А.А. Афанасьев, д-р техн. наук, проф., чл.-корр. РААСН, Ю.А. Минаков, канд. техн. наук, И.Б. Абдулин, канд. техн. наук, И.А. Казимиров, инженер
Интенсифицировать технологию монолитного домостроения можно используя методы для ускорения твердения бетона. Это справедливо не только при проведении строительных работ при низких и отрицательных температурах, но и при нормальной атмосферной температуре, поскольку скорость набора прочности бетона значительно отстает от увеличения технологических нагрузок. 
Отсутствие технологий ускоренного твердения бетона, особенно это справедливо для возведения бетонных конструкций при отрицательных температурах, ведет к необратимым деструктивным изменениям, снижающим прочность бетона. Применение противоморозных добавок, как и использование греющих кабелей или камерного прогрева с помощью теплогенераторов, без использования утепляемых опалубок, не позволяет набрать бетону необходимые прочностные характеристики в период строительства.
Не учет этих факторов приводит к необходимости увеличивать армирование конструкций, и использовать другие технологические приемы, основанные на изменении расчетной схемы, используя распределительные стойки, а также использование перераспределения нагрузок по высоте и других приемов.
Механизм набора прочности бетона – сложный и многофазный процесс, включает в себя несколько этапов, а именно тепломассоперенос, состояние структурообразования и напряженно-деформированное состояние.
Учет фазовых превращений и уровень влияния окружающей среды указывают на необходимость создания и использования управляемых режимов теплового воздействия с низкими градиентами температурных полей, снижающими миграцию жидкой фазы, которая способствует деструктивным процессам в бетонных конструкциях[2].
Аналитические исследования воздействия тепловых полей на бетон и оценка влияния температурных полей с использованием численных методов решения уравнения теплопроводности были проведены для различных моделей. Эти модели отражают характер теплопередачи при разных начальных и краевых условиях, и для реальных условий производства работ [3]. В основе исследований принято уравнение теплопроводности
Наиболее распространенным и ответственным конструктивным элементом является монолитное плоское перекрытие. В представленной модели перекрытие принимается в виде неограниченной пластины толщиной R. К нижней поверхности пластины подводится тепловая энергия от излучателя мощностью qc. На поверхности х = 0 постоянно функционирует тепловой источник, что дает первое краевое условие
Охлаждение по закону Ньютона задается с помощью граничного условия третьего ряда, которое характеризует конвективный и лучистый теплообмен между поверхностью и окружающей средой. Практически важной является модель с теплоизоляцией открытой х = R поверхности и теплоизлучателя. Тогда с некоторым допущением
и решение задачи для распределения температурных полей T(x,t) в зависимости от мощности лучистого нагревателя qc, времени теплового воздействия t и начальной температуры TS укладываемого бетона имеет следующий вид
Графики формирования температурных полей для плоских элементов перекрытия и различных условий теплоизоляции приведены на рис. 1. Эти данные дают хорошее приближение экспериментальных и расчетных зависимостей. 
Анализ данных полученных в результате эксперимента показал, что теплоизоляция приводит к замедлению остывания (2–3°С/ч). Замедление остывания слабо зависит от температуры окружающей среды, что является следствием воздействия экзотермии цемента и небольшими теплопотерями. Результаты натурных исследований приведены на рис. 2 в виде графиков температурных полей в зависимости от времени и удельной мощности воздействия и соответствующие показатели набора прочности бетоном. На этих графиках изображены показатели при устройстве монолитных перекрытий толщиной 200 мм, произведенных из бетона класса В 25 при температуре наружного воздуха – 16°С. Температура бетона при укладке – 10°С. Наиболее характерными являются показатели прочности бетона при режиме нагрева в течение 10 часов с удельной мощностью 500 Вт/м2 (кривая 3) и термостном выдерживании 14–16 ч. В этом случае достигается нормативная распалубочная прочность.
Тепловое воздействие осуществляется новыми системами термоактивной опалубки [4], перекрытий, стен, колонн и других конструктивных элементов. Отличительной особенностью тепловых систем этого типа, является использование композиционных токопроводящих плоских и криволинейных элементов, размещаемых под фанерной или металлической палубой с внешней теплоизоляцией. Благодаря плавному или ступенчатому изменению напряжения создается диапазон удельной мощности от от 200 до 1000 Вт/м2.
Высокую эффективность показала термоактивная опалубка перекрытий, созданная в виде многослойной комбинированной конструкции, что снизило массу щитов до 14–16 кг/м2.
Благодаря термоактивной опалубке, бетонирование конструкций стало малозависимым от температуы окружающей среды. Удельный расход электроэнергии на 1 м3 бетона при получении распалубочной прочности і 70% R составил 20–25 квтЧч, что в 2–2,5 раза ниже, чем при использовании более распространенных методов прогрева бетона. Теперь распалубка основных несущих конструкций достигается за 24–30 ч, из которых 8–10 ч составляет цикл разогрева смесей и 16–20 ч – термостное выдерживание.
На рис. 3 изображены технологические этапы устройства опалубки междуэтажных перекрытий, армирования и укладки бетонной смеси. Реализация технологии обогрева термоактивными опалубками показала, что ее применение решает многие вопросы, связанные с экстремальными условиями при проведении строительных работ. Так, предварительное включение термоактивных щитов в режим нагрева обеспечит быстрое таяние снега и наледи, разогрев арматурного заполнения, а также укладку бетонной смеси на поверхность палубы с температурой 60–80°С. Это увеличивает технологичность строительных работ при монолитном домостроении.
Библиографический список
1. Арбеньев А.С. От электротермоса к синэргобетонированию / ВГТУ, Владимир, 1996. 286 с.
2.Афанасьев А.А., Минаков Ю.А. Оценка тепловых полей при ускоренных методах твердения бетонов в монолитном домостроении // Теоретические основы строительства. М., 1998. С. 247–254.
3. Афанасьев А.А., Матвеев Е.П., Минаков Ю.А. Технологическая эффективность ускоренных методов твердения бетонов в монолитном домостроении//Промышл. и гражд. строительство. 1997. № 8. С. 36–37.
4. Патенты РФ: № 2119025 “Способ возведения монолитных бетонных и железобетонных конструкций”, № 2125635 “Термоактивный низковольтный опалубочный щит”.
