ВАКУУМ-ОПАЛУБКА
VACUUM FORMWORK

Вакуум-опалубка относится к строительству жилых, производственных и общественных зданий.
Вакуум-опалубка (Рис.1) содержит ограничители в виде распорок (3) или перегородок, служащие для фиксации опалубочных щитов на заданном расстоянии друг от друга и препятствующие прогибам опалубки (2) при создании вакуума в пространстве между щитами опалубки, получаемого при помощи вакуумных установок, для крепления опалубки, путем прижатия опалубки к ограничительным устройствам за счет разницы давлений, с целью дальнейшей заливки отвердевающего раствора в межпалубное пространство.
Применяемые в настоящее время похожие технологии (источники: http://antei.org/?page_id=566, http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-128-stroitelnye-raboty/217.htm) служат для придания бетону повышенных прочностных характеристик за счет удаления из бетона избыточной влаги и воздуха, но крепление опалубки производится обычным способом, а не за счет вакуума.
Использование вакуумной опалубки дает возможность возведения стен зданий и сооружений в виде моностен и стен с внутренней теплоизоляцией как из жесткого утеплителя, Рис.1, 2, так и с насыпным утеплителем, Рис.3. Конструктивно стены могут возводиться как с применением съемной опалубки, так и с несъемной опалубкой.
Предварительные испытания на моделях показали, что конструкции с двумя слоями бетона с расположенными между ними распорками, Рис.1, 2, 3, способны выдерживать вертикальные нагрузки в два раза большие, чем моностена, при том же расходе бетона.
Для испытаний были изготовлены квадратные модели (моностена и двухслойная модель) из бумаги толщиной 0,4 мм, высота 7 см со сторонами по мономодели 16 см. На каждую модель, для чистоты эксперимента, было подобрано одинаковое количество бумаги по общей длине, для имитации бетонной плиты. В первом случая модель была изготовлена из склеенных между собой двух слоев бумаги, во втором случае между двумя слоями бумаги, находящимися на расстоянии 10 мм, были установлены распорки на расстоянии 15 мм друг от друга. Под моделями и над моделями была настлана мягкая ткань и листы фанера, для равномерного распределения нагрузки. Результат загрузки моделей показал, что мономодель выдержала нагрузку в 42 кг, а модель с распорками выдержала нагрузку 78 кг. На фото виден ощутимый перекос центра тяжести при испытаниях модели с распорками, в сочетании с большой высотой испытательного груза получилась большая погрешность, что дает право предположить, что модель с распорками способна выдержать нагрузку в два и более раза большую, чем мономодель.
Результаты испытаний позволяют сделать вывод, что вариант стены с распорками, способен принести значительную экономию по расходу бетона, для достижения заданных прочностных характеристик.
Ход и результаты испытаний хорошо видны на фото, прилагаемых на компакт-диске. Состоятельность идеи, крепления опалубки и подъема бетона исключительно за счет разницы давлений, демонстрирует эксперимент, проведенный на рабочей модели, о чем свидетельствует видеосъемка.
Сборка конструкции под заливку бетона может выполнятся как цельными листами утеплителя со вставленными в него распорками, с применением цельной опалубки по высоте стены, Рис.1, так и с применением блочной теплоизоляции, скрепляемой распорками-фиксаторами, Рис.2.
Конструктивные особенности стен, Рис.1, 2, 3, дают возможность герметизировать пространство между слоями бетона для создания вакуума в этом пространстве с целью улучшения теплоизоляционных характеристик стены и проведения дезинфекции и дезинсекции теплоизоляционных материалов с целью увеличения срока их службы. Такие особенности конструкции стен дают возможность применения дешевых спрессованных утеплителей природного происхождения с их периодическим вакуумированием для долговечного применения (тюки прессованной соломы, прессованного сена, опилки, торф и т.д.).
2
Вакуум-опалубка Рис.1 состоит из ограничителей (распорок) (3) или перегородок, которые заранее крепятся либо на жесткой теплоизоляции (1), либо на специальных каркасах для удержания щитов опалубки на заданном расстоянии в результате возникновения усилий за счет разницы давлений между внутренней и внешней сторонами опалубки. Сила прижатия опалубки к распоркам зависит от величины вакуума и может доходить до 10000 кг/м. Высота столба заливки бетона зависит от плотности бетона и величины создаваемого вакуума. Необходим несложный расчет для предотвращения ситуации, когда давление столба бетона изнутри превысит атмосферное давление снаружи, что может привести к вытеканию бетона.
Подбор длины распорок позволяет удерживать щиты опалубки на заданном расстоянии с применением необходимой толщины теплоизоляции и регулировать толщину заливки бетона. Расстояние между распорками выставляется в зависимости от необходимости придания конструкции заданных прочностных характеристик и должно предотвращать прогиб опалубки. Вакуум в межпалубном пространстве создается при помощи вакуумных установок. Заливка бетона производится через отверстия в опалубке, бетон заполняет пустоты в межпалубном пространстве за счет разницы давлений.
Предлагаемый метод позволяет закреплять щиты опалубки для последующей заливки бетона (1, 4) Рис.1 посредством атмосферного давления, что облегчит монтаж и демонтаж опалубки.
Такой метод позволит получать высокие прочностные характеристики бетона за счет удаления при помощи вакуума лишней влаги и воздуха, что даст возможность возводить облегченные конструкции. Одновременная прочность и легкость конструкции обеспечит ей высокую сейсмостойкость.
В процессе монтажа щитов опалубки внутри конструкции специальными насосами создается небольшое разрежение, и достаточно поднести щит к распоркам, чтобы зафиксировать его за счет разницы давлений.
Отработанная технология предполагает:
- доставку утеплителя с распорками и заранее заготовленными нишами для размещения каналов коммуникаций на месте строительства,
- монтаж утеплителя по всему периметру стен;
- монтаж каналов коммуникаций (тонкостенные гибкие пластиковые трубы);
- установка болванок в места проемов;
- установка опалубки (листы - фанера, пластик, фибробетон и т.д., более приемлемый вариант определится в процессе экспериментов). Фиксация опалубки в процессе монтажа идет за счет разрежения, созданного воздуходувками большого расхода (лист прикладывается к распоркам и удерживается в заданном положении за счет небольшого разрежения);
- герметизация опалубки;
- набор вакуума (разрежение в - 0.8 бара обеспечивает прижатие каждого квадратного метра опалубки усилием в 8000 кг);
- подача бетона;
-  удаление лишней влаги;
- выдержка бетона до состояния отвердения, необходимого для снятия опалубки;
- демонтаж опалубки.
1 - утеплитель
2 - съемная опалубка
3 - распорка-фиксатор
4 - бетон
5 - перегородка