Состав и структура комплексного технологического процесса

Состав бетонных и железобетонных работ

Широкое применение бетона и железобетона в современном строи­тельстве обусловлено их высокими физико-механическими показателя­ми, долговечностью, хорошей сопротивляемостью температурным и влажностным воздействиям, возможностью получения заданных конст­рукций сравнительно простыми технологическими методами, использо­ванием в основном (кроме стали) местных материалов и сравнительно не­высокой стоимостью. Благодаря этим качествам производство бетона в мире достигает 2 млрд. м³, что намного превосходит производство других видов промышленной продукции и строительных материалов.

Основные критерии новых современных и прогрессивных строитель­ных материалов следующие:

■ минимальное использование природных ресурсов при производст­ве новых материалов и максимальное потребление продуктов (отходов) других отраслей;

■ достижение более высоких, по сравнению с используемыми мате­риалами, прочности и долговечности;

■ сочетаемость с другими видами материалов;

■ перерабатываемость этих материалов (при необходимости) для строительных или других нужд;

■ экономичность;

■ высокие эстетические и архитектурные качества;

■ экологическая безопасность при производстве и эксплуатации.

Этим критериям в наибольшей степени соответствуют бетон и желе­зобетон. Производство бетона не дает вредных отходов и может быть полностью безотходным. После завершения эксплуатации бетонных кон­струкций сам бетон может вновь перерабатываться для строительных це­лей. В настоящее время появилась возможность управлять такими техно­логическими свойствами, как подвижность, длительная сохраняемость подвижности бетонной смеси, снижение или полное устранение усадки, обеспечение необходимой прочности в заданное время в зависимости от погодных условий на строительной площадке и в заводских условиях.

Основой совершенствования современного строительства являются исследования по всей номенклатуре изделий из бетона. Перспективны бе­тоны из поризованного цементного теста и легкого заполнителя, это эко­номичный и эффективный утепляющий материал. Находят применение монолитный поробетон, ограждающие конструкции из низкотеплопро­водных полистиролбетонов. Актуальны решаемые задачи по созданию бетонов с ускоренными режимами набора прочности во времени, расши­рению использования особо долговечных бетонов и технологий бетона, исключающих вибрирование, как способ уплотнения бетонной смеси, увеличению производства высокопрочной и фибровой арматуры.

Расширению области применения бетона и железобетона способству­ет имеющаяся передовая база производства сборного железобетона. За­воды промышленности строительных материалов производят не только готовые сборные железобетонные конструкции, но и комплекты опалуб­ки, арматурные каркасы и сетки, товарную бетонную смесь, сухие смеси для растворов и бетонов, различные добавки к бетонным смесям и рас­творам, с помощью которых можно управлять их физико-механическими и технологическими свойствами.

По способу выполнения бетонные и железобетонные конструкции подразделяют на монолитные, сборные и сборно-монолитные.

Монолитные конструкции возводят на строящемся объекте в проект­ном положении.

Сборные конструкции изготовляют заблаговременно на заводах, ком­бинатах и полигонах, доставляют на строящийся объект и монтируют в готовом виде.

В сборно-монолитных конструкциях сборную часть производят на за­водах и полигонах, транспортируют и устанавливают на объекте, затем бетонируют монолитную часть этой конструкции в проектном положе­нии.

Кроме широкого использования сборных конструкций возрастает ко­личество сооружений, выполняемых с применением монолитных конст­рукций. В промышленном и гражданском строительстве использование монолитного и сборно-монолитного железобетона эффективно при воз­ведении массивных фундаментов, подземных частей зданий и сооруже­ний, массивных стен, различных пространственных конструкций, стенок и ядер жесткости, зданий повышенной этажности (в том числе и в сейсми­ческих районах), многих других конструкций. Из бетона и железобетона возводят все виды инженерных сооружений, а также мосты, плотины, ре­зервуары, силосы, трубы, градирни и др.

Возведение зданий в монолитном железобетоне позволяет оптимизи­ровать их конструктивные решения, перейти к неразрезным пространст­венным системам, учесть совместную работу элементов и тем самым сни­зить их сечение. В монолитных конструкциях проще решается проблема стыков, повышаются их теплотехнические и изоляционные свойства, снижаются эксплуатационные затраты.

Возведение монолитных бетонных и железобетонных конструкций включает выполнение комплекса взаимосвязанных процессов по устрой­ству опалубки, армированию и бетонированию конструкций, выдержива­нию бетона, его распалубливанию и отделке поверхностей готовых кон­струкций.

По составу работ, выполняемых при возведении монолитных бетон­ных и железобетонных конструкций, их подразделяют на:

опалубочные, включающие изготовление и установку опалубки, рас- палубливание и ремонт опалубки;

арматурные, которые состоят в изготовлении и установке арматуры, при напрягаемой арматуре дополнительно в ее натяжении; арматурные работы являются составной частью при изготовлении монолитных желе­зобетонных конструкций и отсутствуют в бетонных конструкциях;

бетонные, включающие приготовление, транспортирование и уклад­ку бетонной смеси, уход за бетоном в процессе его твердения.

Комплексный технологический процесс по возведению монолитных бетонных и железобетонных конструкций состоит из заготовительных и монтажно-укладочных (основных) процессов, связанных между собой транспортными операциями.

Комплексный процесс возведения монолитных конструкций включа­ет:

заготовительные процессы по изготовлению элементов опалубки и опалубочных форм, арматуры и приготовлению бетонной смеси в заво­дских условиях и на полигонах, в специализированных цехах и мастер­ских;

транспортные процессы по доставке опалубки, арматуры и бетонной смеси к месту производства работ;

основные процессы (выполняемые непосредственно на строительной площадке) по установке опалубки и арматуры в проектное положение, укладке и уплотнению бетонной смеси, уходу за бетоном в процессе его твердения, натяжению арматуры (при бетонировании монолитных пред­варительно-напряженных конструкций), распалубке (демонтаже) конст­рукций опалубки после достижения бетоном требуемой прочности.

