Тема 5 технология возведения конструкций из монолитного бетона и железобетона. Опалубочные и арматурные работы. Методы и средства бетонирования конструкций и выдерживания бетона. Контроль качества.

 

Монолитные конструкции выполняют непосредственно на стройке путем укладки в опалубку арматуры и бетонной смеси. Опалубкой называют специально собранные формы, деревянные или металлические, в которых изготовляют бетонные и железобетонные конструкции для придания им предусмотренных проектом размеров и очертаний.

Комплекс железобетонных работ складывается из следующих процес­сов: заготовки и установки опалубки и поддерживающих ее лесов; изготов­ления арматуры и се укладки в опалубку; приготовления и транспортирова­ния бетонной смеси, укладки ее в опалубку и ухода за бетоном; снятия опа­лубки и лесов под ней.

Опалубочные работы. Стоимость опалубки достигает 20...30% от об­шей стоимости железобетонных работ. В целях снижения затрат на опалубку необходимо добиваться возможно большей ее оборачиваемости. Это достигается применением инвентарной опалубки. Опалубку изготовляют по специальным опалубочным чертежам или по альбомам типовой опалубки. Многократное использование опалубки возможно только в том случае, ко­гда конструкция опалубки допускает ее сборку и разборку с наименьшими повреждениями.

Опалубку ленточных фундаментов устраивают из щитов, сбитых на планках; для удержания щитов в вертикальном положении ставят распорки, подкладки, схватки и подкосы, упирающиеся в колья, забиваемые в грунт. Между щитами устанавливают временные распорки, удаляемые в процессе бетонирования.

Опалубку фундаментов под колонны устраивают из щитов, закрепляе­мых при помощи стяжек и распорок.

Опалубку колонн, поддерживающих перекрытие, устраивают в виде короба, собираемого из щитов. Короб охватывают деревянными или металличе­скими хомутами, воспринимающими боковое давление уложенной бетонной смеси. Опалубка балки или прогона состоит из двух боковых щитов и днища. Боковые щиты удерживают в вертикальном положении в верхней части кру­жалами опалубки плиты, а внизу - прижимными досками, прибиваемыми к оголовникам стоек. При значительной высоте боковые щиты скрепляют прово­лочными стяжками с постановкой временных распорок между щитами.

Опалубка плиты (рисунок) состоит из сплошного настила палубы из щитов, укладываемых на ребровые доски или кружала, которые опирают концами на подкружальные доски, прикрепленные к сшивным планкам бо­ковых щитов опалубки балок.

Поддерживающие леса под опалубку ребристого перекрытия состоят из стоек, устанавливаемых под днище короба опалубки балок и прогонов. Для выверки уровня опалубки и облегчения распалубки стойки ставят на парные клинья или винтовые домкраты. Стойки рекомендуется применять инвентарные раздвижные деревянные или деревометаллические. Устойчи­вость стоек достигается раскреплением их горизонтальными и диагональ­ными досками - расшивками в продольном и поперечном направлениях.

Опалубка стен (рисунок 2) состо­ит из щитов 1, поддерживаемых реб­рами 2 и продольными досками 3. Боковое давление бетонной смеси воспринимается проволочными стяж­ками или стяжными болтами 4. Про­ектную толщину стен обеспечивают установкой временных распорок 5. постепенно удаляемых в процессе бетонирования.

 

Рисунок 1 Опалубка перекрытия:

1 – ригель; 2 – щиты настила; 3 – стойки; перекрытие

 

Для бетонирования монолитных сооружений большой протяженности в горизонтальном направлении (например, коллекторов, тоннелей) приме­няют катучую опалубку, конструкция которой позволяет передвигать се на последующие участки бетонирования без разборки. При возведении соору­жений цилиндрической формы значительной высоты (элеваторов, водона­порных башен и пр.) применяют скользящую опалубку, которую по мере бетонирования поднимают специальными домкратами.

 

 

 

Рисунок 2 Опалубка стены

Вместо обычных дощатых щитов для опалубки могут применяться шиты из водостойкой фанеры, древесностружечных и стеклопластиковых плит, дающих экономию в расходе леса до 75% и снижение трудоемкости работ до 50%.

