Глава 8. Технология бетонных и железобетонных работ
8.1. Общие положения
Широкое применение бетона и железобетона в современном строительстве обусловлено их высокими физико-механическими показателями, 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.
По способу выполнения бетонные и железобетонные конструкции подразделяются:
на сборные – изготовляют заблаговременно на заводах, комбинатах и полигонах, доставляют на строящийся объект и монтируют в готовом виде;
монолитные – возводят на строящемся объекте в проектном положении;
сборно-монолитные – сборную часть конструкции производят на заводах, транспортируют и устанавливают на объекте, затем бетонируют монолитную часть этой конструкции в проектном положении.
Использование монолитного и сборно-монолитного (установка сборных конструкций относится к монтажным работам) железобетона эффективно при возведении массивных фундаментов, подземных частей зданий и сооружений, стен и перекрытий, пространственных конструкций, сейсмостойких зданий и многих других объектов.
Технологический процесс возведения монолитных конструкций можно разделить на процессы, связанные с изготовлением, установкой и разборкой опалубки, изготовлением и монтажом арматуры, изготовлением, укладкой и уходом за бетоном.
8.2. Опалубочные работы
Опалубка – это временная форма для укладки бетонной смеси, позволяющая обеспечить заданные геометрические размеры и конфигурацию бетонного элемента. Работы, связанные с монтажом опалубки, называются опалубочными.
Опалубка должна быть:
геометрически неизменяемой;
прочной;
быстромонтируемой;
обеспечивающей требуемое качество поверхности бетона;
долговечной и др.
Опалубки изготавливаются из различных материалов:
из дерева (в т.ч. из водостойкой фанеры, досок, ДВП, ДСП);
из металла (листовой и профильной стали);
из пластика;
из прорезиненных тканей;
из армоцемента и железобетона (несъёмные);
из сетки и др.
Однако наиболее эффективными являются не мономатериальные, а комбинированные опалубки, в которых в наибольшей степени используются специфические характеристики материалов. Опалубку из древесины защищают синтетическими покрытиями, что повышает ее долговечность и качество бетонной поверхности. Известны комбинированные опалубки, в которых на металлическую палубу наносят листовой полипропилен. Применяются опалубки, состоящие из слоёв листового полипропилена, пенопролипропилена и алюминиевого основания. Такие опалубки имеют следующие достоинства: нулевую гигроскопичность, стойкость к механическим повреждениям, долговечность, сверхнизкую адгезию к бетону, значительное снижение массы опалубки, упрощённую очистку поверхности палубы, отсутствие антиадгезионной смазки.
Использование композитов с токопроводящим наполнителем позволяет получать греющие покрытия с регулируемыми режимами теплового воздействия на бетон.
Количество раз использования опалубки характеризуется параметром – оборачиваемостью. По степени оборачиваемости различают инвентарную опалубку и стационарную или несъемную, которая используется только для одного сооружения.
Оборачиваемость опалубок из древесных материалов составляет 5-10 раз; из водостойкой фанеры и пластика 50-100 раз; стальной – 100-700 раз.
Конструкции опалубок
Разборно-переставная опалубка собирается из готовых элементов: щитов, коробов, стоек. Она используется для бетонирования фундаментов, балок и плит перекрытий, стен (рис. 8.1).
Рис. 8.1. Деревянная разборно-переставная опалубка для фундамента:
1 – щит; 2 – стойки; 3 – раскрепляющая планка; 4 – подкос; 5 – клин
Широко используется металлическая разборно-переставная опалубка конструкции ЦНИИОМТП, состоящая из 10 типоразмеров металлических щитов, уголков, швеллеров и стальных листов толщиной 2 мм. Из этих отдельных щитов можно собрать формы самых разнообразных конструкций. Соединение элементов производится при помощи металлических клиньев. Основное преимущество – большая оборачиваемость (100-200 раз).