Армирование конструкций

Арматура — стальные стержни, прокатные профили и проволока, расположенные в бетоне для совместной с ним работы.

Сборно-монолитные и монолитные ненапрягаемые конструкции ар­мируют укрупненными монтажными элементами в виде сварных сеток, плоских и пространственных каркасов, которые изготовляют вне возво­димого сооружения и затем устанавливают монтажными кранами. Ино­гда сложные конструкции армируют непосредственно в проектном поло­жении из отдельных стержней с соединением их в законченный арматур­ный каркас сваркой или вязкой.

Арматуру подразделяют по назначению в конструкции на рабочую, распределительную и монтажную (рис. 1.21).

Рабочая арматура воспринимает растягивающие усилия, возникающие в железобетонных конструкциях от собственной массы и внешних нагрузок.

Распределительная арматура служит:

• для равномерного распределения нагрузок между рабочими стерж­нями;

• для обеспечения их совместной работы;

• для связи рабочих стержней между собой, препятствуя смещению рабочей арматуры при бетонировании.

Монтажная арматура обычно не воспринимает усилий, а обеспечивает точное положение в опалубке рабочих стержней и плоских арматурных сеток и элементов.

Основной в современном строительстве является арматура периоди­ческого профиля, имеющая надежную анкеровку и повышенное сцепле­ние с бетоном. При использовании стержней из гладкой арматуры для их лучшего закрепления в бетоне концы стержней, работающих на растяже­ние, делают загнутыми в виде крюков.

В гражданском строительстве обычно применяют арматурные стерж­ни диаметром 12...30 мм, в промышленном — арматуру диаметром до40 мм, в гидротехническом — стержни диаметром 90... 120 мм. В качест­ве арматуры иногда применяют профильный прокат.

К арматурным изделиям относят отдельные стержни (стержневая арматура), арматурные сетки, плоские и пространственные арматурные каркасы, арматурные изделия для предварительно напря­женных конструкций, закладные детали, монтажные петли и хомуты.

Стальная арматура

Арматура проволочная

Стеклопластиковая арматура

Виды арматуры:

a — арматурные стержни; б—плоский каркас; в — пространственный каркас; г — арматурные сетки

К арматурным изделиям относят отдельные стержни (стержневая арматура), арматурные сетки, плоские и пространственные арматурные каркасы, арматурные изделия для предварительно напря­женных конструкций, закладные детали, монтажные петли и хомуты.

Стержневую арматуру (рис. 1.21, а, е) изготовляют гладкого профи­ля (из-за малой эффективности выпуск ее сокращается) и периодического с расположением выступов по винтовой линии или елочкой. Арматуру подразделяют в зависимости от технологии изготовления на горячеката­ную (делится на 4 класса от A-I до A-IV) и горячекатаную с последующим упрочнением вытяжкой в холодном состоянии, она имеет 2 клас­са— А-Ив и А-Шв.

Плоские стальные каркасы (рис. 1.21,6) обычно состоят из продоль­ной арматуры, образующей один или два пояса и соединяющей их решет­ки в виде отдельных поперечных или непрерывных в виде змейки стерж­ней. Большое количество поперечных стержней в каркасах, соединенных с рабочими стержнями точечной сваркой, создает надежное заанкерива- ние в бетоне продольных стержней по всей их длине и позволяет отка­заться от загибания крюков даже при гладкой арматуре. Рабочая арматура унифицированных каркасов принимается диаметром от 10 до 30 мм, а распределительная — только диаметром от 10 мм (при сварке возможен пережог стержней меньшего диаметра). Применяют каркасы для армиро­вания линейных конструкций — балок, прогонов, ригелей, пустотных на­стилов перекрытий.

Пространственные арматурные каркасы (рис. 1.21, в, д, ж) состоят из двух или четырех плоских каркасов, соединенных между собой от­дельными стержнями или хомутами. Такие каркасы применяют для арми­рования колонн, балок, ригелей и фундаментов.

Иногда используют арматурные несущие каркасы, которые вместе с опалубкой называют арматурно-опалубочными блоками. Обычно такое решение принимают при необходимости возвести одиночную конструк­цию пролетом в пределах до 9 м. В этом случае для армирования приме­няют прокатные профили в основном в виде уголков, полосовой и квад­ратной стали, что позволяет при некотором перерасходе на армирование обойтись без специальных лесов, стоек, поддерживающих опалубочный блок, уменьшить расход лесоматериалов, значительно сократить трудо­затраты и сроки производства работ.

Сварные арматурные сетки (рис. 1.21, г) состоят из взаимно перекре­щивающихся стержней, соединенных в местах пересечения сваркой. Их выпускают с продольной, поперечной и взаимно-перпендикулярной ра­бочей арматурой. В общем виде сетки объединяют рабочую и распреде­лительную арматуру и состоят из отдельных проволок диаметром от 3 до 9 мм включительно и стержней из арматурной стали диаметром 10 мм, расположенных в двух взаимно перпендикулярных направлениях и со­единенных в местах пересечения контактной точечной сваркой. Эти сет­ки применяют при необходимости обеспечить конструкцию минималь­ным нерасчетным армированием. Расстояние между отдельными стерж­нями — в пределах от 50 до 250 мм, образующиеся между стержнями и проволоками ячейки обычно имеют размер от 50 х 100 до 150 х 250 мм. Общая ширина сеток по осям крайних стержней установлена от 900 до 3500 мм (сетка должна при транспортировании укладываться между про­дольными бортами грузового автомобиля).

Плоские рабочие сетки выпускают шириной до 2,5 м, длиной до 9,0 м, иногда в соответствии с заказом до 12,0 м. Продольные рабочие стержни имеют диаметр 12...25 мм при шаге 200 мм, монтажная арматура обычно диаметром от 8 до 12 мм при максимальном шаге до 600 мм. При необходи­мости сетки на заводах могут быть подвергнуты дополнительной обработ­ке — вырезке отверстий, приварке дополнительных стержней и гнутью.

