РАЗДЕЛ №4. Технологические процессы производства бетонных работ.

 

Возведение монолитных конструкций требует выполнения комплекса процессов, носящего обобщающее название «Бетонные и железобетонные работы”. Комплекс включает в общем случае следующие работы: I) опалубочные (изготовление, установку и разборку опалубки); 2) арматурные (изготовление и установку арматурных стержней и каркасов) и 3) бетонные (приготовление, подачу, укладку и уплотнение бетонной смеси, уход за бетоном в процессе его твердения).

В состав бетонных и железобетонных работ входят заготовительные, транспортные и монтажно-укладочные. Заготовительные работы включают в себя изготовление опалубки, арматуры, бетонной смеси, а транспортные — доставку их к месту работ. К монтажно-укладочным относятся установка (монтаж) опалубки и арматуры или их блоков, подача и распределение смеси, ее укладка и уплотнение, выдерживание бетона и уход за ним, распалубливание и отделка конструкций.

Опалубка предназначена для придания воз водимым конструкциям проектной формы, заданных размеров и положения в пространстве. По материалам формирующей поверхности различают опалубку: I) деревянную, 2) металлическую, 3) железобетонную, 4) армоцементную, 5) из синтетических материалов (пластмассовая опалубка) и 6) прорезиненных тканей. По условиям применения опалубку подразделяют на 1) инвентарную, т.е. многократно используемую2) стационарную (для одного сооружения).По конструкции и назначению инвентарная опалубка может быть 1) разборно-переставной, 2) перестав ной, 3) скользящей, 4) катучей и 5) несъемной. Опалубку всех типов изготовляют из различных материалов и их комбинаций. Опалубка может выполняться греющей и утепленной (термоопалубка).

Деревянная опалубка изготовляется из воздушно-сухой древесины. Опалубу щитов делают также из 1) водостойкой бакелизированной многослойной фанеры, 2) гидрофобных или обычных древесно-стружечных плит, защищенных красками или лаками.

Металлическая опалубка изготовляется из стальных листов толщиной 2...3 мм, прокатных профилей с быстроразъемными соединениями.

Пластмассовая опалубка применяется для облицовки внутренних поверхностей (палубы). При этом используют различные пластики, стеклотекстолит, текстолит, винипласт, стеклопластик и др.

Комбинированная опалубка в различных частях своей конструкции состоит из разных материалов. Эффективным является использование в качестве палубы фанеры, дерева, пластика и других материалов, закрепленных на металлическом каркасе.

Железобетонная (армоцементная) опалубка делается в виде плоских или ребристых плит и применяется в качестве несъемной опалубки—облицовки.

Разборно-переставная опалубка бывает мелко- и крупнощитовой, а также объемной (блочной). Мелкощитовая опалубка состоит из отдельных щитов небольшого размера до 1 м² и массы до 50 кг, а также несущих и поддерживающих элементов, крепежных и соединительных узлов. Она применяется для бетонирования разнотипных конструкций, в том числе криволинейного очертания, и имеет большое количество стыковых соединений.

Крупнощитовая опалубка состоит из крупноразмерных щитов (массой более 50 кг), элементов их соединения и крепления. Она включают в себя палубу, элементы жесткости и несущие детали, оборудованы подмостями для бетонирования, подкосами и анкерами для установки. Опалубку применяют для возведения крупно- размерных массивных конструкций, протяженных или повторяющихся стен.

Объемно - переставная опалубка состоит из секций, образующих в рабочем положении опалубку П-образной формы для бетонирования стен в перекрытий, блочная опалубка может состоять как из отдельных щитов, так и из специально изготовленных блоков. Она включает в себя опалубку для бетонирования ступенчатых фундаментов и ростверков. Применяют также крупноразмерные арматурно- опалубочные блоки. Разновидностью переставной опалубки является пневматическая (надувная) опалубка из прорезиненных и других специальных тканей. Она применяется для бетонирования купольных в сводчатых покрытий. При нагнетании воздуха оболочка опалубки приобретает заданную форму, а по достижении бетоном распалубочной прочности воздух из нее выпускают и конструкцию освобождают от опалубки.

