Тема 3 монолитные бетонные работы

Монолитный бетон и железобетон находят все более широкое применение в строительстве, а бетон и железобетон является, бесспорно, материалом «№1» в современном строительстве. Монолитному бетону в отечественной строительной практике уделяли недостаточно внимания, хотя его удельный вес составлял более 30% от общей массы строительных материалов и конструкций.

В течение длительного промежутка времени внимание ученых, конструкторов и инженеров, было направлено на совершенствование технологии изготовления и монтажа сборного железобетона. В ряде случаев монолитные конструкции необоснованно заменялись сборными. Чрезмерная унификация сборных железобетонных конструкций приводила к увеличению их стоимости. При этом значительно ухудшалось архитектурно-планировочные и эксплуатационные характеристики. Отечественный и зарубежный опыт показал, что при разумном инженерном подходе к проектированию, механизации и организации строительства из монолитного бетона, он более эффективен по основным показателям, чем сборный железобетон.

Монолитные бетонных и железобетонных конструкций по сравнению со сборными обладают рядом существенных архитектурным и технико-экономических преимуществ, основные из которых следующие:

- значительно меньшие первоначальные капиталовложения (до 40%) в создание материальной строительной базы;

- возможность строительства в районах со слабой индустриальной базой;

- сокращение инвестиционного цикла на 15-20% за счет исключения стадии транспортировки и складирования;

- лучшие показатели по расходу стали и бетона за счет пространственной работы конструкций;

- улучшение эксплуатационных качеств зданий при эффективном проектном решении за счет резкого уменьшения стыков;

- возможность строительства в сложных условиях (сейсмические районы, подрабатываемые грунты);

- незначительная площадь, выделяемая под строительную площадку при рациональном выборе оптимальной технологии;

- возможность создания разнообразных по объемно-планировочному решению и внешнему облику зданий за счет уменьшения ограничений, накладываемых условиями стандартизации и унификации изделий заводского изготовления.

Монолитное домостроение занимает доминирующее положение во многих странах: в США и Германии монолит достигает 63%, в Англии – 68%, во Франции – 86% общих объемов строительства.

Бетонные работы представляют комплексный процесс, включая основные, заготовительные, транспортные и другие процессы. Основные процессы включают: установку и разборку опалубки, установку арматуры, укладку бетонной смеси.

Заготовительные процессы включают: приготовление бетонной смеси, изготовление арматуры и арматурных конструкций, изготовление и укрупнение опалубки.

Подготовительные процессы включают: работу по подготовке строительной площадки, геодезическое обеспечение, организацию условий для ритмичной и бесперебойной работы.

Транспортные процессы включают: работы по доставке деталей, узлов, полуфабрикатов и материалов на строительную площадку для проведения бетонных работ.

Для выполнения бетонных работ используют опалубку. Опалубки имеют сходное конструктивное решение и отличаются видом возводимого сооружения, технологией бетонирования и способом перемещения опалубки.

Тоннельные опалубки применяются, главным образом, в промышленном транспортном строительстве для возведения коммуникаций и транспортных тоннелей, проходных коллекторов и других сооружений большой протяженностью, где не требуется ее переставление по высоте.

Скользящая опалубка используется для возведения рабочих башен и силосов элеваторов, градирен, дымовых труб, шахтных копров. Особый интерес представляет применение скользящей опалубки для строительства высотных зданий и сооружений с комплексной формой плана и наибольших периметром стен порядка 200-300 пог.м. При большом периметре стен возникает технологическая необходимость расчленения здания в плане на захватки. Такой метод дает возможность возведения зданий самой разнообразной пластики и конфигурации, в том числе с криволинейными очертаниями.

Анализ крупнопанельных зданий и зданий возведенных в скользящей опалубке показывает, что в последних стоимость 1 м² общей площади ниже на 5%, расход арматуры меньше на 10%, при увеличении трудоемкости на 10-15%.

