СПОСОБ ФОРМОВАНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПОСРЕДСТВОМ ОПУСКАЮЩЕГОСЯ БЕТОНА
METHOD TO FORM REINFORCED CONCRETE STRUCTURES BY MEANS OF DESCENDING CONCRETE

Изобретение относится к строительству и может найти применение при возведении монолитных железобетонных конструкций, а именно при изготовлении объемных элементов типа блок-комнат для коттеджного строительства, для строительства пространственных высотных конструкций, а также для подземного строительства.
Известен способ формования железобетонных конструкций в скользящей опалубке, описанный в авт. свид. РФ №483505, заявл. 20.01.1972 г., опубл. 10.12.1975 г.
Известный способ заключается в установке промежуточных щитов в опалубку с последующей укладкой, уплотнением бетонной смеси, снятием и перестановкой промежуточных щитов, которые поочередно снимают сразу после укладки и уплотнения бетонной смеси. Недостаток известного способа заключается в его сложности и трудоемкости, значительной себестоимости, поскольку требуется установка и перестановка промежуточных щитов.
Известен способ бетонирования в вертикально-скользящей опалубке, описанный, в частности, в статье «Различные способы бетонирования». Гл. 2 «Способы бетонирования конструкций». а) «Бетонирование в скользящей опалубке» на сайте mega-mialan.ru/information/43-art-bet-4.html, 2010 г. (См. Приложение), и выбранный в качестве прототипа.
Известный способ заключается в следующем.
Первоначально опалубка заполняется бетонной смесью двумя или тремя слоями на высоту, равную половине опалубки, в продолжение не более 3-6 ч. Укладка второго и третьего слоев производится только после окончания укладки предыдущего слоя по всему периметру опалубки. Дальнейшее заполнение опалубки возобновляется только после начала ее подъема и заканчивается не позднее чем через 6 ч.
До заполнения опалубки бетонной смесью на полную высоту ее подъем осуществляется со скоростью 60-70 мм/ч.
После первоначального заполнения опалубки на всю высоту при дальнейшем ее подъеме бетонная смесь укладывается непрерывно слоями толщиной до 200 мм в тонких стенах (до 200 мм) и не более 250 мм в остальных конструкциях. Укладка нового слоя производится только после окончания укладки предыдущего слоя до начала его схватывания.
В процессе бетонирования верхний уровень укладываемой смеси должен быть ниже верха щитов опалубки более чем на 50 мм.
Уплотняется бетонная смесь стержневыми вибраторами с гибким валом либо вручную - шуровками. Диаметр наконечника вибратора должен быть 35 мм при толщине стены до 200 мм и 50 мм при большей толщине.
Интервалы между подъемами опалубки не должны превышать 8 мин при использовании вибраторов и 10 мин при ручном уплотнении бетонной смеси. Скорость подъема опалубки при температуре наружного воздуха +15, +20°С и использовании портландцемента Μ 500 достигает 150-200 мм в час. В процессе бетонирования стен в скользящей опалубке могут быть «срывы» бетона: опалубка увлекает за собой часть неокрепшего бетона стены, в результате образуются раковины, оголяется арматура. Основные причины «срывов» следующие: загрязнение опалубки; несоблюдение конусности опалубки; большие перерывы при бетонировании.
В случаях вынужденного перерыва в бетонировании следует принять меры против сцепления уложенного бетона с опалубкой; опалубка медленно поднимается до образования видимого зазора между опалубкой и бетоном либо периодически поднимается и опускается в пределах одного шага домкрата («шаг на месте»). При возобновлении бетонирования необходимо очистить опалубку, удалить цементную пленку с поверхности бетона и промыть их водой.
Бетонирование в скользящей опалубке применяется при сооружении стен дымовых труб, рабочих башен элеваторов и силосов, надшахтных копров, водонапорных башен, а также каркасов многоэтажных зданий. Конструктивные элементы зданий и сооружений, возводимых в скользящей опалубке, должны быть вертикальными, что диктуется основной особенностью скользящей опалубки.
