Особенности устройства бетонных и железобетонных монолитных конструкций

Общие положения. Бетонным работам, выполняемым в условиях реконструкции, присущи следующие особенности:

• стесненность мест производства работ, часто осложняющаяся расположенным вблизи действующим оборудованием предприятия;
• большое разнообразие единичных объемов работ — от нескольких тысяч кубических метров при устройстве фундаментов под оборудование до крайне малых объемов при усилении колонн и других конструкций;
• необходимость во многих случаях совмещать бетонные работы с работой предприятия, предоставляющего фронт работы в третьи смены или в кратковременные «окна» в первые и вторые смены;
• часто встречающаяся недоступность мест бетонирования для подъезда бетоновозного транспорта и необходимость в связи с этим транспортирования бетонной смеси мостовыми кранами, электрокарами и другими средствами;
• необходимость усиления ранее находившихся в эксплуатации конструкций;
• частое применение бетонных смесей со специальными свойствами;
• более широкое, по сравнению с новым строительством, применение способов и средств для ускорения процесса набора прочности бетона;
• повышенные требования к чистоте рабочих мест при бетонировании в действующих цехах;
• необходимость обеспечивать в более короткие сроки начало работ по монтажу оборудования после окончания бетонных работ.

Главной особенностью опалубочных работ в условиях реконструкции является преимущественное использование заранее подготовленных элементов (для уменьшения затрат труда на площадках их обычно не изготавливают на месте). Решения по конструкциям опалубок принимают с учетом: размеров и конфигурации бетонируемой или усиливаемой конструкции; технико-экономических показателей изготовления и эксплуатации различных типов опалубки; наличия материалов в строительной организации.

Эффективные виды опалубки для стесненных условий. При реконструкции промышленных предприятий наибольшие объемы монолитного бетона и железобетона приходятся на конструкции подземной части (до 80 % общего объема). Многообразие видов и типоразмеров данных конструкций определяет возможности применения разнообразных видов опалубки, выбор которых имеет большое значение, так как трудоемкость опалубочных работ в комплексе работ по устройству монолитных конструкций составляет до 60 %, а стоимость — до 40 %.

В условиях стесненности и сжатых сроков производства работ предпочтение следует отдавать конструкциям опалубки, использование которых обеспечивает минимум трудозатрат: унифицированным инвентарным мелкощитовым для возведения конструкций неповторяющихся типоразмеров; крупнощитовым для возведения монолитных конструкций с большой поверхностью; блок-формам при возведении замкнутых конструкций небольшого объема; горизонтально перемещаемым для бетонирования протяженных конструкций и несъемным для возведения конструкций сложных очертаний и всех видов монолитных конструкций, возводимых в наиболее стесненных условиях. Выбор материала опалубки должен производиться в зависимости от требуемой оборачиваемости и условий применения.

Унифицированная мелкощитовая опалубка имеет конструкцию, содержащую ограниченное количество элементов и их типоразмеров. Это позволяет собирать опалубочные формы практически для всех видов монолитных конструкций, наиболее эффективно использовать ее при большой их разнотипности.

В настоящее время строительными организациями при реконструкции и в новом строительстве успешно используются унифицированные мелкощитовые опалубки конструкции ЦНИИОМТП, а также модернизированные на их основе («Монолит-76», «Монолит-77», «Монолит-80», «Тяж-строй-78», «Главзапстрой»). Эффективность их применения обеспечивается также индустриальностью изготовления, высокой нормативной оборачиваемостью, применением рациональных видов крепления. Конструкция унифицированной опалубки позволяет собирать элементы в укрупненные щиты и блоки, применение которых обеспечивает механизацию устройства опалубки с использованием кранов и позволяет снизить тем самым трудоемкость работ при возведении конструкций с большой поверхностью.

Трудоемкость устройства опалубочных форм с использованием предварительно укрупненных щитов уже при их двукратной оборачиваемости меньше по сравнению с установкой мелкощитовой опалубки из отдельных элементов. Так, например, для опалубки с удельной массой 100 кг/м2 высота возводимых конструкций должна быть более 2,8 м, а площадь укрупненной панели— 15,0—5,6 м2; для опалубки с удельной массой 50 кг/см2 высота возводимых конструкций — не менее 3,0 м и площадь укрупненной панели— 18,0—9,0 м2. При увеличении оборачиваемости укрупненных панелей трудоемкость опалубочных работ резко снижается: при четырехкратной оборачиваемости — в среднем на 23 %, а при восьмикратной — на 35 % по сравнению с двукратной оборачиваемостью.

