Заготовляння арматури та армування конструкцій

Арматура – це стальні круглі стержні, прокатні профілі, дріт, а також вироби з них, які розміщують у бетоні для сприйняття розтягуючих і знакозмінних сил. Арматура для залізобетонних конструкцій може бути класифікована: за технологією виготовлення - гарячекатана стержнева гладкого і періодичного профілю класу А-І…А-ІY (d = 6…80 мм), термомеханічно або термічно зміцнена сталь періодичного профілю класу Ат-ІІІ, Ат-ІY (d=10…32 мм), арматурний дріт класу В-І, В-ІІ, Вт-І, Вр-ІІ (d=3…мм.); за призначенням – робоча (сприймає основні зусилля розтягу), розподільча (розподіляє навантаження між стержнями робочої арматури), монтажна (для збирання арматурних каркасів); за способом встановлення – одинарна, арматурні сітки і каркаси. Основні види арматури зображені на рис. 4.5.

Арматурні роботи складаються з таких процесів: заготовляння арматури; збирання арматурних каркасів і сіток зварюванням чи зв’язуванням стержнів; встановлення арматури в опалубку з наданням їй проектного положення.

Заготовляння арматури з стержнів складається з таких операцій: виправляння і очищення стержнів, зварювання стиків для нарощування довжини, різання і згинання стержнів. Заготовляння арматури з дроту складається з розмотування і виправляння, різання і згинання стержнів. Арматуру для попередньо напружених залізобетонних конструкцій виготовляють у вигляді пучків або канатів з високоміцного сталевого дроту.

Готові каркаси фундаментів, колон і балок вкладають у відповідні опалубки, а зварені сітки – на опалубку перекриттів і в опалубку стін.

Рис. 4.5. Види арматури та типи з’єднань арматурних стержнів: а – арматурні стержні; б – плоский каркас; в – просторовий каркас; г – плоска і рулонна арматурні сітки; д – з’єднання арматурних стержнів зварюванням (І – з накладками та двобічними швами; ІІ - з накладками та однобічними швами; ІІІ – напуском); е – з’єднання арматурних стержнів зв’язуванням; є – з’єднання арматурних стержнів за допомогою пружинних фіксаторів.

Вкладені в проектне положення сітки і каркаси з’єднують між собою зварюванням або зв’язуванням, збираючи впритул робочі стержні або перепускаючи каркаси і сітки внапуск на довжину 30…50 діаметрів стержня. Якщо на будову арматура надходить у вигляді окремих стержнів, їх з’єднують в каркаси і сітки на робочому місці. Місця перетину стержнів зварюють або перев’язують в’язальним дротом, діаметр якого 0,8…1 мм.

Бетонування конструкцій

Приготування бетонної суміші. Бетонну суміш готують, як правило, централізовано на спеціальних заводах, а якщо обсяги робіт невеликі – на приоб’єктних бетонозмішувальних установках циклічної дії.

При приготуванні бетонної суміші виконуються наступні операції: дозування складових, завантаження їх в змішувач і змішування, вивантаження готової суміші у витратний бункер.

За характером виконання операції змішування бетонної суміші розпізнають бетонозмішувачі циклічної і безперервної дії.

За способом змішування бетонозмішувачі можуть бути гравітаційного і примусового змішування (рис. 4.6).

 

Основний робочий параметр бетонозмішувача циклічної дії – місткість його барабана. Розпізнають такі місткості барабана: геометричну (), завантаження (), вивантаження готової бетонної суміші (). Місткість завантаження барабана бетонозмішувача складає 25...30 % його геометричної місткості.

Між місткістю барабана за завантаженням і виходу готової бетонної суміші (рис. 4.6) існує залежність

(4.5)

де - коефіцієнт виходу бетонної суміші;

Щ, П, Ц – маса доз щебеню, піску, цементу на 1 м³ бетону; - середня щільність щебеню, піску, цементу.

Дозування матеріалів виконують ваговим або об’ємним способами, при цьому цемент необхідно дозувати ваговим способом, а воду достатньо точно дозують об’ємним способом.

Необхідну на кожне замішування кількість матеріалів для заданого складу бетону визначають із таких співвідношень:

- при дозуванні ваговим способом

; (4.6)

- при об’ємному дозуванні

, (4.7)

де , - маса дози кожного із складників бетонної суміші (щебеню, піску, цементу) відповідно на одне замішування і на 1м³ бетону; - об’ємні дози кожного із складників бетонної суміші (щебеню, піску, цементу) відповідно на одне замішування і на 1м³ бетону;

Продуктивність (м³/год) бетонозмішувача циклічної дії визначається за формулами

, або (4.8)

де - відповідно об’єм виходу бетонної суміші і завантаження складників бетону у бетонозмішувач, л; - кількість циклів приготування бетонної суміші за годину; - тривалість одного циклу приготування бетонної суміші, с; - відповідно тривалість завантаження бетонозмішувача, перемішування складників і вивантаження бетонної суміші; - коефіцієнт використання бетонозмішувача в часі.

