных вод. Допускается промораживание грунта основания до температуры не ниже -10°С.

5.9. Приступать к производству бетонных работ в вечномерзлых грунтах допускается лишь в том случае, когда мерзлотно-грунтовые условия основания соответствуют данным проекта.

5.10. Бетонирование, как правило, рекомендуется производить в распор с вечномерзлым грунтом, причем размеры котлована, скважины, траншеи должны соответствовать габаритам конструкции. Для частей конструкций, проходящих через активную зону грунта и выходящих на дневную поверхность, а также при невозможности обеспечения соответствия размеров котлована габаритам сооружения (в сыпучемерзлых грунтах, при наличии жильных вод и т.п.) рекомендуется устраивать опалубку. Съемную опалубку необходимо защищать со стороны бетона пленочным материалом во избежание ее примерзания к бетону.

5.11. Состояние основания, па которое укладывается бетонная смесь, а также способ укладки и последующего выдерживания бетона должны исключать возможность замерзания бетона до набора им прочности, установленной проектом. Уложенный бетон должен исключать возможность протаивания грунта основания, не предусмотренную проектом.

5.12. Для уменьшения протаивания и ускорения восстановления мерзлотного режима грунта при пластичномерзлых грунтах основания рекомендуется устраивать специальную теплоизоляционную подготовку. В ней нет необходимости при основании из непросадочных скальных грунтов (независимо от их мерзлотного состояния). Устройство теплоизоляционной подготовки состоит в следующем: поверхность основания покрывается слоем сухого (сыпучего) песка толщиной 5-10 см с последующим уплотнением. Допускается устройство теплоизоляционной подготовки из керамзита слоем 5-10 см.

5.13. Бетонирование рекомендуется начинать сразу же после окончания подготовки котлована и вести без перерыва с тщательным виброуплотнением смеси. При вынужденных перерывах в бетонировании поверхность бетона рекомендуется защищать от загрязнений, атмосферных осадков и замерзания.

6. ПРОИЗВОДСТВО РАБОТ ПО БЕТОНИРОВАНИЮ ФУНДАМЕНТОВ И КОММУНИКАЦИИ

6.1. Рекомендации настоящего раздела Руководства определяют особенности производства бетонных работ по устройству массивных монолитных фундаментов, буронабивных свай, свай-столбов и свай-оболочек, заделываемых в скальные и крупноблочные грунты, а также особенности бетонирования обделок тоннелей из монолитного бетона.

6.2. Выбор способа производства работ должен производиться на основании результатов сравнения технико-экономических показателей с учетом максимальной индустриализации производства и сокращения сроков строительства.

Возведение монолитных фундаментов

6.3. Бетонирование массивных фундаментов на вечномерзлых грунтах может производиться методом термосного выдерживания, в тепляках, с применением электротермообработки и противоморозных добавок в соответствии с пп. 2.7, 2.8. Применение паропрогрева не допускается. Во всех случаях при этом требуется обеспечить заданный температурный режим грунта оснований. Применение химических добавок регламентируется положениями разделов 2 и 3 настоящего Руководства.

6.4. Массивные бетонные фундаменты возводятся на непросадочных и скальных грунтах. При возведении массивных бетонных и железобетонных фундаментов следует уделять особое внимание регулированию температурного режима бетона с целью недопущения опасного трещинообразования в сооружении в периоды строительства и эксплуатации, а также возможному тепловому воздействию массивных фундаментов на основания, близлежащих построек при I принципе использования вечномерзлых грунтов.

6.5. Предотвращение трещинообразования в бетоне от температурных воздействий или доведение его до минимума достигается правильным сочетанием конструктивных и технологических мероприятий, осуществляемых при проектировании и строительстве сооружения, с учетом технико-экономической целесообразности.

6.6. К технологическим мероприятиям, осуществляемым при строительстве и производстве бетонных работ, относятся:

а) использование цементов с умеренным тепловыделением;

б) снижение содержания цемента в бетоне, применение пластифицирующих и воздухововлекающих добавок, использование возможно более крупного заполнителя, дополнительное втапливание камня в бетонную смесь и т.п.;

в) снижение температуры составляющих бетонной смеси в теплый период года;

г) искусственное охлаждение уложенного бетона;

д) защита поверхностей бетона от переохлаждения и солнечной радиации;

е) установление оптимальных сроков перекрытия блоков вышележащими;

ж) соблюдение требований по термовлажностному уходу за свежеуложенным бетоном;

з) повышение однородности бетона за счет использования наиболее совершенной технологии производства бетонных работ на всех ее стадиях, включая и получение высококачественных заполнителей.

6.7. При возведении массивных бетонных сооружений требования по температурному режиму устанавливаются в зависимости от вида сооружения в соответствии с проектам организации работ и ведомственными нормативными документами.

6.8. Перед укладкой бетонной смеси необходимо подготовить основание в соответствии с требованиями разд. 5 настоящего Руководства.

6.9. Бетонирование массивных фундаментов с добавками-ускорителями твердения и противоморозными добавками следует выполнять в соответствии с пп. 2.7, 2.8, предусматривая мероприятия по предотвращению миграции солей в прилегающий грунт.

6.10. При укладке бетонной смеси необходимо руководствоваться требованиями главы СНиП III-15-76 с учетом рекомендаций настоящего Руководства.

6.11. Укладку бетона следует начинать сразу же после окончания подготовки котлована и по возможности вести без перерыва с тщательным виброуплотнением смеси. На время перерывов при укладке поверхность бетона необходимо защищать от загрязнений, атмосферных осадков и замерзания.

6.12. При укладке очередного слоя бетонной смеси необходимо стремиться к наименьшей площади открытых поверхностей. Все открытые поверхности укладываемого бетона сразу после окончания бетонирования и на время перерывов рекомендуется тщательно укрывать пароизоляционным материалом (полимерной пленкой, толью, рубероидом и т.д.) и утеплять в соответствии с теплотехническим расчетом.

6.13. Необходимо обеспечить надежность работы оборудования по укладке и уплотнению бетонной смеси.

6.14. Задержки организационного характера при укладке бетонной смеси снижают подвижность и ухудшают качество уплотнения бетонной смеси.

6.15. В конструкциях с густым армированием при укладке смеси необходимо обеспечить тщательное вибрирование и уплотнение бетонной смеси.

6.16. Бетонную смесь с высоты от 2 до 10 м следует подавать инвентарными металлическими (или резиновыми) хоботами, которые устанавливают вертикально, а подаваемая бетонная смесь должна заполнять все сечение хобота.

Конусные звенья инвентарных хоботов должны быть сборные длиной 600-1000 мм при внутреннем диаметре хобота, в 3-4 раза превышающем наибольшую крупность щебня (гравия).

6.17. При любом способе подачи бетонной смеси в опалубку высота свободного сбрасывания не должна превышать 2 м.

6.18. Бетонную смесь при необходимости бетонирования конструкций высотой до 5 м, толщиной 400 мм и более рекомендуется укладывать с подачей непосредственно из бадьи или бетоновода сверху. При наличии перекрещивающихся хомутов, вызывающих расслоение бетонной смеси при ее падении, а также при толщине конструкции менее 400 мм укладку следует производить слоями с подачей смеси через окна, устраиваемые в опалубке.

6.19. Для подачи бетонной смеси к месту укладки могут быть использованы бетоноукладчики, бадьи, бетононасосы или пневмоукладчики. При этом вид подачи бетона зависит от сезона бетонирования. В зимний период времени осуществляются мероприятия по предохранению бетонной смеси от ее замораживания в период подачи и укладки.

6.20. Начало бетонирования конструкции или ее частей разрешается только после приемки основания (или ранее уложенного участка бетона) комиссией. Если начало бетонирования задерживается более чем на 1 смену, основание или ранее уложенный участок бетона подлежит повторной приемке комиссией.

6.21. Бетонную смесь в массивные конструкции рекомендуется укладывать горизонтальными слоями толщиной 25-30 см при условии, чтобы температура бетона в уложенном слое до перекрытия его следующим слоем не снижалась ниже допустимой. Температура уложенного бетона к концу бетонирования должна быть не ниже установленной расчетом.

6.22. Предельный интервал времени между укладкой отдельных слоев бетона в конструкции устанавливается лабораторией в зависимости от условий с учетом ориентировочных данных, указанных в табл. 11.

Таблица 11

6.23. Бетонная смесь при последующем выдерживании бетона может быть уложена на неотогретую скалу, непучинистый мерзлый грунт или ранее уложенный бетон, если по расчету в зоне контакта на протяжении расчетного периода выдерживания бетона будет обеспечена температура выше 0°С. Температура укладываемой бетонной смеси должна быть не менее 15°С. Для предотвращения замерзания бетона, уложенного на неотогретое основание, рекомендуется применять бетонные смеси с добавками - ускорителями твердения.

