Глава 13. Процессы бетонных и железобетонных работ

13.1. Состав бетонных и железобетонных работ

Большинство сооружений систем водоснабжения и водоотведения возводится из бетонных и железобетонных конструкций. В зависи­мости от способа производства работ различают конструкции моно­литные, сборные и сборно-монолитные с ненапрягаемой и напряга­емой арматурой.

В состав бетонных и железобетонных работ входят заготовитель­ные, транспортные и монтажно-укладочные процессы. Заготовитель­ные процессы включают в себя изготовление опалубки, арматуры, или их блоков, подача и распределение смеси, ее укладка и уплотне­ние, выдерживание бетона и уход за ним, распалубливание и отдел­ка конструкций. Блок-схема комплексного процесса производства бетонных работ представлена на рис. 13.1.

13.2. Опалубочные и арматурные работы

Опалубка предназначена для придания возводимым конструкци­ям проектной формы, заданных размеров и положения в простран­стве. В опалубку укладывают бетонную смесь и выдерживают ее в ней До достижения распалубочной прочности. По материалам формиру­ющей поверхности различают опалубку деревянную, металлическую, железобетонную, армоцементную, из синтетических материалов

405

Рис. 13.1. Блок-схема комплексного процесса производства бетонных работ

406

(пластмассовая опалубка) и прорезиненных тканей. По условиям применения опалубку подразделяют на инвентарную, т.е. многократ­но используемую, и стационарную, используемую только для одно­го сооружения.

По конструкции и назначению инвентарная опалубка может быть разборно-переставной, переставной, скользящей, катучей и несъем­ной. Опалубку всех типов изготовляют из различных материалов и их комбинаций.

Разборно-переставная опалубка бывает мелко- и крупнощитовая, а также объемная (блочная). Мелкощитовая опалубка состоит из от­дельных щитов небольшого размера (до 1 м²) и массы (до 50 кг), а также несущих и поддерживающих элементов, крепежных и соеди­нительных узлов.

Крупнощитовая опалубка состоит из крупноразмерных щитов (массой более 50 кг), элементов их соединений и крепления. Щиты этой опалубки воспринимают все технологические нагрузки без при­менения дополнительных несущих и поддерживающих конструкций. Они включают в себя палубу, элементы жесткости и несущие детали, оборудованы подмостями для бетонирования.

Объемно-переставная опалубка состоит из секций, образующих в рабочем положении опалубку П-образной формы для бетонирования стен и перекрытий. Объемно-переставная опалубка используется для бетонирования коллекторов и тоннелей. Блочная опалубка может со­стоять как из отдельных щитов, так и из специально изготовленных блоков. Она включает в себя опалубку для бетонирования ступенча­тых фундаментов, ростверков (блок-формы). Применяют также крупноразмерные, арматурно-опалубочные блоки. Разновидностью переставной опалубки является пневматическая (надувная) опалуб­ка из прорезиненных и других специальных тканей. Она применяется для бетонирования купольных и сводчатых покрытий. При нагнета­нии воздуха оболочка опалубки приобретает заданную форму, а по достижении бетоном распалубочной прочности воздух из нее выпус­кают и конструкцию освобождают от опалубки.

Катучая опалубка применяется для бетонирования стен (рис. 13.2, а) и тоннелей коллекторов (рис. 13.2, б). Рама опалубки установлена на катках для перемещения вдоль бетонируемых конструкций. Внутрен­няя опалубка для прямоугольных коллекторов и тоннелей может раз­двигаться на разные размеры по высоте и ширине. Ее устанавливают

407

408

и распалубливают с помощью винтового домкрата. Разновидностью катучей опалубки является горизонтально-скользящая конструкция, используемая для бетонирования прямо- и криволинейных стен со­оружений (см. далее рис. 24.23).

Вертикально-скользящая опалубка (см. рис. 13.2, г) состоит из щи­тов, закрепленных на домкратных рамах, рабочего пола, домкратов и приводных станций. Вся система опирается на домкратные стерж­ни, заделанные в бетон через 1,5-2 м по периметру стен, и поднима­ется по мере их возведения домкратами. Применяют такую опалуб­ку для возведения стен высотных сооружений типа водонапорных башен, градирен высотой 40-50 м и более. Преимуществами такой опалубки являются: значительная оборачиваемость (до 50 раз и бо­лее), высокое качество и прочность бетонируемых конструкций вследствие непрерывной укладки смеси. Одним из ее недостатков является необходимость использования домкратных стержней. Более эффективной является новая конструкция бесстержневой подъемно-скользящей опалубки (см. рис. 13.2, в), подъемный механизм кото­рой опирается на затвердевший бетон нижерасположенной возведен­ной стены. Подъем опалубки обеспечивается двухсекционным подъемным механизмом шагающего действия.

