0

Сборно монолитный железобетон

Железобетонные конструкции в строительстве высотных зданий

Железобетонные конструкции появились в XIX веке. Однако развитие их происходило медленно и с перерывами. Самым первым высотных зданием из железобетона считается 16-этажное здание Ingal в Цинциннати (США). До 1931 года самым высоким зданием из железобетона было 23-этажное здание Exchange в Сити (США). Его конструктивная система была подобна изложенной выше стальной конструктивной системе.

Высотные здания из кирпича и камня

В конце XIX века на быстро развивающемся юге Америки было построено много высотных зданий из данного материала. Самое высокое здание Monadnok построено 1891 году в Чикаго. Толщина стен в нижней части здания была больше двух метров, что занимало большую часть площади здания. Это было последнее из высотных зданий в городах Америки, в котором были огромные несущие стены из кирпича и камней.

60-е — 80-е годы XX века

Экономическая депрессия 30-х годов XX века закончила эпоху огромных небоскребов. После Второй мировой войны, через несколько лет, постройка высотных зданий получила новое развитие и привнесла новые формы в строительство и конструирование. На этот раз не только увеличилась высота, но сделан большой прогресс в других областях, включая новые конструктивные системы, улучшение качества материалов и технологии строительства.

Применение стальных конструкций в области конструкций появилось много новых конструктивных систем, что послужило скачком в развитии строительства высотных зданий. В 60-80-е годы XX века применение стальных конструкций в многоэтажном строительстве стало шире. Построено 46 зданий из таких конструкций высотой больше 200 м.

В 1969 году в Чикаго (США) построено здание John Hancock Center высотой 344 м, которое имело 100 этажей. Оно выполнено из трубчатых элементов с внешней рамой и раскосами. В 1973-м в Нью-Йорке построены здания Всемирного торгового центра (здания-близнецы), исполненные из рамной трубчатой конструкции с упругими амортизаторами. Высота — 412 м, 110 этажей. 11 сентября 2001 года эти здания были разрушены в ходе теракта. В 1974 году в Чикаго построено здание Sears высотой — 442 м. Оно выполнено из трубчатых элементов, поэтому расход стали на 20% меньше, чем в здании «Империя», построенном в 1931 году.

Железобетонные конструкции зданий после Второй мировой войны начали быстро развиваться многоэтажные железобетонные конструктивные системы. Многие страны использовали железобетонные конструкции, расходующие мало стали. Они были дешевые, материалы легкодоступные и возведение простое. Железобетон использовался особенно в стенах с поперечной перерезывающей силой. Поэтому многоэтажные конструкции из железобетона быстро развивались. Друг за другом появлялись рамная конструкция стен, рамно-трубчатая конструкция стен, конструкция труба в трубе, воспринимающие поперечную перерезывающую силу. Степень напряженности бетона и стали повышалась непрерывно с увеличением высоты здания. Многоэтажные здания из железобетона позволяли реализовать все многообразие архитектурных форм. На этом этапе построено всего 13 зданий из железобетонных конструкций, высота которых превышает 200 м. Самое высокое здание водонапорной башни имеет 74 этажа, 262 м.

Анализируем технологию

Общие характеристики

Технология возведения зданий из монолитного железобетона известна, пожалуй, практически столько же, сколько сам материал.

Для нее характерны такие особенности:

  • Все несущие элементы капитальной конструкции возводятся на месте путем заливки жидкого раствора в форму.

Внешний вид конструкции на промежуточном этапе

  • Конфигурация сооружения может быть произвольной, и зависит только от двух параметров: прочности застывшего бетона и возможностей по установке опалубки.
  • За механические характеристики и способность справляться с нагрузками отвечает внутреннее армирование конструкции, которое изготавливается непосредственно перед закладкой из стальных прутков разного диаметра.
  • В зависимости от объема элемента раствор можно готовить на площадке, либо же заказывать отдельно на производстве. Во втором случае существенно возрастает цена, но зато мы получаем возможность осуществлять заливку непрерывно, что радикально повышает качество материала.

Литой фундамент — самая распространенная конструкция

По данной технологии обычно производятся фундаменты зданий. Даже при использовании готовых блоков в качестве опор поверх них специалисты рекомендуют заливать железобетонный монолитный пояс с усиленным армированием для более равномерного распределения нагрузок.