Для уменьшения адгезии (прилипания бетона к опалубке) используются специальные антиадгезионные эмульсии.
Блок-форма. Представляет собой жесткую, цельносъемную, как правило, металлическую конструкцию, применяемую для бетонирования однотипных фундаментов. Есть блок-формы, которые имеют возможность трансформироваться – они могут быть использованы для бетонирования нескольких типов фундаментов. Изображена на рис. 5.5.
Применение конструкции такого типа экономически оправдано, когда бетонируется не менее 50 однотипных фундаментов. Оборачиваемость составляет 200-250 раз.
Крупнощитовую опалубку собирают из опалубочных панелей размером на бетонируемую ячейку здания. На рис. 8.2 показана унифицированная крупнощитовая опалубка конструкции ЦНИИОМТП, используемая для бетонирования монолитных зданий с расстоянием между стенами 2,7-6,3 м, толщиной 12-30 см и высотой этажа 2,8-3 м.
Рис. 8.2. Унифицированная крупнощитовая опалубка:
1 – направляющая бетонной смеси; 2 – стяжка; 3 – тяж; 4 – подмости; 5 – щит; 6 – вертикальная ферма; 7 – регулируемая оттяжка; 8 – домкрат;
9 – подмости для монтажа наружного щита
Объемно-переставная опалубка
Представляет собой П-образные и Г-образные разборные секции, конструкция которых позволяет им сдвигаться внутрь (рис. 8.3). Применяется при возведении монолитных многоэтажных зданий для одновременного бетонирования стен и перекрытий. Оборачиваемость таких опалубок – до 200 раз.
Рис. 8.3. Унифицированная объемно-переставная опалубка конструкции ЦНИИОМТП:
1 – опалубка маяков; 2 – центральная вставка; 3 – Г-образный щит; 4 – распалубочный винт; 5 – шарнирный распалубочный механизм; 6 – регулируемый подкос; 7 – катки;
8 – винтовой домкрат; 9 – подмости торцевых стен; 10 – щит торцевой стены
Передвижная опалубка
Бывает трех типов: скользящая, подъемно-переставная и катучая.
Скользящая опалубка
Применяется при изготовлении монолитных многоэтажных зданий, ядер жесткости, труб, силосов, градирен и других вертикальных сооружений высотой более 40 м и толщиной стен не менее 25 см.
Такая опалубка имеет внутреннюю и наружную оболочки высотой 1,2 м, которые скреплены по периметру жесткими рамами (рис. 8.4).
Рис. 8.4. Унифицированная скользящая опалубка конструкции ЦНИИОМТП:
1 – козырек; 2 – домкрат; 3 – домкратная рама; 4 – рабочий пол; 5 – домкратный стержень; 6 – щиты опалубки; 7, 8 – внутренние и наружные подвесные подмости
В отличие от других опалубок скользящая опалубка не отрывается от затвердевшего бетона, а непрерывно скользит благодаря тяговому усилию домкратов и специальной конструкции щитов. Скорость подъема зависит от скорости набора бетоном прочности и составляет 3-4 м в сутки.
Подъемно-переставная опалубка
Применяется при возведении сооружений большой высоты, имеющих постоянное и переменное поперечное сечение (например, труба, у которой по мере увеличения высоты меняется диаметр).
Опалубка собирается из наружных и внутренних щитов, которые при подъеме приходится частично разбирать и производить замену отдельных элементов опалубки (рис. 8.5).
Рис. 8.5.Схема подъёмно-переставной опалубки:
1 – шатёр-тепляк; 2 – мачта; 3 – система подъёма рабочей площадки; 4 – рабочая площадка; 5 – наружные опалубочные щиты; 6 – внутренние опалубочные щиты; 7 – бетоноукладчик; 8 – отверстие для подачи бетона
Катучая опалубка
Применяется при возведении линейно-протяженных сооружений постоянного сечения (например, монолитных тоннелей).
