Сварочные работы. 
Металлические и железобетонные конструкции. 
Монтаж

При температурах до -20°С сварка выполняется по обычной технологии, но при повышенном токе.

В связи с тем, что понижение температуры металла отрицательно влияет на качество сварных соединений, для работы при более низких температурах вносятся изменения в технологию и организацию сварочных работ, которые должны быть отражены в проекте производства работ. К зимнему периоду года утепляются сварочные посты, помещения (контейнеры) для хранения сварочного оборудования и сварочных материалов, оборудуются для сварки монтажных соединений легкие переставные укрытия, устройства для обогрева рук сварщиков.

Электроды и флюсы при подготовке их к работе сушатся, и после просушки помещаются в пеналы сварщиков, которые сохраняют на морозе их температуру +45°С.

При дуговой сварке в зоне плавления металла достигает 1600 °C, а на периферийных участках она ниже. Разница в температуре свариваемых стальных элементов является одной из причин деформации.

Перед сваркой свариваемые элементы очищаются от наледи и снега, а их поверхность просушивается. Для этого применяются форсунки, горелки и индукционные нагреватели. Тщательно завариваются кратеры и замыкающие участки швов, а также выполняются прихватки. При температуре ниже -30°С прихватку рекомендуется заменять сплошным швом. При сварке дефектных участков предварительно свариваемые детали подогреваются. При этом швы накладываются валиками небольшого сечения.

Для ванной сварки арматурных стержней (вертикальных и горизонтальных) диаметром 20 мм и более вместо медных форм применяются графитовые. Такие формы менее теплоемки и обладают большим термическим сопротивлением, что способствует более равномерному остыванию металла в стыке. Рекомендуется также предварительное утепление сварочных форм теплоизоляционными материалами.

Заделка монтажных стыков

При заделке монтажных соединений в зимних условиях принимаются меры, исключающие замораживание бетона в стыке до достижения им определенной прочности, зависящей от вида конструкции. Прочность бетона в стыках до замерзания должна быть не менее 70% от проектной прочности. Для получения требуемой прочности в заделке и выдерживании стыков в короткий срок необходимо класс бетона назначать в 1,5—2 раза выше проектной прочности бетона стыкуемых элементов.

Перед заделкой стыков поверхности элементов должны быть очищены от снега, наледи и грязи и нагреты до положительной температуры. Смачивание поверхностей производится раствором, состоящим из 20% хлористого кальция и 10% поваренной соли, растворенных в подогретой воде.

Для обеспечения влажного режима выдерживания заделки в стыках, уменьшения усадки и увеличения сцепления в контактном слое в зимних условиях стыки необходимо укрывать гигроскопическим материалом. При этом укрытые стыки необходимо поливать водным раствором поваренной соли или хлористого кальция.

Способы заделки соединений в зимних условиях основаны на следующих принципах: замораживание бетона, введение в бетон противоморозных добавок, тепловой обработки бетона.

Замораживание бетонов и растворов на начальной стадии может применяться для заделки соединений, не воспринимающих расчетных усилий и не имеющих закладных элементов. К таким относятся продольные швы между панелями перекрытий жилых зданий, плитами покрытий промышленных зданий, вертикальные стыки фундаментов и внутренних стен.

Применение бетонов с противоморозными добавками — наиболее простой способ. Сущность этого способа состоит в том, что в бетонную смесь вводится водный раствор химических вещества, который не замерзает при температуре ниже 0 °C и обеспечивает взаимодействие воды с цементом. За счет этого бетон набирает прочность и при отрицательных температурах.

Вид применяемых добавок и их количество зависят от типа стыка и температуры наружного воздуха. Наиболее часто применяются следующие противоморозные добавки: хлористый кальций CaCL₂, хлористый натрий NaCl, поташ (углекислый калий) К₂С0₃, нитрит натрия NaN0₃.

Применение бетона с противоморозными добавками имеет определенные ограничения. Так, нитрит натрия допускается применять при температуре не ниже -15°С, а поташ — при температуре до -25°С. Поташ и нитрит натрия можно применять в качестве противоморозных добавок для заделки армированных стыков, так как они не вызывают коррозийного разрушения, а хлористый кальций и хлористый натрий нельзя применять в стыках с выпусками арматуры или стальными закладными элементами, а также в тех случаях, когда недопустима гигроскопичность стыков и швов.

Введение

в состав бетонных смесей хлористых солей и поташа резко сокращает сроки схватывания смеси, в то время как введение нитрита натрия на них не влияет.

Марка бетона с противоморозной добавкой устанавливается в соответствии с ППР, если там нет никаких рекомендаций; используется бетон, марка которого на ступень выше марки стыкуемых элементов.

