Друкувати цей розділДрукувати цей розділ

Тема 10. Бетонні та залізобетонні роботи

2. Опалубні роботи

Опалубка – тимчасова допоміжна конструкція для забезпечення форми, розмірів і положення у просторі монолітної конструкції, що зводиться. До складу опалубки входять щити (форми), які забезпечують форму, розміри і якість поверхні монолітної конструкції, риштування для підтримування опалубних форм та розміщення бетонників, елементи кріплення (рис. 8.3).

В опалубні форми укладають бетонну суміш, де вона твердне до досягнення бетоном потрібної міцності. Після цього опалубку розбирають, якщо не використовують таку, яка після бетонування залишається у конструкції, створюючи її зовнішню поверхню.

Вимоги до опалубки:

-внутрішні контури опалубних форм мають відповідати проектним розмірам монолітної конструкції;

-якість внутрішньої площини опалубних форм (палуба) має забезпечувати потрібну якість зовнішньої поверхні монолітної конструкції;

-міцність і жорсткість мають бути достатні для забезпечення постійних розмірів і форми під впливом навантажень, які виникають у процесі виконання робіт;

-прогинання зібраної опалубки і формоутворювальних елементів не повинно перевищувати 1/400 прогону для вертикальних поверхонь монолітних конструкцій і 1/500 – для перекриттів;

- конструкція опалубки має забезпечувати мінімальні витрати на її влаштування, відповідну трудомісткість виконання робіт.

Найраціональніше застосовувати уніфіковані конструкції опалубки з максимальною кількістю серійно виготовлених деталей і взаємозамінних елементів. Опалубка повинна бути виготовлена централізовано і постачаться у вигляді, придатному до збирання і експлуатації без додаткового опрацювання і виправлення. Конструкція має давати змогу виконувати укрупнення з наступним монтажем панелями або блоками. Вона має забезпечувати багатобазовість використання, яка залежно від виду і матеріалу може бути від 20 до 400 разів.

Рис. 8.3. Опалубка колон, ребристого перекриття, прогонів і стін: а – опалубка колони з інвентарних елементів; б – те саме, з дощок; в – опалубка балки і плити ребристого перекриття; г – те саме, прогону і балок; д – переріз опалубки прогону; е – металева опалубка колони і прогону; є – міжповерхові стояки підтримувальних риштувань; ж – опалубка стіни з уніфікованих щитів; 1, 21 – інвентарні щити; 2 – риштування; 3 – короб колони; 4 – хомути; 5 – оголовок стояка; 6 – притискні дошки; 7 – підкружальні дошки; 8 – кружала; 9 – фризові дошки; 10 – бокові щити; 11 – дно короба; 12 – щити опалубки плити; 13 – стяжка; 14 – схватка; 15,20 – стояки; 16 – забетоноване перекриття; 17 – лаги під стояки; 18 – розшивний; 19 – перекриття, що бетонується; 22 – елементи кріплення

Навантаження на опалубку. На встановлену вертикально опалубку діють тиск бетонної суміші та динамічні сили від її скидання і вібрування. Крім того, на опалубку значних розмірів діють вітрові навантаження, а при застосуванні зовнішніх вібраторів – додаткові навантаження в місцях їх кріплення.

Боковий тиск бетонної суміші залежить від її властивостей – щільності, рухливості, терміну тужавлення тощо, прийнятої технології бетонування (товщини шарів укладання, режиму вібрації, тиску нагнітання або режиму завантажування опалубки, сил тертя укладеної бетонної суміші з опалубкою, температурних умов навколишнього середовища). Тиск розподіляється у межах активного шару бетонної суміші – приблизно на глибині, що дорівнює 2/3 висоти цього шару, тиск максимальний (ртах), у нижній частині він становить 0,4–0,5 м/год (ртах ).

Максимальний боковий тиск бетонної суміші при ущільненні внутрішніми вібраторами:


де γ – густина бетонної суміші, кг/м3 ;

h – висота укладеного шару бетонної суміші, що передає тиск на опалубку, м;

R – радіус дії вібраторів, м;

 υ – швидкість бетонування, м/год;

k1 – коефіцієнт, що враховує рухливість бетонної суміші k1 1 = 0,8 – для сумішей рухливістю 0–2 см, k,= 1,0 – рухливістю 4–6 см, k,= 1,2 – рухливістю 8–12 см; k1, – коефіцієнт, що залежить від температури укладеної бетонної суміші:

k2 = 1,15 – для сумішей з температурою 5–7 °С; k2= 1,0 – з температурою 12– 17 °С; k2= 0,85, з температурою 28–32 °С.