6.24. Температура бетонной смеси без противоморозных добавок в каждом уложенном слое должна быть не менее 3-5°С. В случае замерзания поверхностного слоя уложенного бетона на глубину 1-2 см (при толщине укладываемого слоя не менее 30 см) необходимо его дополнительно проработать вибраторами и предохранить от дальнейшего переохлаждения. При промерзании уложенного бетона на большую глубину замерзший бетон должен быть удален.

6.25. При обнаружении бетона, замерзшего до набора требуемой прочности, составляет акт, а комиссией с участием главного инженера строительства и главного инженера проекта принимаются соответствующие решения о дальнейшем ведении работ.

6.26. Температуру бетона замеряют в точках, указанных в проекте производства работ. Продолжительность замеров устанавливается проектной организацией.

6.27. Расчет температурного режима бетонных и железобетонных конструкций производится по методикам, изложенным в «Руководстве по зимнему бетонированию с применением метода термоса» (М., Стройиздат, 1975).

6.28. Термическое сопротивление теплоизоляции R_m для выступающих частей конструкции можно определить по прил. 8.

6.29. Прогнозирование температурного режима массивных бетонных сооружений может осуществляться методом, изложенным в прил. 6.

6.30. Тепловое взаимодействие твердеющего бетона ленточных фундаментов прогнозируется с помощью ЭВМ по методике, изложенной в прил. 6. В случае допущения возможности образования прослойки протаивания (п. 1.2) ее величину для каждого слоя грунта можно ориентировочно определить по упрощенной методике по формуле

                                                               (2)

где g_б - объемная масса бетона, кг/м;

t_п.б - начальная температура бетона, °С;

t_з.г - температура замерзания грунта, °С;

Ц - расход цемента на приготовление 1 м³ бетона, кг;

Э - тепловыделение 1 кг цемента к моменту образования прослойки протаивания толщиной h, кДж/кг; Э = 0,5Э₂₈;

z - половина толщины стенки ленточного фундамента, м;

С_м.г - удельная теплоемкость мерзлого грунта, кДж/кг×К;

g_гр - объемная масса грунта в естественном состоянии, кг/м³;

t_cp.м.г - средняя температура мерзлого грунта в зоне теплового влияния столба, °С;

g_ск - объемная масса скелета грунта, кг/м³;

w и w_н - соответственно суммарная влажность и количество незамерзшей воды в грунте, %.

6.31. В районах с суровыми климатическими условиями, когда проектом предусмотрена постоянная тепловая изоляция наружных поверхностей бетона сооружения, ее следует использовать в качестве теплоограждающей конструкции для обеспечения расчетного температурного режима твердения уложенного бетона.

6.32. Бетонные поверхности массивных фундаментов могут распалубливаться в тех случаях, когда теплотехническими расчетами и натурными измерениями подтверждается соблюдение условий по сохранению перепадов температур в блоке с открытыми поверхностями в установленных для данной конструкции пределах.

6.33. В зимний период времени распалубка бетонов массивных фундаментов производится только с тех поверхностей, в примыкании к которым должен укладываться бетон.

Устройство буронабивных свай

6.34. Буронабивные сваи диаметром 0,5-1,6 м, длиной до 50 м выполняются да монолитного бетона. Бетонная смесь при устройстве свай укладывается в распор с грунтом без обсадных труб или с обсадными трубами, извлекаемыми в процессе бетонирования.

Разновидностью буронабивных свай являются сваи-оболочки, широко применяемые в транспортном строительстве, сваи-оболочки из железобетонных колец диаметром от 1,2 до 3 м, стыкуемых по высоте. После погружения оболочки во внутреннюю её полость укладывают бетонную смесь.

6.35. При проходке скважин под буронабивные сваи способ бурения выбирается в зависимости от принципа использования грунта в основании. При использовании грунта по I принципу предпочтение следует отдавать способам, обеспечивающим минимальное тепловое воздействие на вечномерзлое основание.

6.36. Процесс бурения оказывает тепловое воздействие на окружающий грунт. Примерs влияния температуры технологической воды и продолжительности бурения скважин на глубину оттаивания грунта показаны на рис. 5 и 6.

Рис. 5. Распределений температуры в грунте около скважины по окончании бурения (в течение двух суток)
1 - температура технической воды 0,1°С; 2 - то же 2°С; L - расстояние от поверхности скважины; l_п - граница прослойки протаивания

Рис. 6. Влияние продолжительности бурения t_б на температурный режим грунта
t_в.м - температура вечной мерзлоты

6.37. Для создания более благоприятных условий твердения бетона устье скважины рекомендуется укрывать щитами из досок.

6.38. Максимальный перерыв между бурением скважины и укладкой в нее бетона устанавливается в зависимости от конкретных условий строительства.

6.39. При бетонировании буронабивных свай с использованием грунтов оснований по I принципу выполняются мероприятия по предупреждению протаивания грунта под пятой столба: например, бурение скважины ниже проектной отметки на величину протаивания с засыпкой щебнем или другим непросадочным материалом на глубину, равную прослойке протаивания).

6.40. Бетонную смесь рекомендуется укладывать непосредственно после установки арматурного каркаса в скважину. При вывале грунта и наличии воды в скважине очищают и осушают скважину. Бетонирование обводненных свайных скважин при невозможности полной откачки воды по обычной технологии (см. п. 6.20) не допускается, в этом случае бетонную смесь укладывают методом подводного бетонирования.

6.41. При бетонировании свайных фундаментов методом ВПТ (вертикально перемещающейся трубы) нижний конец бетонолитной трубы должен находиться в слое уложенного бетона. Скорость движения бетонной смеси по бетонолитной трубе не должна превышать 0,12 м/с при подвижности бетонной смеси 8-10 см.

Для подачи бетонной смеси рекомендуется применять стальные трубы (рис. 7) диаметром не менее 250 мм с гладкой внутренней поверхностью, собранные из звеньев длиной 100 см с легко разъемными соединениями. Трубы должны иметь вверху жесткие металлические воронки или бункера.

Рис. 7. Телескопическая бетонолитная труба
1 - приемный бункер; 2 - обсадочный патрубок; 3 и 4 - звенья трубы

Каждую буронабивную сваю необходимо бетонировать без перерывов. Схема технологии бетонирования буронабивных свай методом ВПТ показана на рис. 8

Рис. 8. Технологическая схема бетонирования буронабивных свай методом ВПТ
1 - скважина; 2 - арматурный каркас; 3 - электрод (труба-стержень); 4 - инвентарная опалубка; 5 - бетонолитная труба; 6 - накопительный бункер; 7, 8, 9 - этапы бетонирования; 10 - демонтаж звеньев бетонолитной трубы; 11 теплоизоляция оголовка; 12 - электропрогрев; 13 - демонтаж опалубки; 14 - готовая буронабивная свая; 15 - верхняя граница вечномерзлого грунта

6.42. При сооружении буронабивных свай с использованием грунтов по I принципу производится прогнозирование теплового взаимодействия твердеющего бетона с мерзлым грунтам, определяются прочность бетона к началу замерзания, время замерзания грунта вокруг скважины на различных отметках и время восстановления температурного режима вечномерзлого грунта, после чего допускается загрузка конструкций.

6.43. Размеры ореола протаивания, набор прочности бетоном, восстановление мерзлого грунта и его температурного режима рекомендуется определять на ЭВМ по методике, изложенной в прил. 6.

6.44. Прочность бетона к (моменту приложения расчетных нагрузок должна быть не ниже проектной. Если вследствие замерзания бетона проектная прочность не обеспечивается, то при разработке проекта рекомендуется предусматривать марку бетона на одну ступень выше проектной или предусматривать мероприятия по ее обеспечению.

6.45. На величину прослойки протаивания и время смерзания грунта с бетоном оказывают влияние различные факторы, главными из которых являются расход цемента, диаметр столба, температура и влажность вечномерзлых грунтов.

Влияние расхода цемента на время смерзания бетона с грунтом и величину прослойки протаивания (диаметр столба 1,2 м, t_м.г = -1°С, w = 20%, относительная льдистость i_o = 90%) показано в табл. 12.

Влияние диаметра столбов на время смерзания бетона с грунтом и величину прослойки протаивания t_м.г = -1°С, w = 20%, относительная льдистость i_o = 90%, Ц = 375 кг/м³) показано в табл. 13.

Таблица 12

Таблица 13

Влияние температуры вечномерзлого грунта на время смерзания бетона с грунтом и величину прослойки протаивания (диаметр столба 1,2 м, w = 20%, относительная льдистость i_o = 90%, Ц = 375 кг/м³) приведено в табл. 14.

Таблица 14

В ряде случаев, имея данные о величине протаивания, можно ориентировочно определить время смерзания бетона с грунтом t, сут, по формуле

                                                                                         (3)

где x - коэффициент, учитывающий влияние экзотермии цемента и диаметра столба на сроки смерзания бетона с грунтом и определяемый экспериментально; при диаметре столба, равном 1,2 м, x £ 3; при диаметре столба более 1,2 м x > 3

R₁ - радиус максимального протаивания, м;

R₁ = R_cт + h'

h' - толщина прослойки протаивания, м;

l_м.г - коэффициент теплопроводности мерзлого грунта, Вт/м³×К;

t_з.г - температура замерзания грунта, °С;

t_м.г - температура мерзлого грунта, °С.

