Монолитный железобетон: изготовление и применение

Где применяется монолитный железобетон: достоинства и недостатки

Монолитный железобетон – это конструкция, которая заливается непосредственно на строительном объекте, позволяя создавать постройки любой архитектуры, с разнообразными элементами, прямыми и изогнутыми линиями. Ввиду экологичности и прекрасных эксплуатационных характеристик железобетон сегодня используется в возведении зданий разного назначения, высотности.

Благодаря использованию технологии монолитного железобетона удается реализовывать проекты многоэтажных домов, которые демонстрируют прекрасные показатели прочности и надежности, стойкость к нагрузкам на изгиб, требуют меньших трудозатрат, возводятся быстрее. Немаловажным преимуществом является и снижение стоимости строительства.

Монолитный железобетон – это конструкция, которая заливается непосредственно на строительном объекте, позволяя создавать постройки любой архитектуры, с разнообразными элементами, прямыми и изогнутыми линиями. Ввиду экологичности и прекрасных эксплуатационных характеристик железобетон сегодня используется в возведении зданий разного назначения, высотности.

Монолитная стена из бетона

Стены из монолитного бетона имеют высокий уровень прочности на сжатие. В частности прочность монолитного бетона стены толщиной 120 мм соответствует прочности следующих конструкций:

• Кирпичная кладка толщиной 25 см.
• Стена из пенобетонных блоков толщиной 65 см.
• Стена из газобетонных блоков толщиной 40 см.

Это дает возможность значительно сэкономить на основных материалах. В то же время, практика строительства монолитных малоэтажных зданий рекомендует придерживаться следующих нормативов: монолитные стены одно-двухэтажных зданий должны иметь толщину бетона не менее 20 см, стены зданий высотой более 2-х этажей должны возводиться толщиной 55 и более сантиметров.

Стены из монолитного бетона имеют высокий уровень прочности на сжатие. В частности прочность монолитного бетона стены толщиной 120 мм соответствует прочности следующих конструкций:

Что такое монолитная бетонная конструкция

Элементы перекрытий задействуют множество ресурсов здания, забирая на себя часть его нагрузки, поэтому необходимо с особой точностью подойти к армированию данных конструкций, однако они не сложнее правил производства фундаментов.

Технология производства монолитного железобетона

Технология изготовления бетонных и железобетонных конструкций оказывает непосредственное воздействие на архитектуру здании. Поэтому архитектору необходимо не только знать ее особенности, но и научиться использовать технологию для достижения своих профессиональных целей.

Монолитный железобетон занимал на первых этапах развития лидирующее место в строительстве. Главной особенностью монолитных конструкций является их эффективная пространственная работа, что позволяет полнее использовать несущую способность материалов. В России в монолитных конструкциях был построен ряд выдающихся архитектурных произведений. В то же время монолитный железобетон трудоемок и не индустриален. Это и определило в 50 – х годах решительный переход от монолитных конструкций к сборным.
Однако в 70-е годы по ряду причин отношение к монолитному железобетону изменилось. В числе этих причин было повышение этажности строительства гражданских зданий, вызванное необходимостью реконструкции исторических городов и увеличением населения крупных городов, требования сейсмостойкости, недостаточная мощность базы индустриального домостроения в некоторых районах. Здания в 20—30 этажей стали в ряде случаев экономически выгодными в условиях сноса старой застройки. Имеет свои преимущества монолитный железобетон в промышленном и сельскохозяйственном строительстве для ряда сооружений. Все это определило увеличение объемов производства монолитного бетона и железобетона в нашей стране с 114 млн. м³ в 1975 г. до 135 млн. м³ в 1980 г.

В монолитных конструкциях более эффективно достигаются необходимые эксплуатационные качества зданий: герметизация наружных стен, звукоизоляция, огнестойкость, долговечность. Большую роль во внедрении монолитных конструкций сыграли индустриальные способы возведения зданий: новые виды переставной и передвижной объемно-блочной опалубки, механизация доставки бетонной смеси с заводов и подачи ее в конструкцию (автобетоносмесители, бетононасосы), изготовление на заводах блоков арматурных каркасов. В результате в ряде стран доля монолитных конструкций стала возрастать. Так, в Польше намечено довести объем монолитного домостроения в 1980 г. до 16%, в Румынии — до 6,8%, в Болгарии — до 33%.
В рекомендациях VII Всесоюзной конференции по бетону и железобетону было записано: «расширить в типовом и экспериментальном проектировании и строительстве применение монолитных и сборно-монолитных конструкций». Из этого не следует делать вывод о каком-либо отходе от принципов сборного домостроения; спорным, на наш взгляд, представляется создание типовых проектов монолитных зданий. Очевидно, правильнее было бы использовать монолитный железобетон только для отдельных высотных зданий, оригинальных по форме и способных стать эстетическими акцентами городских ансамблей.
Технологию производства монолитного железобетона можно рассматривать в двух аспектах: технология изготовления материалов, в частности бетона и арматуры, и технология возведения монолитных зданий и сооружений в натуре. Собственно технология бетона и железобетона как строительных материалов заключается в подборе состава бетона и изготовлении арматурных каркасов, опалубки или форм оснастки, установке арматурных каркасов, заполнении форм бетоном, уплотнении бетона (ручное трамбование, вибротрамбование), выдержки или тепловой обработки для достижения проектной прочности.

Технология возведения зданий из монолитного железобетона на стройплощадке определяется неподвижностью самих конструкций и различными методами передвижения опалубки. В зависимости от этого различают строительство в объемно-переставной и в скользящей опалубке.
Строительство в объемно-переставной опалубке осуществляется путем перемещения ее объемных элементов вдоль (туннельный вариант) или поперек здания после бетонирования вертикальных конструкций. Таким способом рекомендуется возводить здания с монолитными перекрытиями, вертикальными коммуникациями и внутренними стенами. Туннельная опалубка позволяет сооружать здания любой конфигурации в плане, формовать ячейки с переменным шагом поперечных стен, кратных модулю. Такая технология особенно эффективна при строительстве протяженных зданий высотой 12—16 этажей прямолинейного, уступчатого или криволинейного очертания. В Ленинграде и в Кишиневе построены 13-, 16- и 22-этажные дома при помощи туннельной опалубки. Вертикально извлекаемая опалубка применяется реже, обычно при возведении зданий большой этажности (США); при извлечении опалубки вертикально (вверх) целесообразно применение сборных перекрытий и перегородок.

