6 Структура комплексного процесу зведення монолітних залізобетонних конструкцій

лежних між собою заготівельних, транспортних і монтажно-укладальних робіт (рис.6.1).

Рис.6.1 – Схема комплексного процесу зведення монолітних залізобетонних конструкцій

До складу заготівельних процесів входять роботи з: виготовлення елементів опалубки, додаткових механізмів і пристроїв до неї, заготівлі арматури, виготовлення каркасів і арматурно-опалубних блоків, а також приготування бетонної суміші. Такі процеси здійснюють на заводах або на спеціально оснащених ділянках в умовах будівельного майданчика. Опалубку, арматуру і бетонну суміш до об'єктів, що зводяться, доставляють різними видами транспорту.

До основних монтажно-укладальних процесів, які виконують безпосередньо на будівельному майданчику, відносяться: установка опалубки, арматури, монтаж арматурних і арматурно-опалубних блоків, подача, розподіл, вкладання та ущільнення бетонної суміші, догляд за бетоном, монтаж і натяг арматури, ін’єкціювання каналів (при зведенні попередньо напружених конструкцій), розопалублення, контроль якості та обробка поверхонь конструкцій.

Опалубка повинна відповідати таким вимогам: бути міцною і технологічною (легко встановлюватися, розбиватися, не створювати перешкод установці арматури й укладанню бетонної суміші), не змінювати форми в проектному положенні (умова стійкості), сприймати технологічні навантаження і тиск бетонної суміші без зміни геометричних розмірів, не мати щілин і зазорів, забезпечувати високу якість поверхні.

У ряді випадків опалубка виконує функції ущільнення, теплової обробки, гідроізоляції, утеплення (незйомні види опалубок) і надання поверхні необхідної архітектурної виразності.

Термін "опалубка" не є визначальним у технології монолітного будівництва, тому що дає оцінку тільки однієї конструктивної частини і не враховує різних механізмів і додаткових пристроїв, що забезпечують нормальну технологічну функціональність. Тому в технології бетонних робіт слід розглядати "опалубні системи", які є сукупністю основних елементів опалубки і додаткових механізмів і пристроїв, що забезпечують задане геометричне положення і стійкість, необхідну швидкість бетонування, комплексну механізацію монтажу, демонтажу і розопалублення, транспортування по горизонталі й вертикалі, швидке збирання і роз'ємність елементів, необхідну оборотність (довговічність) і технологічну гнучкість – уніфікацію (модульність). Важливим показником опалубних систем є технологічність, що оцінюється трудомісткістю монтажу, демонтажу і транспортування і віднесена до одиниці продукції (1 м^З опалубленої площі або 1 м^З бетонованої конструкції).

Опалубні системи повинні формуватися таким чином, щоб довговічність усіх елементів була приблизно однаковою. Залежно від конструктивних рішень, а головне матеріалу опалубок оборотність коливається в широких межах: 100 ... 200 циклів для опалубок з металу і пластмас, 30...50 циклів – з фанери і до 20 – з деревини.

Матеріалом для опалубки можуть служити: деревина, метал, пластмаси. Раціональними є комбіновані конструкції. У них несучими і підтримуючими елементами служить метал, а як опалубка, що стикається з бетоном, – водостійка фанера, пластик, алюміній. Нерідко застосовують повністю металеву опалубку. Останнім часом використовують опалубки з алюмінію. Алюміній характеризується малою стійкістю проти лугів, але легування його кремнієм, магнієм і цинком забезпечує достатню корозійну стійкість. Маса алюмінію на 65% менше сталі, тому опалубні щити з нього мають меншу масу, а межа міцності на розтяг в 6...10 разів вища, ніж у деревини.

Дерев'яні або фанерні опалубки мають недоліки – високу матеріалоємність і невисоку оборотність. З цих же причин недоцільно використовувати підтримуючі елементи з деревини.

Найбільш доцільно виготовляти опалубки з щитів з фанери. Для цього застосовують водостійку і бакелізовану фанеру марок ФБС і ФБСВ товщиною 10...20 мм. Синтетичне покриття фанери значно збільшує термін служби опалубки, знижує адгезію до неї бетону і дозволяє одержувати високоякісні поверхні.