Тепловая обработка бетона в стыках выполняется с помощью электронагревательных устройств или непосредственным прогревом бетона электрическим током. В качестве нагревательных устройств применяются отражательные печи, греющая опалубка, а также используется индукционный способ.

Отражательные печи, снабженные инфракрасными излучателями, как правило, применяются для внешнего обогрева стыков стеновых панелей (рис. 15.1, а), колонн (рис. 15.1, б), балок с колонной (рис. 15.1, в).

Рис. 15.1. Схемы установки устройств инфракрасного излучения для обогрева стыка конструкций:

а — стеновых панелей; б — колонн; в — балок с колонной;

1 — электронагреватель; 2 — отражатель Греющая опалубка бывает мягкая и жесткая. Мягкая опалубка выполняется в виде манжета из резины, брезента или других материалов с впрессованными в них электродами. Жесткая греющая опалубка изготовляется из двух слоев асбестоцементных плит, между которыми устанавливается спираль из нихрома. Такая опалубка совмещает в себе опалубку и нагревательное устройство.

Жесткая опалубка с проволочными нагревателями применяется для обогрева бетона в стыках колонны с колонной (рис. 15.2, а) и ригеля с колонной (рис. 15.2, б). Основные элементы такой опалубки — боковые щиты с закрепленными на них обогревательными кассетами 3. В качестве утеплителя используется шлаковата, уложенная между асбестовым картоном. Подвижная бетонная смесь загружается через воронку. Перед укладкой бетонной смеси греющая опалубка устанавливается в проектное положение и включается в сеть на 2—8 ч, чтобы отогреть стыкуемые элементы до температуры 15…20 °С.

При индукционном способе обогрева на наружную опалубку наматываются изолированный провод, через который пропускается переменный ток. Образующееся магнитное поле вызывает вихревые токи, разогревающие арматуру и бетон. Число витков провода, определенное расчетом, указывается в ППР. Индукционный способ наиболее целесообразен для прогрева соединений колонн железобетонного каркаса многоэтажных зданий. Прогрев обычно ведется при пониженных напряжениях через понизительные трансформаторы. Перед заполнением стыка бетонной смесью стыкуемые элементы отогреваются.

Для сохранения теплоты и уменьшения расхода электроэнергии стыки, бетонируемые в металлической опалубке, утепляются.

Рис. 15.2. Схемы греющей опалубки с проволочными нагревателями для прогрева стыков:

а — колонн; б — ригеля с колонной; 1 — колонна; 2 — опалубка; 3 — греющие кассеты; 4 — уголки; 5 — изолированный электропровод; 6 — ригель При бетонировании стыков простой конструкции с небольшим процентом армирования целесообразно применять электропрогрев. Этим способом можно замоноличивать стыки практически при любых температурах воздуха. Наиболее часто применяются электродный прогрев, при котором необходимую прочность бетона получают в более короткие сроки. Что особенно важно для конструкций, замоноличиваемых в процессе монтажа. Этим способом прогреваются бетон в стаканах фундаментов, стыках между стенками стаканов фундамента с колонной (рис. 15.3, а, б), между колоннами, в соединениях ребристых плит (рис. 15.3, в) и в других случаях.

Рис. 15.3. Схема электропрогрева бетона в стыках:

а — колонн с фундаментом сполошного сечения; б — колонн с фундаментом двухветвевых; в — ребристых плит; 1 — фундамент; 2 — бетон; 3 — электрод; 4 — колонна; 5 — утеплитель; 6 — пароизоляция Электропрогрев не рекомендуется применять для густоармированных стыков, а также для стыков с высоким модулем поверхности, где бетон может оказаться пересушенным.

При электропрогреве свежеуложенный бетон является проводником тока и нагревается при его прохождении. Для прогрева стыков применяются стержневые, полосовые, сетчатые и другие электроды в зависимости от конструкции стыка. Бетонная или растворная смесь укладывается между установленными разнофазными электродами. Ток включается сразу же после уплотнения уложенного бетона.

Контрольные вопросы

• 1. Как предохраняют дно котлована от промерзания?
• 2. Какие мероприятия необходимо выполнять при производстве сварочных работ в зимнее время?
• 3. Какими способами заделывают стыки конструкции при отрицательных температурах?
• 4. Для чего применяют бетоны с противоморозными добавками при заделке стыков?
• 5. Почему хлористый кальций и хлористый натрий не допускается применять в качестве противоморозных добавок в бетонные смеси для заделки армированных стыков?
• 6. Для чего прогревают стыки жесткой греющей опалубкой?
• 7. В каких случаях целесообразно применять индукционный способ прогрева?
• 8. В каких случаях не рекомендуется применять электродный способ прогрева?