Воздействия на монолитные конструкции из пенобетона в зимних условиях

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования

«Магнитогорский государственный технический
университет им. Г. И. Носова»
(ФГБОУ ВО «МГТУ им.Г.И.Носова»)
Кафедра строительного производства 



НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

на тему: Воздействия на монолитные конструкции из пенобетона в зимних условиях



Исполнитель:     Сельбах О.В.    студентка _2_курса   ССм-16-1  группа
Руководитель: _Пермяков М.Б., к.т.н., доктор Ph.D._






Магнитогорск, 2018

Оглавление
1 Анализ проблемы	3
1.1 Пенобетон: что это такое; из каких составляющих материалов производится; оборудование для изготовления на строительной площадке и подачи в конструкцию	3
1.2 Анализ современных существующих методов зимнего бетонирования, выбор приемлемых для монолитного пенобетона	8
1.3 Анализ современных типов опалубки и выбор приемлемых для монолитного пенобетона	18
1.4 Определение проблемы, цели, задач и объекта работы	24
2 Исследование материалов и технологического оборудования для возведения конструкций из монолитного пенобетона	26
2.1 Материалы, применяемые в заданном регионе, и конструкции, возводимые из монолитного пенобетона	26
2.2 Технологическое оборудование, применяемое для возведения конструкций из монолитного пенобетона	29
3 Обобщение технологий производства работ с пенобетоном в зимних условиях	33
3.1 Технология возведения конструкций из монолитного пенобетона	33
3.2 Зимние методы бетонирования, приемлемые для пенобетона	36
4 Применение технологии возведения монолитных конструкций из пенобетона в зимних условиях	41
4.1 Возведение двухэтажного дома из 10-и блокированных блок-секций с несущими конструкциями стен из монолитного пенобетона	41
4.2 Методы ускорения твердения конструкций из монолитного пенобетона	46
4.3 Расчеты параметров термосного выдерживания и электропрогрева	53
4.4 Экономическая эффективность	62
Библиографический список	74
Приложение 1. Теплотехнические расчеты ограждающих конструкций стен …………….76
     


1 Анализ проблемы

     1.1 Пенобетон: что это такое; из каких составляющих материалов производится; оборудование для изготовления на строительной площадке и подачи в конструкцию
      
     Пенобетон пpeдcтaвляeт coбoй легкий пopиcтый мaтepиaл, кoтopый дaжe не тoнeт в вoдe. При этом он соотвeтcтвуeт вceм тpeбoвaниям нopмaтивныx дoкумeнтoв, кoтopыe пpeдъявляютcя к cтpoитeльным мaтepиaлaм по мopoзocтoйкocти, пpoчнocти и нeкoтopым другим пapaмeтpaм. По сути, он пpeдcтaвляeт coбoй вcпeнeнный цeмeнтнo-пecчaный pacтвop. Причем, пpoцecc oбpaзoвaния пop кoнтpoлиpуeт cпeциaльнaя элeктpoникa, кoтopaя oбecпeчивaeт выcoкую тoчнocть eгo изгoтoвлeния. На рис.1 приведен срез конструкции из монолитного пенобетона.