Горизонтально перемещаемая опалубка применяется для бетонирования протяженных конструкций: стен постоянного и переменного сечения, замкнутых в плане криволинейных сооружений, плоских покрытий и перекрытий и т. д.

Применение такой опалубки взамен разборно-переставной дает возможность организовать поточное ведение производства работ, сокращает трудовые затраты на монтаж, демонтаж и перестановку опалубки и повышает выработку на 20-30%.

При возведении монолитных конструкций в стесненных условиях, где значительно затруднен демонтаж опалубки, а так же для устройства опалубки при сжатых сроках производства работ рациональным является использование несъемной опалубки, остающейся в теле сооружения. Применение несъемной опалубки позволяет получить экономию материалов, существенно сократить трудоемкость и сроки производства работ за счет исключения следующих работ: срезка и удаление опалубочных креплений, заделка оставшихся отверстий, затирка поверхности бетона.

В качестве несъемной опалубки используют плоские ребристые железобетонные или профильные плиты толщиной 60-100 мм., армоцементные толщиной 25-35 мм., стеклоцементные толщиной 10-18 мм., фиброцементные толщиной 20-25 мм, унифицированные дырчатые блоки (УДБ), асбоцементные плиты и трубы, металлические листы, профилированные настилы.

Несъемная опалубка в отдельных случаях используется также как декоративная облицовка или защитное покрытие от воздействия агрессивных сред.

Арматура монолитных конструкций в значительной мере собирается из отдельных стержней непосредственно в условиях строительной площадки или из индивидуальных сварных сеток, изготовляемых с помощью дуговой сварки. Около 65% рабочих арматурщиков заняты на ручных работах на сборке и монтажу арматуры непосредственно на стройплощадках и около 35% на механизированных по заготовке и сварке арматуры в заводских условиях и цехах.

Применение унифицированного сортамента арматурных сеток в монолитном строительстве составляет 8% от общего объема. Такое положение обусловлено тем, что разрабатываемые проектными организациями арматурные конструкции носят в основном индивидуальный характер.

С целью создания возможностей унификации арматуры, ее технологичного и высокопроизводительного изготовления на специализированных заводах и поставки на строительные объекты рядом научно-исследовательских и проектных организаций был выполнен комплекс взаимосвязанных работ по совершенствованию и индустриализации арматурных работ.

Сортамент включает сетки шириной 800, 1000, 1400, 1600, 2000, и 3000 мм с шагом продольных стержней 200 мм, поперечных 600 мм. Длина сеток может быть в пределах 1450-7150 мм. Для продольной арматуры используют сталь классов А-1 и А-3, поперечной – сталь класса А-1.

Применение для армирования унифицированных стальных сеток позволит в большинстве случаев свести монтаж к укладке сеток и объемных элементов из них в проектное положение без применения сварки.

При монтаже арматурных конструкций важным технологическим процессом является сварка. В настоящее время основными способами сварки в монтажных условиях являются: полуавтоматическая сварка под слоем флюса, сварка в среде защитного газа и ручная дуговая сварка.

При монтаже арматуры монолитного бетона на строительной площадке на 1 т армоконструкций приходится 10-70 стыковых соединений, которые выполняют сейчас различными методами дуговой сварки.

В ряде случаев, когда это разрешено проектом, соединение арматурных стержней может производиться проволочными соединительными элементами – фиксаторами, изготовляемыми из пружинной проволоки марки П-1 или П-2 диаметром 1,6-2,8 мм. Известно несколько соединительных элементов («скрепка», «змейка», «заколка»).

При производстве бетонных работ наиболее трудоемкими, является установка и разборка опалубки и подача и укладка бетонной смеси. На транспортировку, подачу и укладку бетонной смеси затрачивается более 30% всех трудовых затрат на строительной площадке. Процесс транспортирования бетонной смеси складывается из трех элементов: доставка на строительный объект, подача к месту укладки, распределение по блоку или по полю бетонирования.