Для надання лицьовій поверхні бетонних конструкцій необхідної фактури і форми використовують матриці. Їх встановлюють в опалубку перед бетонуванням. Залежно від матеріалу можливо їх одноразове чи багаторазове застосування. Є досвід застосування опалубки у сполученні зі спіненим полістиролом. Такі опалубки мають підвищені теплоізоляційні властивості і можуть успішно використовуватися в холодну пору року.

З розвитком хімії полімерів широко використовуються пластмасові опалубки. Вони мають високу міцність при статичному навантаженні, стійкість проти стирання і хімічну сумісність з бетоном. Цим вимогам найбільше відповідають пластмаси, армовані скловолокном. Опалубки з полімерних матеріалів відрізняються невеликою масою, стабільністю форми і стійкістю проти корозії. Стійкість проти стирання менше, ніж у металевих опалубок, але пошкодження легко усуваються нанесенням нового покриття. При температурі більше 60°С полімерні матеріали опалубки і їхня несуча здатність знижуються через виникнення значних пластичних деформацій, тому опалубки цього типу не рекомендується застосовувати при термообробці бетону.

За конструктивними ознаками опалубку розділяють на розбірно-переставну, дрібнощитову, уніфіковану розбірно-переставну конструкції ЦНДІОМТВ (Центральний науково-дослідний інститут організації і технології виробництва), підйомно-переставну, ковзну, котючу, незйомну – опалубку-оздоблення (рис.6.2).

Розбірно-переставна дрібнощитова опалубка складається з інвентарних щитів, коробів, хомутів, кружал, підтримуючих елементів і кріплень (рис.6.2, а). Щити опалубки виготовляють з дошок (25...30 мм) з обшиванням внутрішньої формуючої поверхні водостійкою фанерою, покрівельною сталлю, пластиком і т.п. Збирання щитів опалубки виконують за допомогою хомутів, болтів або клинів. Таку опалубку використовують при зведенні різнотипних конструкцій різного обрису фундаментів, колон, балок, плит перекриття, перегородок та інших елементів будинків і споруд.

Уніфікована розбірно-переставна опалубка конструкції ЦНДІОМТВ збирається з уніфікованих щитів (рис.6.2, б), виготовлених з металу, деревини або сполучення цих матеріалів. Щити сталевої опалубки складаються з рами виготовленої зі швелерів чи куточків і опалубки, для виконання якої використовують листову сталь товщиною 2 мм. Оборотність такої опалубки складає 200 разів, тоді як дерев'яної – не більше 15 разів.

Така конструкція дозволяє збирати великорозмірні площинні панелі площею до 35 м² і просторові блоки з окремих уніфікованих елементів. Застосування уніфікованої розбірно-переставної опалубки дозволяє знизити трудомісткість і скоротити терміни проведення опалубних робіт.

Блокова опалубка (рис.6.2, в) являє собою тверду, суцільнозйомну сталеву блок-форму, виконану нероз'ємною і переналагоджуваною, застосовувану при бетонуванні однотипних фундаментів, об'ємних елементів стін, ліфтових шахт, конструкцій, які стоять окремо у вигляді колон, ростверків і т.п. Таку опалубку встановлюють і знімають при розпалубленні краном.

Великощитову опалубку (рис.6.2, г) збирають з великих опалубних панелей, розташовуваних за периметром стін, що бетонуються, однієї захватки або всього поверху. Для зведення будинків з різними планувальними рішеннями виготовляють панелі декількох типорозмірів, які розрізняються за довжиною шириною й залежно від висоти поверху. Монтують і демонтують таку опалубку за допомогою стрілових і баштових кранів.

Об'ємно-переставна (тунельна) опалубка складається з П-подібних секцій, що збираються в блок, відповідно до ширини і висоти поверху будинку. Кожна секція складається з трьох шарнірно-з’єднаних панелей – дві бокові й одна верхня (рис.6.2, д). Верхню панель використовують при бетонуванні перекриття, а бокові – для внутрішньої опалубки стін. У цьому випадку з фасадної сторони стін установлюють великощитову опалубку. Секції об'ємно-переставної опалубки мають механізми для відриву від поверхні бетону, а також пристрої для викочування й установки їх у проектне положення. Монтують такі секції краном, а демонтують з висотних риштувань, після їхнього викочування або через проріз у перекритті, використовуючи ту ж вантажопідйомну машину. Оборотність опалубки досягає 200 циклів.

