Лекции 7. Технология монолитного бетона и железобетона

По способу производства работ конструкции из бетона и железобетона бывают: сборными, монолитными и сборно-монолитными с напрягаемой и ненапрягаемой арматурой.

Сборные конструкции изготавливают на специальных заводах и полигонах, затем доставляют транспортом на строящийся объект и монтажными механизмами устанавливают в проектное положение.

Сборно-монолитные конструкции выполняют из сборных элементов заводского изготовления и монолитной части, объединяющей эти элементы в одно целое.

Монолитные конструкции изготавливают непосредственно на строящемся объекте путем укладки арматуры и бетонной смеси в заранее подготовленную опалубку. В этом случае на строительную площадку доставляются опалубка, арматура и бетонная смесь.

Опалубкой называют формы, в которых обеспечиваются проектные размеры и очертания бетонируемых в них конструкций. Опалубка состоит из несущих, поддерживающих и формообразующих элементов, изготовленных из различных материалов и разной конструкции. Опалубка, как правило, собирается из элементов, изготовленных на специализированных заводах или цехах.

По признаку повторности применения различают опалубку инвентарную и стационарную. При этом инвентарная опалубка в зависимости от конструктивных особенностей и назначения может быть разборно-переставной и подвижной.

По материалам, применяемым для изготовления опалубки, ее подразделяют на металлическую, деревянную, дерево-металлическую, железобетонную, армоцементную и пневматическую из синтетических или прорезиненных тканей.

Наиболее рациональными являются комбинированные конструкции, в которых несущим и поддерживающим элементами является металл, а в качестве палубы, соприкасающейся с бетоном, пиломатериалы, водостойкая фанера, пластик.

Металлическая опалубка изготавливается из стальных листов толщиной 1,5—2 мм и из прокатных профилей.

Железобетонная опалубка представляет собой железобетонные плиты-оболочки, которые устанавливаются в проектное положение до начала бетонирования и являются лицевой поверхностью возводимой конструкции.

Армоцементная опалубка применяется в виде армоцементных плит толщиной 15—20 мм, изготовляемых из мелкозернистого бетона, армированного проволочной сеткой.

Опалубка из синтетических материалов изготавливается из жестких матриц. Наибольшее распространение находят жесткие матрицы из армированного стеклопластика и полипропилена, эпоксидной смолы, а также гибкие — из прорезиненной ткани, армированной резины полиуретана.

Преимущество монолитного строительства во многом определяет рациональное армирование конструкций. Для монолитных железобетонных конструкций тип арматуры выбирается с учетом особенностей работы этих конструкций, их размеров и конфигурации, технологии и организации работ. При назначении методов армирования учитывается технологичность устройства армированного заполнителя, которая определяет трудозатраты, количество механизированного труда, интенсивность выполнения работ.

Трудоемкость изготовления и экономичность железобетонных конструкций во многом зависят от принятых решений по армированию конструкций. В общем цикле работ армирование конструкций составляет 17—30% стоимости и 15—25% трудоемкости.

В качестве арматуры используют сталь, волокна из пластмасс, стекла, базальта и органических материалов.

Арматурные работы состоят из двух основных процессов — заготовки арматурных изделий и их установки в опалубку бетонируемой конструкции.

Арматура по назначению подразделяется на рабочую, распределительную, монтажную и хомуты.

Рабочая арматура, предназначена в основном для восприятия растягивающих усилий (при изгибе, растяжении, внецентренном сжатии и растяжении), располагается обычно в расгянутой зоне конструкции. В отельных случаях этот вид арматуры применяют также для усиления бетона против сжимающих усилий.

Арматура должна обеспечивать совместную работу с бетоном и выбираться с учетом типов монолитных конструкций и схемы их работы, а также прочностных характеристик бетона.

Распределительная арматура служит для равномерного распределения усилий между стержнями рабочей арматуры. Соединение распределительной арматуры с рабочей осуществляется посредством сварки или вязки.

