Лекция 7
Бетонные работы.
Простейший вид бетона – это твёрдый камневидный материал из смеси глины с соломой и песком.
После просушки на солнце он становится достаточно прочным и пригодным для постройки жилищ. Такой бетон был назван глинобетоном. Если вместо глины применить гипс, то такой бетон будет называться гипсобетоном, а если известь – известковым бетоном.
Хоть эти бетоны и применялись в древних сооружениях, но всё же не получили широкого распространения, так как глина, известь и гипс боятся воды. Под воздействием дождя бетоны на этих вяжущих постепенно разрушаются.
Однако строители не прекращали попыток создания прочного искусственного камня. Нужно было новое вяжущее, которое бы не боялось воды.
В разных странах велись многочисленные научные исследования, чтобы изыскать полноценное гидравлическое вяжущее. И успех пришёл. Такое вяжущее было, наконец, найдено. Им оказался цемент, или каменный клей.
В доме городского Совета в английском городе Лидсе, на мемориальной бронзовой доске написано:
«В память Джозефа Аспдина из Лидса, 1779-1855, чьё изобретение портландцемента, запатентованное 21 октября 1824 г., с последующим в течение столетия, усовершенствованием в его производстве и использовании, сделало весь мир его должником. Эта доска преподнесена Американской портладцементной ассоциацией по случаю совместного, с Британской федерацией производителей цемента, празднования 100-летия этого изобретения. Октябрь, 1924 г.».
Изобретённый каменщиком Аспдином цемент был назван портландцементом по сходству в затвердевшем виде с известняками из каменоломен близ города Портланда.
Пытаясь получить «искусственный» камень, строители смешивали разнообразные по форме камни и мелкий песок, а затем скрепляли их цементом, растворённым в воде, после чего всей смеси давали затвердеть. Новый материал по прочности не уступал природным конгломератам. Он был назван БЕТОНОМ.
|
|
Когда именно появились первые железобетонные конструкции, точно не известно, но около 1850 г. француз Ламбо изготовил лодку из проволочной сетки, обмазанной с обеих сторон цементным раствором. Это изделие было выставлено в 1855 г. на всемирной выставке в Париже.
Железобетон – это бетон, в который вводятся стальные стержни – арматура. Слово «арматура» - итальянское слово и в переводе на русский язык означает «вооружение».
Зачем же понадобилось «вооружать», или, как говорят специалисты «армировать» бетон? В сооружении на строительные конструкции действует сжатие и растяжение, под влиянием которых конструкции деформируются.
Так как прочность бетона на растяжение невелика, то бетонные конструкции разрушаются при очень малой нагрузке. Прочность же стального стержня в 100-200 раз выше, чем у бетона. Поэтому, когда оба материала работают совместно, как одно целое, то есть если добиться одинаковой прочности в зоне растяжения и в зоне сжатия изгибаемой конструкции, то можно в несколько раз повысить прочность сооружения на изгиб.
Бетоны - это искусственные каменные материалы, получаемые в результате твердения тщательно перемешанной и уплотнённой смеси вяжущего материала, воды, заполнителей и при необходимости специальных добавок. До затвердения эта смесь называется бетонной смесью.
|
|
В зависимости от способа производства работ различают монолитные, сборные и сборно-монолитные бетонные и железобетонные конструкции с ненапрягаемой и напрягаемой арматурой.
Монолитные конструкции возводят непосредственно на строительной площадке, устанавливая арматуру и укладывая бетонную смесь в специальную опалубку.
Сборные изготавливаются на заводах ЖБИ, доставляются на строительную площадку, где и производится их монтаж.
Сборно-монолитные конструкции монтируют из готовых железобетонных конструкций и одновременно выполняют монолитные части сооружения, которые объединяют все элементы в единое целое.
Предварительно напряжённые конструкции по технологии изготовления, особенностям восприятия эксплуатационных нагрузок отличаются от железобетонных конструкций, имеющих обычное армирование.
Специфика предварительного напряжения заключается в том, что ещё до нагружения конструкции в зоне бетона образуется обжатие, вызываемое предварительным натяжением арматуры в пределах до 70% нормативного сопротивления арматурной стали.