Рис.1. Структура конструкции из пенобетона
      
     Moнoлит из пeнoбeтoнa oблaдaeт pядoм дocтoинcтв, cpeди кoтopыx мoжнo выдeлить cлeдующиe мoмeнты: 
     – тeплoизoляциoнныe cвoйcтвa в 5-10 paз лучшe, чeм у киpпичнoй cтeны тoй жe тoлщины;
     – oблaдaeт cвoйcтвoм «дышaть», блaгoдapя чeму в пoмeщeнии oбpaзуeтcя блaгoпpиятный микpoклимaт, пpaктичecки идeнтичный микpoклимaту в дepeвянныx дoмax;
     – xopoшиe oгнeзaщитныe cвoйcтвa, лeгкocть, блaгoдapя чeму умeньшaeтcя нaгpузкa нa фундaмeнт;
     – цeнa мaтepиaлa нижe, чeм нa oбычный бeтoн;
     – влaгocтoйкocть – нeaвтoклaвный мaтepиaл, в oтличиe oт aвтoклaвнoгo, oблaдaeт зaкpытoй пopиcтoй cтpуктуpoй;
     – экoлoгичнocть – мaтepиaл нe coдepжит в cвoeм cocтaвe вpeдныx вeщecтв;
     – выcoкaя cкopocть cтpoитeльcтвa;
     – пpocтoтa oбpaбoтки – к пpимepу, нe пoтpeбуeтcя aлмaзнoe буpeниe oтвepcтий в бeтoнe или peзкa жeлeзoбeтoнa aлмaзными кpугaми, тaк кaк paзpeзaть мaтepиaл мoжнo oбычнoй нoжoвкoй, a для выпoлнeния oтвepcтий мoжнo вocпoльзoвaтьcя дpeлью.
     Несмотря на наличие таких замечательных достоинств, монолитный пенобетон все-таки обладает и некоторыми недостатками. К ним относится в пepвую oчepeдь то, чтo кaчecтвo мaтepиaлa зaвиcит oт тoчнocти coблюдeния peцeптуpы. Изгoтoвлeниe пeнoбeтoнa тpeбуeт лaбopaтopнoй cкpупулeзнocти, и любoe oтклoнeниe знaчитeльнo cнижaeт кaчecтвo мaтepиaлa, чтo в дaннoм cлучae нeдoпуcтимo. Тем не менее этoт нeдocтaтoк устраняется применением cпeциaльныx уcтaнoвoк c дoзaтopaми, кoтopыe paзмeшивaют пенобeтoнную смесь и пocтaвляют eгo нa мecтo зaливки пpи пoмoщи тpубoпpoвoдa, либо в конструкцию с помощью шланга. Kpoмe тoгo, низкaя плoтнocть пенобeтoннoгo мaтepиaлa пpивoдит к нeoбxoдимocти вoзвeдeния нecущиx кapкacoв, что в свою очередь тpeбуeт дoпoлнитeльных трудовых и финaнcoвых зaтpaт.
     В таблице 1 представлены отработанные составы пенобетонных смесей для различных марок. Подбор количественного состава ингредиентов для смеси – один из ключевых моментов получения монолитной конструкции с необходимыми основными свойствами: прочность, теплопроводность, объемный вес.
     Судя по составу пенобетонной смеси можно сказать, что этот материал схож с обычным бетоном, в который так же входят песок, цемент и вода. Однако пенобетон обладает более высоким водоцементным отношением и наличием пены для образования пор, вследствие чего появляются некоторые отличия в поведении пенобетонной смеси и обычной бетонной, а так же в конечных характеристиках конструкций из этих материалов.
     Технология строительства из монолитного пенобетона подразумевает изготовление смеси непосредственно на строительной площадке. При замешивании раствора в него добавляют специальные пенообразователи, благодаря которым получают необходимую пористость материала.
     В настоящее время на рынке присутствует огромное количество различных пенообразователей. При этом их можно разделить на 3 основные группы: протеиновые (белковые), клееканифольные и синтетические (алкилсульфатные) пенообразователи – в зависимости от состава и происхождения (природы). Все пенообразователи должны удовлетворят требованиям, предъявляемым в производстве пенобетона, таким как: технико-экономические, постоянство свойств, достаточные сроки хранения, малый расход, простота приготовления, высокая кратность и стойкость, соответствие санитарно-гигиеническим нормам, достаточная стойкость пены в растворе, стойкость смеси во времени.
Таблица 1. Отработанные составы пенобетона

