Введение в действие новых, более жестких требований к сопротивлению теплопередаче для ограждающих конструкций в жилищном строительстве требует разработки и внедрения эффективных энергосберегающих технологий производства строительных материалов, создания универсальных изделий и конструкций, позволяющих получить высококачественное и дешевое жилье.
Использование несъемной опалубки из пенополистирольных блоков является одним из примеров энергосберегающих технологий. Использование пространственных блоков в качестве опалубки стен и перекрытий позволяет в значительной степени интенсифицировать процесс нового строительства и реконструкции зданий. Ведь масса 1 м2 стеновой панели составляет 2,5...3 кг, а перекрытия — 2...2,5 кг, это обстоятельство позволяет выполнять опалубочные работы вручную. Плотность пенополистирола в изделиях составляет 20...25 кг/м3, ценным свойством материала является его влагостойкость. Несъемная опалубка состоит из изготовленных в заводских условиях опалубочных элементов стен и перекрытий, объединяющих в себе функции опалубки, утеплителя и звукоизоляции стен и перекрытий, а также основания для нанесения отделочных (фактурных) слоев.
Различные конструктивные решения блоков имеют общие важные качества — это несъемная опалубка, она дополнительно выполняет функцию теплоизоляции, обеспечивает плотное сочленение вертикальных и горизонтальных стыков, которые занимают проектное положение с достаточно высокой степенью адгезии.
Находит широкое распространение опалубочная система из пенополистирольных плит (рис. 3.6.2). Основные достоинства опалубки в малой массе, достаточной прочности и невозгораемости. Малая масса элементов позволяет выполнять многие процессы вручную, используя систему подмостей и распределительных стоек, исключающих деформации от свежеуложенного и уплотненного бетона.
Осуществляют укладку всех элементов пенополистирольной опалубки на захватке, концы панелей, примыкающих к несущим стенам (при реконструкции зданий), заводят в штрабы, устанавливают в межплитном пространстве арматурные каркасы, на поверхности плит опалубки-облицовки укладывают арматурную несущую сетку, которая соединяется с арматурными каркасами, осуществляют бетонирование. Схема из армоопалубочных пенополистирольных панелей предусматривает использование плит длиной, равной пролету. Панели опираются на штрабы, по их длине устанавливают распределительные стойки для исключения появления деформаций, далее осуществляют бетонирование. Размер плит заводского изготовления, степень их армирования и толщину укладываемого бетонного слоя определяют расчетом индивидуально для каждого перекрытия с учетом нагрузок и перекрываемых пролетов.
Рис. 3.6.2. Сборно-монолитные перекрытия из пенополистирольных панелей: а — с армированием каркасами и обетонированием поверхности: 1 — пенополистирольная панель; 2 — армокаркас; 3 — штраба в кирпичной стене; 4 — арматурная сетка; 5 — слой бетона; б — из армоопалубочных пенополистирольных панелей: 1 — панель несъемной опалубки; 2 — слой монолитного бетона; 3 — телескопическая стойка; 4 — прогон
Рис. 3.6.3. Устройство сборно-монолитных перекрытий в несъемной опалубке:
а — железобетонные плиты с выпусками арматуры; б — из пенополистирольных плит; 1 — несъемная опалубка; 2 — ригели; 3 — телескопические стойки; 4 — монолитный бетон; 5 — монтажный кран; 6 — подъемник грузопассажирский; 7 — зоны складирования
Устройство сборно-монолитных перекрытий с применением несъемной опалубки наиболее эффективно при реконструкции зданий. Одним из основных преимуществ такой технологии является возможность применения башенных кранов малой грузоподъемности. Технологический процесс устройства перекрытий включает оставление штраб по периметру здания глубиной в 0,5 кирпича и высотой 1...1,5 кирпича; обеспечение единого монтажного горизонта, путем выравнивания поверхности штраб цементно-песчаным раствором; установку распределительных балок на телескопических стойках и непосредственно укладку элементов несъемной опалубки. Панели опалубки в местах стыков крепятся между собой распределительными стержнями, при необходимости, устанавливают дополнительное сетчатое армирование. После завершения укладки панелей опалубки на захватке осуществляют проверку их горизонтальности. Допустимое отклонение на пролет не более 3...4 мм. При необходимости, в проектное положение панели устанавливают с помощью винтовых домкратов, размещаемых на распределительных балках. Бетонирование перекрытия может осуществляться по двум схемам — с помощью монтажного крана или бетононасосом (рис. 3.6.3).