Предварительно напряжённые конструкции по сравнению с обычными железобетонными более трещинно-и морозостойки. А используемые для их изготовления высокопрочные стали и высокомарочные бетоны (600-800) делают возможным снижать расход металла до 40% в конструкциях, перекрывающих большие пролёты.
В построечных условиях арматуру натягивают на бетон, затвердевший до 70 или 95% проектной прочности.
Комплекс работ по возведению монолитных бетонных и железобетонных конструкций состоит из следующих процессов: заготовительных, транспортных и монтажно-укладочных.
|
|
Заготовительные процессы - изготовление опалубки, заготовка арматуры, сборка арматурно-опалубочных блоков, приготовление бетонной смеси.
Транспортные процессы - доставка опалубки, арматуры, и бетонной смеси к строящимся объектам с использованием соответствующих транспортных средств.
Монтажно-укладочный процесс - установка опалубки и арматуры, монтаж арматурных и опалубочных блоков, подача, распределение и уплотнение бетонной смеси, уход за уплотнённым бетоном, натяжение арматуры и инъецирование растворной смеси в каналы (при возведении предварительно напряжённых конструкций), распалубливание готовых конструкций и их отделка.
Устройство опалубки.
Опалубка вместе с вспомогательными устройствами служит для придания конструкции проектной формы, заданных размеров и положения в пространстве. В опалубку укладывают бетонную смесь и выдерживают в ней до твердения. Таким образом, опалубка имеет временное назначение, её снимают после достижения бетоном распалубочной прочности. Сейчас широкое применение получила опалубка, которая после бетонирования конструкции остаётся в её теле в качестве монолитно- связанной облицовки.
По материалам формообразующих элементов (палубы) опалубки подразделяются на: металлические, деревянные, фанерные и пластмассовые.
Инвентарные опалубки.
| Опалубка | Характеристика опалубки | Область применения |
| Разборно-переставная мелкощитовая: Инвентарная Унифицированная Неунифицированная Неинвентарная | Состоит из набора элементов небольшого размера массой не более 50 кг и щитов площадью около 1 кв. м, несущих элементов (схватки, элементы жёсткости), поддерживающие элементы опалубки горизонтальных и наклонных поверхностей, элементов крепления и соединения. Допускает поярусную перестановку с минимальным числом доборных элементов, а также сборку укрупнённых элементов, сборку укрупнённых панелей и пространственных блоков. | Для бетонирования разнотипных монолитных конструкций, в том числе криволинейного очертания. Для бетонирования конструкций небольшого объёма при многократной оборачиваемости опалубки до износа Для единичных нетиповых конструкций, не имеющих повторяющихся элементов |
| Разборно- переставная крупнощитовая | Состоит из крупно- размерных щитов, элементов соединения и крепления. Щиты опалубки воспринимают все технологические нагрузки несущих или поддерживающих элементов и включают опалубку, элементы жёсткости и несущие элементы. Комплектуются подмостями, подкосами, регулировочными и установочными домкратами, допускают следующих по высоте ярусов после демонтажа нижних. | Для крупноразмерных конструкций, стен (в том числе криволинейных). |
| Подъёмно-переставная | Состоит из щитов, креплений, приспособлений для подъёма опалубки, системы управления перемещением опалубки и контроля точности перемещения и горизонтальности пола, допускает изменение поперечного сечения бетонируемого сооружения при перемещении опалубки по высоте. | Для конструкций сооружений переменного сечения (дымовые трубы, градирни и т.п.). |
| Горизонтально-скользящая | Состоит из каркаса и закреплённых на нём (подвижно или неподвижно) опалубочных щитов, механизма перемещения по горизонтали и вертикали, системы управления контроля точности перемещений в процессе бетонирования, допускает изменение поперечного сечения сооружения и радиуса его кривизны, обладает конусностью в пределах 1/1000 длины щитов опалубки. | Для конструкций большой протяжённости, в том числе криволинейного очертания (подпорных стенок, туннелей, коллекторов, водоводов и других сооружений открытым способом). |