Сетки в виде рулонов имеют широкую номенклатуру по применяе­мой стали, диаметрам стержней, размерам ячеек и ширине сеток. Длина сеток не оговаривается, но масса отдельного рулона не должна превы­шать 1200 кг.

Монтажные петли, выполненные из арматуры, являются элементом сборных железобетонных конструкций и предназначены для строповки при подъеме и установке.

Закладные детали — металлические пластины, присоеди­няемые к арматурному каркасу конструкции на сварке, необходимы для соединения сборных элементов между собой при возведении зданий и со­оружений; стыковку элементов осуществляют сваркой закладных дета­лей, заделанных в конструкции при их изготовлении.

Хомуты применяют для соединения отдельных рабочих и мон­тажных стержней в готовый пространственный каркас.

Для армирования предварительно-напряженных конструкций чаще всего используют проволочную арматуру (рис. 1.22).

Проволочную арматуру подразделяют на несколько типов:

• арматурная проволока низкоуглеродистая класса В-1 и высокопроч­ная углеродистая класса В-И;

• проволочные пряди из трех-, семи- и многопроволочных прядей с правой свивкой, причем при перерезании пряди их проволоки не раскру­чиваются;

• проволочные высокопрочные канаты.

В последние годы начинают широко применять и неметаллическую арматуру в виде стекловолокна и асбеста.

Арматура для предварительно напряженных конструкций.

 а—семипроволочная прядь; б— то же, 19-проволочная; в, г — проволочные канаты двухпрядевые (пряди из 7 и 19 проволок); д — то же, трехпрядевые; е, ж— многопрядевые канаты; з, и — пучковая арматура; 1 — рабочая проволока; 2, 9—вязальная проволока; 3 — спираль; 4— коротыш; 5 — осевой стержень; б, 7-—наружное защитное покрытие

Стекловолокно в смеси с цементным раствором образует стеклоце- мент, обладающий высокой прочностью, но невысокими водо- и газопро­ницаемостью. Прочность цементного камня возрастает при использова­нии рубленого стекловолокна с хаотическим распределением его в конст­рукции. Также высокими прочностными характеристиками будет обла­дать монолитная конструкция при хаотическом распределении в ней обрезков арматурных стержней и проволоки.

С использованием асбестовых волокон производят асбестоцемент, изделия из которого обладают высокой прочностью и непроницаемо­стью.

Состав арматурных работ

Арматурные работы включают в себя следующие процессы:

• централизованная заготовка арматурных элементов;

• транспортирование арматуры на строительную площадку, сорти­ровка и складирование;

• укрупнительная сборка арматурных элементов, изготовление арма­турных изделий;

• установка в опалубку стержней, сеток, плоских, пространственных и несущих арматурных каркасов;

• соединение отдельных монтажных единиц в единую армоконструк- цию;

• раскрепление армоконструкции, гарантирующее обеспечение над­лежащего защитного слоя при бетонировании.

Все процессы армирования железобетонных конструкций можно объединить в две группы: предварительное изготовление арматурных элементов и установка их в проектное положение.

Изготовление арматурных изделий

Арматурные изделия изготовляют централизованно на арматурно-сварочных заводах, в арматурных цехах и мастерских.

Проволока диаметром до 10 мм и сталь периодического профиля диа­метром до 9 мм поступают в арматурную мастерскую в бухтах, а сталь больших диаметров — прутьями длиной от 4 до 12 м, объединенными в пакеты до 10 т. Готовые сетки для заготовки каркасов поступают плоски­ми или в рулонах. Складируют сталь на стеллажах раздельно по маркам, диаметрам и длине стержней. Хранение производят в закрытом помеще­нии или под навесом, запрещено класть арматуру на земляной пол.

Соединение арматурных элементов. Способы сварки

Установку арматуры и арматурных изделий осуществляют машина­ми и механизмами, используемыми на строительной площадке. В отдель­ных случаях и в неудобных для применения механизмов местах произво­дят ручную укладку арматуры и ее вязку.

Основные способы соединения арматурных стержней между со­бой — укладка внахлестку или сварка. Соединение нахлесткой без свар­ки используют при армировании конструкций сварными сетками или плоскими каркасами с односторонним расположением рабочих стержней арматуры и при диаметре арматуры не выше 32 мм. При этом способе стыкования арматуры величина перепуска (нахлестки) зависит от харак­тера работы элемента, расположения стыка в сечении элемента, класса прочности бетона и класса арматурной стали.

При стыковании на сварке сеток из круглых гладких стержней в пре­делах стыка следует располагать не менее двух поперечных стержней. При стыковании сеток из стержней периодического профиля привари­вать поперечные стержни в пределах стыка не обязательно, но длина на­хлестки в этом случае должна быть увеличена не менее чем на пять диа­метров свариваемой арматуры. Стыки стержней в нерабочем направле­нии (поперечные монтажные стержни) выполняют с перепуском в 50 мм при диаметре распределительных стержней до 4 мм и 100 мм — при диа­метре более 4 мм. При диаметре рабочей арматуры 26 мм и более сварные сетки в нерабочем направлении рекомендуется укладывать впритык друг к другу с перекрытием стыка специальными стыковыми сетками с пере­пуском в каждую сторону не менее 15 диаметров распределительной ар­матуры, но не менее 100 мм.

Точечная контактная сварка. Сущность этой сварки в том, что два стержня (или более) в месте их пересечения зажимают между электрода­ми сварочной машины. При пропускании тока под действием выделяе­мой теплоты металл стержней в свариваемом месте накаляется докрасна, размягчается и под действием сдавливающего усилия стержни прочно со­единяются между собой.

Контактная стыковая сварка производится методами непрерывно­го и прерывистого оплавления

Сварка методом непрерывного оплавления отличается тем, что два свариваемых стержня, подключенные к электрической цепи, начинают медленно сближаться до соприкосновения и одновременного замыкания цепи тока. Начавшееся при включении цепи оплавление металла увели­чивается при сближении стержней и завершается сильным сжатием опла­вившихся концов. Когда сжатие (осадка) достигает необходимой величи­ны, ток отключают, и сваренные стержни вынимают из зажимов машины. Преимущество сварки в том, что сварной шов может быть расположен в любом месте арматурного каркаса или несущей конструкции.

Сварка методом прерывистого оплавления. В результате сближения и разъединения стержней (одновременно замыкания и размыкания элек­трической цепи), количество которых колеблется от 3 до 20, концы стержней нагреваются и частично оплавляются. Стержни большого диа­метра таким образом нагревают до красного или светло-красного каления и затем соединяют их под давлением. Предварительный прогрев повыша­ет температуру свариваемых стержней и тем самым понижает мощность, необходимую для сварки. При стыковой сварке стержни, зажатые губка­ми сварочной машины, соединяют по всей поверхности их торцов и после необходимого предварительного прогрева сжимают.

Достоинства стыковой контактной сварки — высокое качество сты­ков соединяемых элементов, минимальные затраты электродов и других вспомогательных материалов, возможность механизации и автоматиза­ции процесса сварки, высокая производительность труда.

Дуговая электросварка

Дуговую сварку, т.е. сварку с помощью электрической дуги, которая горит в атмосфере между концом металлического электрода и сваривае­мой деталью, применяют наиболее часто.

Дуговая электросварка может выполняться как с помощью перемен­ного, так и постоянного тока. Сварка на переменном токе по сравнению с другими видами наиболее экономична. Для получения электрического тока нужных характеристик вместо сложных и громоздких генераторов постоянного тока применяют легкие, мобильные и более дешевые транс­форматоры переменного тока. Дуга представляет собой электрический разряд в газовом пространстве, длящийся продолжительное время, выде­ляющий большое количество световой энергии и имеющий температуру, доходящую до 6000 °С. Нужная тепловая мощность, исчисляемая тысяча­ми калорий, легко регулируется изменением силы тока. Минимальное на­пряжение, необходимое для возбуждения дуги, составляет при постоян­ном токе 30...35 В, а при переменном — 40...50 В.

Электроды, которые применяют для сварочных работ, имеют специ­альное покрытие, которое при сварке испаряется, образующиеся пары легко ионизируются и таким образом повышают устойчивость дуги. При плавлении металл электрода стекает и, охлаждаясь, образует на сваривае­мой поверхности шов, от прочности которого зависит и прочность свар­ного соединения в целом. Длина дуги оказывает свое воздействие на ка­чество шва. Чем дуга длиннее, тем большее расстояние проходит рас­плавленный металл от электрода до шва и, поглощая из воздуха кислород и азот, ухудшает свои механические свойства.

Достоинства дуговой сварки — универсальность, возможность при­менения в любой точке сложного арматурного каркаса и достижения тре­буемой прочности сварного шва. Недостатки дуговой сварки — дополни­тельный расход металла на электроды, низкая производительность труда, требуется более высокая квалификация сварщиков. Обычно сваривают стержни диаметром 10 мм и более, так как при меньших диаметрах стерж­ней возможен их пережог.

Из существующих способов дуговой сварки наиболее часто встреча­ются следующие — внахлестку, с накладками и ванная

Сущность ванного способа сварки заключается в том, что электриче­скую дугу возбуждают между торцами свариваемых стержней при помо­щи электродов. Выделяемая теплота расплавляет металл с торцов стерж­ней и с электрода, в результате чего создается ванна расплавленного ме­талла. Зазор между стержнями принимается равным 1,5—2 диаметра электрода с покрытием. Для образования ванны используют инвентар­ные медные формы и стальные скобы-подкладки. Способ имеет ряд пре­имуществ по сравнению с другими видами дуговой сварки — уменьша­ется расход металла на стык, снижается расход электродов и электроэнергии, а также трудоемкость и себестоимость. Ванная сварка применима для стержней диаметром от 20 до 80 мм.

Производство арматурных работ на объекте

Армирование железобетонных конструкций желательно осуществ­лять сварными арматурными каркасами и сетками заводского изготовле­ния. На строительном объекте при возведении монолитных железобетон­ных конструкций выполняют следующие операции:

• укрупнительную сборку пространственных арматурных каркасов;

• установку готовых каркасов и сеток в опалубку;

• установку и вязку арматуры отдельными стержнями в опалубке.

Если по условиям транспортирования крупноразмерные каркасы или

сетки заготовляют или перевозят частями, то их укрупняют на строитель­стве до проектных размеров дуговой или ванной сваркой. Укрупнитель­ную сборку производят непосредственно в проектном положении (в опа­лубке) или в стороне от места установки на заранее оборудованной пло­щадке. Укрупнительная сборка арматурных каркасов перед их подъемом и установкой дает возможность лучше использовать грузоподъемность крана и значительную часть работы выполнять арматурщикам в более удобных и безопасных условиях. Монтаж арматурных конструкций сле­дует производить преимущественно из крупноразмерных блоков и уни­фицированных сеток заводского изготовления с обеспечением фиксации защитного слоя.

Смонтированная арматура должна быть надежно закреплена и предо­хранена от деформаций и смещений в процессе производства работ по бе­тонированию конструкций.

Крестовые пересечения стержней арматуры, уложенных поштучно, необходимо скреплять вязальной проволокой или с помощью специаль­ных проволочных соединительных скрепок.

Арматуру можно устанавливать в опалубку только после проверки соответствия опалубки проектным размерам с учетом допусков, установ­ленных СНиПом.

При монтаже арматуры в опалубку и последующем бетонировании любой конструкции необходимо соблюдать указанную в проекте задан­ную толщину защитного слоя бетона, т.е. расстояние между внешними поверхностями арматуры и бетона конструкции. Правильно обеспечен­ный и выполненный защитный слой бетона надежно предохраняет арма­туру от коррозирующего воздействия внешней среды. Толщину защитно­го слоя бетона обеспечивают различными способами.

