14. Сборное, монолитное и сборно-монолитное строительство; преимущества и недостатки. Номенклатура сборных железобетонных конструкций

Упрощенно технология возведения конструкций из монолитного бетона выглядит следующим образом: непосредственно на стройплощадке монтируются специальные формы - опалубки, повторяющие контуры будущего конструктивного элемента, например колонны, стены и т.д., в которые устанавливается по проекту каркас из арматуры и заливается бетон. После набора бетоном необходимой прочности получается готовый конструктивный элемент здания. Опалубочные элементы либо демонтируются (при применении сборно-разборных опалубок), либо становятся частью стены (при использовании несъемной опалубки).

Степень трудоемкости этих четырех процессов можно представить таким образом: устройство опалубки - 25-35%, армирование 15-25%, бетонирование и уход за бетоном 20-30%, распалубливание 20-30%.

В настоящее время перспективность данной технологии признана как строителями, так и заказчиками; она эффективна в первую очередь для возведения комбинированных конструктивных систем (с монолитным каркасом и наружными стенами из штучных материалов).

Кроме того, использование монолитного железобетона целесообразно при возведении фундаментов, подземных частей зданий и сооружений, пространственных конструкций, высотных зданий и других конструкций, а также при строительстве в сейсмических районах.

Рассмотрим основные преимущества монолитного домостроения. Прежде всего, это возможность создания свободных планировок с большими пролетами за счет перехода к неразрезным пространственным системам.

Другим преимуществом данной технологии является возможность создания практически любых криволинейных форм, что также расширяет спектр решений при создании уникальных архитектурных образов зданий.

Конструкции, выполненные по монолитной технологии, практически не имеют швов, следствием чего является отсутствие проблем со стыками и с их герметизацией, а также повышение теплотехнических и изоляционных свойств.

Расход стали снижается на 7-20%, а бетона - до 15% по сравнению с конструкциями из сборного железобетона.

При всех достоинствах монолитного домостроения данная технология (впрочем, как и всякая другая) не лишена и некоторых недостатков.

Производственный цикл в данном случае переносится на строительную площадку под открытым небом, а это значит, что дождь, снег, ветер, жара и холод будут создавать дополнительные трудности производству монолитных конструктивных элементов.

Особые сложности возникают при бетонировании в зимних условиях. Главная проблема состоит в замерзании несвязанной воды затворения в начальный период структурообразования бетона.

Если останавливается реакция гидратации - бетон не твердеет. При раннем замораживании вода при переходе в лед увеличивается в объеме примерно на 9% и вызывает значительные силы внутреннего давления, которые нарушают неокрепшую структуру бетона. На поверхности зерен крупного заполнителя (щебеня) и арматуры образовавшаяся ледяная пленка отжимает цементное тесто от арматуры и заполнителя, что препятствует созданию плотной структуры после оттаивания бетона. При положительной температуре замерзшая вода превращается в жидкость, и процесс гидратации цемента возобновляется, но нарушенные структурные связи в бетоне полностью уже не восстанавливаются. Конечная прочность "замороженного" бетона обычно примерно на 20% ниже проектной, также уменьшаются его плотность, водонепроницаемость, морозостойкость, долговечность.

Если до замораживания бетон наберет необходимую начальную прочность (критическую прочность по морозостойкости), то указанные неблагоприятные процессы не снизят его прочностные показатели и физические свойства.

Основной задачей производства бетонных работ в зимних условиях является обеспечение надлежащих температурных условий выдерживания бетона и сокращение сроков набора им необходимой прочности.

Проведение строительных работ при отрицательных температурах требует применения специальных способов приготовления, подачи, укладки и выдерживания бетона:

применение бетонных смесей с водоцементным отношением до 0,5;

приготовление бетона на быстротвердеющих и высокоактивных цементах;

в отдельных случаях повышение марки цемента или увеличение расхода цемента;

подогрев компонентов бетонной смеси и воды;

подготовка основания, на которое будет укладываться бетон;

очистка арматуры и опалубки от снега и наледи;

выдерживание необходимой температуры до набора бетоном критической прочности;

васпалубливание при температуре контактирующего слоя не ниже +5°С.

Соответствующее технико-экономическое обоснование позволяет определить возможность применения какого-либо из существующих методов зимнего бетонирования, а чаще их комплекса:

Метод "Термоса". Предварительно подогреваются заполнители и вода либо готовая бетонная смесь. Бетон, медленно остывая, а также используя теплоту, выделяющуюся при реакции твердения цемента без искусственного подогрева в утепленной опалубке, набирает заданную прочность. Это наиболее экономичный способ, он хорошо сочетается с добавками-ускорителями и подходит для массивных конструкций.

Бетонирование с применением противоморозных добавок. В бетонную смесь на стадии ее приготовления вводятся добавки, понижающие температуру замерзания воды. Затраты труда при этом методе минимальны, однако период набора критической прочности - самый продолжительный.

Электропрогрев бетона. Температура свежеуложенного бетона повышается до максимально допустимой и поддерживается до приобретения необходимой прочности посредством электричества (провода в теле конструкции, электроды). Необходимая прочность достигается в короткие сроки. Один из наиболее распространенных методов.

Конвективный прогрев бетона. Передача теплоты свежеуложенному бетону осуществляется через воздушную среду при помощи, например, электрокалориферов или тепловых пушек. Этот метод может быть реализован в замкнутом пространстве. Отличается низкой трудоемкостью.

Греющая опалубка. Передача тепловой энергии обеспечивается благодаря непосредственному контакту с опалубкой, оснащенной нагревателями в виде греющих проводов, лент и т.п. В греющую опалубку может быть переоборудована любая инвентарная опалубка.

Номенклатура сборных железобетонных конструкцийС 1960 г. начинает интенсивно развиваться производство сборных железобетонных конструкций. Ныне объем их применения достигает 60 % общего выпуска железобетона. Для изготовления сборного железобетона ежегодно расходуется 9,5 млн т арматурной стали. При этом существенно снизился удельный вес потребления в строительстве кирпича, лесоматериалов и металлических конструкций заводского изготовления. Налажено серийное заводское производство сборных предварительно напряженных конструкций. Объем предварительно напряженных конструкций составляет 30 млн м3. Развивается производство конструкций из легкого бетона на пористых заполнителях (21 млн м3), из ячеистого бетона (4 млн м3) и из высокопрочных бетонов (1,2 млн м3).

Номенклатура сборных железобетонных конструкций массового производства обеспечивает основные потребности капитального строительства. Она включает различные виды плоскостных конструкций (панели стен, плиты покрытий и перекрытий, перегородки и др.), развитие которых идет за счет оптимизации форм и сечений, а также за счет использования пространственной работы элементов зданий и сооружений. Применяются стропильные балки пролетом до 18 м, стропильные фермы пролетами 18 и 24 м, подстропильные конструкции пролетом 12 м, плиты покрытий размером ЗХб, 3X12 м, плиты на пролет П и КЖС размерами 3X18 и 3×24 м. В номенклатуру входят также колонны одноэтажных зданий при высоте от пола до низа стропильных конструкций до 18 м, подкрановые балки пролетами 6 и 12 м, каркасы многоэтажных зданий с сеткой колонн 6X6, 6×9 и 6X12 м, плиты перекрытий, оболочки положительной гауссовой кривизны покрытий зданий с сеткой колонн до 18X30 м и др.