Строительство в скользящей опалубке заключается в непрерывном бетонировании стен на всю высоту здания («колодцем») с последующим устройством сборно-монолитных перекрытий. Метод особенно эффективен для возведения зданий с несущими стволами и ядрами. Опалубка поднимается домкратами со скоростью 10—60 см/ч. Широко распространено как в гражданском, так и в промышленном строительстве (жилые дома, элеваторы) применение щитовой опалубки для бетонирования продольных и поперечных несущих стен и перекрытий. При этом для наружных стен целесообразно использовать панели навесной конструкции. Различают щиты опалубки мелкие (1,5—2,0 м²) и крупные (15—20 м²). Первые применяются при строительстве небольших уникальных зданий, вторые — при сооружении зданий с несущими продольными стенами сложной конфигурации.

Источник: В.Е. Ясиевич. Бетон и железобетона в архитектуре. М. Стройиздат 1980 г.

Технология возведения зданий из монолитного железобетона на стройплощадке определяется неподвижностью самих конструкций и различными методами передвижения опалубки. В зависимости от этого различают строительство в объемно-переставной и в скользящей опалубке.
Строительство в объемно-переставной опалубке осуществляется путем перемещения ее объемных элементов вдоль (туннельный вариант) или поперек здания после бетонирования вертикальных конструкций. Таким способом рекомендуется возводить здания с монолитными перекрытиями, вертикальными коммуникациями и внутренними стенами. Туннельная опалубка позволяет сооружать здания любой конфигурации в плане, формовать ячейки с переменным шагом поперечных стен, кратных модулю. Такая технология особенно эффективна при строительстве протяженных зданий высотой 12—16 этажей прямолинейного, уступчатого или криволинейного очертания. В Ленинграде и в Кишиневе построены 13-, 16- и 22-этажные дома при помощи туннельной опалубки. Вертикально извлекаемая опалубка применяется реже, обычно при возведении зданий большой этажности (США); при извлечении опалубки вертикально (вверх) целесообразно применение сборных перекрытий и перегородок.

Монолитный железобетон для конструкций повышенной прочности

В отличие от блочного строительства, при котором используются предварительно изготовленные элементы разной формы и размера, монолитный железобетон заливается в опалубку непосредственно на объекте. При этом детали конструкции получаются целостными, а значит – более прочными и долговечными.

Конечно, данная технология достаточно сложна для реализации, однако в ряде случаев ее применение является не просто оправданным, а единственно возможным. В статье мы постараемся подробно описать методику возведения сооружений из бетонного монолита, а также приведем ряд рекомендаций по организации строительных работ.

Методика заливки в опалубку позволяет возводить самые сложные формы

Технология возведения зданий из монолитного железобетона известна, пожалуй, практически столько же, сколько сам материал.

Технология производства монолитного железобетона

Технология изготовления бетонных и железобетонных конструкций оказывает непосредственное воздействие на архитектуру здании. Поэтому архитектору необходимо не только знать ее особенности, но и научиться использовать технологию для достижения своих профессиональных целей.

Монолитный железобетон занимал на первых этапах развития лидирующее место в строительстве. Главной особенностью монолитных конструкций является их эффективная пространственная работа, что позволяет полнее использовать несущую способность материалов. В России в монолитных конструкциях был построен ряд выдающихся архитектурных произведений. В то же время монолитный железобетон трудоемок и не индустриален. Это и определило в 50 – х годах решительный переход от монолитных конструкций к сборным.
Однако в 70-е годы по ряду причин отношение к монолитному железобетону изменилось. В числе этих причин было повышение этажности строительства гражданских зданий, вызванное необходимостью реконструкции исторических городов и увеличением населения крупных городов, требования сейсмостойкости, недостаточная мощность базы индустриального домостроения в некоторых районах. Здания в 20—30 этажей стали в ряде случаев экономически выгодными в условиях сноса старой застройки. Имеет свои преимущества монолитный железобетон в промышленном и сельскохозяйственном строительстве для ряда сооружений. Все это определило увеличение объемов производства монолитного бетона и железобетона в нашей стране с 114 млн. м³ в 1975 г. до 135 млн. м³ в 1980 г.

В монолитных конструкциях более эффективно достигаются необходимые эксплуатационные качества зданий: герметизация наружных стен, звукоизоляция, огнестойкость, долговечность. Большую роль во внедрении монолитных конструкций сыграли индустриальные способы возведения зданий: новые виды переставной и передвижной объемно-блочной опалубки, механизация доставки бетонной смеси с заводов и подачи ее в конструкцию (автобетоносмесители, бетононасосы), изготовление на заводах блоков арматурных каркасов. В результате в ряде стран доля монолитных конструкций стала возрастать. Так, в Польше намечено довести объем монолитного домостроения в 1980 г. до 16%, в Румынии — до 6,8%, в Болгарии — до 33%.
В рекомендациях VII Всесоюзной конференции по бетону и железобетону было записано: «расширить в типовом и экспериментальном проектировании и строительстве применение монолитных и сборно-монолитных конструкций». Из этого не следует делать вывод о каком-либо отходе от принципов сборного домостроения; спорным, на наш взгляд, представляется создание типовых проектов монолитных зданий. Очевидно, правильнее было бы использовать монолитный железобетон только для отдельных высотных зданий, оригинальных по форме и способных стать эстетическими акцентами городских ансамблей.
Технологию производства монолитного железобетона можно рассматривать в двух аспектах: технология изготовления материалов, в частности бетона и арматуры, и технология возведения монолитных зданий и сооружений в натуре. Собственно технология бетона и железобетона как строительных материалов заключается в подборе состава бетона и изготовлении арматурных каркасов, опалубки или форм оснастки, установке арматурных каркасов, заполнении форм бетоном, уплотнении бетона (ручное трамбование, вибротрамбование), выдержки или тепловой обработки для достижения проектной прочности.