К пространственным и плоским арматурным каркасам целесообразно приваривать обрезки стержней из нержавеющей стали, упирающиеся в стенки и днище короба опалубки, или удлиненные стержни. Такое реше­ние применяют в том случае, когда конструкция будет работать только в сухих условиях эксплуатации. При армировании плит перекрытия двумясетками по высоте проектное положение фиксируют подставками из круглой арматурной стали, изогнутыми «зигзагами» или установкой так называемых «лягушек» для сеток нижнего ряда и «козелков» для верхней сетки. Применяют заранее заготовленные бетонные подкладки и прокладки, которые целесообразно армировать обрезками вязальной проволоки во избежание раскалывания. Концами проволоки привязывают прокладку к вышерасположенному арматурному стержню.

Для крепления стеновой опалубки

Армирование покрытия

Фиксаторы и хомуты

Более новыми типами фиксаторов являются фигурные пластмассовые и прорезные капроновые кольца. Эти фиксаторы характеризуются высокими технологическими свойствами. Во время установки на арматуру такое фигурное кольцо за счет присущей ему упругости немного раздвигается и плотно охватывает стержень

Защитный слой бетона в плитах и стенах толщиной до 10 см должен быть не менее 10 мм; в плитах и стенах толщиной более 10 см — не ме­нее 15 мм; в балках и колоннах при диаметре продольной арматуры 20...32 мм — не менее 25 мм, при большем диаметре стержней — не ме­нее 30 мм.

Монтаж арматурных конструкций обычно производят с транспорт­ных средств с помощью крана, используемого для подачи опалубки и бе­тонной смеси. Арматурные каркасы массой до 100 кг можно устанавли­вать вручную, поднимая краном в зону работ сразу несколько каркасов. Изделия большей массы устанавливают непосредственно краном. Как и для сборных железобетонных элементов, желательно поднимать и мон­тировать арматурные каркасы в том положении, в котором они будут ра­ботать в забетонированной конструкции.

Арматуру фундаментов под колонны промышленных и гражданских зданий укладывают на бетонную подготовку между щитами опалубки фундаментов.

При небольшой высоте колонн, а также при легких каркасах арматур­ный каркас колонн устанавливают путем его опускания с помощью крана в готовую опалубку. Установленный арматурный каркас, через нижнее окно короба опалубки колонны приваривают или привязывают к выпус­кам арматуры, забетонированным в фундаменте, плите или колонне ни­жележащего этажа. Тяжелые каркасы колонн устанавливают раньше опа­лубки и соединяют с выпусками арматуры нижнего этажа на сварке. Часто, особенно при большой высоте колонн, арматурный каркас заводят в опалубку, у которой уже собраны две или три стенки. Производят вывер­ку каркаса, соединение с арматурными выпусками, после чего завершают сборку опалубочного блока колонны.

Установку арматурных каркасов прогонов и балок производят в гото­вые короба опалубки. Сварные сетки и плоские каркасы с односторонним расположением рабочих стержней стыкуют на месте установки без свар­ки с напуском верхнего каркаса не менее чем на 250 мм.

Армирование плит перекрытия производят путем укладки в про­странственные конструкции готовых сварных сеток, стыкование которых осуществляют внахлестку электродуговой сваркой.

Армирование стен осуществляют готовыми сетками и реже вязкой из отдельных стержней в опалубке, установленной с одной стороны. При возведении монолитных железобетонных конструкций на большой высо­те применяют арматурно-опалубочные блоки, представляющие собой ко­роба (балок, прогонов) с уложенными в них арматурными каркасами.

Установку любой арматуры следует вести так, чтобы не повредить ра­нее установленную и выверенную опалубку, а также не деформировать арматурные каркасы. В процессе производства работ допускаются в от­дельных случаях бессварочные соединения стержней: стыковые при со­единении внахлестку или обжимными гильзами и винтовыми муфтами с обеспечением равноправного стыка и крестообразные, выполняемые вяз­кой отожженной проволокой.

Кроме проверки проектных размеров смонтированной арматуры по чертежам устанавливают наличие и места расположения фиксаторов, прочность и целостность сборки армоконструкции, которая должна обес­печивать неизменность формы при бетонировании. Кроме этого отмеча­ют все отступления от проекта, сверяют с проектом количество и диаметр стержней, а также правильность их расположения и качество электро­сварки в пересечениях стержней.

Методы натяжения арматуры в предварительно-напряженных конструкциях

В конструкциях, работающих на изгиб (плитах, балках, прогонах, ри­гелях), под действием нагрузки появляются растягивающие напряжения. Для их восприятия в растягивающей зоне приходится размещать большое количество арматуры. Кроме этого недостаточно используется проч­ность стали на растяжение, так как в бетоне появляются трещины в зоне растяжения, хотя напряжение в арматуре еще не превышает предела теку­чести, а эксплуатировать такую железобетонную конструкцию с трещи­нами по нормам не допускается.

Эти недостатки в значительной степени устраняются в предваритель­но напряженных железобетонных конструкциях. В таких конструкциях, еще до установки ее в сооружение и передачи на нее эксплуатационных нагрузок, предполагаемая растянутая зона уже подвержена сжатию. И прежде чем бетон в конструкции, воспринимая эксплуатационную на­грузку, начнет работать на растяжение, в нем необходимо сначала пога­сить предварительно созданное сжатие.

Предварительное напряжение позволяет увеличивать нагрузку на конструкцию или при прежней нагрузке уменьшать габариты конструк­ции.

Достоинства предварительно-напряженных железобетонных конст­рукций:

• применение арматуры меньших диаметров из высокопрочной стали позволяет уменьшать сечение бетона, а следовательно, и объем сборных элементов на 20...30%, что приводит к экономии материалов, в частности цемента;

• благодаря лучшему использованию свойств арматурной стали, по сравнению с обычными железобетонными конструкциями, и при приме­нении сталей с высоким пределом прочности достигается экономия ме­талла до 40%;

• конструкции с предварительно-напряженной арматурой отличают­ся высокой трещиностойкостью, что предохраняет арматуру от коррозии; это важно для сооружений, находящихся под постоянным давлением воды, других жидкостей и газов (трубы, плотины, резервуары).