Для индивидуально изготавливаемой мелкощитовой опалубки рациональны следующие размеры щитов, мм: длина
1200, 1500, 1800; ширина 300 и 600. При бетонировании ступенчатых фундаментов и в других случаях, для исключения применения доборов опалубки для возведения монолитных конструкций с модулем 100 мм, возможно применение щитов, имеющих ширину 400 и 500 мм. Оптимальная площадь отдельных щитов мелкощитовой опалубки 0,5... ...0,7 м2 при массе единичных элементов, кг: щитов 25±5, схваток 35+5. При сборке опалубочных форм наименее трудоемкие конструкции с клиновыми креплениями.

Минимальная трудоемкость опалубочных работ обеспечивается применением крупноэлементных видов опалубки (крупнощитовой и блок-форм), монтаж и демонтаж которых выполняются механизировано с использованием грузоподъемных средств.

Блок-формы применяются для возведения серии однотипных конструкций, в основном для возведения столбчатых фундаментов под каркас здания и одиночные стойки или колонны. По конструктивным особенностям различают блок-формы индивидуальные неразъемные (жесткие) и разъемные (шарнирно-панельные, шарнирно-блочные, из двух объемных элементов — «скорлупа»), а также переналаживаемые.

Жесткие блок-формы выполняются с конусностью 1/10 высоты. Для отрыва жестких блок-форм от бетона применяются приспособления типа домкратов. Наиболее эффективны они при возведении однотипных монолитных конструкций высотой до 2 м, объемом 4—8 м3 и количестве не менее 30.

В шарнирно-панельной блочной опалубке щиты крепятся к жесткому каркасу при помощи шарниров. Проектное положение щитов фиксируют запорными устройствами. Перед демонтажем поверхности опалубки отделяются от бетона. Для бетонирования однотипных конструкций применение шарнирно-панельной опалубки является целесообразным при их количестве более 30 и при высоте до 4 м, объемом до 12 м3.

Опалубка шарнирно-блочного типа представляет собой два жестких опалубочных элемента, образующих вместе форму бетонируемой конструкции и соединяемых поверху при помощи шарнирного устройства, которое обеспечивает автоматическую распалубку.

Отличительной особенностью конструкции разъемной опалубки из двух объемных элементов («скорлупа») является возможность демонтажа ее двумя абсолютно жесткими объемными элементами, которые в совокупности образуют

форму бетонируемой конструкции. Благодаря этому обеспечивается более легкий отрыв поверхности опалубки от бетона.

Для возведения разнотипных столбчатых фундаментов при количестве однотипных менее 30 целесообразно применять переналаживаемые блок-формы.

Конструкции переналаживаемой блок-формы для возведения фундаментов под колонны серии 1—412 разработаны ЦНИИОМТП. Блок-формы выполнены из набора унифицированных крупноразмерных элементов, монтируемых и соединяемых в различных сочетаниях.

Для возведения горизонтальных протяженных конструкций высотой до 6 м применяются горизонтально-перемещаемые опалубки (катучая, горизонтально-скользящая, гусеничного типа). Минимальная непрерывная протяженность для эффективного использования опалубки при высоте возводимых конструкций до б м составляет не менее 40 м, при высоте 2 м — не менее 80 м. Минимальная протяженность, конструкций, бетонируемых в горизонтально-перемещаемой опалубке в течение года, не менее 300 м.

Для возведения гладких бетонных и железобетонных стен большой протяженности донецким ПромстройНИИ-проектом созданы конструкции самоходных устройств, позволяющих полностью механизировать процессы опалубочных работ: для возведения стен высотой до 3,7 м — горизонтально-скользящая опалубка, для стен высотой до 6 м — самоходный бетонирующий агрегат и для стен высотой до 14 м — формирующее устройство (табл. 8.1).