Розподіл тиску бетонної суміші на опалубку може бути також прийнятим за аналогією з розподілом гідростатичного тиску, але з деяким перевищенням. Сила бокового тиску при цьому у результаті:


Додаткові навантаження від опускання бетонної суміші і вібрування приймають рівними 4кПа, а від вивантажування з баддів місткістю більше ніж 0,8 м 3 – 6кПа.

При розрахунках горизонтальної опалубки враховують вертикальні навантаження – вага до маси опалубки, підтримувальних елементів, арматури та укладеної бетонної суміші, навантаження від людей і транспортних засобів – 2,5кПа, динамічну дію вібрування – до 2кПа, зосереджені навантаження від робітника – 1,3кН і транспортних засобів – до 2,5кН.

При визначенні розрахункових навантажень враховують коефіцієнти від перевантаження: 1,1 – власної маси опалубки і риштувань, 1,2 – маси бетону, арматури і вітрового навантаження, 1,3 – інших видів навантажень. Також виконують розрахунки опалубки на міцність і прогинання.

Види опалубки. Опалубку розрізняють за

-кількістю циклів використання – опалубка неінвентарна одноразового використання, інвентарна багаторазового,

-матеріалами виготовлення: дерево, метал, синтетичні матеріали, матеріали на основі цементних в’яжучих і комбінованх;

-за конструктивними особливостями – індивідуальна, незнімна, розбірно-переставна, підйомно-переставна, об’ємно-переставна, блокова, ковзна, котюча, пневматична, механізований опалубний агрегат.

Індивідуальну опалубку застосовують для зведення конструкцій складних індивідуальних форм. Проектують для кожної конструкції окремо – проект опалубки може бути не менш складний, ніж проект самої конструкції. Незважаючи на індивідуальність конструкції опалубки, у ній мають бути максимально застосовані елементи інвентарної опалубки (щити, кріплення тощо) і передбачено наступне використання матеріалів. Незнімна опалубка складається з формоутворювальних елементів (плит, шкаралуп, блоків), кріплень і підтримувальних елементів. Після бетонування формоутворювальні елементи з монолітної конструкції не знімають – вони утворюють з нею одне ціле. Кріплення і підтримувальні елементи залежно від конструктивних рішень можуть бути знімні або незнімні. Залежно від матеріалу формоутворювальних елементів незнімні опалубки поділяють на залізобетонні, армоцементні, фібробетонні, склоцементні, азбестоцементні, металеві і синтетичні. За функціональним призначенням розрізняють опалубки, формоутворювальний засіб, опалубкооблицювання (захисну або декоративну), опалубкогідроізоляцію, опалубкотеплоізоляцію. Незнімну опалубку використовують у разі зведення монолітних конструкцій у важкодоступних місцях, стиснених умовах, інших випадках при економічній доцільності.

Розбірнопереставна опалубка складається з окремих щитів, підтримувальних елементів і кріплень. На висоті опалубні щити підтримують риштування з інвентарних стояків і прогонів. Розрізняють два основних види розбірнопереставної опалубки – дрібно- та великощитову (рис. 8.4).


Рис. 8.4. Розбірнопереставна опалубка


Продовженні рис. 8.4. Розбірнопереставна опалубка: а – уніфікована дрібнощитова опалубка; б – великощитова опалубка стін; 1 – дрібні щити; 2 – отвори в каркасі для кріплення щитів; 3 – кутовий щит; 4, 14 – ребро; 5,13 – палуба; 6, 23 – схватки; 7 – кутовий блокувальний елемент; 8 – монтажний кутик; 9 – розсувний стояк; 10, 17 – монтажний підкіс; 11 – навісні риштування; 12 – елементи кріплення; 15 – стяжка; 16 – консольні риштування; 18 – механічний домкрат; 19 – анкер; 20 – підкіс-розчалка; 21 – в’язі жорсткості; 22 – розпірка; 24 – маякова дошка

Дрібнощитова опалубка включає елементи масою до 50 кг, які можна встановлювати вручну. Основним елементом великощитової опалубки є великорозмірна панель – суцільна або зібрана з дрібних щитів, площею від 2 до 40 м 2 , що встановлюється за допомогою крана. Цей вид застосовують під час зведення різноманітних конструкцій у промисловому, цивільному, транспортному, інших видах будівництва.