Залежно від рельєфу місцевості і прийнятої технологічної схеми бетонозмішувальні установки можуть бути одно - і двоступеневими (рис. 4.7). Бетонну суміш на бетонозмішувальних заводах виготовляють за одноступеневою технологічною схемою. На будівельному майданчику бетонну суміш готують за двоступеневою схемою.

Залежно від потужності бетонного заводу і прийнятої кількості бетонозмішувачів останні можуть мати однорядну, дворядну або кущову схему розташування (рис. 4.7).

Бетонну суміш готують відповідно до заданих показників на основі розрахунків і підібраного в лабораторії складу – марки бетону, жорсткості, рухомості бетонної суміші та зручності вкладання.

Розмір заповнювачів в бетонній суміші для армованих конструкцій не повинен перевищувати 2/3 мінімальної відстані між стержнями арматури і 1/3 мінімального розміру конструкції.

Тривалість перемішування залежить від виду бетонної суміші, її рухомості, типу змішувача і становить 50…240 с.

Транспортування бетонної суміші. Спосіб транспортування бетонної суміші від місця її приготування до місця вкладання залежить від часу початку твердіння цементу, відстані перевезення, обсягу робіт і висоти транспортування до робочого місця. Основні вимоги – збереження якості бетонної суміші.

Для перевезення бетонної суміші на відстань 3…4 км звичайно застосовують автосамоскиди та автобетоновози. Якщо об’єкти віддалені від заводу на відстані, для яких час перевезення бетонної суміші перевищує допустимий, то використовують автобетонозмішувачі. На заводі автобетонозмішувач завантажують у сухому вигляді заповнювачі бетонної суміші на один заміс. Перемішуються складові частини з додаванням води під час руху автобетонозмішувача протягом 3…5 останніх хвилин.

Для вертикального переміщення бетонної суміші в баддях використовують підйомні крани різних типів: автомобільні, пневмоколісні, гусеничні, баштові.

Підйомні крани вибирають за необхідними вантажопідйомністю, вильотом стріли і висотою підйому гака. Для цього використовують кранові характеристики (рис. 4.8).

Рис. 4.8. Схема визначення параметрів підйомного крана для бетонних робіт: а – визначення висоти підйому гака і вильоту стріли; б - визначення робочої зони крана; г – вантажні характеристики кранів

R

в

Вантажопідйомність крана () повинна відповідати масі бадді з бетонною сумішшю і такелажним обладнанням

, (4.9)

де P, Q, q – відповідно маса бадді, бетонної суміші і такелажного обладнання.

Необхідні виліт стріли (R) і висоту підйому гака (H) визначають за виразами

(4.10)

(4.11)

де - ширина смуги бетонування або всієї споруди; - ширина смуги, яка займається ходовою частиною крана; - запас між краном і спорудою, який повинен враховувати конструкцію котловану, положення нахилу стріли крана, умовам безпеки виконання робіт; - висота частини споруди, яка бетонується і розміщена вище рівня стояння крана; - відповідно висота бадді (рис. 4.9) з такелажним обладнанням і запас над верхньою частиною споруди за умовами техніки безпеки.

Укладання і ущільнення бетонної суміші. До початку вкладання бетонної суміші перевіряють якість виконання опалубки, її міцність і правильність встановлення арматури. Опалубку перед розміщенням арматури очищають від сміття, а перед вкладанням бетонної суміші промивають напірним струменем води. Поверхні сталевої і пластмасової опалубок покривають агдезійним мастилом.

Основними способами укладання бетонної суміші є: кранами; бетонопомпами і пневмонагнітачами; бетоноукладачами; за допомогою технологічного транспорту (автобетонозмішувачами).

При подаванні бетонної суміші за схемою „кран - переносний бункер (баддя)” використовують стрілові крани.

Автомобільні крани рекомендується використовувати на невеликих об’єктах бетонних і залізобетонних робіт.

Стрілові крани на гусеничному ходу можуть бути використані на об’єктах шириною до 30 м і висотою до 20 м.

Укладають бетонну суміш так, щоб виключити її розшарування; висота вільного скидання не повинна перевищувати 2 м. Будівельними нормами обмежується висота безперервного бетонування: для колон 5 м, для стін і перегородок – 3 м.

Рис. 4.10. Схеми бетонування конструкцій: а – горизонтальними шарами; б – нахиленими шарами; в – ступенями; L, Нб – розміри блоку бетонування; h – товщина шару вкладання бетону

Залежно від розмірів блоку бетонування та використаних ущільнюючих засобів можуть застосовуватися такі способи вкладання бетонної суміші: горизонтальними шарами, нахиленими шарами і ступенями (рис. 4.10).