Об'ємно-переставну опалубку застосовують для зведення багатоповерхових житлових і громадських будівель великої довжини з поперечними несучими стінами і фасадними, які виконують зі збірних панелей.

Підйомно-переставну опалубку успішно використовують для зведення висотних споруд зі змінним поперечним перерізом. До таких об'єктів відносять димарі, градирні, телевежі та ін. (рис.6.2, е). Усередині таких споруд установлюють шахтний підйомник, що забезпечує подачу арматури, опалубки і бетонної суміші. На підйомник спирається підйомна голівка, що складається з робочої площадки опалубки, підвісних риштувань і огороджень. Опалубку збирають із зовнішніх і внутрішніх щитів, які утворюють кільцеву форму.

Стіни споруди бетонують поярусно (2,5 м).

Після того, як бетон досягне необхідної міцності, опалубку переставляють на розташований вище ярус, використовуючи шахтний підйомник. При зміні поперечного перерізу ярусу, що бетонується, в результаті підйому, елементи опалубки частково розбирають.

Ковзну опалубку застосовують для бетонування вертикальних конструкцій будинків і споруд з компактним периметром і незмінним перерізом по висоті (стін висотних будинків, ядер жорсткості, силосних банок елеваторів та ін.) Опалубка має внутрішні й зовнішні щити (рис.6.2, ж), підвішені до домкратних рам, розташованих через 1,5...2 м за периметром будівлі, на яких улаштовують робочий настил і закріплені підвісні риштування. Таку систему піднімають за допомогою домкратів, які, переміщаючись нагору по домкратних стержнях, захоплюють за собою опалубку. Сталеві домкратні стержні встановлюють (на відстані 1,5...2 м один від одного) у товщі конструкції, яка бетонується.

Швидкість підйому опалубки визначається з умови досягнення бетоном необхідної розпалубочної міцності і може досягати 3...4 м/доб.

Котюча опалубка призначена для будівництва лінійно-протяжних споруд водоводів, колекторів, тунелів, циліндричних зводів і т.п. З набуттям бетоном заданої міцності опалубку пересувають на візках у горизонтальному напрямку (рис.6.2, з). Такий процес виконують при зведенні бетонних і залізобетонних стін постійного і змінного перерізу товщиною 12...60 см і висотою до 6 м.

Незнімну опалубку використовують при зведенні конструкцій без розпалублення, створенні облицювання тепло- і гідроізоляційного призначення, архітектурної виразності і т.п. (рис.6.2, і). Зовнішні грані опалубки встановлюють врівень з гранями конструкцій. Для надійного зчеплення з бетоном конструкції, внутрішні поверхні повинні бути шорсткуватими і зволожуватися перед бетонуванням, а також мати анкерні випуски. Протилежні щити конструкції з'єднують тяжами або скрутками.

Пневматичну опалубку виконують із прогумованої тканини товщиною 0,3...0,5 мм. Використовуючи пневматичну опалубку, можна зводити склади, виробничі будівлі, ангари для техніки, сховища зерна і добрив, різні системи колекторів, трубопроводів, вертикальних циліндричних ємкостей, купольних і склепінних тонкостінних конструкцій. Опалубку розстелюють по основі, а потім у неї нагнітають повітря під тиском 0,05 МПа. Поверхню її покривають емульсійним змащенням. Бетонну суміш наносять набризкуванням або пошарово. Для прискорення процесу твердіння в опалубку можна подавати пару або підігріте повітря.

Рис.6.2 – Види опалубки:

2 – хомути; 3 – забетонована частина конструкцій; 4 – підтримуючі конструкції; 5 – підйомник; 6 – робочий настил; 7 – підвісні риштування; 8 – огородження; 9 – домкрати; 10 – домкратні стержні; 11 – візки; 12 – котки; 13 – опалубка-облицювання; 14 – арматурний каркас; 15 – анкеруючі петлі

За призначенням арматура залізобетонних конструкцій поділяється на робочу, яка сприймає головним чином розтяжні зусилля, що виникають у процесі експлуатації конструкції, розподільну – для розподілу зусиль між робочою арматурою, закріплення стержнів у каркасі й забезпечення їхньої спільної роботи, а також для сприйняття поперечних зусиль і запобігання косим тріщинам у бетоні (хомути), монтажну – для забезпечення проектного положення окремих стержнів при збиранні плоских і просторових каркасів.