Несъемная опалубка устраивается из ребристых (рис. 13.2, д) или гладких железобетонных плит (рис. 13.2, е)\ применяют также армо-и стеклоцементные плиты, пластмассовые и асбестоцементные лис­ты, реже металл. Она выполняет одновременно две фунюши: опалуб­ки при бетонировании и защитной облицовки. Плиты имеют разме­ры 1 х 4 м и толщину 50-60 мм. Для лучшего сцепления с бетоном их делают с шероховатой поверхностью или снабжают анкерующими петлями-выпусками. Ребристые опалубочные плиты изготавливают

Рис. 13.2. Виды катучей горизонтально и вертикально скользяшей опалубки (а, б, в, г), несъемной (д, е) и греющей опалубки (лс):

1 — тележки; 2 — щиты опалубки; 3 — бетонируемая конструкция; 4 — каркас; 5 — катки; 6 — поперечина; 7 — отверстия для болтов; 8 — рама наружной опалубки; 9 — опорная доска; 10 — стойка с домкратом; 11 — рама; 12, 13 — верхние и бо­ковые щиты; 14 — рычаги; 15 — опорная наружная рама; 16 — подъемная внут­ренняя рама; 17— привод винтового подъема; 18-*. винт; 19, 20 — ригели подъемной опорной рамы; 21 — кружала; 22 — опорные пластины; 23 —- короба; 24 — напорные рукава; 25 — подвесные леса; 26 — козырек; 27— гидравличес­кий домкрат; 28 — настил рабочей площадки; 29 — внутренние подвесные подмо­сти; 30 — греющий кабель; 31 — крепление кабеля; 32—утеплитель; 33 — защит­ный кожух; 34 — вырез для крепления щитов; 35 — вило_ЧНый разъем щитов

409

шириной 0,6 м или 1,2 м и длиной до 6 м. Применяют несъемную опалубку-облицовку при бетонировании массивных фундаментов, стен толщиной более 0,5 м, опускных колодцев и т.п.

Греющая опалубка (рис. 13.2, ж) включает в себя греющие элемен­ты, из которых наиболее удобны в применении электрические нагре­ватели. Для увеличения долговечности, т.е. оборачиваемости инвен­тарной опалубки и повышения качества поверхности бетонируемых конструкций применяют меры по уменьшению сил сцепления опа­лубки с бетоном. С этой целью используют различные гидрофобизи-рующие, т.е. водоотталкивающие смазки, эмульсии, а также различ­ные покрытия, особенно из полимеров (пластмассовая опалубка).

Качество опалубки должно удовлетворять требованиям ГОСТа и СНиПа. Конструкции опалубки, поддерживающих лесов, а также стоек и крепежных деталей должны обеспечивать прочность, жес­ткость и устойчивость при укладке бетона, легкость установки и разборки.

Монтаж арматуры. Для армирования железобетонных конструкций применяют стержневую, проволочную арматуру и арматурные изделия. Конструкции армируют как отдельными стержнями, так и укрупненны­ми арматурными изделиями - сетками и пространственными каркаса­ми. По назначению арматура подразделяется на рабочую (расчетную), распределительную (конструктивную), монтажную и хомуты.

Применение арматурно-опалубочных блоков позволяет значи­тельно ускорить арматурно-опалубочные работы. Их изготавливают из готовых пространственных самонесущих арматурных каркасов и оснащают опалубкой и подмостями.

До установки каркасов и арматурно-опалубочных блоков в проек­тное положение выправляют и выверяют арматурные выпуски ранее забетонированной конструкции и наводят разбивочные оси. Арма­турные каркасы монтируют самоходными кранами с применением специальных траверс (рис. 13.3, а). Каркасы фундаментов и подко­ленников большой массы при высоте их более 2 м устанавливают кра­ном с использованием самобалансирующихся стропов (рис. 13.3, 6)-Монтаж арматурно-опалубочных блоков также осуществляют краном (рис. 13.3, в) и установку его начинают с разметки осевых линий, после чего к верху каждой стороны блока крепят инвентарные рас-

410

Рис. 13.3. Монтаж арматурных каркасов и арматурно-опалубочных блоков:

1 — каркас; 2 — блок вспомогательного крюка; 3 — полуавтоматический строп; 4 — кран; 5 — расчалка; 6 — щитовая опалубка

чалки и стропят к крюку самобалансирующейся траверсой. Подняв блок, его разворачивают и наводят так, чтобы осевые риски на нем и на основании или фундаменте совпали. Блок опускают, проверя­ют положение осей и вертикальность установки, после чего закреп­ляют расчалки.