      
     Основные критерии оценки свойств пенообразователей: концентрация пенообразователя при приготовлении стойкой пены; кратность пены и коэффициент стойкости пены в вяжущем растворе. Эти показатели необходимо использовать для первоначальной оценки качества пенообразователя.
     Пенообразователь представляет собой однородный состав от светло-желтого до коричневого цвета, в основном поставляется на рынок в бочках или цистернах. Продукт полностью безопасен и малотоксичен. Зачастую его выпускают как пеноконцентрат. Соответственно уменьшаются рабочие объемы, так как для получения 100 литров раствора берется 97 литров воды и 3 литра пеноконцентрата. При многократном замораживании и размораживании, состав и свойства пенообразователя для пенобетона не изменяются. Массу просто тщательно перемешивают до получения однородной консистенции и используют. Пена образуется из пенообразователя, воздуха и чистой воды. Весь процесс происходит в специально разработанных установках. Далее ее добавляют в основную цементную смесь в смеситель.
     Чаще всего в строительстве применяются синтетические и белковые пенообразователи. Синтетический применяется в основном в бароустановках и обладает следующими свойствами: увеличивает срок схватывания и отвердевания массы; негативно влияет на прочность; снижает стойкость массы к различным добавкам (с некоторыми вступает в реакцию). Белковый относится к более современным средствам и применяется в пеногенераторных установках. С помощью него получается материал, соответствующий ГОСТу №25485-89 «Бетоны ячеистые». Можно выделить несколько важных характерных свойств: минимально влияют на срок схватывания и отвердевания массы; практически не влияют на прочность; пенобетонная масса получается очень стойкая; низкая устойчивость к ускорителям (иногда нет необходимости в них); получение товара плотностью от 300 кг/см3.
     Применение того или иного пенообразователя диктуется условиями производства на строительной площадке, в частности температура окружающей среды и необходимое тепловое воздействие, применяемыми в растворе добавками, а так же требуемыми характеристиками монолитной конструкции. В таблице 2 приведены предельные температуры нагрева пен при термическом воздействии на пенобетонную смесь, требуемом при производстве работ в зимних условиях.
     Для приготовления и подачи пенобетона в конструкцию применяется профессиональное оборудование: пеногенератор, насос для подачи пенобетонной смеси на расстояние в конструкцию, смеситель для приготовления пенобетонной смеси (рис.2).


Таблица 2. Предельные температуры нагрева различных пен

      
     Приготовление пенобетона ведется в построечных условиях с применением современного оборудования, которое в настоящее время присутствует на рынке в огромном количестве, различной комплектации и производительности. Для питания электрооборудования на строительной площадке используются дизель-генераторы, трансформаторные подстанции временного или постоянного электроснабжения в зависимости от объемов строительства.
      

      Рис.2. Структурная схема приготовления и подачи пенобетонной смеси в конструкцию (на строительной площадке вместо п.7 – конструкция)
     1.2 Анализ современных существующих методов зимнего бетонирования, выбор приемлемых для монолитного пенобетона

Производство бетонных работ в зимний период имеет основную опасность – это замерзание воды в бетонной смеси при отрицательной температуре наружного воздуха. В этом случае вода, не вступившая в реакцию с цементом, замерзает и как лед в химической реакции с цементом участвовать не может, а, следовательно, реакция гидратации останавливается и бетон не твердеет. В то же время переход воды в лед влечет увеличение объема воды в бетоне, значительно увеличивая силу внутреннего давления. Раннее замораживание бетона опасно нарушением структуры бетона, так как бетон еще не набрал необходимой прочности. И в дальнейшем после размораживания бетона, когда лед переходит в состояние воды и вступает в реакцию с цементом, нарушенная структура бетона не поддается полному восстановлению.
Итак, образование льда в бетоне с увеличением в объеме до 10% нарушает структуру бетона и останавливает гидратацию цемента. Следствием чего становится остановка набора прочности, невосстанавливаемая весомая потеря проектной прочности бетона вне зависимости от дальнейшего нормального его выдерживания, сильное снижение морозостойкости бетона и нарушение сцепления цементного теста с арматурой.
При одинаковых условиях твердения раннее замерзание значительнее всего вредит бетонам с повышенным В/Ц отношением и большим расходом цемента. Этот факт необходимо особенно учитывать, потому что пенобетон имеет оба этих недостатка.
Существует два направления ведения бетонирования с целью недопущения образования льда в бетоне: 1. бетонирование безобогревным способом, например, с применением добавок, 2. бетонирование с термической обработкой, то есть нагревая бетонную смесь различными методами и выдерживая его при плюсовой температуре до достижения им критической прочности, когда замерзание бетона уже безопасно.
На основании СП 70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции», раздел 1. «Монолитные железобетонные конструкции» запрещается замораживать бетон или охлаждать его ниже расчетной температуры до достижения им прочности менее указанной в таблице 3.




Таблица 3. Допустимая прочность бетона при промерзании 
Марка бетона до
Прочность бетона, в % от проектной

без противоморозных добавок
с противоморозными добавками

А
Б
Г
Д

150
50
70
80
100
-
200
40



30
300
40



25
400
30



20
500
30



-
                                                                       
Примечание. А - в обычных конструкциях; Б - в конструкциях, подвергающихся по окончании выдерживания переменному оттаиванию и замораживанию; Г - с предварительно напрягаемой арматурой; Д - подвергающихся после окончания выдерживания действию расчетного давления воды, с повышенными требованиями по морозостойкости, газо- и водонепроницаемости.