6.46. При устройстве камуфлетов диаметром 1 м время смерзания бетона с грунтом может быть ориентировочно определено по табл. 15.

Таблица 15

6.47. При прогнозировании нарастания - прочности бетона в камуфлете свай (столбов) в интервале времени от укладки бетона до его смерзания с грунтом при температуре укладываемой бетонной смеси не выше 20°С рекомендуется в ¹/₄ части этого интервала за среднюю температуру бетона t_б.cp принимать

t_б.cp = ¹/₃ t_б.н

где t_б.н - начальная температура уложенного в камуфлет бетона, °С.

В остальные ³/₄ этого интервала принимать t_б.cp = 0°С. Прочность бетона к моменту смерзания с грунтом рекомендуется определять в соответствии со средними температурами твердения по табл. 20-23 нарастания прочности при разных температурах или по нарастанию прочности бетона при 20°С и по переходным коэффициентам d (прил. 9).

Продолжительность времени восстановления температурного режима вечномерзлых грунтов существенно отличается от времени смерзания бетона с грунтом.

Возведение тоннельных обделок из монолитного бетона

6.48. Строительство железнодорожных и автодорожных тоннелей из монолитных бетонных и железобетонных обделок рекомендуется осуществлять в соответствии с главой СНиП II-44-78 «Тоннели железнодорожные и автодорожные» и главой СНиП III-44-77 «Тоннели железнодорожные, автодорожные и гидротехнические. Метрополитены».

6.49. Настоящее Руководство распространяется на работы по возведению железнодорожных, автодорожных и гидротехнических тоннелей из монолитных обделок, сооружаемых в вечномерзлых грунтах:

горным способом в ненарушенных породах с раскрытием по частям или на полный профиль;

горным способом в породах, склонных к обрушению и проявлению значительного горного давления, с применением временного крепления из металлических арок, анкеров, набрызгбетона или их сочетаний;

щитовым способом.

6.50. Проектные марки бетона предусматриваются проектом и должны составлять:

по прочности на сжатие - М 200 - М 300;

по морозостойкости - Мрз 200 - Мрз 300;

по водонепроницаемости - В2 - В8.

6.51. Технология бетонирования обделок тоннелей, возводимых в вечномерзлых грунтах, устанавливается проектом производства работ в зависимости от конструкций обделки, организации проходческих работ, инженерно-геологических условий залегания тоннелей.

Схема конструкций бетонных обделок железобетонных тоннелей приведена на рис. 9.

Рис. 9. Схема бетонных обделок железобетонных тоннелей
а - однопутных; б - двухпутных

Толщина обделки в своде составляет от 400 до 800 мм, в стенках - от 600 до 1200 мм. Объем бетона на 1 м длины однопутного тоннеля в среднем 20 м³. График остывания бетона в теле обделки двухпутного тоннеля в вечномерзлом грунте при температурах его 0, -2°С по данным фактических наблюдений приведен на рис. 10.

Рис. 10. График остывания бетона в обделке тоннеля
1 - температура воздуха; 2 - то же, на контакте бетон - опалубка; 3 - то же, на расстоянии 25 см от поверхности опалубки; 4 - то же, на расстоянии 50 см; 5 - то же, на расстоянии 75 см; 6 - то же, на расстоянии 1 м или на контакте бетон - порода

6.52. При проходке тоннелей в вечномерзлых грунтах с целью ликвидации притоков воды в тоннели и улучшения условий статической работы тоннельных обделок после достижения бетоном 75%-ной проектной прочности должны быть проведены инъекционные работы по заполнительной цементации.

Инъектирование выполняют согласно «Рекомендациям по составам и методам укладки бетона для обделок тоннелей БАМ» (М., ЦПИИС, 1979).

Для приготовления растворов рекомендуются растворомесители типа С-209 или РМ-500. Нагнетание растворов осуществляется растворомесителем типа С-263 или НГР-250/50.

6.53. В тоннельных выработках обычно применяется временная крепь, которая обеспечивает надежную устойчивость выработки до момента возведения постоянной, обделки. В качестве основных типов крепи принимаются набрызгбетонная, анкерная, арочная или их комбинации.

Тип временной крепи и допустимое отставание ее от забоя определяются проектом производства работ в зависимости от инженерно-геокриологических условий строительства и пролета выработки.

6.54. При нанесении набрызгбетона на вечномерзлые породы промывка породы не производится. При наличии интенсивных течей на участке нанесения набрызгбетона вода на время производства работ должна быть отведена.

6.55. Порядок установки железобетонных анкеров и установки металлической арочной крепи должен быть указан в проекте производства работ.

6.56. Тип опалубки зависит от сечения и протяженности тоннеля, конструкции обделки, способа проходки тоннеля и должен быть указан в проекте организации и производства проходческих и бетонных работ.

Предпочтение следует отдавать механизированным секционным передвижным опалубкам.

6.57. Участки однопутных железнодорожных тоннелей протяженностью до 500 м возводятся с помощью сборно-разборной механизированной опалубки МО-18 Главтоннельметростроя.

6.58. В зонах неустойчивых вечномерзлых пород рекомендуется применение неснимаемой опалубки из отштампованных металлических листов (по типу системы Бернольда).

6.59. В качестве основного типа бетоноукладочного оборудования для возведения обделки в тоннелях сечением до 60 м² в основном применяются передвижные пневмобетононагнетатели емкостью 3 м³, в тоннелях большего сечения - автобетононасосы.

Оптимальным соотношением объемов транспортного средства и бетоноукладчика является 1 : 1,25.

Оборудование для укладки бетона и бетоноводы в зимнее время должны быть утеплены и при необходимости обогреты.

6.60. Подвижность бетонной смеси исходя из технических характеристик применяемого при строительстве бетоноукладочного оборудования должна быть не менее 8 см.

6.61. Бетонную смесь за инвентарную металлическую опалубку при бетонировании обделки тоннеля укладывают участками (заходками), соответствующими длине секции опалубки, симметрично в обе стороны, не допуская превышения более 1 м.

Бетонную смесь рекомендуется укладывать в одном направлении горизонтальными участками одинаковой высоты; высота слоя не должна превышать 0,8 рабочей части вибратора.

Для уплотнения должно быть установлено не менее трех вибраторов, которые опускаются в бетонную смесь через специально оставляемые в опалубке окна, которые по мере укладки смеси закрываются.

6.62. Обделка в пределах заходки бетонируется без перерывов; при возникновении вынужденного перерыва укладка бетонной смеси допускается при достижении ранее уложенным бетоном прочности не менее 1,5 МПа.

6.63. Для уменьшения расхода тепла на подогрев воздуха в тоннеле положительная температура поддерживается только на участке производства бетонных работ.

С целью снижения потерь тепла и ускорения твердения бетона следует применять опалубочные секции с теплоизоляцией, устраиваемой по внутренней поверхности секций.

6.64. Несущие конструкции обделки рекомендуется распалубливать по достижении бетоном проектной прочности. В крепких устойчивых грунтах распалубочная прочность должна быть не менее 75% проектной. Меньшие значения распалубочной прочности допускаются при наличии соответствующего обоснования и согласования с проектной организацией.

6.65. После приобретения бетоном проектной прочности раствор нагнетается за обделку в соответствии с требованиями «Технологических указаний на производство работ по нагнетанию растворов за обделку тоннелей» (ВСН 132-66 Минтрансстроя СССР) и «Рекомендациями по составу и методам укладки бетона обделок тоннелей БАМ» (М., ЦНИИС, 1979).

Устройство фундаментов из буроопускных свай и столбов

6.66. Буроопускные сваи устанавливают в предварительно пробуренные и принятые по акту, под установку сваи скважины. Железобетонные столбы (рис. 11) диаметром 80 см являются разновидностью буровых свай.

Рис. 11. Свайно-столбчатый фундамент
1 - скважина; 2 - железобетонная свая-столб; 3 - деятельный слой грунта; 4 - вечномерзлый связный недренирующий грунт; 5 - скальная порода или крупнообломочный скальный грунт; 6 - раствор омоноличивания на расчетном участке заделки

6.67. При проектировании основания по I принципу образовавшийся зазор между сваей (столбом) и стенкой скважины заполняется известково-песчаным, цементно-песчаным, грунтовым или глинисто-песчаным раствором.

6.68. При проектировании основания по II принципу к материалу, заполняющему зазор, образовавшийся между поверхностями скважины и сваи (столба), по его длине предъявляются разные требования.

В нижней части скважины, так называемой расчетной зоне заделки, кольцевой зазор омоноличивают раствором, к которому предъявляют требования по прочности, плотному заполнению зазора, и хорошему сцеплению с поверхностями скважины и сваи (столба).