Технология возведения зданий из монолитного железобетона на стройплощадке определяется неподвижностью самих конструкций и различными методами передвижения опалубки. В зависимости от этого различают строительство в объемно-переставной и в скользящей опалубке.
Строительство в объемно-переставной опалубке осуществляется путем перемещения ее объемных элементов вдоль (туннельный вариант) или поперек здания после бетонирования вертикальных конструкций. Таким способом рекомендуется возводить здания с монолитными перекрытиями, вертикальными коммуникациями и внутренними стенами. Туннельная опалубка позволяет сооружать здания любой конфигурации в плане, формовать ячейки с переменным шагом поперечных стен, кратных модулю. Такая технология особенно эффективна при строительстве протяженных зданий высотой 12—16 этажей прямолинейного, уступчатого или криволинейного очертания. В Ленинграде и в Кишиневе построены 13-, 16- и 22-этажные дома при помощи туннельной опалубки. Вертикально извлекаемая опалубка применяется реже, обычно при возведении зданий большой этажности (США); при извлечении опалубки вертикально (вверх) целесообразно применение сборных перекрытий и перегородок.

Строительство в скользящей опалубке заключается в непрерывном бетонировании стен на всю высоту здания («колодцем») с последующим устройством сборно-монолитных перекрытий. Метод особенно эффективен для возведения зданий с несущими стволами и ядрами. Опалубка поднимается домкратами со скоростью 10—60 см/ч. Широко распространено как в гражданском, так и в промышленном строительстве (жилые дома, элеваторы) применение щитовой опалубки для бетонирования продольных и поперечных несущих стен и перекрытий. При этом для наружных стен целесообразно использовать панели навесной конструкции. Различают щиты опалубки мелкие (1,5—2,0 м²) и крупные (15—20 м²). Первые применяются при строительстве небольших уникальных зданий, вторые — при сооружении зданий с несущими продольными стенами сложной конфигурации.

Источник: В.Е. Ясиевич. Бетон и железобетона в архитектуре. М. Стройиздат 1980 г.

Монолитный железобетон занимал на первых этапах развития лидирующее место в строительстве. Главной особенностью монолитных конструкций является их эффективная пространственная работа, что позволяет полнее использовать несущую способность материалов. В России в монолитных конструкциях был построен ряд выдающихся архитектурных произведений. В то же время монолитный железобетон трудоемок и не индустриален. Это и определило в 50 – х годах решительный переход от монолитных конструкций к сборным.
Однако в 70-е годы по ряду причин отношение к монолитному железобетону изменилось. В числе этих причин было повышение этажности строительства гражданских зданий, вызванное необходимостью реконструкции исторических городов и увеличением населения крупных городов, требования сейсмостойкости, недостаточная мощность базы индустриального домостроения в некоторых районах. Здания в 20—30 этажей стали в ряде случаев экономически выгодными в условиях сноса старой застройки. Имеет свои преимущества монолитный железобетон в промышленном и сельскохозяйственном строительстве для ряда сооружений. Все это определило увеличение объемов производства монолитного бетона и железобетона в нашей стране с 114 млн. м³ в 1975 г. до 135 млн. м³ в 1980 г.

ТЕХНОЛОГИЯ МОНОЛИТНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА

Изготовление монолитных бетонных и железобетонных конструкций экономически целесообразно при использовании индустриальных методов строительного производства и широком применении инвентарной металлической или деревянной опалубки.

Отличительная особенность изготовления монолитного железобетона заключается в том, что основные технологические операции — монтаж опалубки, укладка арматуры и бетонной смеси в опалубку, уплотнение бетонной смеси, твердение отформованных изделий и уход за бетоном — производят на месте строительных работ.

В зависимости от конфигурации бетонируемой конструкции используют различные виды опалубки: стационарную, разборно-переставную, скользящую, перемещаемую в горизонтальном направлении и др.

Арматуру заготовляют в арматурно-сварочных цехах железобетонных заводов и доставляют на место установки в опалубку. Бетонную смесь приготовляют на механизированных (автоматизированных) бетонных заводах и в виде «товарного бетона» (бетонной смеси) доставляют на место ее укладки. Для большинства монолитных железобетонных изделий и конструкций удобоукладываемость бетонной смеси, характеризуемая осадкой стандартного конуса, находится в пределах от 1—3 см (фундаменты, подпорные стенки, блоки массивов и т. п.) до 6—8 см (конструкции, насыщенные арматурой, тонкие стенки, плиты, колонны малого сечения и др.).

Транспортируют бетонную смесь на место работ автосамосвалами, а при значительных расстояниях — автобетоносмесителями. В автобетоносмесителях готовые бетонные смеси не загрязняются, не расслаиваются и сохраняют однородность, так как могут перемешиваться во время транспортирования. Бетонную смесь часто приготовляют непосредственно в барабане автобетоносмесителя. Сухие составляющие в заданных количествах загружают в барабан на центральном дозировочном узле бетонного завода и в пути за 5—8 мин до прибытия на место работ приготовляют бетонную смесь.

На строительной площадке для транспортирования и укладки бетонной смеси используют краны, транспортеры, пневмонасосы и пневмонагнетатели. Пневматический способ подачи бетонной смеси к месту укладки отличается простотой и позволяет транспортировать ее сжатым воздухом по трубам на расстояние до 150 м.

Уплотняют бетонную смесь в опалубке с помощью навесных и переносных поверхностных или глубинных вибраторов.