Объемные блоки несъемной опалубки не являются несущей конструкцией, а служат опалубкой, в полости которой устанавливают арматурные каркасы и в последующем заполняют пластичной бетонной смесью. На рис. 3.6.4 приведена технологическая схема устройства наружных стен и перекрытий из пенополистирольной опалубки, а на рис. 3.6.5 — конструктивное решение сопряжения перекрытия с надстраиваемой стеной.
Рис. 3.6.4. Схема устройства наружных стен и перекрытий в несъемной опалубке: 1 — стеновые блоки; 2 — распределительные стойки; 3 — стяжки; 4 — вибратор; 5 — панель перекрытия из пенополистирола; 6 — бетонная смесь; 7 — виброрейка; 8 — телескопические стойки; 9 — распределительные балки; 10 — армокаркас; 11 —сетчатое армирование
Рис. 3.6.5. Сопряжение перекрытия с надстраиваемой стеной: 1 — существующая стена надстраиваемого здания; 2 — перекрытие; 3 — армокаркас; 4 — монолитный участок; 5 — блоки несъемной опалубки; 6 — монолитный бетон
В целом, несущие конструкции сооружения, возведенного в несъемной опалубке из пенополистирола, представляют собой монолитную железобетонную пространственную систему, состоящую из железобетонных продольных и поперечных стен, ребристых перекрытий и обвязочных горизонтальных рам, соединяющих стены и перекрытия.
Пространство между пенополистирольными элементами стен и перекрытий заполняют бетоном, который армируют металлическими стержнями и сетками. Внутри здания вертикальные поверхности стен и перегородок из пенополистирола оштукатуривают по металлической сетке или облицовывают гипсокартонными листами или гипсоволокнистыми и вермикулитовыми теплоизоляционными плитами.
Для обеспечения долговечности зданий монтаж элементов опалубки рекомендуется выполнять с отметки, превышающей уровень земли не менее чем на 0,6 м, или предусматривать в проекте технически обоснованное решение по защите цокольной части панелей от увлажнения атмосферными осадками (снег, дождь) и механического повреждения.
Размер захваток зависит от предполагаемого темпа работ, комплектности поставки опалубочных элементов, обеспеченности площадки бетонной смесью и квалифицированной рабочей силой. Минимальное число захваток, четырехзахватная система позволяет лучше организовать производственный процесс.
Монтаж опалубочных элементов перекрытий следует начинать после окончания монтажа и выверки опалубки стен на захватке. При разбивке здания на одну-две захватки опалубочные элементы перекрытия укладывают, начиная от торца здания; при протяженных зданиях (в несколько захваток) для средних захваток рекомендуется начинать укладку опалубки от лестничной клетки.
Рис. 3.6.6. Схема облицовки стен, возводимых в несъемной опалубке:
1 — пенополистирольный блок; 2 — монолитный бетон; 3 — анкер; 4 — направляющие из уголка; 5 — облицовочные панели; 6 — съемные вкладыши; 7 — заполнение полости раствором
Работу на захватке начинают с установки телескопических стоек лесов согласно проекту производства работ. Стойки устанавливают на подготовленное основание (бетонный пол подвала, междуэтажное перекрытие) с ячейкой не менее 1,5×1,5 м и площадью опалубливаемой поверхности в пределах 3 м2 на одну стойку. Для предотвращения обжатия опорных частей пенополистирола стен и перекрытий первый ряд стоек выставляют не далее чем на 0,5 м от опорных торцов стен. По верху стоек в пазы оголовка укладывают опорные прогоны из бруса 100×100 мм.
Здания, возведенные в несъемной пенополистирольной опалубке, требуют защиты фасадной поверхности от механических повреждений, ее надежной облицовки. В стенки пенополистирольных блоков устанавливают с требуемым шагом анкеры, на которых в дальнейшем будут крепиться кронштейны с вертикальными направляющими (рис. 3.6.6). В процессе монтажа облицовочных панелей осуществляется заполнение свободного пространства легкобетонной смесью на мелком заполнителе, пенобетоном или цементно-песчаным раствором.
Греющие опалубки
Щиты такой опалубки снабжены нагревательными элементами, вмонтированными с тыльной стороны палубы и закрытыми слоем утеплителя. Нагревательными элементами могут быть снабжены щиты любой опалубки (мелкощитовой, крупнощитовой, объемно-переставной, катучей, скользящей и т. д.). Применяют греющие опалубки при бетонировании в зимних условиях, а также для ускорения твердения бетона в летних условиях с целью ускорения работ и сокращения производственного цикла. Передача тепла в таких опалубках происходит путем теплопроводности, т. е. контактным способом от нагретой поверхности опалубки к примыкающему бетону.