Катучая опалубка применяется для бетонирования стен и тоннелей коллекторов. Рама опалубки установлена на катках для перемещения вдоль бетонируемых конструкций. Внутренняя опалубка для прямоугольных коллекторов и тоннелей может раздвигаться на разные размеры по высоте и ширине. Ее устанавливают и распалубливают с помощью винтового домкрата. Разновидностью катучей опалубки является горизонтально-скользящая конструкция, используемая для бетонирования прямо— и криволинейных стен сооружений.

Вертикально—скользящая опалубка состоит из щитов, закрепленных на домкратных рамах, рабочего пола, домкратов и приводных станций. Вся система опирается на домкратные стёржни, заделанные в бетон через I,5...2 м по периметру стен, и поднимается по мере их возведения домкратами. Применяют такую опалубку для возведения стен высотных сооружений типа водонапорных башен, градирен высотой 40...50 м и более. Для уменьшения силы трения бетона и стенки опалубки щитам ее придается “конусность”, путем уширения к низу опалубки на 8 12 мм. преимуществами такой опалубки являются:

I) значительная оборачиваемость ‚до 50 раз и более), 2) высокое качество и 3) прочность бетонируёмых конструкций вследствие непрерывной укладки смеси. Применяется также новая конструкция бесстержневой подъемно—скользящей опалубки, подъемный механизм которой опирается на затвердевший бетон нижерасположенной возведенной стены. Подъем опалубки обеспечивается двухсекционным подъемным механизмом шагающего действия.

Несъемная опалубка устраивается из 1) ребристых или 2) гладких железобетонных плит; применяют также армо- и стеклоцементные плиты, пластмассовые и асбестоцементные листы, реже металл. Она выполняет одновременно две функции: опалубки при бетонировании и защитной облицовки. Применяют несъемную опалубку —облицовку при бетонировании массивных фундаментов, стен толщиной более 0,5 м, опускных колодцев т.п.

Греющая опалубка включает в себя греющие элементы, например, электрические нагреватели.

Для увеличения оборачиваемости инвентарной опалубки и повышения качества поверхности бетонируемых конструкций применяют меры по уменьшению сил сцепления опалубки с бетоном. С этой целью используют различные гидрофобизирующие, т.е. водоотталкивающие смазки, эмульсии, а также различные покрытия, особенно из полимеров (пластмассовая опалубка).

Сборку опалубки или ее монтаж ведут, как правило, из готовых элементов (щитов, панелей) и узлов крепления. Конструкция опалубки должна обеспечивать: I) максимальный темп оборачиваемости и минимальную стоимость на один оборот; 2) высокое качество поверхности бетона и минимальное сцепление с бетоном; 3) возможность применения минимального числа ее типоразмеров; 4) удобство ремонта и замены вышедших из строя элементов.

При конструировании опалубки учитывают: I) стоимость применяемых материалов; 2) нагрузки и данные для расчета опалубок; 3) обеспечение их быстрой сборки и разборки; 4) удобство укладки арматуры и заполнение опалубок бетонной смесью, 5) доступность для наблюдения за процессом укладки и уплотнения бетонной смеси; 6) минимальные потери тепла при твердении бетона и др. вопросы, связанные с безопасной и длительной эксплуатацией опалубок.

В процессе расчета опалубки, лесов и креплений принимаются нормативные нагрузки: вертикальные и горизонтальные.

Вертикальные от: I) веса опалубки и лесов, 2) веса свежеуложенной бетонной смеси, З) веса арматуры, 4) людей и транспортных средств, 5) нагрузки от вибрирования бетонной смеси горизонтальных поверхностей конструкции.

Горизонтальные нагрузки: I) нормативные ветровые, 2) давление свежеуложенной бетонной смеси на боковые элементы опалубки, 3) от сотрясений, возникающих при выгрузке бетонной смеси в опалубку бетонируемой конструкции, 4) от вибрирования бетонной смеси вертикальной поверхности опалубки.

При расчете и конструировании опалубок и поддерживающих лесов выбирают наиболее невыгодные сочетания нагрузок с учетом коэффициента перегрузок. Нагрузки на опалубку принимают в соответствии с требованиями главы СНиП “Бетонные и железобетонные конструкции монолитные” (Ш—15—76) и ГОСТ 23478—79 “Опалубка для бетонных и железобетонных конструкций”.

Прогиб элементов опалубки под действием нагрузок не должен превышать: 1/400 — для открытых лицевых поверхностей конструкции; 1/250 — для закрытых поверхностей и 1/1ООО — для упругого прогиба или просадки поддерживающих опалубку лесов.

