Технологии процессов возведения
монолитного бетона и железобетона:
устройство опалубки; армирование конструкций; приготовление,
транспортирование и укладка бетонной смеси; распалубка.
Состав бетонных и железобетонных работ.
Обусловлены с использованием в основе (кроме
стали) местных материалов и невысокой стоимостью.
По
способу выполнения: монолитные,
сборные, сборно-монолитные. По
составу работ: опалубочные,
арматурные, бетонные. Комплексный
процесс включает: заготовительные процессы,
транспортные процессы, основные
процессы. Составные части
опалубки и опалубочных систем. Опалубка
— временная вспомогательная конструкция, образующая форму изделия. Она служит
для придания требуемых формы, геометрических размеров и положения в
пространстве возводимой конструкции путем укладки бетонной смеси в ограниченный
опалубкой объем. Опалубка состоит из опалубочных щитов (форм), крепежных
устройств, лесов. После приобретения бетоном достаточной или
требуемой прочности опалубку удаляют, т. е. осуществляют распалубливание. Процессы,
связанные с установкой и раскреплением опалубки, называют опалубочными, а
связанные с укладкой в опалубку арматурных
каркасов и сеток — арматурными. Отдельные элементы опалубочной
системы: опалубка, щит, каркас
(рама) щита, палуба щита, опалубочная
панель,блок опалубки, опалубочная система, элементы крепления,
поддерживающие элементы. Вспомогательные
элементы опалубочных систем: навесные
подмости, выкатные подмости, провмообразоватвли,
цоколь. Требования: любая
изготовленная опалубка должна отвечать следующим требованиям: гарантия необходимой точности размеров будущего
сооружения или конструкции; прочность, устойчивость и неизменяемость
формы под действием нагрузок, возникающих в процессе производства работ; все элементы опалубки рассчитывают на
прочность и деформативность; плотность и герметичность палубы
опалубочного щита, т. е. отсутствие щелей, вызывающих образование в бетоне
пустот, раковин в результате вытекания цементного раствора; высокое качество
поверхностей, исключающее появление наплывов, раковин, искривлений и т.п.;
технологичность- способность допускать быструю установку и разборку, не
создавать затруднений при монтаже арматуры, укладке и уплотнении бетонной
смеси; оборачиваемость-многократное использование опалубки, что обычно
достигается за счет изготовления ее
инвентарной, унифицированной и разборной; экономичность
по используемому материалу. Материалы для опалубок используют
древесину хвойных пород (сосна, ель, лиственница), лиственных пород (береза и
ольха), водостойкую фанеру, сталь, пластики, металлическую сетку,
железобетонные и армоцементные плиты,
древесно-стружечные (ДСП) и
древесноволокнистые (ДВП) плиты,
полипропилен с наполнителями. Для изготовления
элементов опалубки используют
самые разнообразные материалы.
Поддерживающие элементы опалубки
выполняют из стали
и алюминиевых сплавов,
что позволяет достичь
их высокой оборачиваемости. Основные типы опалубок:
разборно-переставная мелкощитовая до 2м2, крупнощитовая разборно-переставная от 2...20
м2, блочная, объемно-переставная, скользящая, горизонтально
перемещаемая, вертикально перемещаемая, туннельная, несъемная, необорачиваемая.
Армирование конструкций. Арматура - стальные стержни,
прокатные профили и проволока, расположенные в бетоне.