В настоящее время значительные объемы бетонных смесей транспортируются на строительную площадку автобетоносмесителями вместимостью 6-8 м³.

Укладка бетонной смеси производится с помощью кранов и переносных бункеров (бадей) с распределением бетона глубинными и поверхностными вибраторами.

Применение кранов в качестве бетоноукладчиков обладает рядом недостатков. Основными являются: большая стоимость применяемых грузоподъемных кранов (непосредственно на укладке бетонной смеси краны заняты около 20% рабочего времени); затруднительность равномерного распределения бетонной смеси по поверхности, а также при укладке в опалубку при небольшой толщине бетонного элемента; значительные потери бетонной смеси при перегрузке в бадьи и во время транспортировки; высокая трудоемкость.

Более эффективным способом транспортировки и укладки бетонной смеси является использование бетононасосов, пневмонагнетателей и бетоноукладчиков.

При бетонировании монолитных конструкций нулевого цикла и конструкций с высотой укладки до 8 м, широкое распространение находят самоходные стреловые бетоноукладчики – ленточные и с насосной подачей, обладающие достоинствами кранового способа. Самоходные ленточные бетоноукладчики создаются на базе тракторов, экскаваторов и на пневмошасси. Имеются бетоноукладчики, перемещающиеся по рельсам.

Наиболее эффективным направлением развития внутриплощадочного транспорта и распределение бетонной смеси является трубопроводный транспорт, состоящий из трубопроводов, по которым с помощью бетононасоса подается бетонная смесь в бетонируемую конструкцию. Транспортирование бетонной смеси на строительных площадках бетононасосами, обеспечивает ряд преимуществ: непрерывность и равномерность подачи; сохранность качества и консистенции бетонной смеси; низкая трудоемкость и сравнительно невысокая стоимость работ; высокая мобильность.

Наиболее эффективным методом организации комплексного процесса возведения монолитных бетонных и железобетонных конструкций является поточный метод, заключающийся в рациональном совмещении во времени и повторяемости отдельных процессов, входящих в состав бетонных работ.

Комплекс работ по бетонированию конструкций состоит из связанных в непрерывную технологическую цепочку процессов приготовления, транспортирования, устройство и разборка опалубки, арматурных, укладка бетонной смеси.

Для поточного совмещения работ, фронт работ разделяют на участки, технологические ярусы, захватки, делянки. Количество участков определяется из условия выполнения работ в соответствии с расчетными сроками и принятой технологией производства работ.

Высота яруса принимается с учетом устройства рабочих швов, а так же из условия удобства транспортирования, подачи и укладки бетонной смеси. В массивных конструкциях высота яруса не превышает 4 метра, качестве яруса обычно принимают этаж.

Наименьший размер захватки должен быть достаточным для работы звена на протяжении смены и соответствовать блоку бетонирования, в котором укладка бетонной смеси производится беспрерывно, а границы захваток назначаются с учетом возможности устройства рабочих или температурных швов.

Одним из важных и перспективных направлений совершенствования и развития технологии бетона является химизация. Химизация бетона – это применение новых материалов и химических процессов с целью получения бетона с более совершенными и специальными свойствами интенсификации производства, повышения качеств и долговечности железобетонных конструкций.

В современной технологии бетона широко используются различные добавки, которые влияют как на ход химических и физико-химических процессов при твердении цементов, так и изменяют (модифицируют) структуру затвердевшего бетона.

Широкое распространение добавок обусловлено тем, что при сравнительно небольшом удорожании бетона за счет стоимости добавки и затрат, связанных с ее размером, растворением, дозированием, можно существенно улучшить технические и технологические свойства бетонной смеси и бетона (скорость твердения, прочность, морозостойкость, водонепроницаемость и др.) или же придать бетону совершенно новое свойство – способность твердеть при отрицательной температуре, бактерицидность и др. Целью применения добавки может быть и экономия цемента, достигаемая благодаря снижению его расхода при не измеряемых технических свойствах смесей или бетона.