Залежно від способу виготовлення арматуру підрозділяють на стержневу, яка виготовляється гарячою прокаткою сталі, і дротову, яку одержують волочінням у холодному стані. Стержневу і дротову арматуру випускають гладкою і періодичного профілю (рис.6.3).


а

б

в

г

д

е

Рис.6.3 – Профілі арматури:

а – гладка кругла; б, в – гарячекатана періодичного профілю, класів А-ІІ і А-Ш;

г, д – сплющений дріт; е – пасмова семидротова
Стержневу арматуру підрозділяють на: гарячекатану (класів А-І, А-П, А-Ш, А-1V, У), термічно зміцнену (класів Ат-IV, Ат-V, Ат-VI), термічно зміцнену витяжкою (класів А-ІІв і А-ІІІв).

Дротову арматуру підрозділяють на: арматурний дріт з низьковуглецевої сталі круглу класу В-I , В-ІІ і періодичного профілю Вр-І і Вр-ІІ; арматурні пасма семидротові класу К-7 і 19-дротові класу К-19, а також канати класу К-2, К-З і Кп.

Марки сталі містять умовні позначення їхнього хімічного складу. Буквами позначають метали, що входять до складу сталі. Перші цифри в марці показують середній вміст вуглецю у сотих частках відсотка, цифри праворуч від букви – середній вміст металів у відсотках.

Арматурні сталі класів А-І, А-ІІ, А-Ш, В-І, Вр-І використовують як ненапружувану арматуру в звичайних і попередньо напружених конструкціях.

Високоміцну арматуру гарячекатану класу А-V марок 80С, 20ХГ2Ц, 23Х2Г2Т, термічно зміцнену класів Ат-IV, Ат-V, Ат-VI застосовують у попередньо напружених конструкціях. Робочу арматуру в попередньо напружених конструкціях застосовують у вигляді пасом канатів і стержнів.

Залізобетонні конструкції армують арматурними виробами заводського виробництва; плоскими й гнутими сітками, плоскими й просторовими каркасами й різними типами закладних деталей (рис.6.4).

Деякі арматурні вироби уніфіковані, а їхнє виробництво централізоване. До них відносять важкі й легкі сітки. Їх виготовляють у вигляді плоских елементів і в рулонах. Довжина плоских сіток – до 9 м, рулонні сітки виконують шириною від 1 до 3,8 м і масою рулону від 900 до 1300 кг.

Каркаси збирають з уніфікованих важких і легких сіток і стержнів у вигляді замкнутих, прямокутних і криволінійних конструкцій, а також із змінним перерізом за довжиною. Криволінійними каркасами армують спеціальні конструкції (наприклад, палі, труби). Їх виготовляють намотуванням і зварюванням арматури у вигляді спіралі по утворюючих поздовжніх стержнів. Металеві закладні деталі різної конфігурації виконують зі сталевих пластин, до яких приварюють анкерні стержні. За допомогою анкерних стержнів деталі закріплюють у бетоні. Допускається кріплення закладної деталі в бетоні без стержнів шляхом зварювання з робочою арматурою.

Зведення вертикальних конструкцій, фундаментів, стін, колон та ін. пов'язане з виконанням великого обсягу арматурних робіт. Їх армують просторовими чи плоскими каркасами.

Процес монтажу таких виробів передбачає такі технологічні операції: розвантаження і подача виробів у зону роботи крану, установка в проектне положення і з'єднання стиків зварюванням, перевірка якості робіт і здачі до наступних робіт.

Рис.6.4 – Види арматури і їхній монтаж:

гнутий із сіток; і – закладні деталі

Важкі каркаси фундаментів монтують, використовуючи монтажний кран і самобалансуючу траверсу згідно з технологічною схемою, наведеною на рис.6.6. Такий спосіб стропування дозволяє переводити важкий арматурний каркас у вертикальне положення (за рахунок переміщення центра ваги системи). У процесі монтажу зайнято два монтажники.

Рис.6.5 – Технологічна схема монтажу арматурних каркасів колон:

3 – самобалансуюча траверса; 4 – монтажний кран; 5 – розчалювання

Інвентарні будівельні бетонозмішувальні установки використовують при розташуванні зволожуваних будівель і споруд за межами радіуса дії бетонних заводів і потреби в бетонній суміші до 70 м^З/доб. Такі установки містять бетонозмішувачі, вагові дозатори і склади заповнювачів.