| Туннельная Блок-фома | Состоит из формующих и поддерживающих секций и перемещается с помощью специальных механизмов, с механическим, гидравлическим и другим приводом. | Для бетонирования монолитной отделки туннелей, возводимых закрытым способом. Для отдельно стоящих конструкций замкнутого контура или их частей объёмом до 25-35 куб. м (колонн, ростверков, ступенчатых фундаментов и т.д.) |
| Индивидуальные блок-формы: Неразъёмные Разъёмные | Представляют собой пространственную каркасную конструкцию, состоящую из 4-х или 8-ми створок с конусностью 1/10 высоты створок. Общая площадь поверхности – 6-10 кв. м. Представляют собой пространственную каркасную конструкцию, состоящую из 4-х – 12-ти створок. С каждой стороны створки объединены каркасом, а в углах имеют соединительные устройства. Перед демонтажем створки отделяются от бетона с помощью отжимных устройств. Общая площадь поверхности – 8 – 10 кв. м. | Для бетонирования однотипных конструкций малого объёма до 5 куб. м с распалубкой в раннем возрасте (не позднее 24 часов). Для бетонирования однотипных конструкций объёмом до 15 куб. м |
| Переналаживаемые блок-формы | Допускают изменение в плане и по высоте как отдельных створок, так и по всей блок-форме за счёт инвентарных вставок элементов каркаса и створок. Имеют отжимные устройства для предварительного отделения створок от бетона при демонтаже. Площадь поверхности – 8 – 40 кв. м. | Для бетонирования конструкций, отличающихся как линейными размерами, так и конфигурацией. |
| Объёмно-переставная | Состоит из вертикальных и горизонтальных створок, шарнирно закреплённых на каркасе П-образной формы, которые при соединении по длине образуют туннели. Система туннелей, установленных параллельно и перпендикулярно друг к другу, образует форму для бетонирования стен и перекрытий. При распалубке створки отделяют от бетона. | Для бетонирования жилых и гражданских зданий с поперечными несущими стенами и монолитными покрытиями. |
| Скользящая | Состоит из щитов, закреплённых на домкратных рамах, рабочего пола, домкратов, насосных станций и других элементов. Вся система периодически поднимается домкратами по мере бетонирования, допускается конусность в пределах 1/500 высоты щитов. | Для возведения вертикальных зданий и сооружений высотой более 15 м. |
| Пневматическая | Состоит из гибкой воздухонепроницаемой оболочки, раскроенной в соответствии с очертаниями сооружения. Установка в рабочем положении производится созданием внутри оболочки избыточного давления воздуха. В качестве поддерживающих и несущих элементов могут применяться пневматические баллоны. | Для сооружения криволинейных очертаний. |
| Несъёмная | Остаётся после бетонирования в конструкции, а также блоки и оболочки, прочно соединяемые в процессе бетонирования с основной конструкцией. | Для изготовления конструкций без распалубливания, для облицовки, гидроизоляции или теплоизоляцтт конструкции, а также в других случаях при соответствующем технико-экономическом обосновании. |
Подвижные опалубки.
а-скользящая: 1-регулятор горизонтальности 2-гидравлический домкрат 3-домкратная рама
4-рабочий пол 5-щиты опалубки 6-домкратный стержень 7-подвестные подмости внутренние 8-подвестные подмости наружные 9-козырёк 10-ограждения
б—подъёмно-переставная: 1-наружные подвесные подмости 2-щиты опалубки 3-тали для подъёма опалубки 4-шахтный подъёмник 5-опорная кольцевая ферма с рабочей площадкой
6-бетонируемая конструкция в-катучая (пунктиром показана опалубка в транспортом положении)
Арматурные работы.
Арматурные работы включают в себя приготовление арматурных изделий, их укрупнительную сборку и установку в проектное положение.
Арматурой называются стальные и не металлические стержни круглого и профильного сечения, проволока, а также изделия из них, предназначенные для восприятия растягивающих и знакопеременных усилий, а в центарально-нагруженных элементах – сжимающих усилий.