Монолитные бетонные и железобетонные конструкции бетонируют непрерывно или участками, блоками. Непрерывную укладку бетонной смеси производят в том случае, когда необходимо получить повышенную монолитность и однородность бетона в конструкции или изделии. При бетонировании конструкций большой площади (железобетонные перекрытия) работы ведут участками, предусматривая устройство рабочих швов в местах минимальных напряжений.

Качество бетонируемой конструкции в значительной степени зависит от благоприятных температурно-влажностных условий гидратации цемента и формирования структуры железобетона. Поэтому сразу после укладки и уплотнения бетонной смеси начинают уход за бетоном. В летний период бетонирования поверхность свежеуло- женной бетонной смеси предохраняют от высыхания, а в первые часы твердения — и от дождя. Для этого открытые горизонтальные поверхности конструкции покрывают слоем влажного песка, опилок или увлажненной тканью грубого переплетения (мешковина). В жаркую погоду предохраняющее покрытие поддерживают во влажном состоянии до приобретения бетоном не менее 70% проектной прочности. Вертикальные поверхности бетонируемой конструкции после снятия опалубки увлажняют водой.

При бетонировании конструкций с большой поверхностью и протяженностью (аэродромные и дорожные бетонные покрытия) для сохранения влаги применяют различные пленкообразующие составы, отражающие лучи солнца. Уложенные бетонные смеси часто покрывают полимерными пленками (полиэтиленовые, поливинилхлоридные и др ), которые хорошо сохраняют влагу и предотвращают образование температурно-усадочных деформаций. После достижения бетоном проектной прочности производят распалубку железобетонной конструкции и передачу на нее реально действующей (заданной) нагрузки.

На строительной площадке для транспортирования и укладки бетонной смеси используют краны, транспортеры, пневмонасосы и пневмонагнетатели. Пневматический способ подачи бетонной смеси к месту укладки отличается простотой и позволяет транспортировать ее сжатым воздухом по трубам на расстояние до 150 м.

Монолитный и сборно-монолитный железобетон

Из монолитного железобетона возводятся здания и сооружения самого различного назначения: промышленные и жилые, объекты соцкульта, плотины, энергетические комплексы, телебашни и т.п.

Обширной областью применения монолитного железобетона являются инженерные сооружения: градирни, трубы, резервуары, защитные оболочки АЭС и т.п.

В настоящее время ежегодное производство бетона для монолитного строительства в мире превышает 1,5 млрд. м 3 .

При возведении зданий и сооружений из монолитного бетона используются одноразовые и инвентарные опалубки, высокопроизводительная и комплексная механизация приготовления, транспортирования и укладки бетонной смеси. Современная бетоносмесительная установка имеет производительность 7, 12, 20 и 30 м 3 /ч, автобетоновозы — вместимость кузова 2,5, 3,5 и 4,8 м 3 , автобетоносмесители — объем барабана 3,5, 5,7 , 8 и 9 м 3 .

Современные системы переставной блочной опалубки для строительства монолитных многоэтажных зданий могут быть в плане до 9×12 м и массой до 12 т. Такие опалубки применяются для укладки литых бетонных смесей с помощью бетононасосов. Основные типы унифицированных опалубок: разборноприставная, мелкая щитовая, блочная, скользящая, объемноприставная, греющая. Кроме того, применяются несъемные многофункциональные опалубки в виде тонкостенных элементов из армоцемента, стеклофиброцемента, фибролита и тонких железобетонных плит.

При бетонировании скользящей опалубки пространственная форма поднимается по мере наращивания сооружения (рис. 3.7). Скорость подъема опалубки определяет весь технологический цикл возведения сооружения. Темп бетонирования в зависимости от условий выдерживания бетона составляет обычно 3—4 м в сутки. Скользящую опалубку можно перенастраивать для образования сложных поверхностей, а также обеспечивания примыкания диафрагм и т.д. Наиболее успешно применяется бетонирование в скользящей опалубке при возведении вертикальных сооружений типа силосов, дымовых труб, водонапорных башен, резервуаров и т.д.

В малоэтажном строительстве перспективно применение несъемной опалубки из пенополистирола, фибролита и т.д. Такая опалубка собирается с применением связи между наружными и внутренними слоями из отдельных полых блоков толщиной стенки 7—10 см нескольких типоразмеров. После затвердевания бетона, залитого внутрь опалубки, производится отделка наружной и внутренней поверхности стены. Снаружи такая стена штукатурится, например, полимерным раствором по сеткам из стекловолокна или цементным раствором по стальной сетке.

Использование известных способов выдерживания бетона в зимних условиях позволяет возводить железобетонные конструкции практически при любой температуре наружного воздуха без снижения их качества.

Осуществляется строительство монолитных предварительно напряженных перекрытий с натяжением арматуры на затвердевший бетон. Предварительно напряженная арматура в монолитных железобетонных конструкциях ( перекрытиях, мостах, высотных сооружениях) может применяться без сцепления с бетоном. В этом случае защита арматурных элементов ( канатов, прядей) осуществляется путем создания специальной антикоррозийной оболочки.

Рис. 3.7. Возведение опор из монолитного бетона

В строительстве широко применяют сборно-монолитные сооружения, например, существуют схемы жилых и административных высотных зданий, имеющих монолитный сердечник с шахтами лифта, вокруг которого возводится каркас из сборных железобетонных или металлических элементов. Сборно-монолитные схемы используются также в промышленном строительстве. Например, при строительстве атомных электростанций большие площади стеновых конструкций АЭС выполняются из объемных блоков, представляющих две соединенные между собой сборные железобетонные плиты, пространство между которыми заполняется монолитным железобетоном.