Марка раствора устанавливается проектом сооружения. При отсутствии в проекте рекомендаций о марке раствора ее принимают не ниже М 100. Разрешается для получения требуемой прочности в ранние срока назначать марку раствора выше проектной.

На участке скважины от верха расчетной зоны заделки до нижней отметки деятельного слоя кольцевой зазор омоноличивают раствором, к которому предъявляют требования по обеспечению плотного заполнения зазора. Марка раствора назначается не ниже М 50.

Зазор в пределах деятельного слоя заполняют местным грунтом или сухим песком. К засыпке пазухи в этой зоне предъявляют требования по обеспечению плотного заполнения зазора.

6.69. Зазор на участке расчетной зоны заделки омоноличивается по методу вытеснения (выдавливания) растворной смеси в кольцевой зазор под действием веса сваи (столба).

6.70. Для омоноличивания зазора на участке расчетной зоны заделки применяются цементно-песчаная, цементно-шламо-песчаная и цементно-шламовая растворные смеси. Цементно-песчаная растворная смесь приготавливается в смесителях и подается на дно скважины.

Цементно-шламо-песчаный и цементно-шламовый растворы используются в том случае, если проходка скважин осуществляется станками ударно-канатного бурения, при применении которых на дне скважины образуется слой трудноизвлекаемого бурового шлама, представляющего собой взвешенные в воде куски раздробленной породы и технологически необходимый при бурении цемент или бентонитовую глину.

Цементно-шламо-песчаные и цементно-шламовые растворные смеси приготовляются на дне скважины с добавлением в остающийся на забое слой шлама, цемента, песка или одного цемента. Для омоноличивания столбов под опоры мостов цементно-шламовый раствор не применяется.

6.71. Сваи (столбы) в скважине на участке от верха расчетной зоны заделки до низа слоя омоноличиваются либо по методу вытеснения растворной смеси в кольцевой зазор под действием веса сваи (столба) совместно с омоноличиванием зоны расчетной заделки, либо инъектированием или заливкой растворной смеси с поверхности. Инъектирование осуществляется растворонасосом через трубопровод, а заливка по хоботам, которые вставляются в кольцевой зазор между поверхностями сваи (столба) и скважины.

6.72. Сваи (столбов) при помощи цементно-шламового или цементно-шламо-песчаного раствора можно омоноличивать только под наблюдением лаборанта.

6.73. Фундаменты, запроектированные с использованием мерзлых грунтов по II принципу, омоноличиваются термосно выдерживаемыми растворами с добавками - ускорителями твердения или растворами с противоморозными добавками.

6.74. При термосном выдерживании растворов в период отрицательных температур воздуха укладываемые в скважину цементно-песчаные растворы должны иметь температуру не менее 20-25°С в зависимости от температуры воздуха, свойств цемента, способа укладки, толщины слоя раствора, принципа использования грунтов, вида и свойств мерзлых грунтов.

6.75. Величина прослойки протаивания, необходимая для прогнозирования набора прочности цементного раствора и определения сроков смерзания столбов с грунтом, может быть определена по методике, изложенной в прил. 6, либо ориентировочно (при условии постоянства распределения температур грунта вокруг скважины) по упрощенным методикам. Фактическая прослойка протаивания обычно меньше расчетной.

Величина расчетной прослойки протаивания h при установке столбов в летнее время ориентировочно, определяется методом двух-трех последовательных приближений по формуле

                 (4)

где g_р - объемная масса раствора, кг/м³;

t_н.р - начальная температура раствора, укладываемого в зазор, °С;

t_з.г - температура замерзания грунта, °С;

t_з.г - размер зазора между столбом и грунтом, м;

R_ст - радиус столба, м;

g_б - объемная масса бетона столба, кг/м³;

t_ст - средняя температура столба в момент укладки раствора в зазор, °С;

С_м.г - удельная теплоемкость мерзлого грунта кДж/кг;

g_гр - объемная масса грунта в естественном состоянии, кг/м³;

t_cp.м.г - средняя температура мерзлого грунта в зоне теплового влияния столба, °С;

g_ск - объемная масса скелета грунта, кг/м³.

В холодное время года величина расчетной прослойки протаивания может быть ориентировочно определена по формуле

                            (5)

6.76. Время смерзания столба с грунтом t, т.е. время промерзания талых прослоек грунта и раствора в зазоре, при производстве работ в теплый период года ориентировочно определяется по формуле

                                                                                         (6)

В формуле влажность цементного раствора (по массе) принята равной влажности грунта (по массе).

Время смерзания бетона с грунтом в зимних условиях зависит от ряда других факторов, чем летом. Например, если в скважине будет установлен столб со средней температурой -40°С, раствор может замерзнуть сразу после укладки. При последующем оттаивании такого раствора в течение какого-то периода времени столб (при возведении сооружения по II принципу) не будет заанкерован в скалу, что может привести к его выпучиванию.

6.77. Время восстановления первоначального температурного режима мерзлого грунта после сооружения фундамента ориентировочно можно определить по следующей методике.

Определяется количество тепла Q, внесенного в грунт столбом и раствором, по формуле

Q = 1008 (t_н.ст - t_м.г) + 798 (t_р – t_мг) + Q_э,                                                                            (7)

где t_н.ст - начальная температура столба, °С;

t_р - температура раствора в момент укладки, °С;

Q_э - тепловыделение цемента в расчете на 1 м столба, кДж.

Время восстановления первоначальной температуры грунта определяется по номограмме (рис. 12).

Рис. 12. Номограмма для определения времени восстановления первоначальной температуры вечномерзлого грунта t_м.г в зависимости от количества тепла Q, внесенного в грунт столбом и раствором

6.78. При омоноличивании растворами с противоморозными добавками в качестве последних могут применяться все добавки, приведенные в разд. 3 настоящего Руководства.

Песок для растворов с противоморозными добавками может применяться неоттаянным.

6.79. Для получения пластичности, требуемой для выдавливания растворной смеси в кольцевой зазор, в раствор с добавками - ускорителями твердения и с противоморозными добавками вводят пластифицирующие добавки (п. 3.12).

6.80. Методика подбора состава раствора для омоноличивания заделки свай (столбов) приведена в прил. 4.

Рис. 13. Последовательность операций при омоноличивании пяты столбов фундаментов
а - скважина после проходки; б - подача в шлам цемента и добавок; в - перемешивание шламо-растворной смеси буровым снарядом; г - установка столба и выдавливание им шламорастворной смеси в кольцевой зазор; 1 - стенки скважины; 2 - шлам или цементно-песчаный раствор; 3 - трос; 4 - саморазгружающийся контейнер с цементом или песком; 5 - буровой снаряд; 6 - свая-столб; 7 - крепление устья скважины.

6.81. Последовательность работ по омоноличиванию свай (столбов) по методу выдавливания устанавливается следующая (рис. 13):

электронагревателями, опущенными в скважину, растапливают на ее поверхности намерзший шлам и лед;

очищают поверхность сваи (столба) от льда и грунта, особенно тщательно на участках расчетной зоны заделки сваи (столба);

на поверхность сваи (столба) наносят гидроизоляцию, если она предусмотрена проектом;

проверяют наличие фиксаторов и рифлений (если они предусмотрены проектом) в нижней части сваи (столба);

определяют влажность шлама и согласно п. 6.80 рассчитывают необходимое количество компонентов, требуемое для приготовления цементно-шламо-песчаной или цементно-шламовой растворной смеси;

подают на дно скважины все составляющие, необходимые для приготовления растворной смеси. Пластифицирующие и противоморозные добавки вводят с водой затворения, подаваемой на дно скважины. Подача их в сухом виде запрещается;

ударной частью бурового станка перемешивают растворную смесь. Высота подъема ударной части должна быть не менее 80 см. Время перемешивания 10 мин;

если омоноличивание производят цементно-песчаным раствором, то растворную смесь приготовляют в растворосмесителе и подают на дно скважины по трубопроводу растворонасосом через хоботы или в бадьях с открывающимся дном. Высота свободного падения растворной смеси должна быть не более 1,5 м;

в приготовленную или поданную на дно скважины растворную смесь опускают сваю (столб) до отметки, предусмотренной проектом, и фиксируют ее положение в плане.

6.82. Сваи (столбы) на участке от верха расчетной зоны заделки до низа деятельного слоя рекомендуется омоноличивать не позднее чем через сутки после установки сваи (столба).

6.83. Цементно-шлаково-песчаный или цементно-шламовый раствор, омоноличивающий зазор на участке от верха зоны анкеровки до низа слоя сезонного оттаивания, приготовляют в бетоно- или растворосмесителях, а также на дне одной из разбуриваемых скважин по методике, приведенной в п. 7.81, с дальнейшим извлечением ее желонкой.