Указанное выше требование не относится к бетонам, приготовленным с противоморозными добавками, которые, оказывая влияние на физико-химический процесс твердения бетона, обеспечивают при отрицательной температуре выдерживания набор необходимой прочности бетоном. Минимальный предел температуры зависит от вида и количества добавки.
В отношении воздействия на бетон до и после укладки его в конструкцию выделяют две большие ветви зимнего бетонирования: пассивная и активная обработка бетона (рис. 3).
Способы пассивной обработки: метод термоса, использование специальных цементов для бетонирования при отрицательных температурах и бетонирование с применением противоморозных добавок.
Способы активной обработки: предварительный разогрев; сквозной электроразогрев; периферийный обогрев; применение термоактивных опалубок; камерный обогрев; инфракрасный и индукционный обогрев; бетонирование в тепляках.
Краткое описание или характеристика каждого из этих способов.
• Бетонирование с применением противоморозных добавок: в бетонную смесь вводят добавки, понижающие температуру замерзания воды и обеспечивающие реакцию гидратации цемента и твердение бетона при отрицательных температурах. Благодаря таким добавкам вода при отрицательной температуре остается в жидком состоянии и способна вступать в химическую реакцию.

Рис.3. Способы зимнего бетонирования

Противоморозные добавки: Поташ; Нитрит натрия; Хлорид кальция с хлоридом натрия; Нитрат кальция с мочевиной; Нитрит-Нитрат кальция с мочевиной; Хлорид кальция с нитратом натрия; Нитрит – нитрат хлорида кальция; Нитрит – нитрат хлорида кальция с мочевиной и другие. Использование добавок дает возможность при температуре твердения бетона до -25°С к 28 суточному возрасту набрать до 50% марочной прочности.
Данный способ может быть использован для монолитного пенобетона. Однако следует обратить внимание на совместимость противоморозных добавок и пенообразователей. 
• Метод термоса: используется тепло бетонной смеси (предварительный подогрев наполнителей и воды) и тепло, выделяемое при химической реакции воды и цемента, для набора бетоном заданной прочности в процессе его медленного остывания в утепленной опалубке. Простота и широкое применение метода на строительных площадках служат поводом более глубокого его изучения и применения для монолитного пенобетона.
• Использование спец.цементов для бетонирования позволяет при температуре твердения 
–15°С набрать бетону прочность в 7-ми суточном возрасте до 70% марочной.
Дефицит таких цементов, а иногда и низкая скорость набора прочности бетонов на такой основе не позволили этому способу зимнего бетонирования получить широкого распространения в строительной практике. Именно поэтому применение в пенобетоне спец.цементов не позволит эффективно решить стоящие в работе задачи.
• Предварительный разогрев (паро- или электроразогрева): это форсированный разогрев бетонной смеси до укладки её в конструкцию для:
– расширения границ использования метода термоса в конструкциях с модулем поверхности Мп= 8..12;
– интенсификации процесса твердения бетона в ранние сроки; целесообразнее использовать тепло от экзотермической реакции при гидратации цемента. 
При разогреве пенобетонной смеси перед ее укладкой в конструкцию необходимо учитывать поведение пен при воздействии повышенных температур. Конечно, применение теплой воды и подогретого наполнителя будет положительно влиять на процесс твердения пенобетона. Но каковы температурные пределы стойкости пен при подогреве? Это один из важнейших вопросов, решаемых в работе.
• Периферийный электроразогрев: это передача тепла от термоэлектрических матов, панелей, щитов и т. п., расположенных на поверхности конструкции, свежеуложенному бетону до набора необходимой прочности. Так как такой метод зимнего бетонирования не является широко используемым, то и в работе не рассматривается.
• Применение термоактивной опалубки: метод целесообразен при использовании инвентарных опалубок с металлической или фанерной палубой при бетонировании конструкций сложной конфигурации. Наиболее эффективна термоактивная опалубка при возведении густроармированных конструкций и сооружений. Обогрев бетона в термоактивной опалубке может быть совмещен с методом термоса или с применением химических добавок.
В связи с малым армированием монолитных пенобетонных конструкций актуальность метода для пенобетона не просматривается.
• Камерный обогрев: объёмно-переставная опалубка после монтажа образует замкнутые ячейки, в которые монтируются теплогенераторы. Наружные части конструкции укрывают плоскими греющими элементами, полы – тепло- и влагоизоляционными матами, открытые проемы закрывают шторками и производят обогрев. Необходим теплотехнический расчет, основанный на балансе между поступлением тепла от нагревателей и расходом его на прогрев конструкций.