Автоматизовані мобільні бетонозмішувальні установки продуктивністю до 30 м^З/ год скомпоновані на спеціальному напівпричепі (рис.6.7). Такі установки вигідно використовувати на великих розосереджених об'єктах, розташованих за межами технологічних можливостей бетонних заводів.

Рис.6.7 – Схема мобільної автоматизованої бетонорозчинної установки:

1 – змішувач; 2 – стрічковий конвеєр; 3 – стрічковий живильник; 4 – опалювальний регістр; 5 – дозатор заповнювачів; 6 – дозатор в'яжучих; 7 – бункер в'яжучих; 8 – стрічковий конвеєр заповнювачів; 9 – прийомний бункер заповнювачів
За способом компонування технологічного устаткування і напрямком подачі складових бетонні заводи й установки мають одноступінчату і двоступінчату схеми (рис.6.8). На заводах з одноступінчатою схемою використовується гравітаційний принцип руху заповнювачів бетону (під дією власної маси) через систему дозаторів до бетонозмішувачів. Такі схеми вигідні при витраті бетону понад 25-35 м^З/год. За способом приготування і видачі бетонної суміші розрізняють заводи й установки циклічної і безупинної дії. Останні мають велику продуктивність і використовуються, як правило, при великих і зосереджених обсягах бетонних робіт.

Для забезпечення точної відповідності бетонної суміші проектним складам дозування роблять за масою. При цьому відхилення, що допускаються, на заміс не повинні перевищувати: ± 2 для води і цементу і ±3% для заповнювачів.

За характером дії розрізняють бетонозмішувачі циклічної (періодичної) і безупинної дії, які застосовують залежно від необхідних показників продуктивності, а також властивостей бетонної суміші.

Прогресивною є роздільна технологія приготування бетонної суміші. Суть її полягає в тому, що до існуючого устаткування додатково встановлюють швидкісні змішувачі-активатори, в яких приготовляють цементне тісто з використанням дрібномеленого мінерального наповнювача. Потім склад подають в основний бетонозмішувач і перемішують із заповнювачами. Роздільна технологія приготування бетонної суміші дозволяє заощаджувати від 10 до 30% цементу. Отримані суміші менше піддаються розшаруванню, мають більш високі показники щільності, однорідності, водонепроникності, морозостійкості, міцності на розтяг і вигин. Разом з тим суміші відзначаються уповільненим схоплюванням, тому їх треба витримувати протягом 2-3 год. до термообробки бетону.

Рис.6.8 – Компонування бетонозмішувальних заводів і установок:

а – одноступінчата схема (вертикальна); б – двоступінчата схема (партерна); 1 – склад щебеня; 2 – склад піску; 3 – склад цементу; 4 – видатковий бункер щебеня; 5 – видатковий бункер піску; 6 – видатковий бункер цементу; 7 – дозатори; 8 – дозатор для води; 9 – збірний бункер або завантажувальний ківш; 10 – бетонозмішувачі; 11 – роздавальний бункер; 12 – ківш скіпового підйомника
На будівельний майданчик бетонну суміш транспортують спеціальними автомобілями. Конструкція кузова повинна забезпечити схоронність суміші при рухові, зручне розвантаження і легке очищення.

Автомобілі-самоскиди застосовують при перевезенні бетонної суміші на відстань до 30 км і розвантаженні безпосередньо в опалубку бетонованої конструкції або в баддю з наступною подачею краном.

Автобетоновози мають закритий перекидний кузов мульдоподібної форми, що зменшує розшаровування і виплескування бетонної суміші при рухові.

Якісне транспортування бетонної суміші на значну відстань забезпечують автобетоновози. На кузові такої машини встановлюють збуджувач, що скорочує час розвантаження і забезпечує порціонну видачу бетонної суміші. Раціональна відстань транспортування до 40 км.

Під час перевезення на значні відстані (більше 45 км) і подачі суміші бетонанасосами в ковзну опалубку, а також у жарких кліматичних умовах раціонально використовувати автобетонозмішувачі. Їх застосовують для перевезення на відстань до 60 км готових бетонних сумішей, а також сухих, віддозованих на заводі з додаванням води при наближенні до об'єкта бетонування.