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.