6.84. В случае невозможности удаления воды из готовой обводненной скважины забой рекомендуется очистить от шлама эрлифтированием. Растворную смесь в этом случае подают на дно скважины методом ВПТ и после промывки забоя водой под давлением опускают в нее столб. Марку раствора в этом случае рекомендуется назначать не ниже М 200, а расход цемента увеличивать на 20%.

6.85. К дальнейшим работам по строительству надфундаментной части (железобетонные насадки на сваи) разрешается приступить при монолитной конструкции сразу после установки в скважину последней сваи (столба); при сборной - после достижения раствором омоноличивания в расчетной зоне заделки 50% проектной прочности.

6.86. Для контроля прочности раствора омоноличивания из растворной смеси, извлеченной со дна скважины желонкой, изготовляют 9 образцов размером 7´7´7 или 10´10´10 см. На каждый элемент сооружения должно быть не менее одной серии образцов раствора. Образцы рекомендуется содержать в помещении или в специально пробуренной скважине с температурой, соответствующей температуре грунта в зоне заделки.

Через двое суток контрольные образцы распалубливают, маркируют, заворачивают в полимерную пленку и оставляют твердеть в тех же условиях до их испытания.

Первое испытание трех образцов производят через 28 сут, а второе - через 90 сут твердения. Три образца испытывают в сроки, необходимые для установления прочности раствора по производственной необходимости или по требованию заказчика.

Перед испытанием образцы в течении 2 ч должны находиться в комнате с температурой 18±2°С.

Электропрогрев бетона

6.87. В случае когда сроки набора проектной прочности бетоном конструкции, выдерживаемой по методу термоса с противоморозными добавками или без них, не удовлетворяют темпам строительства или возникает опасность раннего замерзания, целесообразно применять термообработку.

6.88. Термообработка бетона в вечномерзлом грунте по сравнению с термообработкой бетона на поверхности имеет принципиальное отличие в теплообмене со средой, характеризующемся мощным тепловым потоком в зону мерзлого грунта, особенно в процессе тепловой обработки, медленным остыванием бетона в дальнейшем за счет термосного эффекта оттаявшего слоя грунта с последующим смерзанием его с бетоном конструкции.

Перечисленные особенности теплообмена бетона с вечномерзлым грунтом должны быть учтены при выборе и расчете метода выдерживания.

Прогнозирование температурного состояния бетона, уложенного в мерзлый грунт, и обеспечение благоприятных температурных условий его твердения рекомендуется назначать исходя из конкретных условий строительства с учетом следующих факторов, оказывающих влияние на температурный режим твердеющего бетона: физико-механических и температурных характеристик мерзлого грунта основания (вид грунта, суммарная влажность, льдистость, криогенная структура, изменение температуры по глубине); конструктивно-технологических особенностей изготовляемого фундамента (размеры, вид и марка применяемого цемента и бетона и др.) и температуры наружного воздуха.

6.89. При выборе и расчете метода выдерживания конструкций, выступающих над поверхностью грунта, рекомендуется пользоваться «Руководством по электротермообработке бетона» и «Руководством по зимнему бетонированию с применением метода термоса».

6.90. Перед тем как приступить к выбору метода выдерживания бетона в конструкции, рекомендуется, особенно в зимне-весенний период года, уточнить величину и характер распределения температуры грунта по глубине путем контрольного бурения термометрических скважин глубиной до 5 м, так как из-за отсутствия в условиях стройплощадки растительно-снегового покрова амплитудные значения температуры грунта на всех глубинах будут больше, чем под естественным покровом.

Основные характерные кривые распределения температуры вечномерзлого грунта по глубине в течение года приведены на рис. 14.

6.91. По кривым распределения температур рекомендуется на ходить границу раздела применения методов термоса с добавками ускорителями и электротермообработки.

В летне-осенний период (рис. 14,а) рекомендуется применять метод термоса на всем диапазоне температур грунта по глубине.

В осенне-зимний период (рис. 14,б) рекомендуется применять метод термоса до нижней границы сезоннопромерзшего грунта. В границах сезоннопромерзшего грунта рекомендуется применять способ тепловой обработки бетона па глубину слоя сезоннопромерзшего грунта плюс 1м.

В зимний период (рис. 14,в) критерием применения термообработки является нижняя температурная граница применимости метода термоса. В этот период прогрев конструкций рекомендуется применять на глубину не менее 3-4 м от дневной поверхности грунта.

В весенне-летний период (рис. 14,г) рекомендуется производить термообработку бетона только до нижней температурной границы применимости метода термоса.

Рис. 14. Характер распределения температуры вечномерзлого грунта t_гр по глубине Н в течение года
а - летне-осенний период; б - осенне-зимний период; в - зимний период; г - весенне-летний период

6.92. При выдерживании бетонных и железобетонных конструкций могут быть применены в основном следующие режимы:

а) двухстадийный, состоящий из разогрева и последующего остывания бетона до 0°С. Прочность бетона, равная 70% R₂₈, при таком режиме достигается к концу остывания. Этот режим характерен для частей конструкций с М_n = 2,5-5, находящихся ниже деятельного слоя вечномерзлого грунта.

Допускается применение этого режима для конструкций с М_п £ 4, находящихся выше деятельного слоя вечномерзлого грунта и выдерживаемых в весенне-летний период года;

б) трехстадийный, состоящий из разогрева, изотермического выдерживания и остывания бетона до 0°С. Прочность бетона не менее 70% R₂₈ при таком режиме достигается к концу остывания. Этот режим рекомендуется применять для частей конструкций с М_n = 2,5-8, находящихся в деятельном слое вечномерзлого грунта.

6.93. Метод и режим выдерживания выбираются с учетом обеспечения требуемой прочности бетона при максимально возможном снижении развития в нем деструктивных процессов. Для этого рекомендуется соблюдать скорость подъема температуры при нагреве не более 10°С/ч, не превышать температуру изотермического выдерживания 60°С, поддерживать скорость остывания выступающих над грунтом частей конструкции 2-4°С/ч.

Скорость остывания бетона в конструкциях, выступающих над поверхностью грунта и подвергнутых тепловой обработке, рекомендуется принимать в соответствии с установленными требованиями.

6.94. Для обеспечения равной прочности бетона и снижения температурных напряжений в конструкции рекомендуется предусмотреть теплоизоляцию ее частей, выступающих над поверхностью земли. Расчет теплоизоляции рекомендуется выполнять в соответствии с «Руководством по зимнему бетонированию с применением метода термоса».

6.95. Температуру бетона в процессе прогрева рекомендуется поддерживать одним из следующих способов:

а) изменением величины напряжения, подводимого к электродам или нагревательным устройствам соответственно гари электродном и контактном прогреве;

б) периодическим включением и отключением напряжения;

в) отключением и выключением отдельных или группы электродов или нагревательных устройств.

6.96. При расчете электротермообработки бетона необходимо учитывать тепло, выделяемое при гидратации цемента, поскольку это позволяет снизить расход электроэнергии и повысить эффективность термообработки.

6.97. Параметром регулирования режима термообработки является температура бетона. Общую продолжительность прогрева бетона, включая стадию остывания, ориентировочно можно назначать по данным табл. 20, 21.

6.98. Проектный режим тепловой обработки бетона устанавливается построечной и центральной лабораторией по результатам опытного прогрева бетона заданного состава на применяемых материалах.

6.99. Параметры электротермообработки бетона зависят от количества тепла, необходимого для разогрева бетона и опалубки, восполнения потерь в окружающую среду и мерзлый грунт. При этом необходимо учитывать тепло, выделенное в бетоне при твердении цемента.

6.100. Удельная мощность Р, необходимая на стадии разогрева 1 м³ бетона, определяется по формуле

                                     (8)

где Р₁, Р₂ и Р₃ - мощность электрическая, кВт/м³, необходимая соответственно для разогрева бетона и нагрева опалубки и расходуемая для восполнения потерь тепла в окружающую среду частей конструкции, выступающих над грунтом;

Р₄ - мощность электрическая, кВт/м³, необходимая для восполнения потерь тепла в мерзлый грунт, определяемая ориентировочно по табл. 16. Промежуточные значения Р₄ определяются интерполяцией;

Р₅ - мощность электрическая, кВт/м³, эквивалентная тепловыделению портландцемента, определяемая по табл. 20;

с, c_i - удельная теплоемкость, кДж/(кг×град), соответственно бетона и опалубки;

g, g_i - объемная масса, кг/м³, соответственно бетона и материала опалубки;

t_б.н, t_б.к, t_н.в - температура, °С, бетона соответственно начальная, конечная, наружного воздуха;

3629 - электрический эквивалент тепла, кДж/(кВт×ч);

t_р - продолжительность стадии разогрева, ч;

d_i -толщина изоляции опалубки, м;

М_п - модуль поверхности конструкции, м^-1;

К - коэффициент теплопередачи опалубки, Вт/(м²×град).