Хомуты служат для предотвращения образования в бетоне конструкции косых трещин, а также для создания арматурного каркаса. В колоннах хомуты препятствуют выпучиванию вертикальных стержней арматуры.

Монтажная арматура становится для удобства сборки отельных стержней в каркас, а также для фиксированного точного положения рабочей арматуры.

Монтаж арматуры ведут специализированные звенья арматурщиков. Состав и количество звеньев определяется видом монтируемой арматуры и объемом работ. Арматуру можно устанавливать только после проверки опалубки, подписания акта и составления на нее исполнительной схемы. При этом необходимо тщательно проверить установку закладных деталей, труб и других деталей, остающихся в бетоне.

Последовательность установки арматуры должна быть такой, чтобы ранее установленные элементы не затрудняли последующий монтаж и была обеспечена устойчивость установленной арматуры.

При армировании в процессе бетонирования должна быть обеспечена указанная в проекте толщина защитного слоя, которая зависит от вида и назначения конструкций, для этих целей между арматурой и опалубкой устанавливают специальные прокладки-фиксаторы, обеспечивающие заданную толщину защитного слоя.

Монтаж арматуры начинают с фундаментов, арматурные сетки которых укладывают на бетонные подкладки, толщина их равна толщине защитного слоя. К сетке приваривают вертикальные выпуски или коротыши, к которым в дальнейшем крепят арматуру колонны.

Каркас колонны устанавливают в проектное положение или с открытой стороны опалубки, или спуском всего каркаса в собранную полостью опалубку с помощью крана. После установки арматурного каркаса колоны в опалубку выверяют положение колонны по осям. Затем после проверки толщины защитного слоя бетона по периметру колонны сваркой соединяют стержни каркаса с выпусками арматуры из фундаментов.

При армировании ребристых перекрытий вначале устанавливают армокаркасы балок и ригелей, а затем сетки плит. В зависимости от массы армирующих элементов устанавливают их с помощью кранов или вручную.

Под транспортированием бетонной смеси обычно понимают доставку ее от бетонного завода к строящемуся объекту и подачу бетонной смеси в пределах объекта к месту укладки. Способ транспортирования бетонной смеси к месту ее укладки выбирают с учетом расстояния строительной площадки от завода, вида бетонируемого сооружения, наличия транспортных средств, свойств бетонной смеси. При этом независимо от способа транспортирования бетонных смесей должно быть обеспечено главное технологическое условие — сохранение ее однородности и необходимой подвижности.

Бетонную смесь, доставленную на объект автосамосвалами, автобетоновозами и автобетоносмесителями, и разгруженную в бадьи или контейнера, непосредственно в конструкцию подают с помощью самоходных стреловых и башенных кранов. При этом краны помимо подачи бетонной смеси используют также на монтаже арматуры и закладных деталей, установке опалубки, погрузочно — разгрузочных работах, и они в комплексном технологическом процессе бетонирования являются ведущими машинами.

Сменная эксплуатационная производительность крана на подаче бетонной смеси определяется по формуле:

Пэ=60 V t Kв/Тц, м3/смен, где V— объем порции бетонной смеси, загружаемой в бадью, м3; t — продолжительность смены, ч; Кв — коэффициент использования крана во времени (0,76—0,82); Тц — продолжительность рабочего цикла, мин.

TH = tp + tc + 2tn + ty,.

где tp— время разгрузки смеси; tc — время строповки и расстроповки; 2tn — время подачи груженой и порожней бадьи; ty —время укладки бетонной смеси.

Зная сменную производительность крана, определяют состав звена бетонщиков и количество автотранспортных средств, необходимых для бесперебойной доставки бетонной смеси на объект, которое находится из выражения:

N=Крез· Пэ/ Па, где Крез — коэффициент, учитывающий резерв производительности кранов (0,85 — 0,9); Пэ — эксплуатационная производительность кранов, м3; Па — эксплуатационная производительность автотранспортных средств, м3.