Способ бетонирования монолитных железобетонных зданий и сооружений в скользящей опалубке представляет собой высокоорганизованный и комплексно-механизированный, поточно-скоростной процесс строительства. Устройство опалубки, армирование, укладка и уплотнение бетонной смеси, распалубка бетона выполняются совмещение и непрерывно в процессе подъема опалубки (СНиП Н1-В.1 - 70).
Сама скользящая опалубка включает в себя: щиты опалубки, домкратные рамы, рабочий пол с козырьком по наружному контуру опалубки, подвесные подмости, оборудование для подъема опалубки. Опалубочные щиты выполняют инвентарными высотой 1100-1200 мм из следующих материалов: стального листа толщиной не менее 1,5 мм; строганых деревянных досок толщиной не менее 22 мм; водостойкой фанеры толщиной 8 мм; бакелизированной фанеры толщиной 7 мм или стеклопластика толщиной 3 мм. В ряде случаев изготовляют дерево-металлические щиты, у которых каркас выполняется из стальных прокатных профилей, а обшивка - из строганых досок или фанеры. Кружала для крепления щитов опалубки, как правило, изготовляются из стальных прокатных профилей.
Бетонирование в скользящей опалубке имеет много достоинств, но и целый ряд недостатков.
Такими недостатками являются следующие:
- сложность установки внутри арматурных каркасов;
- невозможность устройства проемов в стенах большого размера;
- большая трудоемкость по заливке перекрытий;
- наличие высококвалифицированных работников;
- удорожание работ в зимнее время;
- обязательное выполнение технологических процессов, неисполнение которых ведет к снижению эффективности использования скользящей опалубки;
- качество бетона должно быть высоким, не допускается перерывов в бетонировании;
- подъем опалубки должен быть строго вертикальным;
- доставка бетона должна производиться в соответствии с графиком;
- непрерывность процесса установки арматуры;
- высокая стоимость устранения дефектов, допущенных при бетонировании в скользящей опалубке.
Таким образом, основными недостатками вертикально-скользящей опалубки являются большая трудоемкость процесса и сложность технологии.
Задачей является снижение трудоемкости и упрощение технологии бетонирования.
Поставленная задача решается тем, что в способе формования железобетонных конструкций посредством опускающегося бетона, включающем обустройство опалубки с перемещаемыми элементами, армирование, укладку и уплотнение бетонной смеси, а также распалубку бетона, и заключающемся в том, что опалубку выполняют из вертикальных палуб и горизонтального днища, укладку бетона осуществляют заполнением опалубки поочередно несколькими слоями бетонной смеси на высоту, равную части высоты опалубки, причем верхний уровень укладываемой смеси ниже верха опалубки, при этом укладку второго и следующих слоев производят только после окончания укладки предыдущего слоя по всему периметру опалубки, дальнейшее заполнение опалубки возобновляют только после окончания укладки и упрочнения слоев, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ, при обустройстве опалубки с внутренней стороны вертикальной палубы размещают полимерную пленку с возможностью ее вертикального перемещения, в качестве перемещаемого элемента в опалубке используют горизонтальную палубу, которую изначально располагают на 20-30 см ниже верха вертикальной палубы, во внутриопалубочное пространство устанавливают арматурные каркасы с частотой горизонтальных сеток, равной числу укладываемых слоев, после укладки первого слоя бетона толщиной 20-30 см на горизонтальную палубу ее опускают, удерживая верхнюю часть бетонного слоя горизонтальной арматурой от отрыва от общей массы бетона, затем начинают укладывать второй слой бетона, опуская горизонтальную палубу вниз со скоростью 0,1-0,5 см/мин для набора бетоном минимальной прочности бетона и его уплотнения, при этом пленка внутри вертикальной опалубки движется вниз вместе с бетоном, после опускания второго слоя на глубину 40-60 см, а первого слоя на глубину 60-90 см укладывают следующий слой бетона и снова начинают опускать горизонтальную палубу с той же скоростью для набора прочности и уплотнения этого слоя, при этом первый слой, набрав необходимую плотность, выходит из нижних границ опалубки, образуя монолитный элемент стены или колонны стены.