Вопросы для самопроверки

• 1. Какие многослойные изделия применяют в строительстве?
• 2. Каковы особенности технологии изготовления трехслойных стеновых панелей?
• 3. Укажите особенности возведения стен с расположением утеплителя снаружи ограждения.
• 4. Укажите особенности технологии возведения многослойных перегородок, перекрытий и кровельных покрытий.
• 5. Укажите особенности изготовления двухслойных дорожных декоративных плит.
• 6. Укажите особенности производства бетонных и железобетонных изделий с модифицированным поверхностным слоем.
• 7. Каковы особенности изготовления сборно-монолитных слоистых конструкций.
• 8. Укажите способы производства бетонных и железобетонных изделий в заводских условиях.
• 9. Какие изделия целесообразно изготавливать агрегатно-поточным, конвейерным и стендовым способами?
• 10. Укажите особенности изготовления изделий в кассетных установках.
• 11. В чем особенности изготовления изделий на длинных и коротких стендах?
• 12. Какие установки применяют для изготовления объемных элементов?
• 13. В чем сущность технологии непрерывного формования бетонных и железобетонных изделий?
• 14. Каковы особенности технологии производства труб и трубчатых изделий?
• 15. Охарактеризуйте процесс приготовления ячеистобетонной смеси и изготовления изделий.

В настоящее время ежегодное производство бетона для монолитного строительства в мире превышает 1,5 млрд. м 3 .

Технология изготовления конструкций из монолитного бетона и железобетона

Бетон и железобетон находят широкое применение в строительстве. Это объясняется надежностью и долговечностью бетонных и железобетонных конструкций, а также тем, что для приготовления бетонной смеси используются в основном местные строительные материалы (песок, гравий или щебень), которые оставляют больше половины всей массы бетоне, этому следует добавить, что конструкции из бетона железобетона обладают большой устойчивостью воздействию внешней среды (атмосферных осадков, колебаний температур, грунтовых вод и т. д.)

Использование железобетона в строительстве относится к концу XIX столетия, когда трудами ученых того времени были доказано, что введение в бетонные конструкции стальной арматуры повышает их несущую способность и позволяет уменьшить геометрические размеры, а это в конечном итоге снижает вес сооружения, уменьшает расход материалов и удешевляет строительство.

При изготовлении первых железобетонных конструкций стальная арматура укладывалась в самый центр сечения конструкции, что было малоэффективно. Позднее арматуру стали укладывать в растянутую зону бетона для восприятия растягивающих усилий.

Все арматурные работы выполнялись тогда вручную на месте.

В настоящее время процесс изготовления арматурных каркасов и сеток, а также пространственных арматурных блоков полностью механизирован и производится в заводских условиях.

В зависимости от способа выполнения бетонные и железобетонные конструкции бывают монолитные и сборные. Первые изготовляют в построечных условиях (непосредственно на объекте), а вторые — на заводах или полигонах сборного железобетона. На строительной площадке из них только собирают здания и сооружения.

Технологический процесс изготовления монолитных бетонных и железобетонных конструкций можно расчленить на следующие операции:

1) установка опалубки;

2) установка арматуры (для железобетонных конструкций);

3) укладка и уплотнение бетонной смеси;

4) уход за бетоном;

5) разборка (снятие) опалубочных форм.

Процессам установки опалубки и арматуры, а также кладки бетонной смеси предшествуют заготовительные и транспортные операции, которые заключаются изготовлении опалубочных форм, арматурных каркасов и сеток, приготовлении бетонной смеси и транспортировании заготовок и материалов к месту производства работ.

Все работы по возведению монолитных железобетонных конструкций технологически связаны между собой и выполняются в определенной последовательности с соблюдением технических условий и правил. Продолжительность комплекса железобетонных работ зависит от продолжительности отдельных операций, поэтому для сокращения сроков строительства необходимо стремиться к тому, чтобы уменьшить время доставляющих операций путем их совмещения, механизации работ, применения передовых методов труда.

Опалубочные работы

Так как бетонная смесь до момента твердения обладает определенной подвижностью и пластичностью, то для изготовления бетонных и железобетонных конструкций и изделий ее необходимо заключить в специальную форму и выдержать в ней до получении заданной прочности. Такая форма называется опалубкой. После твердения бетона опалубку снимают.

В зависимости от того, какое количество раз используется опалубка, различают стационарные и многократно оборачиваемые опалубочные формы. Первые служат для бетонирования какой-либо конструкции только одни раз, а вторые могут использоваться несколько раз при возведении ряда аналогичных конструкций.

Стационарная опалубка требует большого расхода материалов и применяется крайне редко (для устройства монолитных нетипових железобетонных конструкций с очень сложным очертанием, где использование инвентарной опалубки затруднительно). Оборачиваемая опалубка — прогрессивного типа, так как способствует удешевлению строительства и сокращению сроков производства работ. Она состоит из отдельных типовых элементов и может последовательно использоваться на ряде объектов.

Стоимость опалубочных работ обычно составляет 25—30% от общей стоимости бетонируемой конструкции, поэтому во всех возможных случаях следует применять, многократно оборачиваемую и инвентарную опалубки.

Опалубки бывают деревянные, металлические, железобетонные, металлосетчатые, пластмассовые, а также дерево-металлические, состоящие из дерева и стали. Последние изготовляются в тех случаях, когда требуется усилить элементы деревянной опалубки и продлить срок их службы.

Деревянные опалубки устраивают из круглого и пиленого леса, а также из клееной фанеры, древесноволокнистых и древесностружечных плит. Наибольшее Применение находит древесина хвойных пород (сосна, ель, лиственница), а из лиственных — береза и ольха. Влажность пиломатериалов, используемых для опалубки, не должна быть более 25%, так как сильно увлажненная древесина при усушке может вызвать коробление элементов опалубки. Внутреннюю поверхность деревянной опалубки целесообразно покрывать минеральным либо отработанным машинным маслом, что предохраняет ее от увлажнения.

Несущие элементы формы (стойки высотой более 3 м и прогоны), а также элементы оборачиваемой опалубки следует изготовлять только из древесины хвойных пород не ниже 3-го сорта. Ширина досок опалубки, непосредственно прилегающих к бетону, должна быть не более 150 мм.