В то же время эту методику можно использовать и для закладки стен, перекрытий, сводов и т.д.: дома из монолитного железобетона, опоры мостов, резервуары и другие сооружения в последнее время строятся весьма активно.

Ключевые достоинства

Если говорить о целостных железобетонных конструкциях, возводимых путем монолитной заливки, то для них характерны такие достоинства:

  • Во-первых, относительно малое количество соединительных швов делает систему весьма устойчивой к механическим нагрузкам. Прочность оснований и стен обеспечивается эффективным сочетанием цементного раствора и внутреннего многоконтурного армирования.

Обратите внимание!
Дом или коттедж из монолитного железобетона является значительно более сейсмоустойчивым, чем аналогичное строение, возведенное по другой технологии.

  • Во-вторых, для зданий характерны все плюсы, которые обеспечивает материал стен и фундамента: бетон не горит, не окисляется, практически не подвержен эрозии и т.д. При правильной эксплуатации сооружение может служить от 150 лет и более.

Железобетонные монолитные колонны отличаются высокой прочностью

  • Если исключить воздействие разрушающих факторов (пожары, подземные толчки, вибрация ит.д.), то со временем прочность материала увеличивается за счет уплотнения бетона и более полной гидратации входящего в состав цемента.
  • Еще одна группа плюсов напрямую связана с технологией строительства: мы можем придать конструкции практически любую конфигурацию, не ограничивая себя формой и габаритами готовых блоков.

Конечно, нужно отметить, что заливка бетонных стен обычно требует привлечения значительных ресурсов, потому ее используют при реализации масштабных проектов. В то же время изготовить монолитный железобетонный гараж может практически каждый, причем по трудозатратам задача не будет слишком сильно превосходить другие технологии.

Минусы и сложности

Естественно, данный метод строительства не является универсальным.

И для него, и для зданий, возведенных с его использованием, характерны такие минусы:

Для здания нужно закладывать мощный фундамент

  • Значительная масса. Под подобное сооружение необходимо закладывать мощный фундамент, поскольку и стены, и перекрытия получаются очень тяжелыми. Да и не любой грунт выдержит нагрузку, потому без геологических изысканий не обойтись.
  • Сами стены отличаются значительной звуко- и теплопроводностью. Практически все жилые и общественные здания из монолитного железобетона требуют дополнительной теплоизоляции.
  • Воздухопроницаемость стен, напротив, считается весьма низкой. Это приводит к нарушению естественного воздухообмена, и потому еще на этапе проектировки необходимо закладывать мощную вентиляцию.
  • У прочности материала тоже есть свой недостаток: конструкции после застывания практически невозможно обработать. Для монтажа незапланированных коммуникаций обязательно требуется алмазное бурение отверстий в бетоне, поскольку обычные перфораторы в большинстве случаев только царапают поверхность.

Обратите внимание!
Демонтаж подобных зданий тоже является весьма проблемным.
Даже для снесения одной стены используется резка железобетона алмазными кругами, и альтернатив этой дорогостоящей методике практически нет.

В процессе демонтажа применяется алмазная резка

  • Что касается самого процесса возведения, то наиболее сложным участком является опалубка. При большом масштабе работ инструкция рекомендует делать ее с запасом прочности, поскольку разрушение даже небольшого участка может надолго остановить процесс заливки.
  • Если сооружение возводится в зимний период, то обязательно требуется прогрев бетона. Принимая во внимание значительный объем материала, расходы можно оценить как весьма существенные: придется тратиться и на провода, и на электроэнергию.

Процесс заливки бетонных конструкций

Возведение опалубки

Железобетонные монолитные резервуары, колонны, своды, стены и фундаменты возводятся примерно по одной технологической схеме. Ниже мы опишем основные ее этапы.

Как мы отмечали выше, одним из главных достоинств монолитного строительства является возможность сооружения сложных архитектурных форм. Естественно, чтобы конструкция получилась такой, как нам нужно, следует использовать соответствующую опалубку.