 Блокова опалубка (рис. 8.5, а, б) – це форма, яку монтують і демонтують у цілому вигляді за допомогою крана. Застосовують для бетонування однотипних конструкцій (фундаментів, колон, балок тощо) і конструкцій або будівель, які мають однакові повторювані структурні форми (ребристі плити, житлові будинки).


Рис. 8.5. Блок-форми та об’ємно-переставна опалубка: а – жорстка нерознімна блок-форма фундаментів; б – складна блок-форма з елементів дрібнощитової уніфікованої опалубки; в – об’ємно-переставна опалубка; 1 – опалубка східців; 2 – форма підколонника; З – монтажні петлі; 4 – кронштейн для обпирання домкратів; 5 – елементи кріплення; 6 – схватки; 7 – опалубка маяків; 8 – центральна вставка; 9 – Г-подібний щит; 10 – шарнірний розпалубний механізм; 11 – регулювальний підкіс; 12 – гвинтовий домкрат; 13 – котки; 14 – щит торцевої стіни; 15 – риштування 

Для бетонування фундаментів під колони використовують блок-форми – нерознімні індивідуальні для невеликих за об’ємом фундаментів (4–8 м 3 , до 2 м (висотою), рознімні для фундаментів більших розмірів (до 12 м 3 , 6 м завширшки). Застосування опалубки є ефективним, якщо є більш як 30 однотипних конструкцій однакових розмірів.

При різнотипних фундаментах раціонально використовувати універсальні блок-форми з набору уніфікованих великорозмірних елементів, які монтують і з’єднують у різних сполученнях.

Блокові опалубки для бетонування колон, балок або стін будівель складаються з модульних щитів і уніфікованих з’єднувальних елементів. Їх переобладнують на інші розміри зміною набору щитів і відстані між з’єднувальними елементами.

Об’ємнопереставні опалубки застосовують для зведення монолітних багатоповерхових будівель і розподіляють на демонтаж у горизонтальному або вертикальному напрямі.

Об’ємнопереставну опалубку, що витягується горизонтально (рис. 8.5, в), застосовують під час зведення монолітних багатоповерхових будівель з несівними поперечними стінами. Це П-подібна металева конструкція з опалубними елементами перекриття і бокових стін. Її використання зумовлює одночасне бетонування поперечних несівних стін та перекриття. Після бетонування блоки опалубки демонтують з використанням спеціальних пристосувань у прорізи зовнішніх стін або в прорізи у перекритті і переставляють на наступний поверх

. Об’ємнопереставну опалубку, демонтовану у вертикальному напрямі, застосовують у процесі зведення монолітних будівель змінної конструктивної схеми (з поперечними та поздовжніми несівними стінами). Її використання дає змогу сумістити виготовлення зовнішніх і внутрішніх монолітних стін.

Підйомно-переставну опалубку (рис. 8.6, а) застосовують під час поярусного бетонування висотних споруд із змінними та постійними поперечними розмірами по висоті (димарів, градирень тощо). Опалубка для бетонування споруд конічної форми складається з трапецеподібних щитів, які утворюють зовнішню і внутрішні оболонки. Оболонки прикріплюють до системи фіксувальних і напрямних конструкцій, що підвішується до підйомного механізму, встановленого у центрі будівлі. Бетонування споруди виконують поярусно. Після досягнення бетоном потрібної міцності опалубку переставляють на наступний ярус, регулюючи при цьому у радіальному напрямку.

Ковзна опалубка (рис. 8.6, г, д) при переміщенні по висоті не відділяється від конструкції, яку бетонують, а ковзає по її поверхні за допомогою підйомних пристроїв. Цю опалубку застосовують для бетонування висотних будинків і споруд з незмінною за висотою формою плану ядра жорсткості будівель, силосні башти, елеватори, багатоповерхові будівлі тощо. Ковзна опалубка складається з опалубних щитів, підвішених до П-подібних домкратних рам, домкратів, робочого майданчика і підвісних риштувань. Опалубні щити 1,1–1,2 м висотою, виготовлені з металу, встановлюють по зовнішньому і внутрішньому контурах споруди, яку бетонують. Для зменшення зусиль тертя при підйомі опалубки щитам надають конусності від 1/500 до 1/200 висоти щита розширенням донизу, що зменшує можливість обривання бетону. При зведенні споруди опалубку піднімають за допомогою домкратів, які спираються на домкратні стержні.