Опалубку передвигают в горизонтальном направлении, как правило, по рельсам, по мере того, как схватывается бетон (рис. 8.6).
Рис. 8.6. Катучая опалубка для бетонирования проходных каналов:
1 – рама наружной опалубки; 2 – складывающаяся металлическая рама внутренней опалубки; 3 – механизмы для распалубки и приведения опалубки в транспортное положение; 4 – опорная доска; 5 – каток
Пневматическая опалубка
Является разновидностью разборно-переставной опалубки и применяется для бетонирования куполов и сводов, выполняется из прорезиненной ткани. Полотнище опалубки закрепляют на фундаменте и подают во внутренний объем сжатый воздух. Пневмоопалубка занимает проектное положение и способна нести монтажные нагрузки. Далее опалубку армируют и наносят на нее пескобетон. Распалубливание после набора бетоном прочности производят путем отключения подачи воздуха во внутренний объем (рис. 8.7).
Рис. 8.7. Схема бетонирования оболочки на пневмоопалубке:
а) – I этап (закрепление полотнища пневмоопалубки на фундаменте);
б) – II этап (подъём пневмоопалубки в проектное положение);
в) – III этап (укладка арматурных сеток); г) – разновидность III этапа (подъём опалубки вместе с арматурными сетками); д) – IV этап (набрызг бетонной смеси);
е) – V этап (распалубливание оболочки); 1 – фундамент; 2 – пневмоопалубка;
3 – подача воздуха; 4 – арматурные сетки; 5 – набрызг бетонной смеси; 6 – оболочка
Различают пневмостатический способ возведения оболочек (см. рис. 8.7) и пневмодинамический способ, при котором на не надутую опалубку укладывают арматуру и бетон, а затем подают воздух и поднимают все материалы в проектное положение.
Пневмоопалубку можно также использовать, как катучую опалубку (для изготовления коллекторов, например).
Стационарные опалубки
К ним относятся формы-оболочки, которые после бетонирования остаются в конструкции. Они выполняются из железобетонных плит, армоцементных листов, пластика с отделанной наружной поверхностью, стальных листов, стеклоцементных плит, тканой стальной сетки. Такие опалубки называют еще несъемными.
Железобетонные, армоцементные и стеклоцементные опалубки применяют для бетонирования монолитных конструкций с большими опалубливаемыми поверхностями. Иногда используются как декоративная или защитная облицовка. Несъемную опалубку, одновременно выполняющую декоративную или защитную роль, называют опалубкой-облицовкой.
Несъемные опалубки (армоцементные и железобетонные) устанавливают заподлицо с наружными гранями монолитных конструкций с тем, чтобы габариты последних от установки такой опалубки не увеличивались. Внутренняя поверхность несъемной опалубки шероховата и имеет анкеры.
Железобетонная несъемная опалубка представляет собой плоские, ребристые, профильные элементы из бетона, армированные стальными сетками. Применяются для бетонирования стен подвалов, насосных станций и фундаментов. Металлическая несъемная опалубка применяется для плотин ГЭС.
Существуют несъемные опалубки, которые жестко соединены с пространственным арматурным каркасом – «чемодан» (арматурно-опалубочный блок) (рис. 8.8).
Рис. 8.8. Схема арматурно-опалубочного блока:
1 – опалубочный щит несъёмной опалубки;
2 – выпуски арматуры из опалубочного щита; 3 – арматурный каркас
Сетчатая опалубка
Применяется для стен, к качеству поверхности которых не предъявляют особых требований. Сетка 5х5 или 8х8 мм. Крепят к армокаркасу скрутками или сваркой.
Стеклоцементные опалубочные плиты
Имеют толщину δ=12-20 мм. Основной размер 210х210 см. Различают опалубку-гидроизоляцию и опалубку-облицовку. Опалубку-гидроизоляцию используют в агрессивных средах. Опалубка-облицовка имеет гладкую или рельефную фактуру и применяется для отделки.