Па=60 V' t K’в/tц, где V' — объем бетонной смеси, загружаемой в автотранспортное средство, м3; t — продолжительность смены, ч; К’в —коэффициент использования транспортной единицы во времени (0,82—0,92); tц — продолжительность транспортного цикла, мин.

Сц=t3+(2L 60/Vср)+ t’р, где t3—время загрузки автотранспортного средства на заводе, мин; L — расстояние перевозки, км; Vcp — средняя скорость движения автотранспортного средства, км/ч; t’p — время разгрузки смеси, мин.

Транспортирование бетонной смеси по трубопроводам осуществляется с помощью бетононасосов и пневмонагнетателей.

В зависимости от назначения применяют стационарные, прицепные и самоходные бетононасосные установки, оснащенные бетонопроводом или распределительной стрелой, собственной, выносной или автономной.

Стационарные бетононасосы целесообразно применять на строительной площадке с большим объемом бетонных работ, оснащенной приобъектной бетоносмесительной установкой.

Автобетононасосы с распределительной стрелой (рис. 7.1, 7.2) применяют на строительных площадках Пневмонагнетатели применяют в строительстве для подачи бетонной смеси в малоармированные конструкции, заделки стыков. Их производительность составляет 10—20 м3/ч при дальности подаче до 200 м и высоте подъема до 35 м.

При бетонировании монолитных конструкций нулевого цикла с интенсивностью бетонирования от 20 до 90 м в смену целесообразно в ряде случаев применение конвейеров и самоходных ленточных бетоноукладчиков различных типов и конструкций Упрощенная схема подачи бетона автобетононасосом с небольшими рассредоточенными объектами бетонных работ, когда требуются частые перестановки оборудования внутри площадки, а также перебазировки оборудования c объекта на объект.

Рис. 11 Общий вид автобетононасоса

1-бак для загрузки бетона; 2- распределительная стрела; бетоновод; 4 — выносные опоры

Под уходом за бетоном понимают обеспечение нормальных температурно-влажностных условий для его твердения. Свежеуложенный бетон в начальный период его твердения необходимо оберегать от сотрясений, механических повреждений, действия жары, солнечных лучей, ветра, особенно суховеев, быстрого высыхания или выветривания и резких изменений температуры.

По истечении определенного времени, устанавливаемого по нормам и расчетом, производят распалубливание конструкций, которое является одной из важных и трудоемких операций в комплексном процессе возведения монолитных конструкций.

Рис. 12 Схемы работы бетоноукладчика при бетонировании фундаментов

1 — бетоноукладчик; 2 — автобетон

овоз; 3 — хобот; 4 — приемный бункер; 5 — вибробункер; 6 — конвейер

Распалубливание конструкций необходимо производить аккуратно, обеспечивая сохранность опалубки для повторного применения и поверхности бетона. При этом распалубливание начинают после того, как бетон наберет необходимую прочность. Не следует задерживать снятие опалубки, так как это снижает ее оборачиваемость.

В зависимости от характера выдерживания бетона способы зимнего бетонирования подразделяют на две группы: безобогревные и обогревные. К безобогревным способам относятся бетонирование в тепляках, метод термоса, применение противоморозных добавок. К обогревным относятся методы искусственного подогрева бетона с применением электричества, пара или горячего воздуха. Способ бетонирования для конкретного объекта выбирают путем технико-экономического сравнения вариантов с учетом темпа бетонирования, местных ресурсов и возможностей.

Основная литература 1, 2 (227−345), 4.

Контрольные вопросы.

• 1. Приведите классификацию конструкций из бетона и железобетона.
• 2. Назовите основные виды опалубок.
• 3. Назовите виды машин и механизмов для бетонирования конструкций.
• 4. Назовите способы зимнего бетонирования конструкций.