Фото деревянной щитовой опалубки в готовом виде

Опалубка представляет собой форму, которая ограничивает растекание раствора и обеспечивает ему опору на этапе схватывания и первичного набора прочности. Для возведения горизонтальных, вертикальных, наклонных и других элементов используются разные опалубочные системы, основные типы которых охарактеризованы в приведенной ниже таблице:

Тип опалубкиОсобенности конструкции и использования
Разборная щитоваяНаиболее простая и распространенная разновидность. Состоит из набора отдельных элементов (в зависимости от их размера иногда выделяют мелкощитовую и крупнощитовую опалубку), соединительных блоков и подпорок, которые придают ей жесткость. Применяется для бетонировки конструкций типового размера, обычно легко перемещается и монтируется своими руками или с применением легкой строительной техники.
Объемно-пересатвнаяВключает в себя несколько П-образных секций, используется для бетонировки стен и перекрытий одним монолитом. Используется в многоэтажном строительстве, монтируется и демонтируется исключительно с помощью автокрана.
БлочнаяРазновидность объемно-переставной опалубки. Задействуется для одновременной заливки нескольких (чаще всего трех или четырех) несущих стен без перекрытия. Обычно используется в комбинации с крупнощитовой, которая обеспечивает формирование наружных поверхностей.
ТуннельнаяРазновидность, которая может перемещаться в горизонтальной плоскости. Предназначена для заливки двух стен с перекрытием над ними. С использованием туннельной опалубки, состоящей из двух разъемных сегментов, обычно заливаются железобетонные монолитные купола.
СкользящаяПрименяется в многоэтажном строительстве. Форма устанавливается по периметру сооружения, и по мере затвердения заливаемого бетона поднимается вверх гидравлическими домкратами.
ПневматическаяДостаточно новая разновидность, которая представляет собой прочную, но эластичную воздухонепроницаемую оболочку. При использовании опалубка устанавливается внутрь конструкции, после чего в нее нагнетается воздух под избыточным давлением. Позволяет формировать сложные и криволинейные полости относительно небольшого объема.
НесъемнаяПосле полимеризации бетона становится частью конструкции. Иногда играет роль теплоизолятора или декоративной облицовки.

Туннельная опалубка для прямоугольных форм

Большинство описанных выше разновидностей используются в промышленном строительстве. Для самостоятельного возведения конструкций применяют щитовые модели с размером детали не более 3м2 и массой до 50 кг. С одной стороны, использование таких систем увеличивает строк работ, но с другой – мы можем обойтись своими силами, не привлекая к строительству тяжелую технику.

Сам процесс монтажа опалубки сложностей обычно не вызывает. Если нужна железобетонная монолитная плита, то под нее выкапывают котлован, вдоль бортов которого устанавливают щиты. Для наземных конструкций важным моментом является укрепление стенок, поскольку значительная масса раствора может их разрушить. Обычно спасаются использованием более толстых щитовых элементов и увеличением числа подпорок.

Система для заливки полукруглых сводов

Приготовление раствора

Когда опалубка выбрана и смонтирована, необходимо приготовить раствор.

Для заливки монолита применяется такое соотношение:

  • Цемент марки не ниже М350 – 1 часть.
  • Песок просеянный – 2 части.
  • Наполнитель (гравий из твердых горных пород) – 3 части.
  • Вода.

Количество жидкости в растворе определяют в каждом случае индивидуально. Лучше всего вначале перемешать до получения однородной массы сухие компоненты, а затем постепенно добавлять в раствор воду, доводя его до консистенции густой сметаны.

Приготовление раствора на объекте

Если вы хотите улучшить эксплуатационные свойства раствора, то в него можно добавить:

  • Моющие средства с антижировым эффектом. Чайная ложка на ведро жидкого бетона существенно снижает его усадку и увеличивает прочность.
  • Клей ПВА. 200 мл на ведро увеличивает текучесть, что существенно облегчает процесс заливки сложных форм. Кроме того, наличие клея в растворе улучшает адгезию между цементом и арматурой.
  • Жидкое стекло. Снижает пористость, ускоряет первичное схватывание, повышает термостойкость.

Обратите внимание!
Избыток жидкого стекла приводит к очень быстрому отвердению материала, потому использовать его при заливке больших объемов не стоит.

Как мы уже говорили, для частного строительства вполне можно готовить цементный раствор в бетономешалке. Если же вы возводите большое здание, то лучше сразу приобрести нужный объем и организовать его непрерывный подвоз к объекту.

Цистерна, готовая к заливке

Армировка и заливка

Параллельно с приготовлением раствора выполняется армировка конструкции:

  • Для изготовления арматуры используются металлические детали различного диаметра. Так, при формировании крупных несущих элементов могут применяться прутки сечением 15-25 мм, в то время как для обычных стен достаточно стального проката до 10 мм.