Железобетонные опалубочные формы представляют собой плиты-оболочки, которые являются частью возводимой конструкции и, следовательно, не имеют оборачиваемости. К такой опалубке предъявляют все те требования, которым должна удовлетворять сама конструкция или сооружение. Если железобетонная опалубка применяется в качестве облицовки наружной поверхности сооружения, то она должна отвечать и архитектурным требованиям. Сетчатую опалубку устраивают из металлической сетки с ячейками размером не более 5 мм. Применение этой опалубки допускается только на основании указаний проекта сооружения.

7.2.1 Типы опалубки

Опалубка для монолитных бетонных и железобетонных конструкций должна быть устойчивой, неизменяемой, обладать достаточной жесткостью и прочностью, а также обеспечивать правильность геометрических размеров сооружения и взаимного расположения его частей. Конструкция опалубки не должна создавать затруднений при установке арматуры, укладке и уплотнении бетонной смеси.

Опалубки изготовляют, как правило, на специализироваиных заводах или полигонах вне строящегося объекта, что улучшает их качество и сокращает сроки строительства. В построечных условиях производится только монтаж опалубки из готовых элементов или опалубочных блоков.

Различают следующие типы опалубки:

1) разборно-переставную, которую собирают из готовых щитов или коробов, снимаемых после достижения бетоном прочности, допускающей распалубливание. Такую опалубку применяют для большинства бетонных и железобетонных конструкций;

Рисунок 7.2 – Разборно-переставная опалубка

2) скользящую, или подвижную, передвигающуюся в вертикальном направлении без перерыва бетонирования, которая служит для возведения высоких (не менее 12 м) железобетонных сооружений постоянного поперечного сечения с толщиной не менее 120 мм (башни, резервуары и т. д.);

Рисунок 7.3 – Скользящая опалубка

3) подъемно-переставную, перемещающуюся в вертикальном направлении по мере возведения сооружения и достижения бетоном прочности, допускающее перестановку щитов; она применяется при бетонировании высоких железобетонных сооружений, меняющих по высоте свои геометрические размеры (конические заводские трубы, градирни, телевизионные башни и т. д.);

Рисунок 7.4 – Подъемно-переставная опалубка

4) катучую, передвигающуюся в горизонтальном направлении без разборки со скоростью, обеспечивающей твердение бетона и непрерывность бетонирования; используется при возведении протяженных сооружений постоянного поперечного сечения (проходные туннели, коллекторы, подпорные стенки и т.д.);

Рисунок 7.5 – Катучая опалубка

5) железобетонные плиты-оболочки, бетонные облицовочные блоки, армоцементные и металлические плиты, прочно соединяющиеся с бетонируемой конструкцией и выполняющие роль постоянной облицовки; применяются они при возведении плоских либо массивных железобетонных конструкций криволинейного очертания, для которых рабочим проектом предусмотрена облицовка.

7.2.2 Установка и разборка опалубки

Леса и крепления, поддерживающие опалубку, должны устанавливаться на надежное основание и иметь достаточную площадь опирання. Элементы креплений следует располагать так, чтобы они не мешали производству работ. Монтаж крупнопанельных щитов и опалубочных блоков, как правило, осуществляется с помощью кранов, при этом места строповки должны быть определены проектом и отмечены яркой краской. Предпочтительна опалубка заводского изготовления, правильность ее устройства следует проверять до установки.

Опалубка и кружала арочных и мостовых конструкций пролетом более 4 м устраиваются со строительным подъемом, который необходим для осадки сооружения под нагрузкой от свежеуложенной бетонной смеси. Величина подъема опалубки в середине пролета зависит от конструктивных особенностей вооружения и должна быть не менее 3—5 мм на 1 м пролета. Подъем опалубки проверяют нивелиром.

При возведении сооружений с помощью катучей опалубки длина бетонируемого участка ограничивается расстоянием между температурными швами, ели бетонируемое сооружение имеет ячеистую конструкцию (своды, плиты и т. д.), образованную арами, балками, диафрагмами или рамами, то длина участка, бетонируемого с одной позиции катучей опалубки, принимается равной расстоянию между этими поддерживающими элементами.

В процессе бетонирования необходимо постоянно наблюдать за состоянием опалубки и поддерживающих ее конструкций.

Разборку опалубки разрешается производить только после достижения бетоном требуемой прочности. При распалубливании конструкций нельзя допускать повреждения их поверхностей и опалубки. Разборку опалубки несущих конструкций начинают со снятия боковых щитов и осмотра распалубливаемого элемента и только после этого удаляют стойки, ферм и другие поддерживающие элементы опалубки.

Арматурные работы

7.3.1 Материалы для арматурных работ

Для армирования железобетонных конструкций применяют арматурную сталь, которая классифицируется по трем основным признакам: технологии изготовления, условию применения в конструкциях и профилю стержней в зависимости от технологии изготовления арматурная сталь подразделяется на горячекатаную стержневую и холоднотянутую проволочную. Стержневая арматура в свою очередь делится на горячекатаную, которая после проката не подвергается упрочнению, термически упрочненную, подвергающуюся после проката упрочняющей обработке, и упрочненную вытяжкой, которая после проката упрочняется вытяжкой в холодном состоянии.

Основными прочностными характеристиками арматурной стали являются предел прочности (временное сопротивление разрыву) и предел текучести. Пределом прочности называется то растягивающее напряжение при испытании образца, при котором сталь разрывается. Пределом текучести называется максимальное растягивающее напряжение, при котором происходит удлинение испытываемого образца без дальнейшего увеличения нагрузки. Предел прочности и предел текучести измеряются в килограммах на квадратный сантиметр. Повышая прочностные характеристики арматурной стали, т. е. применяя высокопрочную арматуру, можно добиться значительной экономии металла.

7.3.2 Монтаж арматуры

Монтаж арматуры производится, как правило, укрупненными элементами в соответствии с проектов производства работ, в котором должна быть определена такая последовательность монтажа, при которое ранее уложенные элементы не затрудняют установки последующих. Предварительно должна быть проверена и принята опалубка с составлением соответствующего акта. Если между приемкой опалубочных форм и установкой арматуры был длительный перерыв, то опалубка подвергается повторной приемке, цель которой выявить и исправить дефекты.

