4.4.2 Конструктивные особенности опалубочных систем

Сборно-разборные опалубки многократного применения. Применение современных опалубочных систем в монолитном домостроении значительно повышает тех нелогичность строительства Сроки, качество возведе­ния конструкций во многом определяет применяемая опалубка

Опалубочные системы должны отвечать предъяв­ляемым к ним требованиям по конструктивной прочности, надежности и долговечности, иметь высокие механические свойства. В зависимости от назначения опалубки должны соответствовать требованиям по допустимым нагрузкам и прогибам.

К опалубочным системам также предъявляются высокие требования по точности изготовления и надеж­ности. Качественные опалубки, возможно, изготавли­вать только на современном оборудовании, используя передовые технологии. Опалубки могут изготавливаться как полностью стальными (рис. 4.32), так и комбинированными (с эле­ментами из других материалов). Применяемый мате­риал существенно влияет как на технические характеристики опалубок, так и на их стоимость. Производят стальные опа­лубочные системы, как зарубежные заводы-изготови­тели, так и отечественные.

Рисунок 4.32 - Стальная опалубка

Сталь, используемая для изготовления опалубок, применяется оцинкованная или гальванизированная с порошковым покрытием. Покрытие не только защищает сталь от коррозии, но и обеспечивает быструю очистку опалубки в процессе эксплуатации. Сталь, как известно, обладает высокой несущей способностью, хорошей сопротивляемостью деформациям. Кроме стали для производства опалубочных систем применяется и алюминий (рис. 4. 33), точнее сплав алю­миния и кремния (для повышения прочностных характе­ристик).

Рисунок 4.33- Обшщий вид алюминиевой опалубки

Алюминий - легкий, прочный и устойчивый к воздействию агрессивной среды металл. Но он подвер­жен коррозии, поэтому алюминиевые элементы должны подвергаться специальной антикоррозионной обра­ботке. Алюминиевая опалубка легче стальной в три ра­за, что существенно уменьшает стоимость и трудоем­кость транспортировки и монтажа опалубки. Но в то же время алюминиевые элементы практически не подле­жат восстановлению и легче подвержены деформации, чем стальные. Применение принципа экструзии для про­изводства алюминиевых элементов опалубки позво­ляет добиться необходимой жесткости конструкции.

Использование древесины для изготовления эле­ментов опалубки обусловлено ее относительно низкой ценой. Преимущественно для изготовления деревянных элементов применяют клееную древесину. Клееные элементы обладают малой деформативностью и высо­кой прочностью. Но древесина, как известно, обладает и существенным недостатком гигроскопичностью. Дере­вянные элементы впитывают воду из бетона, изменяя при этом свои размеры, снижается их грузоподъемность и появляется прогиб.

При механических повреждениях деревянные эле­менты опалубки не всегда поддаются восстановлению, и значит, требуется их частая замена.

Для быстроизнашивающихся, часто заменяемых (так называемых расходных) элементов используют фане­ру, клееную древесину и пластмассу.

Современные опалубочные системы можно классифицировать по различным критериям. По области при­менения - опалубки для стен, перекрытий, колонн, лифтовых шахт и др. Необходимо понимать, что это достаточно условное деление, так как опалубочные системы для стен могут позволять изготавливать и ко­лонны. Разработаны также и многофункциональные и универсальные опалубки.

По конструктивным особенностям опалубки могут быть рамными и балочными. Рамные и балочные опалубки применяют при строительстве различных конструкционных элементов стен малоэтажных и высотных зданий различной конфигу­рации, перекрытий, колонн, шахт лифтов, и т. д.

Разработаны также опалубочные системы для вы­полнения специальных задач: опалубка кольцевых стен с изменяемым радиусом, переставная опалубка, тун­нельная опалубка, односторонняя опалубка, и др.

Рассмотрим более подробно некоторые типы опа­лубочных систем для возведения стен.

Рамные опалубочные системы. Рамная опалубочная система включает в себя кар­касные щиты, подпорные элементы и детали крепежа. Могут при необходимости использоваться угловые элементы (внешние и внутренние), а также под­мости для бетонирования и леса.

Основой рамных опалубочных систем являются каркасные щиты. