МНОГОПУСТОТНАЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННАЯ КЕРАМЗИТОБЕТОННАЯ ПЛИТА ПЕРЕКРЫТИЯ С ПОВЫШЕННОЙ АНКЕРОВКОЙ АРМАТУРЫ

Полезная модель  относится к производству строительных конструкций, а именно к производству многопустотных железобетонных плит перекрытия методом стендового безопалубочного формования.
Из уровня техники известны многопустотные плиты, изготовленные методом безопалубочного формования, например, многопустотное строительное изделие и способ его изготовления по патенту  РФ № 2204665, МПК В 28 В 3/20, 2003 г., согласно которому, укладка на стенде продольной арматуры, установка в передней части стенда охватывающего продольную арматуру горизонтально-подвижного формовочного агрегата, укладка в процессе его непрерывного перемещения вдоль продольной арматуры бетонной смеси на поддон стенда при формовании многопустотного массива тела строительного изделия, разрезка на отдельные изделия, выдержка изделия для набора распалубочной прочности, образование в два этапа в продольных пустотах отформованного массива симметричных петлевых захватов из устанавливаемых в двух уровнях и контактирующих друг с другом в точках пересечения крестообразно расположенных арматурных стержней, с образованием симметричного петлевого захвата, производят обрушение участков верхней поверхности бетонного массива над размещенными в его пустотах захватами из арматурных стержней с образованием сквозных захватных гнезд. Описанная технология изготовления относится, в основном,  к  устройству строповочных элементов в изделии для осуществления его разопалубки, перемещения грузо-подъемными механизмами  и монтажа на строительной площадке.
Известны сборные многопустотные железобетонные панели перекрытия легкобетонные предварительно напряженные армированные стержнями из стали класса А-IV согласно серии ИИ-04-4 «Панели перекрытий железобетонные» выпуск 21. Данная конструкция включает в себя многопустотную плиту, выполненную из легкого бетона и предварительно напряженную стержневую или проволочную арматуру, натянутую на упоры. Данная конструкция обладает повышенными теплотехническими свойствами и пониженным весом, однако имеет дополнительное армирование в виде сеток и каркасов, что повышает цену изделия.
Известно, также, техническое решение по патенту на полезную модель № 115379 МПК  E04B 5/02, опубл. 27.04.2012г.  многопустотная предварительно напряжённая керамзитобетонная плита перекрытия, изготовленная методом стендового безопалубочного формования.  Средняя часть бетонного тела плиты выполнена из керамзитобетона. Внутри бетонного тела имеются пустоты, ориентированные вдоль тела плиты. Приопорные участки плиты выполнены из тяжелого бетона и являются анкерами для арматуры из высокопрочной предварительно напряженной проволоки, установленной в теле плиты. Многопустотная предварительно напряженная железобетонная плита перекрытия  изготавливается на стенде безопалубочного формования. Предварительно напряженная  высокопрочная проволока натянута на упоры. Многопустотная плита перекрытия разделена на участки: приопорные и срединные. Приопорные участки выполнены из тяжелого бетона и повышают анкеровку высокопрочной проволоки. Серединная часть плиты выполнена из керамзитобетона. Изготавливают многопустотную плиту перекрытия следующим образом: вначале высокопрочная арматурная проволока  натягивается на упоры, устанавливаемые на концах стенда,  после этого происходит бетонирование многопустотной плиты  на стенде безопалубочного формования. При этом на приопорных участках плиты укладывается тяжелый бетон, а на срединных участках ведется подача керамзитобетона. Приопорные участки, выполненные из тяжелого бетона, выполняют функцию анкеров для предварительно напряженной арматурной проволоки и на них распространяются известные строительные нормы, применяемые при расчете анкеровки. Пустоты выполняются при помощи стандартных пустотообразователей. Анкеровка высокопрочной проволоки достигается применением на приопорных участках тяжелого бетона.
Недостатком описанной многопустотной плиты,  по мнению заявителя, является выполнение плиты из неоднородного материала, а именно, выполнение участков плиты из тяжелого бетона, которые являются анкерами для арматуры, а среднюю часть плиты из легкого бетона. Но данное техническое решение сложно выполнимо в фактических условиях производственного процесса при массовом изготовлении изделий по технологии стендового безопалубочного формования, так как необходимо менять  бетонную смесь в формовочной машине в течение времени изготовления  каждого изделия на формовочном стенде.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является полезная модель по патенту № 133548, МПК E04B 5/02, опубл.20.10.2013г., многопустотная предварительно напряженная керамзитобетонная плита перекрытия с повышенной анкеровкой арматуры, содержащая тело плиты, в котором выполнены внутренние пустоты, ориентированные вдоль него, и рабочую арматуру из высокопрочной предварительно напряженной проволоки, в которой приопорные участки тела плиты выполнены из керамзитобетона с добавлением металлической фибры или фибры из композитных материалов. Известное техническое решение предполагает выполнение тела плиты из однородного материала, в котором, для повышения надёжности анкерного крепления приопорные участки выполнены из керамзитобетона с добавлением металлической фибры или фибры из композитных материалов, что усложняет технологию и повышает стоимость готового изделия. Кроме того, технология безопалубочного формования подразумевает процесс производства из жестких смесей, а в жестких смесях, как показывает практика, применение фибры нецелесообразно в виду ее недостаточной анкеровки в керамзитобетонном камне. В процессе производства смесь становится нетехнологичной (не сыпучая), что затрудняет ее попадание в рабочие органы формующей машины.