Расчет лесов и опалубки на устойчивость против опрокидывания выполняют с учетом совместного действия ветровых нагрузок и веса опалубки; а при установке опалубки совместно с арматурой — также и веса арматуры.

Сечение деревянных и стальных изгибаемых элементов неинвентарной опалубки и лесов подбирают по упрощенным формулам, приведенным в соответствующих частях СНиП, принимая большее из сечений, полученных из расчета по несущей способности и из расчета по деформации.

Опалубку, как правило, изготовляют на специализированном заводе и поставляют в комплекте с техдокументацией.

При установке конструкций, поддерживающих опалубку, учитывают следующие требования: I) стойки должны иметь площадь опирания, достаточную для предохранения от просадок; 2) стяжки, тяжи и др.элементы не должны препятствовать бетонированию; 3) крепить тяжи и расчалки к ранее забетонированным конструкциям можно лишь при достаточной прочности бетона к моменту передачи на него нагрузок от этих креплений; 4) основание под опалубку должно быть выверено до начала ее установки.

Опалубку для бетонирования балок, прогонов и др.элементов пролетом более 4 м необходимо устраивать со строительным подъемом для арок и сводов ≥ 5 мм на 1 м пролета, а для балочных конструкций более З мм на 1 м пролета.

После сборки опалубки проверяют 1) несущие элементы и саму опалубку; 2) жесткость и неизменяемость всей системы; 3) правильность установки пробок и закладных деталей; 4) плотность швов и сопряжений; 5) положение относительно осей.

Разборку опалубки производят в последовательности обратной сборке и монтажу ее.

Изделия из арматуры. В зависимости от вида железобетонной конструкции и условий ее работы применяют: I) сетки сварные плоские, 2) сетки сварные рулонные, З) плоские сварные каркасы. В каркасах рабочую арматуру приваривают сбоку к вертикальным стержням с одной или с двух сторон, в один или два ряда по вертикали. Сверху плоский каркас имеет монтажную арматуру. Рабочую арматуру с монтажной также соединяют непрерывным стержнем, образуя плоскую фермочку. Балки армируют двумя и тремя плоскими каркасами, соединенными хомутами. При устройстве арматурных каркасов из гладкой арматуры их собирают из 1) прямолинейных рабочих стержней, 2) стержней, отогнутых под углом 45^о для восприятия главных растягивающих напряжений, 3) монтажной арматуры и 4) хомутов.

Механизированное изготовление арматурных изделий. Арматуру, поступающую на заводы в бухтах (мотках), обрабатывают на автоматических правильно—отрезных стайках, которые производят размотку, правку, чистку и резку стержней необходимой длины. В настоящее время выпускают станки—автоматы для выпрямления круглой арматуры ‚ d =3…14 мм, а также для правки и резки круглой и периодического профиля арматуры.

Наибольшее распространение получили станки—автоматы, основными узлами которых являются механизмы подачи, правки, резки и приёмо—отмеривающее устройство. Для правки тяжёлой арматуры более d = 24 мм используют станки для гнутья арматуры. Резку арматуры осуществляют на приводных и ручных станках.

Гнутье арматуры производят на приводных станках, имеющих два гибочных диска: один для гнутья арматуры d = 40...90 мм и другой для гнутья арматуры до d = 40 мм. Оба диска получают вращение от электродвигателя с двухступенчатым редуктором. Изделия из легкой арматуры (до d = 12 мм) — хомуты, небольшие петли и т.д. — можно изготовлять на ручных гибочных станках.

Монтаж арматуры. Арматурные каркасы монтируют самоходными кранами с применением специальных траверс. Каркасы фундаментов и подколонников большой массы при высоте их более 2 м устанавливают краном с использованием самобалансирующихся стропов. Монтаж арматурно—опалубочных блоков также осуществляют краном. К верху каждой стороны блока крепят инвентарные расчалки и стропят к крюку самобалансирующейся траверсой. Блок опускают, проверяют положение осей и вертикальность установки, после чего закрепляют расчалки. Плоские сетки и каркасы монтируют краном и, если их масса не превышает 100 кг, подают к месту установки пакетами (по нескольку штук). Установка отдельных стержней при армировании производится в опалубке конструкций, установленной в проектное положение.