Сборно-монолитные и монолитные ненапрягаемые
конструкции армируют укрупненными монтажными элементами в виде сварных сеток, плоских и пространственных каркасов, которые изготовляют вне возводимого сооружения и затем устанавливают монтажными кранами. Иногда сложные конструкции армируют непосредственно в проектном положении из отдельных стержней, соединяя их в законченный арматурный каркас сваркой или вязкой. Арматуру подразделяют по назначению в
конструкции: на рабочую, распределительную и монтажную. В
гражданском строительстве обычно применяют арматурные стержни диаметром 12. ..30 мм, в промышленном — арматуру диаметром
до 40 мм, в гидротехническом - стержни
диаметром 90...120 мм. В качестве арматуры иногда применяет профильный прокат. К
арматурным изделиям относят отдельные стержни (стержневая арматура),
арматурные сетки, плоские и пространственные арматурные каркасы, арматурные
изделия для предварительно напряженных конструкций, закладные детали,
монтажные петли и хомуты. Для армирования предварительно-напряженных
конструкций чаще всего применяют проволочную арматуру, подразделяемую на
несколько типов: арматурная проволока низкоуглеродистая класса B-I и
высокопрочная углеродистая класса В-П; проволочные пряди из трех-, семи- и
многопроволочных прядей с правой свивкой, причем при перерезании пряди их
проволоки не раскручиваются; проволочные высокопрочные канаты. В последние
годы начинают применять и неметаллическую арматуру - стекловолокно и асбест. Состав арматурных работ включают процессы
централизованная заготовка арматурных элементов; в транспортирование арматуры
на строительную площадку, сортировка и складирование; укрупнительная сборка арматурных
элементов, изготовление арматурных изделий; установка в опалубку стержней,
сеток, плоских, пространственных и несущих арматурных каркасов; соединение
отдельных монтажных единиц в единую армоконструкцию; раскрепление
армоконструкции, гарантирующее обеспечение надлежащего защитного слоя при
бетонировании. Все процессы армирования ж/бетонных конструкций в две группы: предварительное
изготовление арматурных элементов и установка их в проектное положение. Изготовление арматурных изделий централизованно
на арматурно-сварочных заводах, в арматурных цехах и мастерских. Процесс
изготовления ненапрягаемой арматуры состоит из отдельных технологических
операций, которые объединены в технологические группы: заготовительные операции,
сборочные операции.Соединение арматурных элементов: укладка
внахлестку или сварка. Способы сварки: контактная точечная или стыковая;
электрической дуги, или сварки плавлением; нагрев соединяемых элементов
осуществляют электрической дугой. Производство
арматурных работ на объекте.
Установку любой арматуры следует
вести так, чтобы не повредить ранее установленную и выверенную опалубку, а
также не деформировать арматурные каркасы. В процессе производства
работ допускаются в отдельных случаях бессварочные соединения стержней: стыковые,
внахлестку или обжимными гильзами и винтовыми муфтами с обеспечением
равноправного стыка и крестообразные, выполняемые вязкой отожженной проволокой.
Приемка смонтированной арматуры, всех стыковых соединений должна проводиться до
укладки бетонной смеси и оформляться актом на скрытые работы, в котором
обязательно оценивают качество выполненных работ. Приемку установленной в
проектное положение арматуры производят по захваткам, подготовленным для
бетонирования. Кроме проверки проектных размеров смонтированной арматуры по
чертежам проверяют наличие и места расположения фиксаторов, прочность и
целостность сборки армоконструкции, которая должна обеспечивать неизменность
формы при бетонировании. Кроме этого,
отмечают все отступления от проекта, сверяют с проектом количество и
диаметр стержней, а также правильность их расположения и качество электросварки
в пересечениях стержней. Методы
натяжения арматуры в предварительно-напряженных конструкциях двумя
способами: натяжением арматуры до укладки бетонной смеси в конструкцию;
укладкой и натяжением арматуры вслед за укладкой бетона и приобретением им не
менее 70 % проектной прочности. Первый способ заводской и называется натяжением
на упоры, второй применяют в построечных условиях на площадках
укрупнительной сборки и называют натяжением на бетон. При линейном
способе в напрягаемых конструкциях при бетонировании оставляют открытые или
закрытые каналы. При приобретении бетоном заданной прочности в каналы
укладывают арматуру и производят ее натяжение с передачей усилий на напрягаемую