Метод, конечно, применим и для пенобетона, но из-за своей дороговизны в работе не рассматривается.
• Инфракрасный обогрев: передача бетону тепла от источника инфракрасного излучения. Метод основан на превращении электромагнитной энергии в тепловую и ее дальнейшее распространение в бетоне за счет его теплопроводности. Метод наиболее распространен при отогреве промерзших оснований и стыкуемых элементов.
Метод не имеет широкого применения в строительной практике и поэтому не рассматривался в работе.
• Индукционный прогрев: основан на использовании магнитной составляющей переменного электромагнитного поля. Нагрев стали происходит за счет теплового воздействия вихревых токов, наводимых электромагнитной индукцией.
Основные преимущества индукционного способа термообработки густоармированных конструкций: возможность использования инвентарной металлической опалубки; предварительный отогрев арматуры; экономия соединительных проводов и арматурной стали, используемой в качестве электродов.
Данный метод очень специфичен, не может быть использован как основной при укладке монолитного пенобетона, поэтому в работе он не рассматривается.
• Бетонирование в тепляках: вокруг бетонируемой конструкции монтируется замкнутого объема сооружение – тепляк, т. е. временная конструкция, внутри которой поддерживается положительная температура не ниже +5°С на уровне низа возводимой бетонной конструкции. Конструктивно тепляк, в зависимости от расположения бетонируемой конструкции в нем и её габаритов, может выполняться в виде воздухоопорной оболочки или сборно-разборного сооружения. Для обогрева тепляков применяется теплый воздух и/или пар. Во время выдерживания бетона производится контроль температуры воздуха в тепляке и бетоне.
Достоинства метода: возможность отогрева арматуры, опалубки и основания перед бетонированием; защита производителей работ от холода при выполнении арматурных, опалубочных и бетонных работ. Недостатки метода: дороговизна и трудоемкость возведения и демонтажа сооружения тепляка; стесненность производства работ; значительные энергозатраты.
В связи с перечисленными недостатками данный метод не рассматривался в данной работе.
• Сквозной электропрогрев. Метод включает в себя 4 разновидности: электродный прогрев (поверхностный и глубинный), электропрогрев нагревательными проводами, электропрогрев стыков, электропрогрев с использованием рабочей арматуры. Наиболее привлекательным для исследования является метод электропрогрева нагревательными проводами.
Греющие провода закрепляют внутри конструкции. После бетонирования на коммутационные выводы проводов подается напряжение до 220 В. При подключении тока, нагревательные провода работают как активное сопротивление участка цепи и выделяют тепло, которое распространяется по конструкции с учетом теплопроводности. 
В качестве нагревательных применяют специальные провода марок ПОСХВ, ПОСХП, ПОСХВТ, ПНВСН и изолированные провода, со стальной жилой. Проволочные нагреватели используются для обогрева различных монолитных конструкций, с разной степенью армирования при температуре наружного воздуха до –50°С.
Электропрогрев бетона нагревательными проводами возможно совмещать с другими методами зимнего бетонирования: метод термоса; применение химических добавок и т. д. Нагревательные провода, уложенные в бетон или на поверхность бетонируемой конструкции, компенсируют теплопотери вне зависимости от температуры наружного воздуха, поддерживая заданную температуру бетона, регулируя время его остывания.
Метод привлекателен по следующим причинам: широко используется в практике, наиболее электробезопасен, имеет большую эффективность по сравнению с другими при сильных морозах.
Определяющие факторы при выборе оптимального способа зимнего бетонирования, входящие в общую систему производства работ, представлены на рис.4.
Вообще общая система производства работ зависит от различных условий, в том числе носящих вероятностный характер. А для строительства с использованием монолитного пенобетона эти условия и факторы могут иметь еще большее значение. Поэтому для выбора наиболее оптимальных вариантов технологий зимней укладки монолитного пенобетона целесообразно применение более упрощенного технико-экономического анализа, в соответствии с которым возможность применения конкретного способа укладки монолитного пенобетона в зимних условиях определяется анализом перечня основных характеристик (рис. 5):
– экономических,
– технологических,
– социальных.
Исходя из описанного материала и на основе существующих рекомендаций (таблица 4), в работе сделан выбор следующих способов зимнего бетонирования, наиболее подходящих для использования при укладке монолитного пенобетона:
– метод «термоса»,
– метод укладки пенобетона с применением противоморозных добавок,
– способ электропрогрева нагревательными проводами.