Размещение при обустройстве опалубки с внутренней стороны вертикальной палубы полимерной пленки с возможностью ее вертикального перемещения в совокупности с использованием в качестве перемещаемого элемента в опалубке горизонтальной палубы и горизонтальной арматуры исключает «срывы» бетона, когда опалубка увлекает за собой часть неокрепшего бетона стены, в результате чего образуются раковины, оголяется арматура, упрощая технологию качественного бетонирования. Опускание в процессе бетонирования вниз горизонтальной палубы, которую изначально располагают на 20-30 см ниже верха вертикальной палубы, с последующей установкой во внутриопалубочное пространство арматурных каркасов с частотой горизонтальных сеток, равной числу укладываемых слоев, после поочередной укладки каждого из трех слоев бетона толщиной 20-30 см со скоростью 0,1-0,5 см/мин не требует вибраторов для уплотнения и упрочнения бетонной смеси, что также упрощает технологию.
Технический результат - упрощение технологии при хорошем качестве бетонирования.
Заявляемый способ обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него наличием таких существенных признаков как размещение при обустройстве опалубки с внутренней стороны вертикальной палубы полимерной пленки с возможностью ее вертикального перемещения, использование в качестве перемещаемого элемента в опалубке горизонтальной палубы, которую изначально располагают на 20-30 см ниже верха вертикальной палубы, установка во внутриопалубочное пространство арматурных каркасов с частотой горизонтальных сеток, равной числу укладываемых слоев, перемещение горизонтальной палубы вниз после укладки первого слоя бетона толщиной 20-30 см с удерживанием верхней части бетонного слоя горизонтальной арматурой от отрыва от общей массы бетона, последующая укладка второго слоя бетона с опусканием горизонтальной палубы вниз со скоростью 0,1-0,5 см/мин для набора бетоном минимальной прочности бетона и его уплотнения, движение вниз пленки внутри вертикальной опалубки вместе с бетоном, укладывание после опускания второго слоя на глубину 40-60 см, а первого слоя на глубину 60-90 см третьего слоя бетона и последующее опускание вниз горизонтальной палубы с той же скоростью для набора прочности и уплотнения третьего слоя, выход первого слоя после набора необходимой плотности из нижних границ опалубки с образованием монолитного элемента стены или колонны стены, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.
Заявителю неизвестны технические решения, обладающие указанными отличительными признаками, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата, поэтому он считает, что заявляемое техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень».
Заявляемый способ формования железобетонных конструкций посредством опускающегося бетона может найти широкое применение при изготовлении объемных элементов типа блок-комнат для коттеджного строительства, для строительства пространственных высотных конструкций, а также для подземного строительства, а потому соответствует критерию «промышленная применимость».
Изобретение иллюстрируется чертежами, где этапы бетонирования показаны на:
- фиг. 1 - исходное положение горизонтальной палубы;
- фиг. 2 - укладка первого слоя бетона;
- фиг. 3 - опускание горизонтальной палубы с первым слоем бетона;
- фиг. 4 - укладка второго слоя бетона;
- фиг. 5 - опускание горизонтальной палубы с двумя слоями бетона;
- фиг. 6 - укладка третьего слоя бетона;
- фиг. 7 - опускание горизонтальной палубы с несколькими слоями бетона.
Способ формования железобетонных конструкций посредством опускающегося бетона заключается в следующем.
Обустраивают опалубку с перемещаемыми элементами из вертикальных и горизонтальных элементов. При этом с внутренней стороны вертикальной палубы размещают пленку с возможностью ее вертикального перемещения. В качестве перемещаемого элемента в опалубке используют горизонтальную палубу, которую изначально располагают на 20-30 см ниже верха вертикальной палубы. Во внутриопалубочное пространство устанавливают арматурные каркасы с частотой горизонтальных сеток, равной числу укладываемых слоев. Укладку бетона осуществляют заполнением опалубки поочередно несколькими слоями бетонной смеси на высоту, равную части высоты опалубки, причем верхний уровень укладываемой смеси ниже верха опалубки. После укладки первого слоя бетона толщиной 20-30 см на горизонтальную палубу ее опускают, удерживая верхнюю часть бетонного слоя горизонтальной арматурой от отрыва от общей массы бетона. Затем начинают укладывать второй слой бетона, опуская горизонтальную палубу вниз со скоростью 0,1-0,5 см/мин для набора бетоном минимальной прочности бетона и его уплотнения, при этом пленка внутри вертикальной опалубки движется вниз вместе с бетоном. После опускания второго слоя на глубину 40-60 см, а первого слоя на глубину 60-90 см укладывают следующий слой бетона и снова начинают опускать горизонтальную палубу с той же скоростью для набора прочности и уплотнения этого слоя. При этом первый слой, набрав необходимую плотность, выходит из нижних границ опалубки, образуя монолитный элемент стены или колонны стены.
