Теория и методы зимнего бетонирования

УДК 620.2
ББК 30.3

Д64

Рецензенты:

В.П. Попов — доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой
«Технология и организация строительного производства» Самарского
государственного архитектурностроительного университета;
Б.Г. Иванов — доктор технических наук, профессор кафедры технологии
и организации строительного производства Самарского государственного
архитектурностроительного университета

Доладов Ю.И.

Д64
Теория и методы зимнего бетонирования : учебное пособие /

Ю.И. Доладов. — М. : ФОРУМ : ИНФРАМ, 2019. — 176 с. — (Высшее
образование: Бакалавриат).

ISBN 9785000910887 (ФОРУМ)
ISBN 9785160110400 (ИНФРАМ, print)
ISBN 9785161031056 (ИНФРАМ, online)

В учебном пособии даны основы теории твердения бетона в нормальных

условиях, описано влияние отрицательных температур на бетон в различных степенях его твердения, рассмотрены вопросы технологии бетонирования методом «термоса», бетонирования с химическими добавками, а также
методами искусственного прогрева бетонной смеси в зимних условиях.

Пособие предназначено для студентов высших учебных заведений и соответствует требованиям дисциплин «Технология строительного производства», «Технология возведения зданий и сооружений» по направлению
подготовки специалистов, бакалавров и магистров по специальности
08.03.01 «Строительство» и профилю подготовки «Промышленное и гражданское строительство», может быть использовано студентами специальности 23.05.06 «Строительство мостов и транспортных тоннелей», также
будет полезно специалистам строительной отрасли.

УДК 620.2
ББК 30.3

ISBN 9785000910887 (ФОРУМ)
ISBN 9785160110400 (ИНФРАМ, print)
ISBN 9785161031056 (ИНФРАМ, online)

© Доладов Ю.И., 2015
© Издательство «ФОРУМ», 2015

Введение

К 1980 г. выпуск сборных железобетонных конструкций в нашей
стране достигал 135 млн м3. Причем около 40 млн м3 монолитного бетона укладывалось в зимних условиях строительства. В настоящее
время аналогичные цифры намного скромнее.
Если учесть, что зимнее удорожание при производстве бетонных
работ составляет 40—50 %, то становится ясным, насколько важно
знание специфики и умение выполнять бетонные работы зимой. От
того, насколько грамотно выполняется зимнее бетонирование, зависит стоимость сооружаемого объекта, трудоемкость строительных работ и срок ввода объекта в строй.
Долгое время считалось, что зимой невозможно качественное бетонирование, а за рубежом и сейчас, как правило, бетонные работы
выполняются сезонно, с перерывами на зимний период.
Но в силу различных обстоятельств строители пытались преодолеть рубеж зимних ограничений, сначала робко, а затем, по мере накопления, все увереннее, и в настоящее время бетон укладывают зимой почти в таком же объеме, что и летом.
В развитии и совершенствовании методов зимнего бетонирования можно выделить несколько этапов.
I этап. До 1930 г. Сезонное бетонирование. Так, например, бетонирование Днепровской ГЭС прекращалось на два наиболее холодных месяца.
Сезонный характер строительства болезненно отзывается как на
самом строительстве, так и в народном хозяйстве в целом. Сезонность вызывает текучесть рабочих кадров, простои в работе машин и
механизмов, создает большие трудности в связи с колебаниями в потребности материалов и транспортирования их, задерживает ввод необходимых сооружений в эксплуатацию. Поэтому борьбе с сезонностью уделяется внимание во всех странах.