Монтируемая арматура должна предохраняться от повреждения и смещений в процессе производства бетонных работ. Для этого ее временно закрепляют, а затем, по мере укладки бетонной смеси, крепления разбирают.

При работе железобетонных конструкций в агрессивной среде арматуру покрывают антикоррозийным защитным слоем, целостность которого перед бетонированием обязательно проверяют, а замеченные дефекты устраняют. При антикоррозийной защите арматуры составляется акт на скрытые работы.

Стыкование на месте установки каркасов и сеток, а также отдельных стержней диаметром более 20 мм выполняют, как правило, электрошлаковой или многоэлектродной ванной сваркой в медных формах. Если стыкование производят с помощью стальной полосы, то каждый стержень приваривают к ней двумя фланговыми швами, длина шва при этом равняется пяти диаметрам одного стержня.

Стержни штучной арматуры диаметром до 16 мм скрепляют путем перевязки вязальной проволокой, диаметром более 16 мм — прихваткой дуговой сварой, при этом перевязкой или прихваткой должно быть соединено не менее половины всех пересечений.

Различают следующие типы опалубки:

Скользящая опалубка

Суть скользящей опалубки заключается в следующем: после закладки фундамента здания по всему его периметру устанавливается так называемое опалубочное кольцо, высота стенок этого кольца составляет около 120 см. В эту опалубку закладывается арматура и заливается бетонный раствор. После того, как он схватывается, опалубка с помощью домкратов (гидравлических, пневматических или механических) поднимается на уровень выше, и операция повторяется. Таким образом опалубочное кольцо постепенно «скользит» вверх, и внизу остаются готовые железобетонные стены. Скорость «роста» этих стен составляет около 30 см в час и зависит от скорости схватывания бетона и получения им прочности, необходимой для размещения на стене оборудования и людей, которые контролируют процесс.

Сам домкрат закреплен на вделанных в свежеуложенный бетон металлических стержнях, он соединен с рамой опалубки, и при включении поднимает опалубку на следующий уровень

Впервые скользящую опалубку в СССР применили в 1930-м году, а через год – в зимних условиях, с применением добавок в бетонную смесь для лучшей схватываемости его на морозе. Это был огромный шаг в усовершенствовании железобетонного строительства, и он позволил значительно убыстрить процесс возведения зданий и повысить качество стен. Однако качество самих домкратов все же оставляло желать лучшего, да и деревянная конструкция уже себя изжила, поэтому в 1935-м году стали использоваться металлические щиты, при этом высота самого кольца увеличилась до высоты этажа возводимого здания.

Первый многоэтажный дом, который превзошел в своем качестве лучшие западные образцы железобетонного строительства, был построен в 1936-м году в Ленинграде. При этом скорость возведения одного этажа составляла менее недели, трудозатраты в сравнении с трудозатратами на строительство кирпичного дома такой же высоты были уменьшены на 20%, а общая стоимость сооружения снизилась почти на 15%, что являлось несомненным рекордом.

При этом стены получались многослойными: сперва шел массив из тяжелого бетона толщиной 10 см, затем – 25 см пемзошлакобетонного утеплительного слоя и около 5 см облицовочной плиты.

В предвоенные годы появлялось множество новых разработок, которые планировалось внедрять в процессе железобетонного монолитного строительства зданий, однако Великая Отечественная война нарушила практически все планы. После окончания войны потребовались совершенно новые технологии быстрого возведения недорогих и качественных жилых зданий, но монолитные технологии этим целям не соответствовали. Взамен им очень быстро начало развиваться панельные и блочные варианты строительства, которые позволили очень быстро решить проблему жилья, особенно на тех территориях, по которым прокатилась война, и жилой фонд был разрушен практически полностью.

Но наряду с достоинствами подобных технологий выявились и их недостатки – однообразие жилых районов и даже целых городов, которые основывались после войны, и это однообразие часто граничило с серостью, все дома были похожи на обычные коробки, и отличить их друг от друга не было никакой возможности. Впрочем, цель была все-таки достигнута – в послевоенные годы СССР стал лидером среди всех стран мира по жилищному строительству. Впрочем, железобетонные технологии продолжали применяться в промышленном строительстве, в частности – при возведении плотин гидроэлектростанций и промышленных предприятий.

Современные монолитные здания стали еще прочнее, и при этом еще дешевле, в основном благодаря конкуренции и применения новых компонентов для закладки в бетон.

Производство монолитного стройматериала

Монолитно-бетонные сооружения строить достаточно просто и быстро. Первоначально под строительство подготавливается площадка, сооружается опалубка, устанавливается арматурный каркас. Затем готовится бетонный раствор для заливки опалубки. Когда смесь затвердевает, опалубку в большинстве случаях демонтируют.

Для получения высококачественной монолитной конструкции должны соблюдаться требования строительной технологии, а сама бетонная смесь должна быть приготовлена по установленным стандартам. Специалисты рекомендуют применять готовый стройматериал заводского производства. Несмотря на дополнительные расходы за доставку монолитного бетона, можно быть уверенным в качестве строительного материала.

Для получения высококачественной монолитной конструкции должны соблюдаться требования строительной технологии, а сама бетонная смесь должна быть приготовлена по установленным стандартам. Специалисты рекомендуют применять готовый стройматериал заводского производства. Несмотря на дополнительные расходы за доставку монолитного бетона, можно быть уверенным в качестве строительного материала.