Рис.4. Схема оптимизации процессов зимнего бетонирования



Рис.5. Оцениваемые параметры при выборе способа зимнего бетонирования

Таблица 4. Рекомендации выбора наиболее целесообразного метода зимнего бетонирования монолитных конструкций
Вид конструкций
Миним.
темп-ра воздуха, °С
Способов бетонирования
Массивные бетонные и железобетонные фундаменты, блоки и плиты с модулем поверхности до 3
-15
Термос

-25
Термос с применением ускорителей твердения бетона. Термос с применением противоморозных добавок.
Фундаменты под конструкции зданий и оборудование, массивные стены и т.п. с модулем поверхности 3-6
-15
Термос, в том числе с применением противоморозных добавок и ускорителей твердения.

-25
Обогрев в греющей опалубке. Предварительный разогрев бетонной смеси.

-40
Обогрев в греющей опалубке. Периферийный электропрогрев
Колонны, балки, прогоны, элементы рамных конструкций, стены, перекрытия с модулем поверхности 6-10
-15
Термос с применением противоморозных добавок, обогрев в греющей опалубке нагревательными проводами. Предварительный разогрев бетонной смеси, индукционный нагрев.

-40
Обогрев в греющей опалубке нагревательными проводами и термоактивными гибкими покрытиями (ТАГП) с применением противоморозных добавок.
Полы; перегородки, плиты перекрытий, тонкостенные конструкции с модулем поверхности 10-20
-40

Для монолитного пенобетона очень важен еще один критерий, который не был озвучен ранее. Важной особенностью пенобетона является содержание в смеси пены, изготовленной на пенообразователях (ПО) различной природы. Этим важным критерием является поведение используемых пен под воздействием выбранных способов зимнего бетонирования. Для анализа возможного поведения пен используется химическая классификация пен, предложенная A.B. Хитровым (в 2000 г). На основе этой классификации выполнен прогноз влияния повышения температуры на устойчивость пены и следовательно пенобетонной смеси (таблица 5). В соответствии с представленными данными устойчивость пен к воздействию повышенной температуры связывается с величиной n, что по классификации А. В. Хитрова соответствует числу атомов углерода в гидрофильной части молекул.
На основании таблицы 5 можно сделать вывод: чем выше число атомов углерода n у пенообразователя, тем более устойчива его пена к повышению температуры, а это значит, что температура нагрева пенобетонной смеси на основе этого пенообразователя может быть выше. Также по приведенной таблице можно провести анализ совместимости пен с противоморозными добавками.
Таблица 5. Влияние температуры нагрева на устойчивость пен



     1.3 Анализ современных типов опалубки и выбор приемлемых для монолитного пенобетона