Предварительное напряженное армирование осуществляют в основ­ном двумя способами:

1) натяжением арматуры до укладки бетонной смеси в конструкцию;

2) укладкой и натяжением бетона и при­обретения им не менее 70% проектной прочности.

Первый способ заводской, он называется натяжением на формы и упоры, второй применяют в построечных условиях на площадках укрупнительной сборки и называют натяжением на бетон.

Опалубка. Назначение и виды опалубок. Технология установки.

Опалубка — временная вспомогательная конструкция, образующая форму изделия. Опалубка служит для придания требуемых формы, гео­метрических размеров и положения в пространстве возводимой конст­рукции путем укладки бетонной смеси в ограниченный опалубкой объем­ный элемент.

Опалубка состоит из опалубочных щитов (форм), обеспечивающих форму, размеры и качество поверхности конструкции; крепежных уст­ройств, необходимых для фиксации проектного и неизменяемого поло­жения опалубочных щитов друг относительно друга в процессе произ­водства работ; лесов (опорных и поддерживающих устройств), обеспечи­вающих проектное положение опалубочных щитов в пространстве.

Бетонную смесь укладывают в установленную опалубку, уплотняют и выдерживают в статическом состоянии. В результате происходящих химических процессов бетонная смесь, твердея, превращается в бетон. После приобретения бетоном достаточной или требуемой прочности опа­лубку удаляют, т.е. осуществляют распалубливание.

Процессы, связан­ные с установкой и раскреплением опалубки, называют опалубочными, а связанные с укладкой в опалубку арматурных каркасов и сеток — арма­турными. Процессы по разборке опалубки после набора бетоном требуе­мой прочности называют распалубочными

Составные части опалубки и опалубочных систем

В основе эффективности любой опалубочной системы лежит возмож­ность ее быстрой видоизменяемости в соответствии с требованиями строительного объекта. Легкость щитов и простота сборки опалубки по­зволяют значительно увеличить темп производства всего комплекса бе­тонных работ, сократить срок строительства. Изготовленная опалубка должна гарантировать оптимальные размеры щитов, их высокую проч­ность и жесткость, качество соприкасаемой с опалубкой поверхности бе­тона.

Отдельные элементы опалубочной системы следующие:

опалубка — форма для изготовления монолитной бетонной конструк­ции;

щит — формообразующий элемент опалубки, состоящий из каркаса и палубы;

каркас (рама) щита — несущая конструкция щита опалубки, выпол­ненная из металлического или деревянного профиля, изготовленного в кондукторе, гарантирующем точность наружных размеров изготовляе­мой конструкции;

палуба щита — поверхность, непосредственно соприкасающаяся с бетоном;

опалубочная панель — крупноразмерный элемент опалубки с плоской или криволинейной поверхностью, собираемый из нескольких щитов, со­единенных между собой с помощью специальных узлов и креплений и предназначенный для создания необходимой поверхности в заданных размерах;

блок опалубки — пространственный, замкнутый или незамкнутый элемент опалубки из нескольких щитов, предназначенный для опалубливания угловых участков бетонируемой конструкции, изготовленный це­ликом и состоящий из плоских и угловых панелей или щитов;

опалубочная система — понятие, включающее опалубку и элементы, обеспечивающие ее жесткость и устойчивость, — крепежные элементы, леса, поддерживающие подмости;

элементы крепления — замки, применяемые для соедине­ния и надежного крепления между собой примыкающих щитов опалубки; стяжки, соединяющие в опалубке противостоящие щиты и другие приспособления, объединяющие элементы опалубки в единую неиз­меняемую конструкцию;

поддерживающие элементы — подкосы, стойки, рамы, распорки, опоры, леса, балки перекрытий и другие поддерживающие устройства, применяемые при установке и закреплении опалубки стен и перекрытий, фиксирующие опалубку в проектном положении и воспринимающие на­грузки при бетонировании.

Опалубочная панель в сборе:

а —опалубочная панель; б—блок опалубки; 1 — щит опалубки; 2 — замки;

3 — вставка-брусок шириной до 1 см; 4 — удлиненный замок; 5 — отверстие для стяжки

Требования к опалубке

Любая изготовленная опалубка должна отвечать следующим требо­ваниям:

- гарантия необходимой точности размеров будущего сооружения или конструкции

■ прочность, устойчивость и неизменяемость формы под действием нагрузок, возникающих в процессе производства работ; все элементы опалубки рассчитывают на прочность и деформативность;

■ плотность и герметичность палубы опалубочного щита, т.е. отсут­ствие щелей, вызывающих образование в бетоне пустот, раковин в ре­зультате вытекания цементного раствора;

■ высокое качество поверхностей, исключающее появление наплы­вов, раковин, искривлений и т.п.;

■ технологичность — способность допускать быструю установку и разборку, не создавать затруднений при монтаже арматуры, укладке и уп­лотнении бетонной смеси;

■ оборачиваемость — многократное использование опалубки, что обычно достигается за счет изготовления ее инвентарной, унифицирован­ной и разборной;

экономичность по используемому материалу

Стоимость опалубки С„ при использовании ее п раз можно опреде­лить по формуле

С„ = С + (и-1)аС,                                (1)

где С — стоимость изготовления опалубки; п — количество оборотов (раз использования) опалубочной формы; а — коэффициент износа форм.

Затраты на один оборот форм:

С₀б = С(1 - а)/п + а,                           (2)

при а = 0,2 и п = 5 затраты на один оборот форм составят 0,36 С, а при а = 0,2 и п = 10..Д28 С.