Опалубка с арматурой

  • Арматурный каркас связывается или сваривается, затем опускается в опалубку. В некоторых случаях горизонтальные закладные вводятся через специальные пазы в опалубочных щитах.
  • Арматура устанавливается таким образом, чтобы она находилась не менее чем в 30-50 мм от поверхности залитого бетона. Делается это как для увеличения прочности конструкции, так и для избегания коррозии.

Обратите внимание!
Параллельно с армированием выполняется монтаж закладных труб, по которым будут проходить коммуникации.
Также, если работы ведутся в зимний период, на этом этапе устанавливается система обогрева бетона.

Схемы армирования вертикальных конструкций

После завершения армирования выполняется заливка раствора:

  • Опалубка заполняется постепенно путем подачи жидкого бетона из желоба.
  • Для оптимизации процесса объект обычно делят на ярусы (вертикальное деление) и захватки (горизонтальное). Вначале заполняются все захватки одного яруса, затем переходят к следующему.

Процесс заливки

  • После заливки раствор уплотняется с помощью вибрационного инструмента.
  • Сушка бетона осуществляется таким образом, чтобы способствовать максимальному набору прочности. Для этого опалубка укрывается, что позволяет снизить теплопотери и уменьшить скорость испарения воды.

  • Демонтаж опалубки осуществляется только после того, как конструкция наберет не менее 50% прочности от значения, предусмотренного в проекте.

Монолитный железобетон

Монолитным называют железобетон, изготовляемый непосредственно на строительной площадке (рис. 13.2). На месте возведения конструкции устанавливают опалубку. Назначение опалубки — придать бетонной смеси при ее укладке форму будущей конструкции. Опалубку выполняют из дерева, фанеры, стали или различных их комбинаций. Обычно применяют разборно-переставную опалубку из мелких или крупных щитов.

Рис. 13.2. Устройство элементов из монолитного железобетона в кирпичном здании: 1 — опалубка; 2 — бункер с бетонной смесью; 3 — арматура; 4 — затвердевший бетон

Для возведения высоких сооружений (резервуаров, труб, башен) применяют скользящую или подъемно-переставную опалубку. Когда бетон, уложенный в скользящую опалубку, достаточно затвердеет, опалубку вместе с рабочими подмостями двигают вверх и цикл повторяют. Такая опалубка была использована при строительстве Останкинской телевизионной башни.

В опалубку устанавливают арматуру 3 строго в расчетном положении, а затем укладывают бетонную смесь 2. Бетонную смесь уплотняют глубинными или поверхностными вибраторами, навешиваемыми на опалубку.

Бетон после укладки первые 7… 10 дней необходимо защищать от высыхания, а зимой — от замерзания. В противном случае мы не получим требуемой прочности. Бетон твердеет обычно естественным путем, зимой возможен его подогрев.

Опалубку снимают по достижении бетоном достаточной прочности, чаще всего через 5… 10 дней.

В последние годы монолитный железобетон применяют все шире (в начальный период своего развития железобетон в строительстве использовали преимущественно в монолитном варианте). Из монолитного бетона возводят здания и сооружения, не поддающиеся разделению на однотипные элементы, при особенно больших или динамических нагрузках на конструкции зданий и сооружений (например, фундаменты и каркасы многоэтажных жилых и промышленных зданий, особенно в сейсмических районах), гидротехнические сооружения и т. п.

С каждым годом расширяется строительство из монолитного бетона городских и сельских жилых зданий. Особенно эффективно такое строительство в случае применения специально изготовленной металлической опалубки многократного использования, что позволяет добиться большой точности изготовления строительных конструкций при низких трудозатратах.

Для монолитного строительства используют тяжелые и легкие бетоны на быстротвердеющих цементах. При правильной организации труда скорость строительства из монолитного бетона не уступает скорости монтажа из сборных элементов.

За последние годы в городах России построено много нестандартных сооружений из монолитного бетона, в том числе и такие уникальные, как храм Христа Спасителя, подземный торговый комплекс на Манежной площади в Москве и др.

Читать далее:
Маркировка, транспортирование и складирование железобетонных изделий
Основные виды сборных железобетонных изделий
Сборный железобетон
Общие сведения о жедезобетоне

Ваш отзыв

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *