Опалубка для изготовления бетонных блоков подпорных стенок
FORMWORK FOR PRODUCTION OF CONCRETE BLOCKS OF RETAINING WALLS

Изобретение относится к оборудованию для строительной промышленности, в частности, к формам и опалубке для изготовления элементов подпорных стенок, а именно, облегченных бетонных блоков коробчатого типа.
Подпорная стенка представляет собой вертикальную конструкцию, которая предотвращает подвижку грунта. Подпорная стена из бетонных блоков обладает рядом преимуществ. Ее устойчивость чаще всего обеспечивается за счет веса самой конструкции, при этом блоки заводского изготовления, которые полностью готовы к эксплуатации, не требуют затрат времени на застывание бетона, обеспечивают простой и быстрый монтаж.
Известна опалубка для изготовления пустотелого блока путем формирования стенок блока и скрепления их арматурными перемычками (RU 2565305, опубл. 2015.10.20), содержащая отдельную форму для формирования каждой стенки, выполненную из строительного материала в виде емкости с открытой частью для подачи способного к затвердеванию строительного материала, идентичного материалу формы либо другого, и арматурный каркас из четырех металлических арматурных перемычек, на концах которых закреплены арматурные элементы, сформированные в виде рамки, при этом каждая форма имеет пазы для размещения арматурных перемычек и арматурного каркаса. Изготавливаемый в заводских условиях пустотелый блок предназначен для заполнения способным к затвердеванию строительным материалом, например, бетонным раствором, непосредственно на месте использования. Таким образом, формирование монолитных железобетонных блоков из полученных с помощью известной опалубки пустотелых заготовок, осуществляемое непосредственно на месте монтажа, усложняет процесс возведения стенки и увеличивает его продолжительность, требует дополнительных трудозатрат и является экономически невыгодным из-за большого расхода материала и значительных транспортных расходов.
Известна металлическая форма для изготовления пустотелых бетонных блоков, используемых для возведения стен (RU 2040399, опубл. 1995.07.25), снабженная наружной опалубкой с поддоном, на котором жестко закреплены пустотообразователи, с раскрывающимися бортами и съемной внутренней опалубкой с поддоном выполненным с отверстиями для пропускания пустотообразователей и снабженным полыми ребрами жесткости, через которые пропущен трос для подъема. В смонтированную форму подают бетонную смесь, помещают ее на вибростол и после приобретения бетоном распалубочной прочности производят распалубливание изделия, после чего блок на съемном вынимают и перемещают в пропарочную камеру. Известная форма обеспечивает получение массивных длинномерных бетонных блоков с рядом пустот. В силу своих конструктивных особенностей полученные блоки в случае использования в подпорных стенках, особенно при сложном рельефе, не обеспечивают должной устойчивости возведенных сооружений. Кроме того, при использовании бетона обычных марок со средними эксплуатационными характеристиками невозможно в известной форме получить бетонные блоки достаточно хорошего качества без дополнительного уплотнения залитой в форму бетонной смеси путем виброобработки и пропаривания полученного блока после распалубливания, стимулирующего процесс окончательного отвердевания бетона, что связано с дополнительными расходами и затратами времени.
Известен блок опалубки (RU 2382143, опубл. 2010.02.20) для ограничения участка стены в грунте, содержащий множество элементов опалубки в форме бетонной плиты из бетона, смыкающихся своими смежными горизонтальными торцевыми сторонами, а также соединительные устройства, с помощью которых элементы опалубки могут быть жестко соединены друг с другом. На смежных горизонтальных торцевых сторонах размещены металлические листы, а для размещения соединительных приспособлений в бетонном основном теле выполнены выемки, которые ограничены на торцевых сторонах металлическими листами. Блок известной опалубки, благодаря надежной изоляции, пригоден для создания изоляционных стен; после их монтажа опалубка может быть оставлена в грунте. Однако подпорные стенки, смонтированные из известных блоков, не будут достаточно прочными и сейсмоустойчивыми, учитывая большое количество мелких элементов, составляющих известный блок, и соединительных приспособлений. Помимо этого, из-за жесткой связи между блоками один вышедший из строй блок может стать причиной деформации и смещения всего сооружения.
В качестве устройства, наиболее близкого к заявляемому, выбрана форма для производства бетонных блоков подпорной стенки (US 6557818, опубл. 2003.05.06), представляющая собой открытую сверху опалубку, содержащую прямоугольное дно и четыре борта, образующие емкость для заполнения бетоном и формирования блока. Опалубка установлена на основании, снабженном пневматическим либо электрическим вибратором. Дно опалубки со сменной пластиной, покрытой упругим материалом, например, полиуретаном, с рельефной поверхностью, контактирует с лицевой стороной изготавливаемых блоков, при этом открытая поверхность бетона соответствует задней стороне формируемого блока. Два боковых борта опалубки, параллельных друг другу, формируют верхнюю и нижнюю стороны блока; два других борта, составляющие с дном опалубки угол меньше 90°, формируют его боковые стороны, при этом все четыре борта опалубки выполнены с возможностью перемещения относительно ее дна между рабочим положением, соответствующим процессу отливки блока, и открытым, позволяющим извлечь готовый блок. Борта опалубки снабжены двумя запорными механизмами, попарно удерживающими их закрытыми в рабочем состоянии, и ограничителем их перемещения в виде прямоугольной металлической рамки, а также укомплектованы сменными накладными пластинами с выступами и углублениями различной формы и различных размеров, которые позволяют изготавливать блоки заданной конфигурации, оставлять в них каналы для установки внутренних стержней, выполняющих роль арматуры, и формировать детали блоков для монтажа различных приспособлений, например, используемых при перемещениях. Для варьирования размера блоков опалубка выполнена с возможностью разделения на две отдельно заполняемые камеры и снабжена индикаторами уровня заполнения бетоном.
Технология изготовления блока в известной опалубке помимо обязательного пропаривания включает вибрационную обработку, необходимую для удаления пузырьков воздуха и пустот в залитом бетоне и заполнения бетоном всех формообразующих щелей и углублений, что связано с расходом электроэнергии и затратами времени. Изменение положения бортов опалубки, приведение в действие запорных механизмов, извлечение и перемещение полученного блока при распалубливании известной опалубки связаны с приложением значительных физических усилий, под воздействием которых в опалубке и в бетоне возникают нежелательные напряжения и временные деформации, сопровождающиеся появлением дефектов блока и искажением его геометрии и усиливающиеся при обработке большой массы бетона, в частности, из-за незначительного смещения бортов, недостаточно жестко удерживаемых запорными механизмами, которое также способно привести к нарушению геометрии формируемых блоков и. ухудшению их качества.
Задачей изобретения является создание технологичной, удобной в эксплуатации опалубки для производства бетонных блоков подпорной стенки, обеспечивающей высокое качество получаемой с ее помощью продукции.
Технический результат предлагаемой опалубки заключается в улучшении качества изготавливаемых блоков и обеспечении их четкой геометрии путем устранения напряжений и временных деформаций в опалубке и блоках за счет повышения жесткости конструкции, снижения трения в узлах трения и уменьшения силового воздействия, необходимого при работе с опалубкой, при одновременном улучшении технологичности опалубки и условий ее эксплуатации.
Указанный технический результат достигают опалубкой для производства бетонных блоков с металлической арматурой для возведения подпорных стенок, укомплектованной накладной пластиной с рельефной поверхностью для формирования заданного рельефа на лицевой стороне блока, с неподвижно установленным на основании дном прямоугольной формы и бортами, выполненными с возможностью изменения положения между рабочим закрытым положением и открытым, позволяющим извлечь готовый блок, снабженными запорными механизмами, фиксирующими их в рабочем положении, у которой, в отличие от известной, основанием служит металлическая станина, при этом опалубка содержит размещенную по ее центру пустотообразующую емкость прямоугольного сечения, состоящую из двух частей: передней стенки, жестко прикрепленной к станине, и задней, П-образной в сечении, выполненной с конструктивно заданной свободой перемещения относительно станины и снабженной внутренними ребрами жесткости и двумя подвижными распорками, при этом формой для заливки бетона служит полость между наружной стороной упомянутой емкости и внутренней, формообразующей, стороной бортов опалубки, при этом передний борт, примыкающий к неподвижной стенке пустотообразующей емкости, оснащен роликами для перемещения по направляющим, выполненным в станине, по его краям установлены вертикальные поворотные стержни с замковыми захватами снизу и сверху для фиксации на соответствующих крюкообразных элементах, выполненных с внешней стороны боковых бортов, с его внутренней стороны размещена накладная пластина с рельефной поверхностью, а каждый боковой борт, выполненный из двух шарнирно соединенных вертикальных створок и шарнирно связанный с неподвижным задним бортом, снабжен замковым захватом сверху для фиксации к пустотообразующей емкости, и тремя замковыми захватами снизу для фиксации к станине, при этом снаружи опалубка упрочнена ребрами жесткости.
В преимущественном варианте осуществления изобретения опалубка укомплектована готовым арматурным каркасом для блока, выполненным в виде пространственной решетки из металлических стержней с упрочненной зоной вокруг отверстий под грузозахватные устройства.
Также в преимущественном варианте осуществления опалубки внешние ребра жесткости на боковых бортах выполнены виде сплошного козырька у верхнего края опалубки, а также ступенчато приваренных горизонтальных Г-образных и клиновидных пластин и вертикальных прямоугольных пластин.
На переднем и заднем бортах ребра жесткости выполнены из утолщенного металлического уголка и включают 6 вертикальных уголков и двойной горизонтальный и усилены карнизом, изготовленным из швеллера.
Формообразующая сторона каждого из боковых бортов содержит съемный цилиндрический элемент для формирования в боковых стенках блока отверстий для грузозахватных устройств.
Опалубка снабжена ч петлями из стального прутка для погрузки и транспортировки.
Предлагаемая опалубка схематично представлена на чертежах, где на фиг. 1 приведен вид опалубки сверху с открытым передним бортом, на фиг. 2 - вид опалубки спереди; на фиг. 3 - вид опалубки сбоку; на фиг. 4 - показан арматурный каркас; на фиг. 5 - дан вид бетонного блока сверху; на фиг. 6 - рельефная лицевая поверхность блока.
Опалубка представляет собой прямоугольную в горизонтальном сечении, открытую сверху емкость весом около 3,5 тонн с выполненными из стальных листов толщиной 5 мм стенками-бортами.
Опалубка установлена дном 1 на массивном устойчивом основании-станине 2. Она содержит два боковых борта 3, каждый из которых выполнен из двух шарнирно соединенных вертикальных створок, и неразъемный со станиной неподвижный задний борт 4, связанный с боковыми бортами 3. В рабочем положении в ходе заливки и отверждения бетона каждый боковой борт 3 фиксируется непосредственно к станине 2 тремя замковыми захватами.
Передний борт 5 опалубки выполнен с возможностью горизонтального передвижения по направляющим станины и оснащен роликами, за счет чего поддается перемещениям без усилий. С внутренней стороны передний борт 5 снабжен накладной пластиной 6 с рельефной поверхностью, которая в процессе отливки контактирует с будущей лицевой стороной формируемого блока для создания на ней соответствующего рельефного узора, например, как показано на фиг. 6, при этом задний борт опалубки 4, неподвижно установленный на станине, контактирует с тыльной стороной блока. Верхняя поверхность блока при формовании обращена ко дну опалубки, а его нижняя опорная плоскость, обращенная вверх, оказывается свободной и подлежит разравниванию в уровень с верхней плоскостью формы.
Передний борт 5 фиксируется в закрытом рабочем положении с помощью поворотных стержней 7, вертикально установленных в направляющих 8 по одному с двух его боков. Оба конца стержня 7 снабжены захватами 9, которые при его повороте образуют жесткое замковое соединение с соответствующими замковыми приспособлениями, выполненными с внешней стороны боковых бортов 3. Боковые борта 3, связанные с неподвижным задним бортом 4 вертикальными шарнирными соединениями 10, за счет упомянутых шарниров простым поворотом переводятся из рабочего положения в свободное и обратно.
Три борта опалубки, выполненные подвижными, легко перемещаются из рабочего закрытого положения в раскрытое, обеспечивая возможность извлечения готового блока.
Передний борт 5 в рабочем положении фиксируется к станине 2 с помощью горизонтального поворотного стержня 11, установленного в направляющих 12 по нижнему краю переднего борта 5 и взаимодействующего с рядом поворотных захватов 13, установленных на станине 2.