Сварка арматуры при ее монтаже. Для соединения арматурных стер­жней, сеток и каркасов применяют различные виды сварки. Электро­дуговая сварка, основанная на принципе образования электрической Дуги между свариваемыми стержнями и электродом, применяется при

411

изготовлении арматурных каркасов из стержней диаметром 8—80 мм (внахлест и с накладками). Однако этот способ неэкономичен, так как вызывает значительный расход металла на накладки. Ванная и ванношовная сварка являются разновидностью электродуговой. При их использовании стержни с необходимым зазором укладывают в стальную или медную желобчатую форму, а в зазор вставляют гребен­ку электродов. При прохождении тока между формой и электродами возникает дуга и образуется ванна расплавленного металла, который плавит торцы стержней и сваривает их. Применяют эти виды свар­ки для соединения стержней больших диаметров непосредственно на месте установки арматуры. Контактная сварка, или сварка сопротив­лением, заключается в том, что при прохождении электрического тока металл в месте контакта стержней плавится и сваривает их. Раз­новидностью ее является контактно-точечная и контактно-стыковая сварки. Первая используется при изготовлении сеток и плоских кар­касов (для сварки пересечений стержней), а вторая — для наращива­ния арматурных стержней из горячекатаной стали. Это самый эконо­мичный способ сварки арматуры, так как не требует дополнительного расхода металла на электроды, накладки и подкладки. Полуавтома­тическая сварка под слоем флюса является также весьма экономичной и распространенной на практике, особенно при соединении стерж­ней больших диаметров. Для такой сварки применяют медные или графитовые разъемные формы, а также медные съемные накладки. После из установки в зазор между стержнями засыпают небольшое количество флюса и производят сварку стержней электродной про­волокой. Соединения вертикальных и горизонтальных стержней ар­матуры диаметром 20-40 мм выполняют полуавтоматической свар­кой открытой дугой.

Особенности устройства предварительно напряженной арматуры. При устройстве предварительно напряженных железобетонных конструкций применяют два способа натяжения арматуры: на упо­ры, т.е. до бетонирования конструкции, и на бетон (после его зат­вердения). Заготовка стержней напрягаемой арматуры заключается в правке, чистке и отрезке стержней заданного размера, в образо­вании на их концах анкеров или в установке инвентарных зажи­мов. Сборку арматурных элементов в пакеты с их выравниванием, высадку анкеров или установку зажимов выполняют на постах за­готовки арматуры. После установки напрягаемой арматуры краном в формы или стенды и закрепления приступают к ее натяжению механическим, электротермическим или электротермомеханичес-ким способом.

412

Предварительное напряжение арматуры резервуаров, радиальных отстойников и других цилиндрических сооружений чаще всего вы­полняют двумя способами: 1) навивкой на стену высокопрочной ар­матурной проволоки периодического профиля диаметром 3-5 мм с помощью навивочной машины; 2) установкой колец из стержневой арматуры (класса A-IV) с последующим натяжением ее электротерми­ческим способом. Навивку напряженной арматуры на стены сооруже­ний осуществляют специальными машинами типа АНМ (рис. 13.4, д), причем сверху вниз непрерывной спиралью. Напряжение ее обеспе­чивается вследствие разности скоростей движения тележки машин и соответственно навивочного устройства (рис. 13.4, б) v₁ и сматыва­ния арматуры v₂, когда v₂ < v_r Скорость навивки для машин АНМ различных марок 60-120 м/мин. Степень натяжения проволоки ре­гулируется специальными коническими барабанами и контролиру­ется динамометром. При многослойной навивке каждый последую­щий ряд арматуры навивают после приобретения защитным торкрет­ным покрытием предыдущего слоя прочности не менее 5 МПа. Сила натяжения арматуры не должна отличаться от указанной в проекте больше чем на ±10 %. На рис. 13.4, в показан процесс навивки напря­женной арматуры машиной АНМ-7, с помощью которой можно на­вивать высокопрочную арматуру и проволоку диаметром до 5 мм на стены сооружений диаметром от 16 до 70 м и высотой до 12 м. Элек­тротермический способ натяжения арматуры основан на том прин­ципе, что стержни при прохождении по ним электрического тока нагреваются и удлиняются, если их в таком виде закрепить на упо­рах, то после остывания они получат определенную величину пред­варительного напряжения. Температура нагрева стержней не долж­на превышать 400°С. При остывании стержни передают сжимающие напряжения на стены сооружения.