конструкцию. Линейный способ применяют для создания напряжения в балках,
колоннах, рамах, трубах, силосах и других линейных конструкциях. При
армировании напрягаемые элементы применяют в виде отдельных стержней, прядей,
канатов и проволочных пучков. Армирование
включает в себя заготовку напрягаемых арматурных элементов; образование
каналов для укладки напрягаемых арматурных элементов; установку арматурных
элементов с анкерными устройствами в каналы; напряжение арматуры с последующим
инъецированием закрытых каналов или бетонированием открытых каналов. Способы натяжения арматуры: механический,
обычно при помощи гидравлических домкратов;
электротермический, при котором используют свойство стали
удлиняться при нагревании; электротермомеханический,
представляющий собой сочетание
первых двух способов. Заключительная
операция — инъецирование каналов, к ней приступают сразу после
натяжения арматуры, под давлением цементным тестом или раствором маркой не ниже 300
и только на портландцементе. Приготовление бетонной смеси. на механизированном или автоматизированном бетонном
заводе, на временной бетоносмесительной установке. Смесь приготовляют по законченной
или расчлененной технологии. При законченной технологии в качестве продукции получают
готовую смесь, при расчлененной —
отдозированные составляющие или сухую
смесь. Основными техническими средствами для приготовления смеси являются
расходные бункера с распределительными устройствами, дозаторы,
бетоносмесители, системы внутренних транспортных средств и коммуникаций,
раздаточный бункер. В качестве оборудования для приготовления обычной смеси
применяют смесители цикличного и непрерывного действия, работающие по принципу
свободного падения смеси или принудительного
перемешивания. Смеси с малым содержанием воды и высокой технической вязкостью приготовляют в вибробетономешалках
с интенсивным вибрационным воздействием. Виброперемешивание помимо уменьшения расхода цемента позволяет увеличить прочность конструкций и сократить срок
производства работ. Смеси в зависимости от водоцементного отношения, а оно обычно варьируется в пределах от 0,35 до 0,8,
бывают разной консистенции —
жесткие, малоподвижные и подвижные. Степень подвижности характеризуется осадкой стандартного конуса, имеющего высоту
30 см. Удобоукладываемость смеси —
способность под действием вибрации
растекаться и заполнять форму — определяют вискозиметром. Прочность бетона
проверяют на контрольных кубиках с ребрами 10, 15, 20 и 30 см. Для
немассивных конструкций кубики
раздавливают и проверяют прочность бетона через 28 суток, для массивов —
в возрасте 60, 90 и 120 сут. Все большее
применение находит сухая строительная смесь (ССС) — смесь вяжущего, заполнителя, добавок, пигментов, отдозированных и перемешанных на заводе, и затворяемая
водой перед употреблением. Точное дозирование компонентов позволяет получать более высокие технические характеристики
готовой продукции по сравнению со
смесями, приготовляемыми на строительной площадке. Важное достоинство сухих смесей — возможность целенаправленного добавления в них химических добавок и
микронаполнителей, как улучшающих их структуру, так и подготовленных для применения
в холодное время года. Сухие смеси для
производства бетонных работ подразделены на несколько групп. Сухие смеси представляют собой смесь крупного
заполнителя с фракциями до 20 мм, песка, вяжущего и добавок. Морозостойкие смеси разработаны специально для производства работ в зимнее время. Такие смеси
имеют в составе специальные добавки,
позволяющие свежеуложенному бетону продолжать набирать прочность при понижении температуры до—15 °С. Транспортирование бетонной смеси включает приемку смеси из раздаточного бункера бетоносмесительной установки, перемещение ее различными транспортными средствами на объект бетонирования, последующую подачу смеси к месту укладки или же перегрузку ее на другие транспортные средства или приспособления, при помощи которых смесь доставляют в блок бетонирования. Блоком бетонирования называют подготовленную к укладке бетонной смеси конструкцию или ее часть с установленной опалубкой и смонтированной арматурой. На
практике процесс доставки смеси в блок бетонирования осуществляют по двум
схемам: от места приготовления до непосредственной разгрузки в блок
бетонирования; от места приготовления до
места разгрузки у бетонируемого объекта с последующей подачей бетона в
блок бетонирования. Эта схема предусматривает промежуточную перегрузку смеси. Транспортировать