Таблица 16

Удельная мощность, потребная в период изотермического выдерживания Р_из, определяется по формуле

Р_из = Р₃ + Р₄ - Р₅.                                                                                                                  (9)

Удельный расход электроэнергии для прогрева 1 м³ бетона определяется по формуле

w = Рt_р + (Р₃ + Р₄)t_из.в,                                                                                                        (10)

где t_из.в - продолжительность изотермического выдерживания, ч.

6.101. При электродном прогреве бетона выделение тепла происходит непосредственно в бетоне при пропускании через него электрического тока, что обеспечивает более высокое КПД использования электроэнергии при прочих равных условиях;

6.102. Основным исходным параметром при расчете электродного прогрева бетона является его удельное сопротивление r, величина которого может колебаться в пределах от 1,5 до 20 Ом×м в зависимости от вида, состава и количества применяемого цемента.

6.103. Удельное сопротивление резко изменяется при введении в бетон химических добавок, особенно электролитов. Кроме того, r не является величиной постоянной, а изменяется в процессе твердения бетона, уменьшаясь до 0,5-0,85 своей начальной величины, а затем резко увеличиваясь. Интенсивность роста r тем быстрее, чем выше температура и больше длительность изотермического выдерживания бетона.

6.104. При организации электропрогрева бетона в расчетах потребной электрической мощности рекомендуется принимать среднее значение r_ср, равное полусумме величин начального r_н и минимального r_мин. При расчете пиковых нагрузок и выборе типа трансформатора, токовых нагрузок в линии и выборе типа кабеля, защиты и назначения измерительной аппаратуры рекомендуется принимать значение r_мин.

6.105. Перед началом электропрогрева строительная лаборатория при помощи вольт-амперной схемы определяет значения r бетона, приготовленного на местных материалах.

При отсутствии возможности его определения для ориентировочных расчетов значение r_ср можно принять равным 4-6 Ом×м.

6.106. Для подведения напряжения к бетону служат электроды стержневые и полосовые, одиночные и групповые, струнные и пластинчатые и т.д. Выбор типа и схемы размещения электродов рекомендуется производить с учетом основных требований:

а) электрическая мощность, выделяемая в бетоне при прохождении тока, должна соответствовать мощности, требуемой по тепловому расчету по формуле (8);

б) электрическое поле должно быть равномерным, что создает благоприятные условия для твердения бетона;

в) электроды рекомендуется располагать по возможности снаружи прогреваемой конструкции:

г) электроды рекомендуется устанавливать до начала бетонирования, а их присоединение к токоведущим проводам - немедленно после окончания бетонирования.

6.107. При электропрогреве монолитных конструкций, выступающих над грунтом, а также находящихся в грунте, приемлемы практически все виды и схемы соединения электродов.

6.108. Расчет мощности при сквозном прогреве бетона рекомендуется определять последующим формулам при применении:

а) пластинчатых электродов

                                                                                                                     (11)

где U – напряжение, подводимое к электродам, В;

b - расстояние между разнофазными электродами, м;

r_ср - удельное сопротивление среднее  бетонной смеси, Ом×м;

б) полосовых электродов

                                                                                             (12)

где с - расстояние между однофазными электродами, м;

а - ширина электрода, м;

в) стержневых электродов

                                                                                           (13)

где d_э - диаметр электрода, мм;

г) струнных электродов (для прогрева свай, колонн, балок и т.д.) с использованием рабочей арматуры для свай:

квадратного сечения, армированных четырьмя рабочими продольными стержнями,

                                                                                                        (14)

где В - сторона сваи, м;

круглого сечения, армированных более десяти продольными стержнями,

                                                                                                          (15)

где Д - диаметр сваи, м.

6.109. Расчет мощности при периферийном прогреве бетона рекомендуется определять по следующим формулам при применении:

а) полосовых электродов

                                                                                                (16)

где В - толщина прогреваемого слоя, равная обычно 0,5b;

б) стержневых электродов

                                                                                                      (17)

6.110. В качестве стержневых электродов принимается арматурная сталь диаметром 6-12 мм, полосовых электродов - листовая сталь толщиной до 2 мм, шириной полосы 30-50 мм. Стержневые электроды большего диаметра применяются при забивке их в бетон на глубину более 0,8 м.

6.111. Тип электродов, схему размещения и подключения электродов рекомендуется выбирать исходя из конфигурации и размеров конструкции, расположения арматуры, количества одновременно прогреваемого бетона или конструкций.

В период подъема температуры напряженность поля рекомендуется принимать не более 10-12 В/см, в противном случае могут произойти местный перегрев и недопустимое увеличение выделяемого тепла в бетоне.

6.112. Электроды располагаются равномерно по длине и сечению прогреваемой конструкции. При размещении электродов необходимо соблюдать минимальные расстояния между электродами и арматурой, ориентировочные значения которых приведены в табл. 17.

Таблица 17

Соблюдение этих расстояний обеспечит уменьшение вероятности местного перегрева бетона.

6.113. Расход арматурной стали, потребный для организации прогрева, зависит от различных факторов и для ориентировочных расчетов может быть принят по табл. 18.

Таблица 18

6.114. Электродный прогрев наиболее эффективен Для конструкций простой конфигурации, неармированных или малоармированных.

6.115. Периферийный прогрев рекомендуется применять для массивных и среднемассивных монолитных конструкций любой конфигурации при бетонировании в распор с грунтом. При этом электроды устанавливаются либо вдоль стенок траншеи или скважины перед началом укладки бетона, либо забиваются в бетон на границе бетона с грунтом.

6.116. Монолитные конструкции сложной конфигурации рекомендуется прогревать, сочетая пластинчатые или полосовые электроды, нашитые на опалубку по периферии конструкции, со стержневыми электродами, установленными в бетон.

6.117. Выбор рациональных температурно-технологических условий выдерживания бетона в вечномерзлом грунте и его электропрогрев требуют предварительного расчета различных комбинаций исходных параметров производства бетонных работ. Для сокращения трудоемкости расчетов на рис. 15 приведена номограмма для свай диаметром 600, 1000, 1400 мм, прогретых стержневыми электродами по трехстадийному режиму с последующим термосным выдерживанием в течение 28 сут. Номограмма составлена для определения прочности бетона марки М 300 на портландцементе марок М 400 - М 500 с расходом цемента 400-500 кг/м³, выдерживаемого в грунте с температурой -5°С.

Рис. 15. Номограмма для определения прочности бетона, прогретого по различным режимам и выдерживаемого в грунтах с температурой от -1 до -5°С
1 - сваи диаметром 1400 мм; 2 - то же, 1000 мм; 3 - то же 800 мм

На номограмме приведены значения температуропроводности талого грунта от 0,0012 до 0,0036 м²/ч. Промежуточные значения температуропроводности бетона определяются интерполяцией. Номограмма рассчитана для прогрева бетона конструкций, расположенных ниже деятельного слоя вечномерзлого грунта.

Режим и контроль качества прогреваемого бетона конструкций, расположенных над поверхностью грунта в его деятельном слое, рекомендуется назначать по натурным наблюдениям за температурой прогрева и по традиционным графикам набора прочности.

Характер остывания различных конструкций с М_п от 3 до 7 м^-1, находящихся ниже деятельного слоя и в контакте с мерзлым грунтом (t_гр = от -1 до -5°С, k = 0,0024 м²/ч), приведен на рис. 16.

Рис. 16. Характер остывания конструкций, расположенных ниже деятельного слоя
1 - сваи диаметром 600 мм; 2 - то же, 1000 мм; 3 - то же, 1400 мм

Помимо того, бетон набирает прочность не только в период остывания до 0°С, но и в течение периода замерзания слоя оттаявшего грунта.

В ориентировочных расчетах прочности бетона продолжительность смерзания слоя может быть принята по табл. 19.

Таблица 19

Примечание. Значения продолжительности смерзания приведены для мерзлого грунта с содержанием льда соответственно 600, 400, и 200 кг/м³.

6.118. В проект производства работ по электропрогреву монолитных конструкций рекомендуется включать технологические карты электропрогрева.

Карта должна содержать схему конструкции с указанием: расположения арматуры и закладных деталей, схем размещения н подключения электродов, способов крепления электродов и изоляции их от арматуры; данные о сечении и длине проводов и кабелей; схему расположения температурных скважин; данные о пароизоляции бетона; марку бетона, объем одновременно прогреваемого бетона, модуль поверхности конструкции, предполагаемый режим электропрогрева, прочность бетона к моменту распалубки и расчет параметров электропрогрева.

6.119. Перед началом бетонирования производится осмотр установленных электродов, соединений проводов и др. В процессе бетонирования рекомендуется следить за тем, чтобы электроды не были смещены от предусмотренного проектом положения.

6.120. Гидро- и теплоизоляцию верхней открытой поверхности бетона рекомендуется выполнять сразу по мере бетонирования конструкции.

Перед подачей напряжения на электроды рекомендуется проверить правильность их установки и подключения, качество контактов, расположение температурных скважин или установленных в бетоне датчиков температуры, правильность укладки утеплителя.

После устранения недостатков рекомендуется установить временное ограждение с предупредительными плакатами и сигнальными лампами.