Опалубка подготавливается следующим образом.
1
2
1
2
1
2
Опалубочная система представляет собой две вертикальные палубы 1 и 1 (далее «вертикальная палуба 1») с минимальным уклоном от вертикали 1-5°. Вертикальные палубы 1 и 1 неподвижны, находящаяся между ними горизонтальная палуба 2 опускается или поднимается под воздействием электрогидромеханизмов 3. (Далее по тексту, в основном, используется термин «вертикальная палуба 1»). Горизонтальная палуба 2 соединена с электрогидравлическим механизмом 3 посредством металлического стержня 4. Две вертикальные палубы 1 и 1 (далее «вертикальная палуба 1») и находящаяся между ними горизонтальная палуба 2 образуют внутриопалубочное пространство для укладки бетона 5.
Арматурный каркас 6 включает в себя горизонтальные сетки 7 по числу слоев бетона и вертикальные стержни 8.
Способ осуществляется следующим образом.
В исходном состоянии горизонтальная палуба 2 опущена относительно верха вертикальной палубы 1 на 20-30 см. Во внутриопалубочное пространство устанавливают арматурные каркасы 6 из вертикальных стержней 8 и горизонтальных сеток 7 с частотой последних, равной числу укладываемых слоев. Монолитный бетон 5 подается в опалубочную систему, где бетонная смесь укладывается в пространство между вертикальной и горизонтальной палубами 1 и 2, набирает минимальную прочность от воздействия внешних и внутренних факторов.
Затем включается электрогидромеханизм 3 опускания и горизонтальная палуба 2 вместе с первым слоем бетона 5′ опускается вниз постепенно с малой скоростью 0,1-0, 5 см в минуту. Верхняя часть бетона 5′ удерживается учащенной горизонтальной арматурой 7′ от отрыва от общей массы слоя бетона 5. Вертикальная палуба 1 придает форму бетонному элементу.
1
2
Первый слой бетона 5′ опущен на глубину 30-40 см относительно верха. Горизонтальная палуба 2 останавливается. Начинает укладываться второй слой бетона 5′′, толщиной 20-30 см. Палуба 2 начинает движение вниз со скоростью 0,1-0,5 см/мин. При движении бетона им набирается минимальная прочность для того, чтобы можно было уложить третий слой. Чтобы дополнительно исключить отрыв или разрыв слоя бетона между вертикальными палубами 1, 1 и бетоном 5 находится толстая полимерная пленка 9, которая движется вместе с бетоном 5, создавая минимальное трение между палубой 1 и слоем бетона 5. При остановке не наблюдается сцепление бетон-палуба.
После того как второй слой бетона 5′′ опустится на глубину 40-60 см, а первый слой 5′ на глубину 60-90 см, укладывается третий слой бетона 5′′′. Нижняя палуба 2 начинает двигаться. Третий слой 5′′′ набирает постепенно прочность, опускаясь, в это время первый слой 5′, набрав необходимую прочность, выходит из границ низа вертикальной палубы 1, образовав монолитную стену, монолитную колонну или другой монолитный объемный элемент.
После того как первый слой 5′ вышел из границ опалубки, укладывается четвертый 5′′′′ и последующие слои бетона 5.
С первым слоем возможны бетонирования плиты перекрытия и дальнейшее опускание или подъем вместе с вертикальным бетонным элементом, образуя монолитный объемный элемент.
В сравнении с прототипом заявляемый способ является более простым по технологии осуществления и менее трудоемким.