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании многопустотной плиты перекрытия, изготовленной по  стендовой  безопалубочной технологии, из керамзитобетонной смеси, обеспечивающей надежную анкеровку предварительно напряженной  арматуры без усиления опорной зоны плиты.
Задача решается путём применения керамзитобетона  с высоким классом  по прочности на сжатие В30, где в бетонной смеси, в качестве крупного заполнителя применён высокопрочный керамзитовый гравий округлой формы, смеси фракций 0-20 мм и  низким водопоглощением  от 5% до 15%, в сравнении с требованиями ГОСТ 32496-2013 «Заполнители пористые для легких бетонов. Технические условия», а также, за счёт дополнительного использования в качестве рабочей предварительно напряженной арматуры стальных арматурных семипроволочных стабилизированных канатов.
Техническим результатом применения предлагаемой многопустотной  предварительно напряженной керамзитобетонной плиты перекрытия является обеспечение высокого качества и  надежности  конструкции,  а также исключение заделки пустот в торцах плит, в случае, когда  величина напряжений в стенах от нагрузок вышележащих этажей не должна превосходить 2,4 МПа (серия ФГБУ «ЦНИИП Минстроя России»), при этом позволяет обеспечить надежную анкеровку рабочей арматуры без применения дополнительных средств.
Сущность полезной модели заключается  в том, что в многопустотной предварительно напряженной керамзитобетонной плите перекрытия, с повышенной анкеровкой арматуры, изготавливаемой методом безопалубочного формования и содержащей тело плиты, в котором выполнены внутренние пустоты, ориентированные вдоль него, и рабочую арматуру из высокопрочной предварительно напряженной арматуры, тело плиты полностью выполнено из керамзитобетона с высоким классом по прочности на сжатие,  в котором применен в качестве крупного заполнителя керамзитовый гравий  округлой формы, смеси фракций 0- 20 мм, с  низким водопоглащением, позволяющий обеспечить плотную структуру отформованного монолита по всей длине изделия, а в качестве рабочей арматуры применены стальные арматурные семипроволочные,  предварительно напряжённые стабилизированные канаты.
Полезная модель поясняется  графическими материалами.
На фиг.1  приведен общий вид предлагаемой многопустотной предварительно напряжённой керамзитобетонной плиты перекрытия в момент изготовления плиты на стенде безопалубочного формования (до разрезки).
На фиг.2  -  многопустотная предварительно напряжённая керамзитобетонная плита перекрытия в сечении.
На фиг. 1 изображен стенд 1, с активным торцом, 2 и пассивным торцом 3. На стенде размещена плита 4. Многопустотная керамзитобетонная плита перекрытия 4  (фиг.1) содержит тело плиты  (фиг.1,2), выполненное из керамзитобетона с высоким классом по прочности на сжатие,  где в бетонной смеси, в качестве крупного заполнителя применён высокопрочный керамзитовый гравий с прочностью              6 МПа по ГОСТ 9758-2012,  округлой формы смеси фракций 0-20 мм  который создаёт плотную структуру отформованного монолита по всей длине изделия (см. поясняющую фотографию). Предварительно напряженная конструкционная проволока 5 расположена  в верхней части плиты, а рабочая арматура 6 расположена в нижней части  тела плиты 4.  В теле  плиты 4 выполнены пустоты 7 (фиг. 2), ориентированные вдоль пролета тела  плиты. Рабочая арматура 6 выполнена в виде стальных арматурных семипроволочных предварительно напряженных канатов, стабилизированных по ГОСТ Р 53772-2010.  Тело  плиты 4 выполнено из  однородной массы керамзитобетона высокого класса по прочности на сжатие В30 с керамзитовым гравием округлой формы в качестве крупного заполнителя обеспечивающего плотную структуру отформованного монолита по всей длине изделия. В теле  плиты 4 выполнены монтажные петли 8 Продольные пустоты 7 имеют  специальную «череповидную» форму, которая создает дополнительную анкеровку (обжатие) рабочей арматуры в нижней зоне плиты при отпуске натяжения, за счет наличия боковых выемок 9  (фиг.2). На стенде 1 закреплена металлическая гребёнка 10, и установлены цанговые зажимы 11 (фиг.1).
На фиг.1 стрелкой показано направление производства.
