(23. Формы (опалубка) для изготовления бетонных и железобетонных изделий и конструкций)

Классификация:

1. Из какого материала сделаны: из стали, но существуют пластмассовые (как правило маленькие), деревянные (временные), раньше делали ЖБ формы (стационарные, делались для экономии металла), комбинированные.

2. По количеству формуемых изделий: одноместные и многоместные (кассетные).

3. По пространственному расположению: горизонтальные и вертикальные (недостаток горизонтальных: на верхней открытой поверхности невозможно получить высококачественную верхнюю поверхность).

4. По способу распалубки: разборные и неразборные.

(24. Подготовка форм к бетонированию. Требования к смазочным материалам)

Необходимо периодически очищать формы от остатков бетона, делается это чаще всего скребками, которые рекомендуется делать из мягких сталей. Большие гладкие поверхности можно очищать с помощью механических щеток (щетина делается из мягкой проволоки). За рубежом применяют очистку с помощью раствора кислот (недостаток: требует выдержки). Все поверхности, соприкасающиеся с бетоном, обязательно смазывают. Смазка понижает сцепление бетона с опалубкой и облегчает распалубку, при этом смазка не должна вызывать коррозию металла, арматуры и порчу бетонной поверхности, не должна разрушаться при тепловой обработке.

Смазочные материалы должны удовлетворять следующим основным требованиям:

• максимально снижать сцепление бетона с рабочими поверхностями форм;  не вызывать коррозии металла;

• не ухудшать санитарные условия в цехах и не оказывать вредного воздействия

на работающих;

• обеспечивать возможность механизации их приготовления и нанесения на

рабочие поверхности форм;

• быть постоянными по составу и однородными, сохранять эти свойства и при

длительном хранении;

• быть безопасными в пожарном отношении.

Больше всего удовлетворяют этим требованиям эмульсионные смазочные материалы на основе эмульсола. Нецелесообразно наносить его кистями, так как получить тонкий и ровный слой в этом случае практически невозможно. При стендовой технологии распылители менее удобны, чем кисти, требуют применения длинных шлангов, загрязняют напрягаемую арматуру.

25. Армирование форм. Фиксация арматуры в проектном положении. Обеспечение защитного слоя бетона

Арматура, расположенная внутри сечения конструкции, должна иметь защитный слой бетона (расстояние от поверхности арматуры до соответствующей грани конструкций) чтобы обеспечивать:

совместную работу арматуры с бетоном;

анкеровку арматуры в бетоне и возможность устройства стыков арматурных элементов;

сохранность арматуры от воздействий окружающей среды (в том числе при наличии агрессивных воздействий);

огнестойкость и огнесохранность.

Толщину защитного слоя бетона назначают с учетом типа конструкции, роли арматуры в конструкциях (продольная рабочая, поперечная, распределительная, конструктивная арматура), условий окружающей среды и диаметра арматуры.

Соответствие расположения арматуры ее проектному положению должно обеспечиваться применением средств фиксации. Фиксацию арматуры рекомендуется осуществлять с помощью: устройств однократного использования, остающихся в бетоне; инвентарных приспособлений, извлекаемых из бетона до иди после его твердения; специальных деталей, прикрепленных к рабочей поверхности формы или опалубки и не препятствующих извлечению железобетонного элемента из формы или снятию с него опалубки.

Вид фиксатора для обеспечения толщины защитного слоя бетона у лицевых граней элементов следует выбирать согласно требованиям. Не допускается в качестве фиксаторов применять обрезки арматурных стрежней, пластин и т.п. В растянутой зоне бетона элементов, эксплуатируемых в условиях агрессивной среды, не допускается устанавливать пластмассовые подкладки под стержни рабочей арматуры или вплотную к ним - под стержни распределительной арматуры. В таких изделиях следует применять преимущественно подкладки из плотного цементно-песчаного раствора, бетона или асбестоцемента.

2 6. Укладка и уплотнение бетонных смесей. Способы формования. Теория виброуплотнения

Бетонная смесь, поступившая из БСУ перегружается в бетоноукладчик или в бетонораздатчик. Бетоноукладчик – машина, которая не только выдает бетонную семь в форму, но и выполняет какие-то дополнительные операции: распределяют бетонную смесь по форме, заглаживает ее. Любой бетоноукладчик состоит из рамы с ходовой частью, одного или двух бункеров для бетонной смеси и устройства для равномерной выдачи (выгрузки) бетонной смеси. Кроме того, на бетоноукладчике монтируется оборудование для распределения и заглаживания.