 Домкратні стержні – основні несівні елементи опалубки, що виготовляють із сталі діаметром 25–32 мм і розміщують вертикально у каналах стіни конструкції, яка бетонується, на відстані 1,5–2 м один від одного. Під час піднімання забетонованої конструкції домкратні стержні нарощують. Швидкість бетонування у ковзній опалубці становить до 3 м на добу, виробіток на одного робітника у день – 1–1,2 м 3 бетону.


 


Продовження рис. 8.6. Підйомно-переставна, котюча, ковзна та пневматична опалубки: а – підйомно-переставна опалубка; б – горизонтально-переміщувана (котюча) опалубка для бетонування стін; в – те саме, тунелів; г – ковзна опалубка, розріз; д – те саме, розміщення в плані під час бетонування круглих та прямокутних споруд; е – схема гідравлічного домкрата; є – пневматична опалубка; 1 – стіна, що бетонується; 2 – щит опалубки; 3 – механізм радіального переміщення; 4 – робочий настил; 5 – підвісні зовнішні риштування; 6 – те саме, внутрішні; 7 – підйомник; 8 – зовнішні риштування; 9 – напрямні стояки; 10 – з’єднувальна балка; 11 – лебідка вертикального приводу щитів опалубки; 12 – вібробункер; 13 – драбина; 14 – привід горизонтального переміщення; 15 – рейкова колія; 16 – тюбінги; 17 – гідроізоляція; 18 – гідроциліндр; 19 – гідравлічний домкрат; 20 – домкратна рама; 21 – домкратний стержень; 22 – отвір для вертикальних комунікацій; 23 – верхній затискний пристрій; 24 – пружина; 25 – поршень; 26 – нижній затискний пристрій; 27 – захисна трубка; 28 – оболонка пневмоопалубки; 29 – фундамент; 30 – клапан для впускання повітря; 31 – те саме, для випускання; 32 – арматура; 33 – набризкування бетонної суміші: І–IV – послідовність спорудження конструкції у пневматичній опалубці з набризкуванням бетонної суміші

 

Котюча опалубка (рис. 8.6, б, в) – це форма з механічним пристроєм відривання, опускання або стулювання, встановлена на візках, що переміщуються по колії. Її застосовують для бетонування довгих лінійних споруд постійного перерізу по довжині – тунелів, траншейних складів, протяжних стінових конструкцій. Бетонування конструкцій у котючій опалубці виконують ділянками. Після закінчення бетонування на ділянці опалубку переводять у транспортне положення і переміщують на суміжну ділянку.

 Пневматичну (надувну) опалубку (рис. 8.6, є) застосовують для бетонування купольних і склепінчастих покриттів із залізобетонних оболонок 30–100 мм товщиною. Її встановлюють у наступний спосіб – виготовлену з синтетичної, прогумованої тканини або армованої гуми оболонку закріплюють до фундаменту споруди. В оболонку нагнітають повітря, і вона набирає потрібної форми.

Бетонування виконують залежно від методу влаштування конструкцій як після, так і до піднімання опалубки. В останньому випадку бетонну суміш укладають на розстелену горизонтально оболонку опалубки, після чого в останню нагнітають повітря, створюючи потрібну форму конструкції. При досягненні бетоном потрібної міцності повітря з оболонки випускають і опалубка відділяється від забетонованої конструкції.

Механізовані опалубні агрегати – це системи, які забезпечують механізацію і автоматизацію всього робочого циклу використання опалубки, включаючи її встановлення на ділянці бетонування, переведення у робоче положення, розпалублення та переміщення на чергову ділянку. Такі агрегати застосовують під час зведення висотних оболонок із змінними геометричними розмірами за висотою (градирень), лінійних конструкцій та споруд значної довжини (тунелів, колекторів, стін). Їх економічно доцільне використання при значних обсягах робіт.

Опалубки будь-якого виду, оснащені нагрівальними елементами та пристроєм контролю і регулювання температурного режиму, називають термоактивними і застосовують для обігрівання бетону в зимових умовах або для прискорення його твердіння.