Экономичность выбора подтверждается неравенством

л,/л₂ > С,/С₂,                                 (3)

где щ и П2 — максимальная оборачиваемость используемых материалов; С] и С₂ — соответственно стоимость сравниваемых опалубок.

Например, оборачиваемость опалубки из одного материала щ = 10 циклам, из другого материала «2⁼ Ю0 циклам. Стоимость 1 м² этих мате­риалов соответственно 70 и 1000 руб. Следовательно,

10/100 > 70/1000 или 0,10 > 0,07,

где 70/10 и 1000/100 — стоимость одного цикла, равная соответственно 7 и 10 руб.

Следовательно, неравенство (1.3) выполняется, поэтому целесообраз­но использовать первый материал.

Материалы для изготовления опалубок

Для изготовления элементов опалубки используют самые разнооб­разные материалы. Поддерживающие элементы опалубки выполняют главным образом из стали и алюминиевых сплавов, что позволяет дос­тичь их высокой оборачиваемости.

Для опалубки (палубы) используют

древесину  хвойных пород (сосна, ель, лиственница), лиственных пород (береза и ольха),

водостойкую фа­неру,

сталь,

пластики,

металлическую сетку,

железобетонные плиты,

 армоцементные плиты,

древесно-стружечные (ДСП) плиты,

древесно-волокнистые (ДВП) плиты,

полипропилен с наполнителями.

Древесину применяют для изготовления палубы в виде обрез­ных и необрезных досок шириной не более 15 см, для лесов и крепле­ний— бруски размером от 8 х 10 до 8 х 14 см, подтоварник диаметром 10... 14 см и кругляк диаметром до 20 см.

Достоинства древесины — легкость обработки, небольшая масса, возможность изготовления форм любого очертания, относительно низкая стоимость. Недостатки — коробление, разбухание, усушка, малая обора­чиваемость из-за повреждений в силу значительного сцепления с бето­ном. После укладки бетонной смеси в опалубку сторона, соприкасающая­ся с ней, разбухает, а другая под воздействием солнечных лучей быстро высыхает. В результате возникает коробление древесины, ее выпучива­ние, через щели вытекает цементный раствор, в бетоне образуются пусто­ты и раковины. Меры противодействия этим процессам — применение шпунтовых досок, покрытие внутренней поверхности различными смаз­ками для уменьшения силы сцепления опалубки с бетоном.

Водостойкую фанеру используют только для обшивки. Она обладает значительной оборачиваемостью, обеспечивает получение качественных лицевых поверхностей бетона. Для повышения оборачи­ваемости необходимо, чтобы лицевая поверхность опалубки была запод­лицо с обрамляющими элементами каркаса и постоянно смазывалась.

Фанеру ламинированную с фенолформальдегидным покрытием при­меняют в качестве обшивки (палубы) для монолитных бетонных работ. Листы выпускают размерами от 1200 х 2400 до 1250 х 2500 толщиной от 6,5 до 27 мм, оборачиваемость опалубки до 100 раз.

Сталь используют для изготовления всех элементов опалубки.

Листовую сталь толщиной 2...6 мм применяют для изготовления па­лубы (обшивки) металлической опалубки.

Профильную сталь, в основном швеллер и уголки, используют для каркаса и опорных устройств, трубчатую сталь — для изготовления ин­вентарных несущих лесов и подкосов. Болты, проволока и в основном скобяные изделия применяют для всевозможных креплений и соедине­ний.

Стальная опалубка обеспечивает гладкую поверхность бетонируемой конструкции, легкость распалубливания, жесткость, отсутствие дефор­маций, значительную оборачиваемость. Такую опалубку целесообразно использовать не менее чем при 50-кратной оборачиваемости. Недостатки металлической опалубки — высокая стоимость, значительная масса и высокая теплопроводность. Тем не менее в настоящее время металличе­ские опалубки находят все большее применение из-за их высокой обора­чиваемости и возможности получения гладкой и ровной бетонной по­верхности.

Пластики объединяют достоинства стали (прочность, много­кратная оборачиваемость, способность не видоизменяться при разнооб­разных температурно-влажностных режимах) и древесины (незначитель­ная масса и легкость обработки). Исключаются и недостатки этих мате­риалов — деформативность древесины и коррозия стали. Малая жест­кость, повышенная гибкость и относительно высокая стоимость пластиков делают их пока мало конкурентоспособными с другими мате­риалами. Пластики в основном используют в качестве тонких защитных пленок, наносимых на поверхности палубы из древесины и металла.

Находят применение пластмассовые опалубки, особенно армирован­ные стекловолокном. Они имеют высокую прочность при статической нагрузке, химически совместимы с бетоном. Опалубки из полимерных материалов отличаются небольшой массой, стабильностью формы и ус­тойчивостью против коррозии. Возможные повреждения легко устраня­ют нанесением нового покрытия. Недостаток пластмассовых опалу­бок — их несущая способность резко снижается при термообработке бе­тона с повышением температуры до 60 °С.

Металлические сетки с ячейками до 5 х 5 мм применяют для изготовления сетчатых и вакуум-опалубок.

Древесно-стружечные (ДСП) и древесноволокнистые плиты (ДВП) по своим характеристикам находятся между древесиной и водостойкой фанерой и их используют в основном для устройства палубы, реже для крепления каркаса опалубки.

Тонкостенные армоцементные и железобе­тонные плиты — это такие плиты, у которых наружная сторона гладкая, а внутренняя — неровная, с выступающей арматурой. Это по­зволяет при укладке в такую конструкцию монолитного бетона достигать высокой степени его соединения с данным видом опалубки. Эта опалубка называется несъемной, так как остается в конструкции и работает как ее составная часть. Оборачиваемость инвентарной опалубки с палубой из досок, ДСП и ДВП — 5...10-кратная, опалубки из водостойкой фанеры —50...100-крат­ная, стальной опалубки—100...700-кратная.