При возведении массивных железобетонных сооружений типа под­порных стенок, шлюзов опалубка может быть выполнена из заранее приго­товленных железобетонных или армоцементных плит, имеющих с тыльной стороны выпущенные стержни арматуры для крепления плит к каркасу ар­матуры стен. Плиты, являясь опалубкой, одновременно будут служить об­лицовкой поверхности стен возводимых сооружений.

При строительстве однотипных сооружений может применяться ме­таллическая опалубка в виде щитов из листовой стали с окантовкой их уголками или из штампованных листов. Металлическая опалубка обеспечи­вает наибольшую ее оборачиваемость и обычно применяется на заводах железобетонных конструкций.

Опалубка может быть из жестких древесноволокнистых плит с остав­лением их в составе конструкции, что улучшает звуко- и теплоизоляцион­ные качества конструкций. Применяя специальную опалубку из водостой­кой фанеры или фибры и подбирая составы цветной фактуры, можно полу­чать так называемый «лицевой бетон», придающий красивый вид элемен­там конструкций и фасадам зданий.

Арматурные работы состоят из следующих процессов:

а) заготовки арматуры, т.е. из арматурной стали изготовления отдель­ных стержней по форме и размерам, указанным в чертеже;

б) сборки арматурных сеток и каркасов путем сварки или вязки их из заготовленных стержней;

в) установки арматуры в опалубку с приданием ей проектного положения. Заготовку арматуры и изготовление арматурных каркасов производят

в централизованном порядке в арматурных мастерских строительных орга­низаций или в арматурных цехах заводов по изготовлению сборных желе­зобетонных конструкций. Для изготовления арматуры применяют маркиро­ванную сталь периодического (или круглого) профиля диаметром от 3 до 40 мм.

Процесс заготовки арматуры из стержней состоит из следующих опе­раций: очистки и правки стержней, сварки их для увеличения длины, резки и гнутья стержней. При заготовке арматуры из проволоки процесс состоит из разматывания и выпрямления ее, резки и гнутья стержней.

Резку и гнутье стержней производят на специальных станках. Сварку производят на одноэлектродных машинах, а при больших объемах арма­турных работ на заводах железобетонных конструкций применяют автома­тические многоэлектродные машины, которые изготавливают пространст­венные каркасы колонн и балок и плоские сварные сетки с заданными раз­мерами по длине, ширине и величине ячейки сеток.

Готовые каркасы колонн и балок укладывают в соответствующие ко­роба опалубки, а сварные сетки - на опалубку перекрытий и в опалубку стен. Укладку сварных сеток и каркасов производят с соединением их меж­ду собой дуговой сваркой рабочих стержней или путем перепуска каркасов и сеток внахлестку на длину, равную 30...50 диаметрам стержней (в зависи­мости от применяемых марок стали и бетона). Подъем и установку на место тяжелых арматурных каркасов и сеток производят при помощи кранов, а весом до 100 кг - вручную.

В случае поступления на строительство арматуры в виде отдельных стержней вязку их в каркасы и сетки производят на рабочем месте. Места пере­сечения стержней перевязывают вязальной проволокой диаметром 0,8... 1 мм.

Бетонную смесь, как правило, приготавливают на специальных заво­дах. При небольших объемах работ бетонную смесь приготовляют на при­объектных бетонорастворосмесительных установках

До начала укладки бетонной смеси проверяют правильность устройст­ва опалубки, надежность ее крепления и правильность укладки арматуры с составлением соответствующих актов. Опалубку перед укладкой арматуры очищают от щепы, мусора, а перед укладкой бетонной смеси промывают напорной струей воды.

Укладку бетонной смеси надо производить способом, исключающим возможность ее расслоения. При свободном падении с большой высоты бетонная смесь расслаивается, поэтому высота ее падения при укладке в опалубку не должна превышать 5 м при бетонировании колонн (сечением не менее 0,4x0,4) и 3 м для других конструкций. Спуск бетонной смеси с высоты, превышающей указанные, производят по наклонным лоткам.

Технологическая схема бетонирования колонн представлена на Рисунок 3.