Положительные качества

Газобетон обладает внушительным перечнем преимуществ. Выглядит он примерно так:

• Теплопроводность. Чем этот показатель ниже, тем для стен лучше. У газобетона он тоже зависит от плотности. Причём, зависимость прямая: чем больше в материале пор, тем лучшим теплоизолятором он является. Газобетон по данной характеристике сродни древесине (0,1- 0,14 Вт/м*°С). Это хорошая альтернатива для тех регионов, где пиломатериал привозной и дорогой, или не используется по причине неблагоприятных для него климатических условий.
• Теплоёмкость. При условии нормальной влажности газобетона, его теплоёмкость составляет 1,10 кДж/кг. Именно столько требуется тепла, чтобы нагреть кладку на 1 градус. Это чуть больше, чем у керамического кирпича с его 0,84 кДж/кг, но гораздо меньше, чем у других видов бетонов. То есть, газобетонные стены достаточно быстро прогреваются, а потом, при отсутствии мостов холода в виде толстых растворных швов или железобетонных перемычек, долго держат тепло.
• Теплопередача. Несмотря на то, что теплоёмкость у газобетона несколько ниже, чем у кирпича, передаче тепла он сопротивляется в два раза лучше: 2,67 м²*°С/Вт против 1,09 м²*°С/Вт.
• Экологичность. Как и в случае с теплопроводностью, по экологичности газобетон тоже близок к древесине. В основном людей волнует радиационный фон, который у некоторых стройматериалов (например тех, в составе которых присутствует глина) бывает вдвое выше нормы. При допустимой величине 370 Бк/кг, у газобетона этот показатель чуть выше 50 Бк/кг.
• Минимум отклонений в геометрии автоклавных блоков (всего 1-3 мм). Это очень существенное достоинство, которое позволяет выполнять при кладке тонкие швы – и соответственно, уменьшать потери тепла через них.
• Скорость ведения кладки. За то время, которое затрачивается на 1 м² кирпичной стенки, из газобетона, благодаря укрупнённому формату и небольшому весу, можно выложить все 4 м².
• Материал негорюч. Потеря несущей способности во время пожара наступает только через 240 минут.
• Материал легко обрабатывается механически. При отсутствии электроинструмента можно с успехом обходиться и механическим, чем и пользуются частные застройщики.

При том, что газобетон имеет схожие с древесиной теплоизоляционные качества, кубометр стоит в пять раз меньше куба пиломатериала. Выигрывает он по цене и в отношении кирпича – даже рядового, не говоря уже про облицовочный.

Морозостойкость у газобетона довольно низкая, по отечественному стандарту – в пределах F15-F35. Данный показатель зависит от плотности, но гораздо больше на него влияет влажность материала. Если стены отделаны правильно и вторичного увлажнения конденсатом не происходит, то и замерзать, по сути, нечему. Поэтому и срок службы здания будет зависеть от того, насколько правильно выполнены утепление и отделка стен.

ПОЧЕМУ ГАЗОБЕТОН?

Сборные фундаменты применяют при возведении одно- и многоэтажных строений, которые имеют большую нагрузку. Используют фундаментные блоки в частном и промышленном строительстве, прочность изделия увеличивают за счет внутреннего металлического каркаса.

Размеры (с примерами)

Производители стройматериалов выпускают два вида газобетонного блока:

• прямоугольной формы;
• в виде буквы U (такие изделия часто применяются для создания перемычек).

Стандартные газоблоки бывают таких размеров:

• длина — 600 или 625 миллиметров;
• высота — 200 либо 250 миллиметров;
• ширина – 85-400 миллиметров.

Стандартные размеры прямоугольных блоков.

Вышеуказанные параметры являются самыми распространенными, однако ширину стройматериалов можно изменить. Благодаря небольшому весу газобетонные изделия легко поддаются обработке, поэтому их размер можно с легкостью изменить. Блоки, выпускаемые в форме буквы U, выпускается в следующих параметрах:

• высота — 250 миллиметров;
• длина — 500 или 600 миллиметров;
• ширина – 200-400 миллиметров.

При покупке блока необходимого размера нужно учитывать параметры стенок и помещения (квадратные метры). Также необходимо рассчитать, сколько штук газоблоков вам понадобится для кладки в несколько метров. Кроме того, важно принимать во внимание назначение конструкций. В частности, для возведения наружных бетонных стенок подойдут газоблоки, минимальная ширина которых составляет 200 миллиметров. Для проведения работ внутри помещения часто используется блок шириной 85 миллиметров.

На удельном весе газобетонного блока сказываются заполнители, которые используются при их изготовлении. За счет удельного веса материал разделяют на несколько групп:

1. Особо легкие. В структуре изделий содержится множество (85 процентов) ячеек с воздухом. Зачастую такие строительные материалы используются для утепления зданий. 1 м3 бетона этого вида, как правило, весит менее 500 килограммов.
2. Легкие. Представляют собой растворы с наполнителями вроде ракушечника или керамзита (газоблоки, пеноблоки). Вес кубометра стройматериала составляет 500-1 800 килограммов, — все зависит от плотности стройматериала. Наиболее тяжелым компонентом смеси является песок.
3. Тяжелые. Этот вид изделий считается более распространенным, чем все остальные. В состав раствора входят гравий, щебенка. Именно эти компоненты определяют, сколько будет весить блок. В большинстве случаев кубометр стройматериала весит около двух тонн и более. На массу бетона влияют цемент, щебенка, песок.
4. Особо тяжелые. Такая смесь считается самой редкой. В растворе весом две с половиной-три тонны основную его массу составляет заполнитель крупных размеров.

Вернуться к оглавлению

Производители стройматериалов выпускают два вида газобетонного блока:

Недостатки

Все мы прекрасно понимаем, что идеальных вещей не существует. Поэтому стоит отметить и некоторые недостатки изделий из вспененного бетона. Они чувствительны к ударным нагрузкам, плохо поддаются изгибу. Стены, возведенные из газонаполненных элементов, нуждаются в дополнительной гидроизоляции, предохраняющей от повышенной влажности.

• При плотности 400 килограмм на кубический метр, вес газоблока 600х300х200 составляет 18 килограмм.
• При плотности 500, вес аналогичного по геометрии блока увеличивается до 23-х килограмм.
• Повышение плотности до 600, соответственно, влечет изменение веса изделия размером 600х300х200 до 28-ми кг.