В качестве арматуры применяют также отрезки волокон (фибры) из стекла, базальта, пластмасс.
Железобетонные конструкции армируют отдельными прямыми или гнутыми стержнями, сетками, пространственными каркасами, натяжением жгутов проволоки, канатов, стержней.
Виды арматуры.
а – плоский сварной каркас, б – пространственный сварной каркас, собранный из 3-х плоских,
в – вязаный каркас, г – арматурные стержни, д – арматурные полуфабрикаты,
1 – нижние рабочие стержни, 2 – верхние монтажные, 3 – поперечные рабочие и монтажные,
4 – соединительные, 5 – верхние рабочие и монтажные, 6 – концевые крюки, 7 – хомуты,
8 – отогнутые рабочие стержни, 9 – круглая горячекатанная сталь СТ.3,
10 – горячекатанная периодического профиля СТ.5
11 – горячекатанная марок СТ.25Г2С, 35ГС и 30ХГ2С
12 – холодносплющенная сталь
13 – сварная плоская сетка
14 – рулонная сетка.
Заготовка арматурных стержней, их гибка, изготовление сеток и пространственных каркасов должны производиться в специализирпованных арматурных цехах предприятий стройиндустрии, и лишь в небольших объёмах эти работы могут выполняться на стройплощадке.
Стыковые соединения стержней, располагающиеся вдоль оси и являющиеся продолжением один другого, осуществляются следующим образом:
-электросваркой (ванная, контактная),
-на винтовых муфтах
-на объёмных гильзах, опрессованных на стержнях периодического
профиля,
-в нахлёстку с накладками, привариваемыми к стержням,
-в нахлёстку с перепуском арматуры периодического профиля или
с крюками.
Крестообразные соединения стержней, собранных в нахлёстку в основном, взаимно перпендикулярно, осуществляются вязкой (скруткой) проволокой, с помощью проволочных или пластмассовых фиксаторов.
Вязка арматурных сеток с применением фиксаторов.
 |
а – типы конструкций
б – последовательность установки
фиксаторов типов Ⅰ-Ⅳ
Бетоны
По прочности на сжатие, согласно СНиП, установлены следующие классы тяжелых бетонов:
| Класс бетона по прочности (В) | Средняя прочность бетона данного класса МПа (кгс/см2) | Ближайшая марка бетона по прочности (М) |
| В3,5 | 4,6 (45,84) | М50 |
| В5 | 6,5 (65,48) | М75 |
| В7,5 | 9,8 (98,23) | М100 |
| В10 | 13,1 (130,97) | М150 |
| В12,5 | 16,4 (163,71) | М150 |
| В15 | 19,6 (196,45) | М200 |
| В20 | 26,2 (261,92) | М250 |
| В25 | 32,7 (327,42) | М350 |
| В30 | 39,3 (392,90) | М400 |
| В35 | 45,8 (458,39) | М450 |
| В40 | 52,4 (523,87) | М550 |
| В45 | 58,9 (589,35) | М600 |
| В50 | 65,5 (654,84) | М700 |
| В55 | 72,0 (720,32) | М700 |
| В60 | 78,6 (785,81) | М800 |
По водонепроницаемости установлены следующие марки бетона: W2, W4, W8, W10, W12.
По морозостойкости для тяжелого бетона установлены марки: F50, F75, F100, F150.
Для напряженного и мелкозернистого: F200, F300, F400, F500.
Для лёгкого бетона: F25, F35, F50, F100, F150, F200, F300, F400, F500.
Транспортирование бетонной смеси.
При централизованном приготовлении бетонной смеси и перевозке от бетонного завода до строительной площадки существенно снижается её первоначальная подвижность, характеризующая удобоукладываемость.
В связи с этим существенно возрастает роль сокращения продолжительности цикла транспортирования и уменьшения числа перегрузок смеси.
Доставка бетонной смеси на строительную площадку осуществляется, в основном, автомобильным транспортом: автосамосвалами, автобетоновозами, автобетоносмесителями.
Необходимо иметь ввиду, что стоимость транспортирования в среднем составляет около 20% общей стоимости уложенного бетона.