В США в 1920х гг. был создан специальный комитет, который
долго работал над выявлением потерь в различных отраслях промышленности. Особенно большое внимание при этом было уделено изжитию сезонности в строительстве. По выводам комитета, «ослабление
строительного темпа вызывает понижение деятельности и в других
отраслях производства».
В условиях плановой социалистической системы в народном хозяйстве для максимального развития производительных сил страны
была необходима непрерывность производства во всех отраслях производства, в том числе и в строительстве.
До 1930 г. был только один метод наступления на зиму — бетонирование в тепляках, устраиваемых вокруг всего возводимого объекта.
Это допускалось нормами 1925 г. В тепляках требовалось создание
температуры +5 °C. В зимние месяцы к производству строительных
работ прибегали лишь в отдельных случаях. В этих особо важных случаях за счет чрезвычайно больших затрат труда рабочих, расхода материалов и топлива создавались искусственные «летние» условия в объемных тепляках.
Сезонное строительство приводило к большим хозяйственным потерям, а самое главное, задерживало сроки окончания и сдачи готовых
сооружений в эксплуатацию. Поэтому в связи с широким разворачиванием строительства в Советском Союзе в соответствии с первым пятилетним планом развития народного хозяйства в конце 1929 г. руководство страны впервые дало указание строителям о необходимости изжития сезонности и перехода на круглогодичное производство работ.
В резолюции 17й всесоюзной партконференции 1932 г. была
дана директива об уничтожении сезонности и переходе на повсеместное круглогодичное строительство при всемерном использовании
опыта передовых строительных организаций, отдельных исследователей и растущих кадров постоянных строительных рабочих.
II этап. После 1930 г. В 1930 г. инженер А.М. Гинзбург предложил способ зимнего бетонирования, когда бетон замораживался сразу
после укладки и уплотнения. К этому времени бетон еще не схватывался. Таким методом был построен железобетонный мост в зимний
период в 1931—1933 гг. Однако результат проведенных в ЦНИПС испытаний показал, что это предположение было ошибочным. Преждевременное применение его на ряде строек привело к серьезным дефектам и даже авариям.

4
Введение

Поэтому до сих пор технические условия на зимние работы не
разрешают преждевременное замораживание бетона.
В 1931 г. вместо способа замораживания профессор И.А. Кириенко предложил применяющийся им в небольших размерах еще в
1910 г. способ предохранения бетона от замерзания лишь на период
схватывания и начального твердения, определяемый им в 36 ч.
Этот способ хотя и являлся шагом вперед, но не устранял всех недостатков преждевременного замораживания бетона.
В 1930е гг. разработан и научно обоснован новый по тем временам метод «термоса» — метод, по которому бетон укладывают на морозе и утепляют в конструкциях на необходимый срок, определяемый
расчетом. Сделан новый крупный шаг вперед в теории и практике
зимнего бетонирования.
Однако многие исследователи и практики переоценили роль тепловыделения при твердении цемента. Появились высказывания за
широкое применение способа «термоса», включая и достаточно легкие конструкции. Но опыт вскоре показал, что метод «термоса» имеет
только свою область применения и на все случаи жизни не годится.
В 1939 г. появились утверждения некоторых специалистов, что при
малом значении водоцементного отношения бетон и раствор твердеют
на морозе так же, как и в летних условиях. Однако тщательные проверки
в лабораторных условиях показали ошибочность таких заявлений.
Многие другие предложения, высказывавшиеся в свое время в
печати и на разных конференциях, подвергались экспериментальной
проверке и критическому рассмотрению. И ошибочные предложения
имели положительную роль, поскольку они побуждали к размышлению, поиску новых и совершенствованию уже известных методов
зимнего бетонирования.
III этап. 1941—1945 гг. В военные годы строители вошли, имея
опыт первых пятилеток ведения строительных работ в зимнее время.
Этот опыт сыграл огромную роль, особенно тогда, когда потребовалось быстро возводить здания для срочного использования переброшенных на восток предприятий.
В условиях длительных суровых уральских и сибирских морозов
зимой 1941/42 и 1942/43 г. строители с честью выполнили задания руководства страны.
В зимние месяцы начинались и заканчивались введением в строй
зданий не только отдельных цехов, но и целых заводов.