6.121. Выбор, монтаж и эксплуатация электрооборудования и энергоснабжения при электропрогреве бетона рекомендуется производить согласно главе СНиП III-33-76 «Электротехнические устройства».

6.122. Места установки трансформатора, распределительных устройств и схем разводки для прогрева бетона рекомендуется выбирать расчетом, чтобы обеспечить:

возможно меньшее количество перемещений по объекту трансформатора и распределительных устройств;

экономный расход токоподводящих кабелей и проводов;

наименьшую трудоемкость обслуживания.

Для разводки в пределах захватки необходимо применять провода с водонепроницаемой гибкой изоляцией и использовать инвентарные приспособления и устройства. В случае применения голых проводов или шин необходимо применять софиты любой конструкции.

6.123. Необходимо следить за равномерной загрузкой фаз трансформатора, которая обеспечивается соответствующим подключением электродов или нагревательных устройств.

6.124. При электротермообработке бетона рекомендуется применять трансформаторы: со ступенчатым регулированием напряжения типов ТМН, ТПТ, ТПО и АПТ; автотрансформаторы типов ТС, АНТ, АОМК и АТМК; индукционные регуляторы типа МА; сварочные типов TС, ТСД и ТШС; силовые типа ТМ.

6.125. Для управления процессом электротермообработки бетона рекомендуется применять электроаппараты: ручного управления типов РБ, ПВ; автоматического управления типов КТВ, ПА, РП и ЭП; защиты типов PЭ, РТ и АЗ110.

6.126. Сечения проводов и кабелей электрической сети выбираются:

а) по допустимому нагреву;

б) по допускаемой потере напряжения DU, определяемой по упрощенной формуле

                                                                                                                       (18)

где l - длина линии, м;

r - удельное электросопротивление провода, Ом×мм²/м;

S - площадь сечения провода, мм²;

Р и U - подводимые соответственно мощность, Вт, и напряжение, В.

В качестве проводов могут быть использованы провода и кабели типов ПРД, ПР, ПВ, АПР, АПВ, ВРГ, КРПТ и др.

6.127. Автоматизация процесса электротермообработки бетона предусматривает:

автоматическое регулирование температуры бетона в соответствии с заданным режимом;

дистанционный контроль температуры;

дистанционное управление исполнительными устройствами;

автоматическую блокировку включения прогрева.

6.128. В качестве датчиков температуры следует использовать термометры сопротивления типа ТСМ или ТСП (соответственно медный и платиновый).

6.129. Регулирование температуры в бетоне может осуществляться электронными мостами типов ЭВМ и ЭМД; потенциометрами типа КСП-4; автоматическими регуляторами температур типов ПРТЭ-2М, ЭРП-61 или МРТЗ-10.

При отсутствии на стройплощадке необходимых приборов по автоматическому регулированию режимов электропрогрева для контроля за температурой прогрева можно пользоваться заленивленными техническими термометрами.

6.130. При производстве работ по электротермообработке бетона должны соблюдаться требования по технике безопасности главы СНиП III-4-80 и разд. 10 настоящего Руководства. При монтаже электроустановок, кабелей и проводов необходимо руководствоваться положениями «Правил устройства электрических установок», а при эксплуатации - «Правилами эксплуатации электрических установок промышленных предприятий».

Примеры бетонирования с применением электропрогрева буронабивных железобетонных свай на строительстве трассы БАМ и  в Воркуте приведены в прил. 10.

Ремонт свайных и столбчатых фундаментов

6.131. Работы по восстановлению фундаментов должны производиться независимо от времени года по чертежам и сметам проектной организации и под их авторским надзором.

6.132. Разрушения бетона фундаментов в продуваемых подпольях и в других случаях в основном имеют два вида:

а) нарушение структуры, образование трещин в бетоне или его разрушение в пределах сезоннооттаивающего слоя грунта 1-1,5 м и выше его поверхности (в зоне капиллярного подсоса 0,2-0,5 м) под влиянием многократного замерзания в насыщенном состоянии и оттаивания - при недостаточной морозостойкости бетона (рис. 17);

б) образование трещин и скалывание бетона на участках сопряжения столбчатых фундаментов и оголовков свай с ранд-балками ростверков под влиянием температурно-влажностных деформаций вследствие линейного укорочения элементов конструкции при низких отрицательных температурах наружного воздуха (рис. 18).

Рис. 17. Повреждение железобетонной сваи в зоне капиллярного подсоса влаги и в сезоннооттаивающем слое грунта
1 - скол бетона; 2 - железобетонная свая; 3 - дневная поверхность грунта; 4 - оголенная арматура; 5 - трещины в бетоне

Рис. 18. Влияние температурно-влажностных деформаций на оголовки свай при низких отрицательных температурах
1 - ростверк; 2 - скол бетона и оголенная арматура сваи; 3 - свая; 4 - трещины в бетоне

6.133. Бетон в замороженном состоянии имеет высокую прочность, которую он частично или полностью утрачивает при оттаивании, если до замораживания приобрел признаки начавшегося разрушения. Поэтому в первую очередь рекомендуется проверить состояние бетона угловых фундаментов здания, так как разрушение бетона в угловых или двух-трех смежных фундаментах здания в одной его части (особенно в торце) может привести к обрушению здания.

6.134. Подлежащие восстановлению фундаменты вскрываются на глубину не менее 0,5 м ниже деятельного слоя грунта и зоны разрушения бетона, определяемой строительной лабораторией.

6.135. Зимой для определения зоны (границ) разрушения бетона, его очистки и бетонирования обоймы производится прогрев фундаментов в инвентарных брезентовых или деревянных щитовых тепляках с использованием теплогенераторов различного типа.

6.136. При обнаружении глубокого разрушения фундаментов, составляющего более 20% площади их поперечного сечения, или при сосредоточении в одной части здания двух-трех дефектных фундаментов они должны быть в кратчайший срок разгружены, как правило, подведением с двух сторон под балки шпальных клетей на выровненном основании и их систематическим расклиниванием по мере обжатия. При невозможности подведения шпальных клетей метод разгрузки фундаментов должен определяться заказчиком с привлечением соответствующих организаций.

В период с 15 июня по 1 ноября такие фундаменты должны быть восстановлены (в аварийном порядке) без перерывов в работе.

6.137. С момента обнаружения аварийного состояния и до его устранения специально назначенные лица должны следить за возможным появлением в капитальных стенах осадочных трещин. На появившихся осадочных трещинах рекомендуется установить маяки и завести журнал наблюдений, в котором должны фиксироваться даты и размеры последующего раскрытия трещин. При продолжающемся раскрытии трещин необходимые меры безопасности определяются специальной комиссией в зависимости от конкретных условий.

6.138. При восстановлении фундаментов разрушенный бетон удаляется вручную или отбойным молотком и поверхность бетона продувается сжатым воздухом. Горизонтальный уступ, ослабляющий сечение конструкции, делать не следует.

Разработанный Норильскпроектом способ усиления (рис. 19) ремонтируемых свай железобетонной обоймой обеспечивает достаточную надежность работы конструкции. После накопления опыта по ремонту и проведению соответствующих испытаний конструкций рекомендуется решить вопрос о возможном уменьшения армирования и толщины слоя бетона. Для уменьшения жесткости свайных железобетонных фундаментов зданий и сооружений в связи с воздействием низких температур (до -50 -55°С) и влажности верхняя поверхность железобетонной обоймы не должна иметь сопряжения с балками ростверков.

Рис. 19. Усиление сваи железобетонной обоймой
1 - засыпка из глины или глинистого грунта, укрепленного органическими добавками (8-11% битума); 2 - ростверк; 3 - железобетонная свая; 4 - щебеночное основание Н = 250-300 мм, обработанное черным вяжущим; 5 - арматура Æ 16 АII, шаг 150 мм; 6 - арматура Æ 6 АI, шаг 450´450 мм; 7 - железобетонная обойма; 8 - битум БН-II толщиной 5 мм; 9 - 2 слоя рубероида; 10 - опалубка

6.139. При восстановлении столбчатых фундаментов рекомендуется применять бетон марки М 200 и Мрз 200, а свайных фундаментов бетон марки М 300 и Мрз 300, приготовляемый на сульфатостойком цементе с С₃А не более 6% с введением химических добавок (воздухововлекающих противоморозных, пластифицирующих) .

6.140. При укладке бетона в обойму рекомендуется соблюдать следующие условия:

а) зимой температура бетонной смеси при укладке в опалубку должна быть не ниже 10°С. При температуре наружного воздуха ниже -30°С укладка бетона не допускается;

б) непосредственно перед началом бетонирования бетонное основание, на которое опирается обойма, следует прогреть горячим воздухом до его оттаивания;

в) бетонную смесь укладывать с тщательным виброуплотнением и не допускать перерывов в укладке не более 1 ч;

г) в летнее время бетонную смесь к фундаментам, расположенным по средним осям здания, подавать пневмоукладчиками или передвижными  транспортерами;

д) от каждых 10 м³ укладываемого бетона отбирать по три контрольных куба.