Опалубка содержит установленную по ее центру емкость 14 прямоугольного сечения, которая состоит из 2 частей: передней стенки, жестко связанной со станиной, и П-образной в сечении задней части, установленной на направляющих, которые обеспечивают ей незначительную, конструктивно заданную, свободу перемещения относительно станины 2. Для установления подвижной части емкости 14 в рабочем положении и ее фиксации относительно неподвижной части емкости 14 и бортов опалубки служат две парные скобы 15, взаимодействующие с замками на боковых бортах 3 опалубки. Таким образом, в ходе заливки и отверждения бетона боковые борта 3 фиксируются сверху к размещенному по центру пустотообразователю и одновременно непосредственно к станине. Стенки емкости 14 снабжены изнутри горизонтальными и вертикальными ребрами жесткости. Две подвижные распорки 16 в ее верхней и нижней части, соединенные между собой стержнем, под действием которого они поджимают подвижные части емкости 14 к станине, служат для приведения ее стенок в рабочее положение. В нерабочем состоянии боковые части емкости 14 могут смещаться вовнутрь примерно на 10 см каждая, что облегчает извлечение готового блока.
Емкость 14 является формообразующей, а именно, пустотообразующей, и используется для формирования коробчатых блоков облегченного типа.
Для заливки бетона формой служит полость 17 между внешней стороной емкости 14 и внутренней стороной бортов опалубки.
Внутренняя сторона бортов 3 и 4 является формообразующей и выполнена с соответствующими выступами и деталями, при этом со стороны боковых бортов 3 выполнены симметрично расположенные цилиндрические выступы 18, формирующие в блоке с боковых сторон отверстия для его захвата погрузчиком стропами со специальными цилиндрическими грузозахватными устройствами с целью последующей выгрузки-погрузки и транспортировки. Цилиндрические выступы образованы съемными металлическими цилиндрами с резьбовым соединением, которые отсоединяются снаружи.
Местоположение упомянутых выступов рассчитано, с учетом расположения центра тяжести готового блока, таким образом, чтобы сформированные блоки не «кувыркались» при переноске и ровно опускались на основание при разгрузке и установке. Расчеты проверены на модельном опыте с макетом блока.
Снаружи опалубка снабжена ребрами жесткости, которые на переднем 5 и заднем 4 бортах выполнены из утолщенного металлического уголка в количестве 6 вертикальных и одного двойного горизонтального и усилены на каждом из этих бортов карнизом, выполненным из швеллера. На боковых бортах 3 ребра жесткости имеют вид горизонтальных клиновидных и Г-образных пластин, приваренных ступенчато, вертикальных прямоугольных пластин и сплошного металлического козырька.
Кроме того, опалубка снабжена необходимыми для погрузки и транспортировки монтажными петлями 19.
После отверждения бетонной смеси до состояния, допускающего распалубливание, откручивают, не открывая бортов, винтовые крепления металлических цилиндров, который временно остаются в сформированном блоке, затем открывают все замки, приводят в открытое состояние подвижные борта и освобождают подвижные стенки полости 14.
Сформированный блок извлекают и перемещают на место хранения либо транспортируют к месту укладки.
Массивность опалубки, жесткость бортов и креплений необходима для уменьшения вероятности возникновения в опалубке временных напряжений и деформаций, которые обычно возникают при механических воздействиях, а также могут проявиться при смещениях, вызванных загрузкой почти полутора тонн бетона, и способны отрицательно повлиять на качество и геометрию изготавливаемых блоков.
Подвижные узлы опалубки выполнены таким образом, чтобы по возможности максимально заменить трение скольжения на трение качения, что позволяет прикладывать гораздо меньше усилий при перемещении опалубки и других манипуляциях. Практически без затруднений с опалубкой, весящей 3,5 тонны, справляется один человек.
Таким образом, налицо очевидное улучшение условий эксплуатации опалубки как дополнение к основному техническому результату
К преимуществам предлагаемой опалубки следует отнести также исключение виброобработки из числа проводимых технологических операций, что обеспечивает сокращение затрат времени и энергозатрат на производство блоков без ухудшения их качества и отрицательного влияния на их геометрию. Эту возможность обеспечивают конструктивные особенности опалубки при использовании самоуплотняющейся бетонной смеси класса В30 со специально подобранным составом.