Введение
5

На стройки, имевшие наиболее важное оборонное значение, для
оказания технической помощи были направлены научные сотрудники, которые ранее занимались исследованиями и разработкой технических условий и инструкций по производству строительных работ в
зимних условиях.
Это дало возможность не только решать возникавшие в процессе
производства скоростного зимнего строительства вопросы, но и творчески использовать имевшийся опыт для усовершенствования существующих методов.
IV этап. Послевоенные годы. В первые годы после войны на строительстве крупных гидротехнических сооружений ежегодно укладывались миллионы кубометров монолитного железобетона. А с 1955 г. началось широкое внедрение в нашей стране сборного железобетона.
Широкое развитие производства и применение сборного железобетона приводят к повышению качества, ускорению темпов и повышению эффективности строительства. При этом благодаря успешному выполнению работ в любое время года резко сокращаются сроки
ввода сооружений в эксплуатацию.
Однако изза чрезмерного увлечения сборным железобетоном
уменьшилось внимание к проблемам монолитного. С 1965 г. изменилась односторонняя увлеченность строителей. Перед строителями
была поставлена задача выбирать те или иные решения, исходя из
точного техникоэкономического расчета, подтвержденного практикой. Это относится прежде всего к рациональному, научно обоснованному соотношению между сборным и монолитным железобетоном, возведению сборномонолитных конструкций, зданий и сооружений наряду с полносборными.
А в постановлении Совета Министров СССР «О некоторых мерах
по повышению технического уровня производства железобетонных
конструкций и более эффективному использованию их в строительстве», принятом в январе 1977 г., было указано, что в ряде случаев допускалась необоснованная замена монолитных железобетонных конструкций сборными, что влекло за собой увеличение сметной стоимости строительства.
Между тем, несмотря на имевшие место недостатки, производство бетонных работ в зимнее время в послевоенные годы продвинулось значительно вперед. Появились новые методы, постоянно совершенствуются старые.

6
Введение

Современные методы производства строительных работ в зимних
условиях сложились в результате длительного отбора и совершенствования многочисленных предложений.
В Советском Союзе в этом направлении на протяжении 50 лет
в Центральном научноисследовательском институте промышленных
сооружений (ЦНИПС), Дорожном научноисследовательском институте (ДорНИИ), Всесоюзном научноисследовательском институте по
строительству предприятий нефтяной промышленности (ВНИИСтройнефть), Государственном ордена трудового красного знамени
научноисследовательском, проектноконструкторском и технологическом институте бетона и железобетона им. А.А. Гвоздева (НИИЖБ),
Центральном научноисследовательском и проектноэкспериментальном институте организации механизации и технической помощи
строительству (ЦНИИОМТП), Всероссийском научноисследовательском институте гидротехники им. Б.Е. Веденеева (ВНИИГ), институте «Оргэнергострой», Московском химикотехнологическом институте, Ленинградском политехническом институте, Новосибирском
инженерностроительном институте и в ряде других организаций проводилась повседневная творческая работа.
Велика роль русских и советских ученых в развитии теории и
практики зимнего бетонирования. Специалистам всего мира известны имена русских и советских ученых, таких как В.Н. Юнг, Н.А. Белелюбский, И.Г. Малюга, Р.А. Щуляченко, А.А. Байков, И.А. Киреенко, С.А. Миронов, Б.Г. Скрамтаев, Б.А. Крылов, В.С. Лукьянов,
А.С. Арбеньев, В.Н. Сизов и другие.
К числу последних значительных работ следует отнести работы:
В.П. Лысова, Р.А. Минеева, Д.М. Пикуса и других. Белорусского национального технического университета «Проектирование технологии термообработки бетона с использованием методов контактного
электрообогрева»; А.И. Гныря, С.В. Коробкова Томского государственного архитектурностроительного университета «Технология бетонных работ в зимних условиях».
Над вопросами теории и практики зимнего бетонирования работают во многих зарубежных странах. Они неизбежно привлекают к
себе большое внимание в таких странах Европы, как Великобритания, Бельгия, Дания, Германия, Норвегия, Польша, Франция, Финляндия, Чехия, Словакия и другие. Из стран Америки можно назвать
Канаду, США, из стран Азии — Китай и Японию, в которых произВведение
7