Самоходные устройства имеют жесткую пространственную конструкцию, содержащую следующие основные узлы: две тележки; четыре колонны, жестко скрепленные с тележками; балки, связывающие колонны поверху; два щита опалубки; привод. Формирующее устройство содержит грузоподъемную таль. Конструкция самоходных устройств позволяет производить продольное скольжение опалубочных щитов вдоль оси бетонируемого сооружения, поднимать их в вертикальном направлении для поярусного бетонирования, а также опускать щиты в исходное положение. Бетонирующий агрегат и формирующее устройство обеспечивают отрыв щитов опалубки от бетона с последующей установкой опалубки в проектное положение при различной толщине возводимых стен. Грузоподъемные механизмы, установленные на формирующем устройстве, применяют для подъема бетона 6 бадьях на необходимую высоту бетонирования, подвешивания кассеты вибраторов для уплотнения бетона, а также для монтажа арматурных каркасов.

При возведении монолитных конструкций в стесненных условиях, где значительно затруднен демонтаж опалубки, строительными организациями накоплен положительный опыт использования несъемной опалубки, остающейся в теле сооружения. Применение несъемной опалубки позволяет экономить материалы, существенно сократить трудоемкость и сроки производства работ за счет исключения распалубливания конструкций и дополнительных работ после него (затирка поверхности бетона, срезка и удаление опалубочных креплений, заделка оставшихся отверстий от элементов крепления, различных пустот и т. п.).

В качестве несъемной опалубки используют железобетонные плиты толщиной 80—100 мм, армоцементные плиты толщиной 25—35 мм, стеклоцементные плиты толщиной 10—18 мм, фибробетонные плиты толщиной 20—30 мм, унифицированные дырчатые бетонные блоки, асбестоце-ментные плиты и трубы, металлические листы, а также тканую металлическую сетку.
При применении мелкощитовой несъемной опалубки оптимальная площадь щитов из асбестоцемента 0,5—0,6 м2, а щитов из стеклоцемента — 0,8—0,9 м2. Для снижения трудоемкости опалубочных работ несъемную мелкощитовую армоцементную опалубку целесообразно предварительно укрупнять при одноярусном возведении малоармированных конструкций высотой 2,1—2,4 м при удельной массе опалубки 150 кг/м2, площади укрупненной панели 12—5 м2; для конструкций высотой 2,5—3,6 м при удельной массе опалубки 100 кг/м2, площади укрупненной панели 15—7 м2.
При сжатых сроках производства работ и невозможности или нецелесообразности изготовления отдельных видов несъемной опалубки (например, при небольших объемах применения, отсутствии полигона) для устройства монолитных конструкций в качестве несъемной опалубки применяют типовые сборные железобетонные конструкции: плиты, фундаментные блоки, лотки, тюбинги и т. д. При необходимости выполнения работ на месте возведения монолитных конструкций особенно эффективно устройство монолитных конструкций с использованием армоопалубочных блоков из несъемной опалубки, собираемых вне площадки строительства на полигонах или в цехах укрупнительной сборки.

Для интенсификации твердения бетона и при работах в зимнее время применяется термоактивная опалубка с наружными электродами и нагревательными элементами. Наружные электроды выполняют с наружной стороны фанерной опалубки в виде нашивных металлических пластин или путем металлизационного покрытия. Применение металлизационных электродов уменьшает трудоемкость и стоимость работ по сравнению с нашивными.

В качестве нагревательных элементов целесообразно применение греющих проводов ПОСХВ, ПОСХВТ, нагревательных кабелей типа КННС, трубчатых нагревателей, ТЭНов и углеграфитовых нагревателей.

Греющие провода используют при невысокой температуре изотермической выдержки бетона (40—50 °С). Кабель типа КННС применяют в многооборотных инвентарных опалубках при высоких температурах прогрева, а ТЭНы — в конструкциях крупногабаритных опалубок.

Углеграфитовые нагреватели для оснащения термоактивной опалубки разработаны НИИСП Госстроя УССР совместно с АН УССР на базе углеграфитовых тканей УТТ-2. Модульные нагреватели выполняются эластичными, гибкими и жесткими. Температура нагрева 180 °С. Их сравнительно высокая стоимость компенсируется многократной оборачиваемостью и долговечностью.