Греющая опалубка имеет палубу из металлического листа или водостойкой фанеры, с тыльной стороны которой расположены электрические нагревательные элементы. В современных опалубках в качестве нагревателей используются греющие провода и кабели, сетчатые и углеродные ленточные нагреватели, токопроводящие покрытия и др. Наиболее эффективны кабели из константановой проволоки в термостойкой изоляции, изоляция в свою очередь защищена от механических повреждений металлическим чулком (рис. 3.6.7).
Нашли применение плоские графитопластиковые нагреватели, которые представляют собой графитовую ткань, которая по контуру окантована электродами, подключенными к коммутационным проводам. Этот нагреватель помещен в стеклопластиковую или полипропиленовую изоляцию, общая толщина щита не превышает 2 мм. Щиты могут выпускаться различных размеров в плане, имеют низкую стоимость. Щиты можно располагать с наружной или внутренней стороны палубы, но оптимальным считается их расположение между щитами палубы на расстоянии 5...6 мм от внутренней поверхности, что повышает срок эксплуатации до 50...60 тыс. ч. Температура на рабочей поверхности — в пределах 80...120 °С, для получения 70% марочной прочности достаточно эксплуатации установки в течение 24...36 ч (в зависимости от температуры наружного воздуха) при рваном режиме прогрева.
Рис. 3.6.7. Технические средства для кондуктивного нагрева бетона:
а — термоактивная опалубка с греющим кабелем; б — то же, с сетчатыми нагревателями; в — термоактивное гибкое покрытие с греющими проводами; 1 — греющий кабель; 2 — асбестовый лист; 3 — минеральная вата; 4 — защитный стальной лист; 5 — клемма; 6 — палуба из фанеры; 7 — разводящие шины; 8 — сетчатые нагреватели; 9 — защитный чехол; 10 — алюминиевая фольга; 11 — отверстия для крепления покрытия; 12 — утеплитель; 13 — листовая резина; 14 — греющий провод; 15 — коммутационные выводы
Сетчатые нагреватели из металла изолируют с двух сторон прокладкой тонких асбестовых листов, лист с тыльной стороны дополнительно покрывают теплоизоляцией.
В греющую опалубку может быть переоборудована любая инвентарная опалубка с палубой из стали или фанеры. Опалубку применяют при возведении тонкостенных и среднемассивных конструкций, а также при замоноличивании узлов сборных железобетонных элементов.
Термоактивная опалубка, собираемая в построечных условиях (рис. 3.6.8), состоит из щитов (стальных или фанерных);
Рис. 3.6.8. Схема греющей опалубки:
а — с проволочным нагревателем; б — с трубчатым нагревателем (ТЭН); 1 — щит стальной опалубки; 2 — асбестовый картон; 3 — проволочный нагреватель на асбестоцементном листе; 4 — минеральная вата; 5 — фанера; 6 — стальной лист для крепления ТЭН; 7 — трубчатый нагреватель
греющего устройства, включающего набор плоских проволочных спиралей либо ТЭНов; электроизоляционного слоя между греющим устройством и щитом опалубки; тепловой защиты на внешней поверхности. Эта опалубка имеет такую же форму, как и опалубка для бетонирования в летних условиях, но снаружи к ней примыкает обогревающее устройство и теплоизоляционные слои.
Термоактивное покрытие (ТРАП) — легкое, гибкое устройство с углеродными ленточными нагревателями или греющими проводами, обеспечивающими нагрев поверхности соприкосновения до 50°С. Основой покрытия является стеклохолст, к которому и крепят нагреватели. Для теплоизоляции применяют листовое стекловолокно с экранированным слоем из фольги. В качестве гидроизоляции используют прорезиненную ткань.
Гибкое покрытие можно изготавливать различных размеров. Для крепления отдельных покрытий между собой предусмотрены специальные зажимы. Покрытие можно располагать на вертикальных, горизонтальных и наклонных поверхностях конструкций. По окончании работы с покрытием на одном месте его снимают, очищают и для удобства транспортирования сворачивают в рулон. Наиболее эффективно применение ТРАП при интенсификации твердения плит перекрытий и покрытий, устройстве подготовки под полы.