Среди существующего многообразия типов опалубок их можно разделить на две группы – съемная и несъемная опалубка. В современном строительстве применение той или иной опалубки определяется типом бетонируемой конструкции, ее назначением и некоторыми другими показателями.
     При возведении домов может применяться жесткий или облегченный каркас. Технология предполагает установку несъемной или съемной опалубки. Затем в нее заливают неавтоклавный монолитный пенобетон.
     Несъемная опалубка
     В качестве несъемной опалубки могут применяться различные материалы, такие как кирпичная кладка, металлические листы, фанера, или другие листовые материалы, например, ОСП, ЦСП, гипсокартонные, стекломагнезитовые листы и т.п.
     Самой прочной и надежной по праву считается кирпичная несъемная опалубка для монолитного пенобетона. Возводить по такой технологии можно даже многоэтажные здания, в отличии от блочного строительства.
     Пенобетон в таком тандеме исполняет роль утеплителя, поэтому, берут малые марки по плотности. По толщине таких стен сориентироваться сложно, так как все зависит от теплотехнических данных региона строительства.
     Подобная опалубка может выполняться как двухсторонней кирпичной колодцевой кладкой, так и односторонней. В последнем случае, для внутренней стороны опалубки применяют различные плитные или листовые материалы повышенной жесткости и плотности.
     Однако не следует забывать, что кирпичная кладка – дело трудоемкое, несмотря на одновременное возведение фасадной отделки.
     Разнообразие современных листовых материалов дает полную свободу выбора для несъемной опалубки для монолитного пенобетона. Также зачастую используют композит – наружная часть опалубки выполняется из бетонного облицовочного материала, а внутренняя из листового. Так, конечно, быстрее, да и дополнительно фасадные работы проводить не нужно. Однако, подобный способ более затратен, в то время как использование для всей опалубки листовых материалов позволяет «растянуть» расходы по строительству, и делать облицовку постепенно, а в некоторых случаях вообще исключить отделочные работы.
     Монолитный пенобетон в несъемной опалубке – виток технологии в строительной сфере, который облегчает весь процесс возведения здания, максимально оптимизируя его.
     Стены с жестким каркасом
     Для сооружения несъемной опалубки используются кирпич, поризованные плиты, строительный камень. Результат – многослойная конструкция, не требующая дополнительной наружной отделки, где пенобетон выполняет роль утеплителя: 
     – Возведение стены с пустотами;
     – Установка армирующей сетки с выпуском внутрь, чтобы перевязать кладку и пенобетон;
     – Пустоты заполняются готовой смесью плотностью 250-400 кг/м3.
     Утеплитель внутри помимо повышения теплоизоляционных характеристик приводит к тому, что монолитный дом не дает усадки и уменьшает возможность возникновения трещин из-за нее. Этот метод имеет свои недостатки – снижение несъемной опалубкой воздухопроницаемости стен. 
     Существует три варианта возведения монолита:
     – Состав через отверстия в перекрытиях заполняет промежуток между кирпичными стенами, установленными на них.
     – Технология заливки пенобетона состоит в заполнении им зазора между наружными и внутренними ограждающими конструкциями, выложенными вплотную к перекрытиям непосредственно на фундаменте. В результате плиты закрыты кирпичом, что придает фасадам эстетичность.
     – Строительство внешних стен на определенной дистанции от перекрытий, с которыми она связывается при помощи арматуры. Внутренняя ограждающая конструкция возводится по краю плиты. Этот вариант считается наиболее предпочтительным, поскольку позволяет ощутимо увеличить полезную площадь.
     Монолитный дом может сооружаться также с помощью металлического каркаса из профилей в комбинации с облицовкой из стекломагнезитовых листов или временной опалубкой. С целью повышения теплоизоляционных качеств в некоторых случаях, когда ведется строительство, в опалубку, в которую будет производиться заливка, добавляют синтетический утеплитель. Это позволяет получить конструкцию толщиной 300 мм по своим теплотехническим параметрам соответствующую кирпичной стене в 1500 мм.
     Пример конструкции стены их жесткого каркаса с несъемной опалубкой приведен на рис.6.

Рис.6. Конструкция стены из жесткого каркаса с несъемной опалубкой из листов СМЛ

Использование облегченного каркаса
     Такая технология подразумевает применение для ограждающих конструкций обычных ПН профилей или пластиковых элементов. Для упрочнения здания сооружают несущие колоны из бетона, расположенные внутри стен с определенным шагом и утепленные пенополистиролом. В этом случае берется марка D600-D1400, плотность зависит от шага колон.
При строительстве зданий с облегченным каркасом в состав пенобетонной смеси добавляют фибру для повышения прочности. Для ограждающих конструкций облегченного каркаса может быть использован термопрофиль – специальный тепловой профиль со специальными профилированными канавками (для увеличения пути распространения тепла) для уменьшения теплопотерь. Термопрофиль – элемент металлического каркаса, основными преимуществами конструкции из термопрофилей являются высокие теплотехнические свойства, легкость транспортировки и монтажа, возможность монтажа в любое время года, небольшой вес металлической конструкции, пожаробезопасность, надежность и экологичность. Поверхность термопрофиля обработана антикоррозионными составами в заводских условиях (по соответствующему запросу), что позволяет использовать этот материал с монолитным пенобетоном.
     В некоторых случаях дома возводят по комбинированной технологии, предполагающей применение для внешней опалубки облицовочного кирпича и гипсокартонных (при необходимости влагостойких) или стекломагнезитовых листов  – для внутренней (рис.7).