и укладывать смесь необходимо специализированными средствами, обеспечивающими
сохранение ее заданных свойств. Запрещается добавлять воду на месте укладки смеси
для увеличения ее подвижности. Транспортирование смеси от места приготовления
до места разгрузки или непосредственно в блок бетонирования осуществляют
преимущественно автомобильным транспортом, а транспортирование от места
разгрузки в блок бетонирования — в бадьях кранами, подъемниками, конвейерами,
бетоноукладчиками, вибропитателями, мототележками, бетононасосами и
пневмонагнетателями. Способ транспортирования смеси к месту ее укладки выбирают в зависимости от характера сооружения,
общего объема укладываемой смеси, суточной потребности, дальности перевозки
и высоты подъема. При любом способе транспортирования смесь нужно предохранять от влияния солнечных
лучей, атмосферных осадков, расслоения на составные части и утечки цементного
молока или раствора, обеспечивать требуемую для укладки подвижность. Дополнительно
в зимних условиях смесь предохраняют от быстрого охлаждения и замерзания. Перевозка смеси
автотранспортом, в автомобилях-самосвалах, автобетоновозах,
автобетоносмесителях, в бадьях-контейнерах, устанавливаемых в кузова бортовых
автомобилей. Продолжительность перевозки, т. е. время от приготовления смеси
до ее укладки и уплотнения, не должно превышать 1 ч. При движении бетон нужно
предохранять от чрезмерного встряхивания во избежание расслаивания. Подача смеси кранами и
подъемниками., Смесь разгружают на объекте в бадьи с помощью кранов подают непосредственно в конструкцию. Башенные и стреловые
краны, применяют и для порционной
подачи в блоки бетонирования и
распределения смеси в пределах этого блока.
При этом бадья со смесью перемещается вертикально и горизонтально и обеспечивает подачу смеси точно
в точку или зону разгрузки. Бадьи поворотные и неповоротные. Транспортирование смеси
бетоноукладчиками. применяют для устройства
монолитных фундаментов под здания и технологическое оборудование, для
бетонирования компактных, но
рассредоточенных объектов. Смесь
может подаваться в любую точку
бетонируемой конструкции в плане размерами от 3 до 20 м с поворотом подвижного конвейера до 360° с одной рабочей позиции. Бетоноукладчик может подавать смесь
на высоту 8 м, а опускать ее ниже стоянки с уклоном конвейера до 10°. Трубопроводный транспорт
бетонной смеси. относится к
внутрипостроечному и при определенных условиях имеет ряд технологических преимуществ перед другими способами горизонтального и вертикального перемещения
смесей. К числу достоинств относятся
возможность осуществлять одним
механизмом горизонтальное и вертикальное перемещение смесей от места их разгрузки на объекте или
непосредственно от приобъектной бетоносмесительной установки к месту
непосредственной укладки, возможность подачи смесей в труднодоступные участки
возводимого сооружения. Техническими
средствами трубопроводного транспорта являются машины для перекачивания смеси из приемного бункера к месту укладки — бетононасосы,
пневмонагнетатели, различные бетоноводы
и оборудование для подачи смеси к месту производства работ, автобетононасосы.
Укладка смеси. Подготовка к укладке смеси. Перед укладкой смеси в конструкцию выполняют комплекс
операций по подготовке опалубки, арматуры, поверхностей ранее уложенного
бетона и основания. Укладывают смесь на естественное основание или в
опалубочные формы. Перед укладкой смеси должны быть оформлены акты на скрытые
работы, в т. ч. на подготовку основания, гидроизоляцию, опалубку, армирование и
установку закладных частей. Подготовительные работы перед бетонированием
включают: по опалубке — проверку
основных отметок, геометрических размеров, вертикальности, отсутствие щелей,
наличие пробок и закладных деталей; по
арматуре — качество сварных швов, правильность установки, надежность
закрепления, обеспечение защитного слоя бетона. Непосредственно перед укладкой
смеси очищенные бетонные поверхности промывают водой и просушивают струей
воздуха. Поверхность металлической опалубки покрывают маслом, а бетонной, железобетонной и армоцементной опалубки
смачивают водой для предотвращения отсоса большого количества воды из уложенной
меси в эту опалубку. Деревянную опалубку при гладких поверхностях смачивают водой, при шероховатых поверхностях ее лучше смазывать соляровым маслом. Стыковые
поверхности ранее уложенного бетона очищают от грязи и промывают. Расстояние от арматуры до ближайшей поверхности
опалубки проверяют по толщине
защитного слоя бетона, указываемой в чертежах бетонируемой конструкции.