 

Для забезпечення монолітності конструкції верхній шар бетонної суміші вкладають до початку схоплювання нижнього шару.

Товщина горизонтальних шарів залежить в основному від засобів ущільнення. Так, при використанні ручних вібраторів товщина шару не повинна перевищувати 1,25 довжини її робочої частини.

Найбільший об’єм блоку визначається умовами укладання та твердіння бетону:

V_max = F_max H_max, (4.12)

де F_max і H_max. - максимально допустима площа і висота будівельного блоку бетонування.

Висота блоку бетонування обмежується конструкцією опалубки і приймається на практиці 3...6 м.

Головною умовою при визначенні максимальної площі будівельного блоку є термін вкладання наступного шару до початку схоплювання бетонної суміші в раніше вкладеному нижче лежачому шарі:

(4.13)

де П_г - годинна інтенсивність вкладання бетонної суміші, м³/год; t_сх - час відмоменту подачі води при приготуванні бетонної суміші до початку їїсхоплювання, год.; t_тр - час транспортування бетонної суміші, год.; t_вк - час вкладання бетонної суміші, год; к_з - коефіцієнт запасу на організаційні втрати часу при транспортуванні і вкладанні бетонної суміші, 0,8; h_ш - товщина шару вкладання бетону, залежить від ущільнюючих засобів, м.

При відомій площі блоку бетонування визначається його довжина і ширина.

Для ущільнення бетонної суміші використовують вібратори трьох типів: внутрішні (глибинні), поверхневі і зовнішні (рис. 4.11, 4.12).

Внутрішні вібратори застосовують при бетонуванні різноманітних конструкцій, ручні – при невеликих розмірах конструкцій, пакети вібраторів при бетонування масивних конструкцій.

Рис. 4.12. Схеми ущільнення бетону вібраторами: а – глибинним; б - пакетним глибинним; в – зовнішнім; г – поверхневим

Поверхневі вібратори використовують для бетонування плит покриття, підлог, доріг. Зовнішні вібратори застосовують для бетонування густо армованих тонкостінних конструкцій.

Для забезпечення однорідності ущільнення бетону ущільнення бетонної суміші необхідно виконувати з перекриттям зон (рис. 4.13).

Рис. 4.13. Схема перекриття зон ущільнення бетонної суміші: 1 – перекриття робочих зон глибинного вібратора; 2 – точка занурення вібратора в бетонну суміш

Зовнішня ознака достатнього ущільнення бетонної суміші – це відсутність її осідання і поява цементного молока.

Для ефективної обробки бетонної суміші використовують метод вакуумування, який дозволяє видалити з укладеної та ущільненої вібрацією суміші 10…20 % надлишкової води.

Догляд бетону. Заходи з догляду за бетоном передбачають забезпечення необхідної вологості і додатної температури твердіння, захисту від ударів і струсів. Для досягнення необхідної вологості бетону в жарку і вітряну погоду відкриту його поверхню не пізніше ніж через 2…3 години після вкладання суміші вкривають мішковиною або шаром тирси, що постійно змочуються водою.

Тривалість підтримання вологісного режиму залежить від виду цементу і температури довкілля; для бетонів на портландцементі – не менше 7 діб, на глиноземному цементі – не менше 3 діб, для бетонів на інших цементах – не менше 14 діб. Якщо температура повітря нижча за +5⁰С, поливання бетону не допускається. Забороняється поливання кислотостійкого бетону. Цей бетон твердіє в повітряно-сухих умовах за температур не нижчих, ніж +10⁰С протягом 20 діб

Виконання бетонних робіт в зимову пору. Якщо температури близькі і нижчі за 0 ⁰С, твердіння бетону сповільнюється, а під час його замерзання повністю припиняється. До моменту замерзання міцність бетону повинна бути не меншою за 50% від його проектної міцності, але не нижчою, ніж 5 МПа.

Існують різні способи захисту бетону від замерзання і підтримання додаткової температури при його твердінні: спосіб термоса, паропрогрівання, електропрогрівання тощо. У всіх способах бетонну суміш готують із нагрітих наповнювачів і води для одержання суміші з температурою +25…45⁰С.

У способі термоса додатна температура бетону забезпечується не тільки за рахунок теплоти суміші, а також за рахунок тепла, що виділяється цементом в процесі його твердіння. За способом паропрогрівання опалубку роблять двошаровою і в проміжок між шарами впускають пару. Температура прогрітого бетону повинна бути в межах 60…95 ⁰С, при якій бетон через 48 годин набуває 70% проектної міцності. У способі електропрогрівання найбільш поширеним є електродне прогрівання. При електродному прогріванні через свіжо вкладений бетон пропускають змінний струм напругою 50…110В, в результаті чого бетон нагрівається і протягом 1,5…2 діб набирає міцність, достатню для знімання опалубки.