Стальная рама с ходовой частью двигается по рельсовым путям, по раме сверху двигается мост, рама двигается в поперечном направлении. На тележке смонтированы 1 или 2 бункера. Смесь не должна падать большими порциями с большой высоты, поэтому снизу расположена маленькая транспортная лента. Бетоноукладчик двигается по рельсовым путям, его делают широким, чтобы он двигался вдоль формы, не задевая ее. Сбоку от бетоноукладчика монтируется площадка для оператора.

Формовочный цех (вид сверху):

На всю ширину цеха изготавливается мост, на котором расположена тележка, на которой располагается бункер. Бетонораздатчик опирается на колонны, двигается вдоль цеха (маленький – поперек). Такой бетонораздатчик должен располагаться ниже мостового крана. Бетонораздатчик не должен никого и ничего сшибать; высота должна быть как можно меньше, чтобы расстояние от бункера до формы не превышало норматив. В таких случаях либо поднимают формовочные посты, либо делают механизм подъема – опускание бункера бетонораздатчиком. Достоинства: вообще не занимает место на полу, полностью освобождает площадь.

Чаще всего бетонные смеси уплотняют с помощью вибрации. Различают поверхностное, глубинное, объемное виброуплотнение.

Важнейший параметр, определяющий эффективность вибрации, - интенсивность:

И = А² × f³ А – амплитуда; f – частота.

Поверхностное вибрирование реализуется с применением поверхностных вибраторов (вибро-рейки) – корыто, в которое смонтирован вибратор; вибратор кладут на бетонную смесь, которую протягивают с помощью лебедки. Колебания бетонной смеси быстро затухают, поэтому глубина, на которое происходит хорошее уплотнение, составляет 15 – 30 см. Вибро-рейки применяют только при монолитном строительстве. Поверхностное вибрирование осуществляется еще с помощью вертикальных форм, где вибраторы монтируются на вертикальных листах формы. Вибрация передается на лист, затем на бетонную смесь.

Глубинные вибраторы имеют ограниченный радиус действия – на заводах почти не применяются, но на стройках встречаются часто.

Объемное вибрирование – применение вибрационных площадок – рама на амортизаторах, под площадкой располагаются вибровалы, на которых расположены вибраторы, которые должны работать синхронно. Форма должна закрепляться на виброплощадке (собственновибрационные, виброударные, ударные). У ударных повышенная амплитуда колебаний (до 1,5 см), пониженная частота (до 3 Гц). В виброударных площадках фактически осуществляется двойной режим вибрации: на обычную вибрацию накладываются периодические удары формы об амортизирующие элементы.

Виброударные площадки считаются более эффективными, но для уплотнения подвижных бетонных смесей достаточна просто вибрация. В большинстве вибрационных площадок реализуется вертикальное колебание. Их недостаток – в верхней точке цикла колебания происходит отрыв бетонной смеси от поддона. В это мгновение под бетонной смесью образуется вакуум, куда затягивается воздух. По этой причине разрабатывались виброплощадки с горизонтальными колебаниями: форма крепится на вибростоле, сбоку виброблок.

Проблема: в крайних точках за счет инерции происходит изменение высоты слоя бетонной смеси. Для уплотнения жестких бетонных смесей используют виброплощадки с пригрузом (инерционные, безинерционные). Безинерционный – пригруз, колебания которого обеспечиваются механической системой амортизаторов, которая обеспечивает оптимальный режим уплотнения. Механические пригрузы имеют большую массу и существенно увеличивают требуемую грузоподъемность виброплощадки, при этом создают небольшое давление. Пневматический пригруз – небольшая масса, но большое давление. Пригрузы могут содержать вибраторы.

Вибропрокат – редкий способ уплотнения, при котором бетонная смесь выдавливается через щелевидное отверстие формовочной машины, при этом на выходе производится виброуплотнение.

Безопалубочное формование на вибропротяжных стендах. Стенд – одна или несколько дорожек (толстый стальной лист, вдоль которого располагается маленькая рельса). Под листом находится полость, в которой проходят трубы с теплоносителем. По торцам дорожки располагаются с одной стороны упоры, с другой – домкраты для натяжения проволочной или канатной арматуры. Данный способ формования исключает применение сетов, каркасов, закладных изделий и какой-либо поперечной арматуры. Способ формования позволяет получать только изделия постоянного сечения.