Арматуру для надежного сцепления со
свежеуложенной смесью очищают от
грязи, отслаивающейся ржавчины и налипших кусков раствора пескоструйным аппаратом и проволочными щетками. Перед укладкой смеси на грунт подготавливают основание. С него удаляют растительные, торфяные и
прочие грунты органического
происхождения, сухой несвязный грунт увлажняют. Переборы (перекопы) грунта
заполняют песком и уплотняют. Готовность основания под укладку смеси
оформляют актом. Способы укладки смеси
такими, чтобы были обеспечены монолитность уложенного бетона, проектные физико-механические
показатели и однородность бетона, надлежащее его сцепление с арматурой и
закладными деталями и полное (без каких-либо
пустот) заполнение бетоном заопалубленного пространства возводимой
конструкции. Смесь укладывают тремя
методами: с уплотнением, литьем (смеси с суперпластификаторами) и напорной
укладкой. При каждом методе укладки
должно быть соблюдено основное
правило — новая порция смеси должна быть уложена до начала схватывания цемента в ранее уложенном слое. Этим исключается необходимость устройства рабочих швов
бетонирования по высоте конструкции. Укладку
в небольшие в плане конструкции (колонны,
балки, тонкие стены, перегородки и др.) ведут сразу на всю высоту без перерыва для исключения устройства рабочих
швов. В большие в плане конструкции
(например, массивные фундаментные плиты) бетонную смесь укладывают горизонтальными слоями и, как правило, сразу
по всей площади. Слои должны быть одинаковой толщины без разрывов, с последовательным направлением
укладки в одну сторону во всех слоях. При
укладке бетонной смеси с уплотнением полученная по расчетам толщина слоя должна соответствовать (но не
превышать) установленной нормами глубине проработки применяемых в данных конкретных условиях технических средств
уплотнения. При подаче смеси в
опалубку бетононасосом необходимо осуществлять напорное бетонирование, при котором конец бетоновода должен быть постоянно заглублен в укладываемую смесь.
Поступающая снизу опалубки через
бетонолитную трубу смесь, поднимаясь
наверх, будет под давлением последовательно заполнять всю бетонируемую полость. Литая бетонная
сверхпластичная смесь с осадкой
конуса 14... 16 см со специальными добавками, в частности суперпластификаторов, позволяет смеси
самоуплотняться без вибрирования. Доставленную
автобетоносмесителями смесь подают
краном в бункерах или бадьях к месту укладки, целесообразно использовать бетононасосы
с распределительной стрелой.
Устройство
рабочих швов. Для обеспечения
монолитности бетонировать конструкцию желательно непрерывно. Но это возможно лишь при незначительных объемах работ и в сравнительно простых
конструкциях. Во всех остальных
случаях перерывы в бетонировании неизбежны. При необходимости устраивать перерывы в бетонировании
конструкций прибегают к так
называемым рабочим швам — плоскость стыка между затвердевшим и новым (свежеуложенным) бетоном.
Рабочий шов образуется в том
случае, когда последующие слои смеси укладывают
на полностью затвердевшие предыдущие. Обычно происходит это при
перерывах в бетонировании от 7 ч. Рабочие
швы являются ослабленным местом, поэтому их следует устраивать в сечениях, где стыки старого и нового
бетона не могут отрицательно влиять на прочность конструкции. Поверхность рабочего шва д.б. перпендикулярна оси
бетонируемых колонн и балок, а в
стенах и плитах — их поверхности. Для
этого устанавливают щитки — ограничители с прорезями для арматурных стержней,
прикрепляя их к щитам опалубки. Для
надежного сцепления бетона в рабочем шве поверхность ранее уложенного бетона тщательно обрабатывают:
кромку схватившегося бетона очищают
от цементной пленки и обнажают крупный заполнитель, протирая проволочными щетками; продувают сжатым воздухом и промывают струей воды, покрывают цементным раствором, имеющим
состав, как укладываемая бетонная смесь.