Комбинированные конструкции опалубки яв­ляются наиболее эффективными. Они позволяют в наибольшей степени использовать специфические характеристики материалов. При примене­нии фанеры и пластика оборачиваемость опалубки достигает 50 раз и бо­лее, при этом существенно возрастает качество покрытия за счет низкой адгезии материала с бетоном. Опалубку из деревянных материалов защи­щают синтетическими покрытиями. Пленки на палубу наносят методом горячего прессования с использованием для пропитки древесины жидких бакелитовых смол, эпоксидно-феноловых лаков, стеклоткани, пропитан­ной фенолформальдегидом. Применяют стеклопластики, слоистые пла­стики, винипласты для покровного слоя.

Появились комбинированные опалубки, в которых на металлическую палубу наносят листовой полипропилен. Находит применение новое кон­структивное решение палубы, состоящей из слоев листового полипропи­лена, пенопропилена и алюминиевого основания. Эти опалубочные пли­ты (листы) в настоящее время производятся толщиной 12, 15,17,23 и 27 мм. Их достоинствами являются повышенные технические характеристи­ки: нулевая гигроскопичность, стойкость к ультрафиолетовому излуче­нию и механическим повреждениям, долговечность, сверхнизкая адгезия к бетону, значительное снижение массы опалубки, упрощенная очистка поверхности палубы, отсутствие смазки поверхности.

Использование композитов с токопроводящим наполнителем позволяет получать греющие покрытия с регулируемыми режимами теплового воздействия на бетон.

Основные типы опалубок

Опалубку классифицируют по функциональному назначению в зави­симости от типа бетонируемых конструкций и, в общем виде, подразде­ляют:

■ для вертикальных поверхностей, в том числе стен;

■ для горизонтальных и наклонных поверхностей, в том числе пере­крытий;

■ для одновременного бетонирования стен и перекрытий;

для криволинейных поверхностей (используют в основном пневма­тическую опалубку).

В результате практического использования в отечественном и зару­бежном массовом промышленном и гражданском строительстве применяют в зависимости от характеристик возводимых со­оружений, материала опалубки, условий и методов производства работ следующие  виды опалубок.

1. Разборно-переставная мелкощитовая опалубка из мелких щитов площадью до 2 м² и массой до 50 кг, из которых можно собирать опалубку для бетонирования любых конструкций, как горизонтальных, так и вер­тикальных, в том числе массивов, фундаментов, стен, перегородок, ко­лонн, балок, плит перекрытий и покрытий.

2. Крупнощитовая опалубка из крупноразмерных щитов площадью до 20 м² (рис. 1.4), оборудованных несущими или поддерживающими эле­ментами, подкосами, регулировочными и установочными домкратами, подмостями для бетонирования. Она предназначена для возведения круп­норазмерных и массивных конструкций, в том числе протяженных или повторяющихся стен, перекрытий зданий и сооружений различного на­значения.

Крупнощитовая опалубка

3. Блочная опалубка, которая может состоять из отдельных опалу­бочных щитов, объединяемых в пространственные конструкции с помо­щью крепежных элементов, или специально изготовленных пространст­венных блоков опалубки для специфичных конструкций, подлежащих бетонированию. Опалубку можно применять для опалубливания внут­ренних поверхностей лестничных клеток, лифтовых шахт, замкнутых ячеек стен жилых зданий, а также и наружных поверхностей столбчатых фундаментов, ростверков, массивов и др.

4. Подъемно-переставная опалубка, состоящая из щитов, поддержи­вающих, несущих и крепежных элементов, рабочего настила и приспо­соблений для подъема опалубочной системы. Конструктивное решение опалубки позволяет перед перемещением ее на очередной ярус отделить щиты от бетонируемой конструкции. Опалубку используют для возведе­ния конструкций большой высоты постоянной и изменяющейся геомет­рии поперечного сечения — труб, градирен, мостовых опор и др.

Подъемно-переставная опалубка

5. Объемно-переставная опалубка, применяемая при одновремен­ном возведении стен и перекрытий зданий. Опалубка состоит из бло­ков-секций Г- и П-образной формы, конструкция позволяет секциям сдвигаться внутрь. Секции опалубки соединяют между собой по длине, образуя сразу несколько параллельных рядов с расстояниями между бло­ками, равными толщинам стен. Это позволяет после установки опалубки, укладки арматурных каркасов одновременно осуществлять бетонирова­ние стен и примыкающих к ним участков перекрытий.

6. Скользящая опалубка, применяемая при возведении вертикальных конструкций зданий и сооружений большой высоты. Опалубка представ­ляет собой систему, состоящую из щитов, рабочего пола, подмостей, дом­кратов, домкратных стержней, закрепленных на домкратных рамах, и станции управления подъемом опалубочной системы. Опалубку исполь­зуют для возведения наружных и внутренних стен жилых зданий, ядер жесткости, а также дымовых труб, силосов, градирен и других сооруже­ний высотой более 40 м и толщиной стен не менее 25 см.

7. Горизонтально перемещаемая опалубка, назначение которой в возведении линейно-протяженных сооружений длиной от 3 м, решаемых как в виде отдельной стены (подпорная стенка), двух параллельных стен (открытый коллектор), так и закрытого сооружения, состоящего из стен и покрытия необходимой заданной длины. Опалубка представляет собой жесткую раму на тележках с прикрепленными к ней опалубочными пане­лями, рабочим настилом с ограждением и механизмом перемещения опа­лубки как по вертикали, так и по горизонтали. Опалубку применяют для непрерывного бетонирования сооружения по длине, в том числе поярус- но по высоте, и бетонирования отдельными секциями сооружения по дли­не собранной опалубки. Опалубку используют для возведения каналов, коллекторов, резервуаров, туннелей, аэротенков и других сооружений, возводимых открытым способом.

8. Вертикально перемещаемая опалубка, предназначенная для возве­дения сооружений (башня, градирня, жилой дом) или их частей (лифто­вая шахта жилого дома) и отдельных частей зданий и сооружений высо­той на этаж (участок лифтовой шахты, пространственная замкнутая ячей­ка из 4 стен здания).