Изготовление многопустотных плит перекрытий по стендовой технологии безопалубочного формования осуществляют следующим образом. На подогреваемом металлическом стенде 1,  через специальную систему роликов формующей машины (на фиг. не показаны) и металлическую гребенку 10 (фиг. 1), предварительно напряженная проволока 5 (фиг. 2) для верхней зоны и арматурные канаты 6 для нижней зоны,  подаются на стенд. При помощи специальных цанговых зажимов 11 (фиг. 1) концы канатов 6 и проволоки 5 закрепляются на задней пластине многофункциональной вагонетки (на фиг. не показано). Вагонетка приводится в движение и перемещает захваченные концы арматуры в сторону пассивного торца  3 стенда 1. При достижении пассивного торца стенда, цанговые зажимы 11 снимают, а канаты и проволоку устанавливают строго в указанные места (согласно заданию на армирование) торцевой упорной пластины и фиксируют цанговыми зажимами 11 (фиг. 1). После установки арматуры и цанговых зажимов, убирают образовавшуюся арматурную петлю. После чего, со стороны активного торца стенда, производят обрезку каната 6 таким образом, чтобы оставшийся край каната после прохождения через вторую упорную пластину и установки цангового зажима имел достаточную длину для  возможности его захвата (гидродомкратом). Затем многофункциональная вагонетка возвращается к активному торцу 2 стенда и процесс армирования повторяется.  После этого, при помощи гидродомкрата осуществляется процесс механического натяжения арматуры, сначала рабочую арматуру нижней зоны, затем конструктивную арматуру верхней зоны.
Далее, следует процесс формования, при котором керамзитобетонная смесь в формующую машину подается послойно, сначала в нижнюю зону и после уплотнения - в верхнюю зону, с последующим уплотнением. Керамзитобетонная смесь  с высоким классом  по прочности на сжатие В30, где в бетонной смеси, в качестве крупного заполнителя применён высокопрочный керамзитовый гравий округлой формы, смеси фракций 0-20 мм с прочностью 6 МПа по ГОСТ 9758-2012 и  низким водопоглощением.
Округлая форма керамзитового гравия обеспечивает равномерное попадание керамзитобетонной смеси во все формующие органы формовочной машины. Для обеспечения требуемой категории лицевой потолочной поверхности А2 в соответствии с ГОСТ 9561-2016 «Плиты перекрытий железобетонные многопустотные для зданий и сооружений. Технические условия», перед подачей нижнего слоя подается водяное зеркало. Для обеспечения стабильности керамзитобетонной смеси по жесткости, используется автоматизированный процесс приготовления и транспортировки к месту формования.
Разметку на плиты заданного типоразмера производят при помощи разметочной машины. Установку строповочных петель в свежеотформованное бетонное полотно производят в пустотный канал 7. Далее устанавливают строповочную  петлю 8, и производят её омоноличивание бетоном. Затем выполняют укрытие стенда армированным водонепроницаемым покрывалом для образования пленки на поверхности бетона (на фиг. не показано). После чего производят тепловую обработку изделия, которая заключается в передаче тепла свежеотформованному изделию от нагретой металлической поверхности, на которой оно и было изготовлено. Длительность процесса тепловой обработки составляет 16 часов. Процесс тепловой обработки начинается в момент окончания формования и открытия задвижки подачи теплоносителя с обеспечением заданной температуры на входе. При достижении бетоном передаточной прочности, 70% от марочной, но не менее 21 МПа, производят отпуск напряжения с арматуры.  Готовые плиты снимают со стенда при помощи специальных автозахватов, либо канатными стропами путем зацепки крюками на стропах за  образованные монтажные петли.
В качестве заглушек, при установке монтажных петель, используется бетон после обрушения верхней полки плиты, цель которого исключить вытекание бетона омоноличивания из зоны установки строповочной петли и обеспечить его тщательное уплотнение бетонной смесью класса по прочности не ниже В22,5, имеющей подвижность О.К. = 6 - 8 см с таким расчетом, чтобы, бетонная смесь полностью заполнила пространство под сводом пустотного канала.
Для  устройства выборок, вырезов и различных технологических отверстий используется традиционное оборудование.
Процесс распиловки затвердевшего монолита на плиты заданного типоразмера производится специальной автоматической резательной машиной, оборудованной режущим диском с алмазосодержащими брикетами.
Использование предлагаемой многопустотной предварительно напряженной керамзитобетонной плиты перекрытия, полностью выполненной из керамзитобетона с высоким классом по прочности,  в котором применен в качестве крупного заполнителя керамзитовый гравий  округлой формы, обеспечивающий создание  плотной структуры отформованного монолита по всей длине изделия, позволяет обеспечить высокое качество и надежность конструкции,  которая,  совместно с применением в качестве  рабочей арматуры стальных арматурных семипроволочных предварительно напряженных канатов, обеспечивает надежную анкеровку рабочей арматуры без применения дополнительных средств. Вышеупомянутые характеристики плиты подтверждаются созданием серии рабочих альбомов с расчетом несущей способности плит перекрытий, разработанных ФГБУ «ЦНИИП Минстроя России» для производства в АО «Завод ЖБК-1», фактическими испытаниями плит перекрытий методом нагружения по ГОСТ 8829-2018 «Изделия строительные железобетонные и бетонные заводского изготовления.  Методы испытаний нагружением. Правила оценки прочности, жесткости и трещиностойкости», и отражены в актах испытаний».  Кроме того, следует отметить, что в настоящее время подготовлено серийное производство керамзитобетонных плит.
Таким образом, задача, стоящая перед изобретением, решена.