Процесс укладки состоит в разравнивании ее в опалубке слоями 15...30 см и тщательном ее уплотнении. Уплотняют смесь, как правило, вибраторами с большим числом колебаний (от 3 до 12,5 тыс. в минуту). Под влиянием большого числа колебаний даже малоподвижные смеси приобре­тают подвижность и уплотняются, выделяя при этом пузырьки воздуха и частично воду. Уплотнение бетонной смеси происходит в течение 20...60 сек, в зависимости от ее подвижности. Излишняя продолжительность вибрации может привести к расслоению бетонной смеси.

Снятие опалубки допускается только по достижении бетоном прочности, установленной проектом или техническими условиями. Преждевременная рас­палубка может вызвать повреждения или даже обрушение конструкции.

При низких температурах, близких к нулю, твердение бетона замедля­ется, а при его замерзании прекращается. После повышения температуры воздуха оттаивания бетона твердение, его возобновляется, однако конечная прочность будет ниже прочности бетона, укладываемого в летних условиях, и тем ниже, чем раньше произошло его замерзание.

 

7

Рисунок 3 Технологическая схема бетонирования колонн:

А – до 5 м; б – более 5 м; 1 – опалубка; 2 – хомут; 3 – бадья поворотная; 4 – вибратор глубинный; 5 – приемная воронка; 6 – звеньевой хобот; 7 – навесной вибратор

Многократное замора­живание бетона в раннем возрасте еще больше снижает его прочность. К моменту замерзания прочность бетона должна быть не менее 50% проект-ной прочности. Основным требованием при бетонировании в зимних усло­виях является создание такого температурно-влажностного режима твердения бетона, при котором бетон до его замерзания приобретал бы требуемую прочность.

Существуют различные способы предохранения бетона от замерзания и поддержания положительной температуры при его твердении. Основными из них являются: способ термоса, паропрогрев и электропрогрев. При всех указанных способах приготовление бетонной смеси производят с предварительным подогревом заполнителей и воды для получения готовой бетонной смеси температурой от +25 до +45 °С, что способствует предо­хранению бетона от быстрого замерзания.

При способе термоса положительная температура бетона, уложенного в утепленную опалубку, обеспечивается не только за счет тепла, введенного в бетон подогревом его заполнителей и воды, но также за счет тепла, выде­ляемого цементом в процессе его схватывания и твердения. Зная общее ко­личество тепла (которое заключается в бетонной смеси и выделяется в про­цессе твердения бетона) и количество тепла, которое будет уходить через утепленную опалубку, определяют срок остывания бетона до 0 °С. Способ термоса рекомендуется при бетонировании массивных конструкций. Он наиболее эффективен при применении глиноземистого цемента, выделяю­щего при твердении наибольшее количество тепла.

При способе электропрогрева через свежеуложенный бетон, который во влажном состоянии является проводником, пропускают переменный ток пониженного (50...110 В) напряжения, в результате чего происходит нагре­вание бетона, и в течение 1,5...2 суток он приобретает прочность, достаточ­ную для распалубки. Для электропрогрева применяют металлические стержневые или пластинчатые электроды. Стержневые электроды из арма­турной стали погружают в уложенный бетон, причем они не должны со­прикасаться с арматурой. Пластинчатые электроды в виде полос из листо­вой стали прикрепляют к внутренней стороне деревянной опалубки или щитам, укладываемым поверх бетона. Стержневые и пластинчатые электроды соединяют электропроводами в группы, которые включают в сеть переменного тока.

Нагревание и охлаждение бетона при паро- и электропрогреве произ­водят постепенно. Повышение и понижение температуры в бетоне не должны превышать 5...8 °С в 1 ч. Средний расход условного топлива на 1 м³ бетона составляет: при способе термоса - 30 кг, при электропрогреве 40...50 кг, при паровой рубашке 70...90 кг.

Более совершенным способом, который начали применять, является прогрев бетона инфракрасными лучами с покрытием прогреваемых элемен­тов полиамидной пленкой для предохранения бетона от высыхания в пери­од его твердения. Температуру прогрева поддерживают на уровне 70 °С.

Для ускорения твердения бетона и понижения температуры его замер­зания применяют химические добавки: хлористый кальций (СаС₂) или со­ляную кислоту (НС1), добавляя их в воду при приготовлении бетонной смеси. Количество добавок хлористого кальция не должно превышать 3% от веса цемента для неармированного бетона и 2% - для армированного: норма добавки соляной кислоты в 1,5 раза ниже.