6.140.  Электропрогрев бетона рекомендуется производить непосредственно после его укладки и продолжать до набора им прочности не менее 70% R₂₈ (в зоне минимальных температур бетона) с последующим остыванием до 10°С в опалубке. Температура электропрогрева не должна превышать 60°С. Температурный контроль должен вестись по специальным скважинам; заглубленным в бетон не менее чем на 10 см с заполнением журнала электропрогрева по установленной форме. Журнал электропрогрева заверяется производителем работ и предъявляется комиссии при сдаче работ по ремонту фундамента. Температурные скважины после распалубки, рекомендуется тщательно замоноличивать цементно-песчаным раствором.

6.142. При усилении свай стальными обоймами на сваю в зоне ее усиления наносится цементно-песчаный раствор марки М 250, приготовляемый на сульфатостойком цементе и речном песке с введением воздухововлекающих добавок и добавок-ускорителей твердения. При разрушении бетона сваи на глубину ее 4-5 см цементно-песчаный раствор наносится в несколько приемов. На свае после нанесения на нее раствора монтируется с вживанием в раствор посредством струбцин стальной каркас обоймы, предусмотренный проектом. При этом обойма должна перекрывать зону подверженного разрушению бетона сваи не менее чем на 1 м. Все электросварочные работы по монтажу обоймы рекомендуется производить в соответствии с проектом дипломированным сварщиком.

6.143. Гидроизоляцию бетона обойм рекомендуется производить за два раза непосредственно после снятия опалубки по теплому бетону.

6.144. Обратная засыпка восстановленных фундаментов производится после приемки их технической инспекцией. В зимнее время обратная засыпка производится послойно (по 0,3 м) талым песком или местным мерзлым естественным грунтом (не содержащим шлака и щебня) с уплотнением пиевмотрамбовками. Летом обратная засыпка производится местным естественным грунтом с послойной трамбовкой. В обоих случаях обратная засыпка с учетом ее последующей осадки должна превышать планировочную отметку подполья на 0,5 м. Допускается обратную засыпку фундаментов, восстановленных в зимнее время и находящихся в условиях, исключающих проникание в них поверхностных и аварийных вод, производить летом до 15 июля талым грунтом с послойным трамбованием.

Избыточный грунт от котлованов зимой до его смерзания рекомендуется удалять.

7. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЧНОСТИ, МОРОЗОСТОЙКОСТИ И ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОСТИ БЕТОНА, ТВЕРДЕЮЩЕГО В КОНТАКТЕ С ВЕЧНОМЕРЗЛЫМ ГРУНТОМ

7.1. Приобретение бетоном требуемых свойств происходит в результате взаимодействия цемента с водой в процессе его твердения.

Твердение бетона возможно лишь при наличии в нем воды в жидкой фазе; при полном замерзании этой воды твердение бетона прекращается.

7.2. Особенность бетонирования и последующего твердения бетона конструкций в вечномерзлых грунтах состоит в том, что бетон постоянно находится в среде с отрицательной температурой.

7.3. Все методы бетонировании конструкций, бетон которыми твердеет в контакте с вечномерзлым грунтом, направлены на обеспечение условий, при которых жидкая фаза в бетоне сохраняется.

7.4. При бетонировании фундаментов и других сооружений на монолитных скальных и сыпучемерзлых грунтах, используемый по I принципу, на любых грунтах, используемых по II принципу, а также на любых грунтах при устройстве теплоизолирующего слоя, рекомендуется стремиться к созданию условий, обеспечивающих более высокую температуру твердения бетона с тем, чтобы процесс его остывания возможно дольше проходил при положительной температуре. Это способствует ускорению набора прочности и в начальный период твердения и уменьшению количества льда, образующегося в бетоне при его последующем охлаждении ниже 0°C.

7.5. При охлаждении бетона до температуры вечной мерзлоты после набора им части проектной прочности дальнейшее твердение бетона обеспечивается наличием жидкой фазы в тонких капиллярах бетона, замерзающей при температуре ниже 0°С. Чем меньше радиус капилляра, тем ниже температура, при которой вода переходит в лед, в результате чего гидратация цемента будет продолжаться и, как следствие, будет расти прочность и плотность бетона. Темп роста прочности после замерзания бетона определяется зрелостью, при которой он был заморожен: чем бетон прочнее и плотнее, тем тоньше сформировавшиеся в нем капилляры и тем большее количество незамерзшей воды сохранится в бетоне при прочих равных условиях.

7.6. При бетонировании сооружений на просадочных грунтах, используемых по I принципу (см. п. 2.7 настоящего Руководства), без устройства теплоизолирующего слоя между бетоном и вечномерзлым грунтом твердение бетона в этом случае обеспечивается сохранением в нем жидкой фазы введением противоморозных добавок.

7.7. Введение противоморозных добавок в количествах, обусловленных температурой вечномерзлого грунта (табл. 3 и 4), ускоряет твердение и обеспечивает набор заданной прочности бетона, в том числе и в контакте с вечномерзлым грунтом.

В процессе твердения бетона с противоморозными добавками возможны миграция из него веществ, понижающих температуру замерзания поды в вечномерзлом грунте, и, следовательно, протаивание грунта, прилегающего к бетону. Вещества мигрируют из бетона в толщу грунта преимущественно вниз в слои, лежащие под подошвой фундамента, в связи с чем при использовании противоморозных добавок необходимо устраивать гидроизоляционный слой между бетоном и грунтом.

7.8. Миграция веществ в грунт из бетона с противоморозными добавками может привести к образованию жидкостной пленки между вертикальными поверхностями бетона и грунтом, что снижает несущую способность грунта (прил. 1). В этом случае из числа добавок, приведенных в табл. 4, предпочтительны противоморозные добавки XK+HH, НКМ и ННХК, содержащие соли кальция. В этих добавках соли кальция сравнительно быстро взаимодействуют с минералами цементного клинкера, образуя труднорастворимые соединения.

7.9. Замораживание бетона в раннем возрасте приводит к невосполнимой потере конечной прочности, причем потери тем больше, чем раньше произошло замерзание бетона. Замораживание необратимо влияет на структуру бетона раннего возраста, нарушает связь между его компонентами, повышает пористость и водопроницаемость и резко снижает его морозостойкость. В связи этим, как указано в п. 1.11 настоящего Руководства, замораживание бетона до приобретения им указанных в проекте свойств не допускается.

7.10. Методы обеспечения условий твердения бетона конструкций, расположенных в зоне сезонного оттаивания, а также выше дневной поверхности грунта (см. п. 1.7 настоящего Руководства), алогичны методам, применяемым при бетонировании конструкций в обычных грунтах. В зимних, условиях эти методы выбираются в соответствии с «Руководством по зимнему бетонированию применением метода термоса» и «Руководством по электротермообработке бетона».

7.11. Сроки выдерживания бетона конструкций в зависимости от принятого способа производства работ (см. пп. 2.7-2.8 настоящего Руководства) устанавливаются из условий обеспечения заданной прочности бетона в сооружении.

7.12. Ориентировочные величины нарастания прочности бетона и различных температурах твердения в возрасте от 1 до 90 сут приведены:

в табл. 20 - для бетона, приготовленного на портландцементе марок М 400 и М 500 без введения противоморозных добавок или ускорителей, и для бетона, приготовленного на шлакопортландцементе марки М 400 без введения противоморозных добавок или ускорителей;

в табл. 21 - для бетона, приготовленного на портландцементе с добавками-ускорителями и твердеющего в контакте с вечномерзлым грунтом;

в табл. 22 - для бетона, приготовленного па портландцементе с противоморозными добавками и твердеющего в контакте с вечно- мерзлым грунтом;

в табл. 23 - для бетона, приготовленного на портландцементе с противоморозными добавками, твердевшего в начальный период в условиях медленного охлаждения до температуры вечной мерзлоты при последующем твердении в контакте с вечномерзлым грунтом.

7.13. Для создания благоприятных условий твердения уложенного бетона тепловая изоляция опалубки должна обеспечивать такую защиту бетона от рассеивания тепла в окружающую среду, при которой скорость охлаждения бетона составляет 10-15°С в сутки и не превышает 20°С в сутки. В табл. 20 скорость охлаждения бетона принята в интервале 10-20°С в сутки.

7.14. Прочность бетона без противоморозных добавок или ускорителей и сроки выдерживания бетона до набора им заданной прочности ориентировочно определяют по табл. 20 путем последовательного перехода по вертикальным графам в соответствии с фактическим темпом снижения температуры бетона; в горизонтальных графах приведена прочность бетона в различном возрасте в зависимости от его начальной температуры.

Температуру бетона, измеряемую в процессе его твердения, подсчитывают как среднюю с интервалом в 10°. Прочность бетона для промежуточных значении средних температур определяют интерполяцией.

Таблица 20