водство строительных работ в зимних условиях имеет большое народнохозяйственное значение.
В других странах в силу их климатических условий вопросы теории и практики зимнего бетонирования представляют меньший интерес для строителей или совсем их не интересуют.
Как признание заслуг советской науки и проявление повышенного интереса к опыту советских строителей явилось проведение в октябре 1975 г. в Москве Второго международного симпозиума по зимнему бетонированию, организованного Международным союзом
лабораторий по испытанию и исследованию материалов и конструкций (РИЛЕМ) и Госстроем СССР.
Для справки следует заметить, что РИЛЕМ был основан в 1947 г.
в Париже. Он входит в Союз международных технических организаций, который находится в консультативном статусе с ЮНЕСКО (международная организация при ООН, занимающаяся вопросами международного сотрудничества в области просвещения, науки и культуры, созданная в 1945 г.).
Первый международный симпозиум по зимнему бетонированию
состоялся в феврале 1956 г. в Копенгагене (Дания).
В работе второго симпозиума приняли участие представители
16 стран: Бельгии, Болгарии, ГДР, Индии, Канады, Монголии, Польши, Румынии, СССР, США, Франции, Финляндии, Швеции, Швейцарии, Чехословакии, Японии.
Симпозиум дал возможность участникам ознакомиться с важнейшими достижениями в области теории и методов зимнего бетонирования, обменяться мнениями о наиболее актуальных направлениях
дальнейших исследований в этой области. Это позволит лучше использовать результаты исследований для усовершенствования и разработки новых методов бетонирования монолитных конструкций,
монтажа сборных изделий и возведения сооружений из сборномонолитного бетона и железобетона при отрицательных температурах.
За рубежом уложенный в конструкциях бетон при небольших отрицательных температурах чаще выдерживают с термосным остыванием, применяя при этом простейшие теплоизоляционные материалы (соломит, сено, картон).
При наиболее низких температурах наружного воздуха и там, где
это требуется по условиям производственного процесса, за рубежом
применяют легкие брезентовые или фанерные тепляки. Обогрев теп8
Введение

ляков производится паром и теплым воздухом до температуры +20 °C,
а в некоторых случаях и до +40 °C.
Отличительной чертой наших методов производства работ является их разнообразие и применение более совершенных, хотя и более
сложных методов работ.
В практике отечественного зимнего строительства известны следующие методы.
1. Метод «термоса».
2. Бетонирование с применением противоморозных добавок.
3. Воздухои паропрогрев бетона. Бетонирование в тепляках.
4. Электропрогрев бетона.
5. Прогрев греющими изолированными проводами.
6. Предварительный разогрев бетонной смеси (ПРБС).
7. Индукционный прогрев.
8. Инфракрасный прогрев.
9. Кондуктивный прогрев.
Один из этих методов выбирается и применяется в период наступления ожидаемой среднесуточной температуры наружного воздуха
ниже +5 °C и минимальной суточной температуры ниже 0 °C, а также
при бетонировании конструкций, расположенных в вечномерзлых
грунтах.
Для строительства очень нужны специалисты по выполнению бетонных работ в зимнее время, поскольку значительная часть новостроек нашей страны находится в суровых климатических условиях с
температурой до −60 °C.
Умение выполнять бетонные работы зимой требуется и от строителей средней и даже южной полосы страны, где резкие перепады
температуры между дневными и ночными часами суток.
Зимнее бетонирование конструкций связано со многими смежными дисциплинами: строительными материалами, химией, физикой (в особенности с ее разделом электротехники), экономикой и
даже с общественными науками. Связь с общественными науками
объясняется тем, что в возведении сооружений участвует человек —
рабочий в особых экстремальных условиях. От его понимания и умения выполнять бетонные работы зимой зависит срок и качество сдаваемого объекта.

Введение
9

Глава 1
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА
БЕТОНИРОВАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ

Бетонные работы состоят из нескольких процессов (рис. 1):
• приготовление бетонной смеси;
• транспортирование;
• укладка, уплотнение;
• уход за бетоном.
Каждый процесс имеет свои особенности, и на каждом из перечисленных этапов технологической цепочки могут возникнуть отклонения, которые повлияют в конечном итоге на качество бетонируе
мой конструкции.
Рассмотрим некоторые особенности применительно к зимнему
бетонированию.

Рис. 1. Технологическая схема бетонирования