Рис.7. Конструкция стены из монолитного пенобетона с облегченным каркасом и комбинированной опалубкой (внешняя – облицовочный кирпич, внутренняя – из СМЛ плит 10мм)

Другие методы монолитного строительства из пенобетона
     Строительство мансард может вестись без расселения жильцов или остановки функционирования организаций. Плотность монолитного пенобетона, заливаемого между смонтированных к стропилам ЦСП, составляет 220-250 кг/м3. Этот метод применяется при высоте зданий до 30 м, оснований дорожных покрытий, шумопоглощающих экранов автострад, тампонирования скважин глубиной до 3000 м, укрепления откосов и других объектов. 

Рис.8. Колодцевая кладка с утеплением пенобетоном
     
     Использование материала целесообразно для экономного решения проблемы увеличения мер по теплоизоляции реконструируемого и старого жилого фонда. Для этого заливка производится в несъемную опалубку, смонтированную возле утепляемой стены.
     Съемная опалубка
     В качестве съемной опалубки может быть использована как крупно-щитовая, так и мелко-щитовая опалубка в зависимости от сложности форм возводимого здания.
     На практике выбранные методы зимнего бетонирования (метод «термоса», применение противоморозных добавок, электропрогрев греющими проводами) возможно применять совместно со всеми перечисленными вариантами опалубок для монолитного пенобетона.
«Лего-конструктор»
     Существуют и специальные системы несъемных опалубок для монолитного строительства из пенобетона. Они представляют собой пенополистироловые пустотелые блоки, укрепленные полипропиленовым каркасом, и снабженные специальными крепежами.
     Они очень легкие и просты в сборке. Наши строители их прозвали «лего-блоки». И действительно, они просто собираются как конструктор (рис.9).

      Рис.9. Несъемная опалубка для монолитного пенобетона типа «лего-конструктор»
     
     Подобные блоки не обеспечивают одновременную фасадную облицовку. Но зато, они качественно утепляют дом. Хотя, стоит задуматься, прежде чем отдавать предпочтение подобной опалубке. Ведь грызуны просто обожают кромсать подобные материалы на завтрак, обед и ужин.
     Однако разработчики подобных несъемных форм гарантируют, что таких неприятностей не предвидится. Причем цена на подобную опалубку приятно удивляет своим относительно невысоким уровнем.
     Также существует иная вариация материала, применяемая для монолитного строительства. Согласно подобной технологии используются пустотелые блоки, выполненные из арболита. Они представляют собой стандартное изделие с двумя большими отверстиями (рис.10).

Рис.10. Блоки несъемной опалубки из арболита

Подобную систему можно армировать как продольно, так и горизонтально. При этом она подходит не только для пенобетонного замоноличивания. В качестве «начинки» допускается использовать и обычный бетон.

     1.4 Определение проблемы, цели, задач и объекта работы
     
На сегодняшний день проблема состоит в отсутствии разработанных технологий по укладке монолитного пенобетона в зимних условиях, то есть когда температура наружного воздуха опускается ниже +5?С. Наша задача состоит в подборке технологий по ускорению твердения неавтоклавного пенобетона среди существующих методик и в исследовании приемлемости их для пенобетонных конструкций.
Учитывая перспективность монолитного пенобетона в качестве конструкционно-теплоизоляционного строительного материала, существуют трудности для его повсеместного применения. Возможность строительства с применением этого материала при температурах ниже +5°С является основным вопросом, решаемым в этой работе. 
В качестве возможного решения этого вопроса в работе применена попытка использования разработанных технологий зимнего бетонирования по аналогии и для пенобетона неавтоклавного твердения. Аналогия заключается в некоторых сходствах обычного бетона и пенобетона, а именно: химическая реакция гидратации цемента и входящий в состав пенобетона портландцемент. Но в то же время существует и важное свойство пенобетона – значительная воздушная пористость – и это является главным отличием его от обычного бетона.
В результате цель работы сводится к поиску решения проблемы по возведению конструкций из монолитного пенобетона при отрицательных температурах, с получением требуемых характеристик. Поставленная цель требует решения следующих задач:
– обосновать с помощью выбранных способов ускорения твердения возможность использования монолитного пенобетона при отрицательных температурах,
– раскрыть особенности широко применяемых методик зимнего бетонирования в отношени.......................