К бетонной смеси предъявляются два основных требования: 1) при транспортировании, перегрузке и укладке в опалубку она должна сохранять однородность; 2) обладать удобоукладываемостью. Однородность смеси обеспечивается связностью (нерасслаиваемостью) и водоудерживающей способностью, которые достигаются правильным подбором состава смеси, точностью дозировки составляющих и тщательным их перемешиванием. Удобоукладываемость смеси зависит от ее зернового состава и количества воды, которые назначаются в зависимости от характера и размеров бетонируемых конструкций, степени армирования, способов транспортирования и уплотнения смеси.

Приготовление бетонной смеси производится на приобъектных бетоносмесительных установках цикличного и непрерывного действия или на бетонных заводах. Основным оборудованием для приготовления бетонной смеси являются бетоносмесители, причем для приготовления смеси непосредственно у строящихся объектов применяют передвижные смесители вместимостью 6 л и 165 л по готовому замесу (100—250 л по загрузке), а на заводах и установках — стационарные смесители вместимостью по загрузке от 500 до 1500 л.

В зависимости от марки бётона, его подвижности и пластичности лабораторным путем подбирают состав бетонной смеси, т.е. соотношение (по массе) между всеми компонентами бетона. При этом учитывают марку цемента, крупность заполнителей, минералогический состав песка, его влажность, а также химический состав воды.

Транспортирование бетонной смеси включает в себя доставку ее от места приготовления на строительный объект, подачу смеси непосредственно к месту укладки и распределение по блоку бетонирования. Для перевозки смеси на объект широко применяют автомобильный транспорт — автосамосвалы общего назначения, автобетоновозы и автобетоносмесители. Автобетоносмесители оборудованы вращающимися барабанами, и их используют не только для перевозки смеси с ее перемешиванием в пути, но и для приготовления ее из отдозированных компонентов.

Доставленную на объект смесь бетонируемые конструкции кранами неповоротных или поворотных бадьях или ленточными конвейерами, транспортерами, бетононасосами и пневмонагнетателями (по трубам), звеньевыми хоботами и виброхоботами, ленточными бе тоноукладчиками. Поворотные бадьи вместимостью 0,5...8 м³ загружают непосредственно из самосвалов или бетоновозов, причем при вместимости бадей 0,5 м³ — по четыре сразу, а бадьи на 1,5...8 м³ загружают из бетоновозов, вместимость кузова которых равна или кратна вместимости бадьи. Ленточныепередвижные конвейеры применяют в тех случаях, когда подать смесь к месту укладки средствами доставки или в бадьях трудно или невозможно. Конвейерами длиной до 15 м подают смесь на высоту до 5,5 м. Чтобы уменьшить высоту свободного падения смеси при выгрузке, применяют направляющие щитки или воронки. Конвейеры в процессе бетонирования необходимо часто переставлять. Поэтому более эффективны в этом отношении самоходные ленточные бетоноукладчики, смонтированные на базе трактора и оборудованные скиповым подъемником и ленточным конвейером длиной до 20 м. Бетононасосы применяют для подачи смеси в любые виды конструкций, расположенных в стесненных условиях и в местах, не доступных для других средств транспорта. Промышленностью выпускаются бетононасосы с механическим приводом с подачей 10 м³/ч и с гидравлическим приводом на 20... 30 м³/ч а при подаче смеси по стальному разъемному трубопроводу (бетоноводу) на расстояние по горизонтали до 300 м и по вертикал до 50 м. Пневмонагнетатели также используют ля бесперегрузочной подачи смеси и ее укладки. Максимальная дальность транспортирования смеси составляет 200 м по горизонтали или до 35 м по вертикали при подаче до 20 м³/ч. Для распределения и подачи смеси непосредственно на месте укладки в качеств е средства вертикального транспорта (при высоте 2...10 м) применяют хоботы, представляющие собой трубопровод из конусных металлических звеньев и верхней воронки. Применяют также виброхоботы, представляющие собой звеньевой хобот с вибратором. На загрузочной воронке и секциях виброхобота через 4...8 м устанавливают вибраторы-побудители, а также гасители.

Подачу и распределение бетонной смеси в конструкции на расстояние до 20 м с уклоном к горизонту 5...200 обеспечивают виброжелобами или вибролотками в сочетании с вибропитателем вместимостью 1,6 м³. Ими можно укладывать смеси до 5 м³/ч при угле наклона 5^о, а при угле 15^о до 43 м³/ч.