На подготовленную дорожку устанавливается формовочная машина – экструдер, слипформер, виброформы. В экструдере происходит уплотнение за счет шнеков, нет привода для движения, перемещается за счет реактивной силы – из машины выдавливается бетонная смесь, экструдер «отталкивается» от смеси и перемещается. В экструдере есть бункер с жесткой бетонной смесью, в конце заглаживающее устройство, иногда на выходе ставят вибратор. Экструдеры рассчитаны на формование только пустотных плит перекрытий, они требуют качественные материалы и строго жесткие бетонные смеси.

Слипформеры – имеется свой привод, двигается с заданной скоростью, вибраторы располагаются под корпусом. Смесь загружается в 2 захода: первый бункер выгружает в нижнюю часть, затем выгружает второй бункер. Формуется изделий постоянного сечения – плиты перекрытия, сплошные плиты, сваи, балки, колонны и т.п. Требует применение материалов повышенного качества – применяются не только жесткие, но и малоподвижные бетонные смеси с небольшой осадкой конуса Виброформеры содержат матричную форму, которая располагается под бункером.

Высокий слой бетонной смеси оказывает определенное давление, что уплотняет ее. К форме подсоединены вибраторы, за ней заглаживающая бортоснастка. По окончании формования на изделия разматывается чехол – теплоизоляционная и гидроизоляционная ткань.

Вибропрессование – технология рассчитана на использование жестких бетонных смесей для малогабаритных изделий, не применяется арматура. Вдоль стола двигается ящичный питатель (металлический ящик без дна). Заполненный ящик сдвигается к пресс-форме, бетонная смесь из него проваливается на нижний пуансон, после этого ящик отъезжает обратно, включается вибрация и опускается верхний пуансон (р = 50 – 10 кПа). После этого выключается вибрация, поднимается верхний пуансон и сразу же поднимается нижний, изделие выталкивается на поверхность.

Заполненный смесью ящик сдвигается к пресс-форме, сталкивая изделие на приемный столик, дальше цикл повторяется. Крупные прессы работают по-другому: формование на столе, где располагается специальный поддон, сначала на поддон опускается форма (рассчитана на несколько элементов), затем сверху подъезжает ящичный питатель, из которого вываливается бетонная смесь в формы, ящик отъезжает обратно, сверху опускается пуансон (на нем вибратор) – производится уплотнение.

Сначала поднимается пресс-форма, затем пуансон, потом смещается на самоходную этажерку, которая транспортирует изделия в камеру тепловой обработки.

Гидропрессование – применяется редко. Изделие прессуют при повышенном давлении (р = 40 60 МПа), такое давление гасит вибрацию. Повышенное давление позволяет отжать из смеси часть воды, поэтому при низких расходах цемента получается высокая прочность.

Вибропрокат – бетонная смесь в один или несколько заходов прокатывается между валками при одновременном воздействии вибрации.

Виброштампование – применяются жесткие бетонные смеси. Сначала в форму укладывают бетонную смесь, затем сверху опускается вибро-штамп (тяжелое стальное изделие, вдоль которого расположены вибраторы), форма находится на виброплощадке. Начинается вибрация – бетонная смесь разжижается – штамп опускается вниз, бетонная смесь выходит наружу, затем вибраторы останавливают, штамп достается, далее тепловая обработка.

Укатывание применяется на стройплощадках при формовании площадок небольшой толщины. Форма состоит из 2х половин, в нее сначала укладывают арматурный каркас, затем бетонную смесь, которую начинают вращать. Используются роликовые и ременные центрифуги. Роликовая состоит из нескольких пар опорных роликов, приводной шестерни, которая вращает форму. В ременной форма висит на ремнях. Три стадии формования: разгон центрифуги и распределение бетонной смеси по поверхности; повышение скорости до максимальной; уплотнение смеси. Применяются подвижные бетонные смеси. При таком уплотнении часть воды с пылевидными частицами и частью цемента выдавливается внутрь.

П ри центрифугировании происходит расслоение – в наружных частях изделий увеличивается количество щебня, формируется направленная пористость по радиусу. Эта пористость ухудшает водонепроницаемость изделий. Поэтому придумали улучшенный способ – центробежный прокат – по окончании центрифугирования вводят ролик, который вращается в обратную сторону и создает давление на бетонную смесь, тем самым затирает поверхность, ликвидируя направленную пористость на поверхности, тем самым повышая водонепроницаемость.

Роликовый прокат. Корпус, внутри которого 2 ролика, быстро вращающихся навстречу друг другу. Ролики лежат на бетонной смеси. Слой не должен быть толстым, формование осуществляется в несколько заходов совместно с вибрацией. Смеси только жесткие.

Виброгидропрессование. Этим способом изготавливают напорные, предварительно напряженные трубы, причем напрягается как продольная, так и спиральная арматура. Используются формы сложной конструкции: наружная часть двухслойная, у которой внутренняя часть состоит из нескольких элементов, которые соединены с наружной частью через регулируемые пружины. Сердечник тоже двойной: наружная стенка имеет перфорацию, на сердечник перед работой надевается резиновый чехол. В собранную форму устанавливают арматуру, торцевые кольца, на которые с помощью домкратов натягивают продольную арматуру. Затем форма переводится в вертикальное положение и производится первый этап формования. Уплотнение осуществляется при помощи вибрации. Форму переносят в пост вибропрессования, в сердечник подается вода с р = 2 – 3,5 МПа, резиновый чехол сдавливает изнутри бетонную смесь. При этом часть воды из бетонной смеси отжимается; за счет наружных элементов наружной формы производится предварительное напряжение спиральной арматуры. Вода подается горячая с температурой до 70 °С, таким образом осуществляется тепловая обработка. По окончании т.о. торцы шлифуются.

Радиальное прессование. Формование производится вертикально, форма состоит

Только из наружной стенки и поддона. Внутрь устанавливается арматурный каркас и вводится сердечник, по бокам расположены подпружиненные ролики. Зазор между роликами и стенкой соответствует размеру будущей трубы. Используется жесткая бетонная смесь, которая подается сверху, за счет конуса скатывается по краям. Формующая головка медленно вращается и постепенно поднимается вверх, при этом ролики втирают бетонную смесь в стенки формы. Получается качественное уплотнение. Два недостатка: нельзя формовать трубы с раструбом; верхний торец уплотняется наименее качественно.

Вакуумирование – удаление воздуха, ориентирован на открытые горизонтальные поверхности. На бетонную смесь накладывается щит или мат, соединенный с вакуум-насосом. Формуются только прямоугольные участки. Используются подвижные бетонные смеси, толщина слоя не должна быть большой (16 – 20 см). включается насос, с поверхности бетонной смеси откачивается вода с тонкодисперсными частицами, имеющимися в ней. Уменьшается водоцементное отношение, формируется направленная вертикальная пористость – чем дальше от поверхности, тем хуже уплотнение. Чтобы основные щиты или маты меньше загрязнялись, стали применять специальные пористые листы. Данный способ хорошо сочетается с вибрацией. Поверхность получается ровной, но не гладкой, поэтому сразу после формования производится заглаживание. Бетон после вакуумирования имеет достаточно высокую начальную прочность.

Торкретирование. Формование производится с помощью установки, которая называется торкрет-пушка. Различают мокрое и сухое торкретирование. При сухом: сырье – сухая бетонная смесь, в которой вода впрыскивается в последнее мгновение перед вылетом. Заканчивается пушка соплом, в котором происходит смешивание, после чего смесь вылетает. Опалубка с арматурой обрабатывается бетонной смесью, поверхность получается не гладкой. За счет огромной скорости смесь качественно уплотняется, потеря смеси – 25 %. При мокром способе в торкрет-пушку загружается уже готовая бетонная смесь. При сухом торкретировании резко сокращается водопотребность, заданную прочность можно получить при меньшем расходе цемента. Главная проблема сухого способа – необходимость тщательного подбора бетонной смеси и высокой квалификации оператора. Торкретирование выгодно применять при изготовлении криволинейных конструкций, в основном, резервуары.

Тромбование – один из первых способов уплотнения, можно использовать малоподвижные и жесткие бетонные смеси. Главная проблема – большая нагрузка на поддон.

Литье. Можно изготовить бетонную смесь, которая уплотняется только за счет силы тяжести. Главный недостаток: высокая стоимость. Получить такую смесь сложно – обязательно применение суперпластификатора и микронаполнителя, тщательный подбор зернового состава всей минеральной части. Такие смеси применяются на стройплощадках при густом армировании. При применении таких смесей нужно использовать опалубку с хорошим уплотнением стыков.

3D-формование. Начали с ячеистого бетона. Установка – насос; в сопло формующей головки подается состав. Можно формовать стены, колонны.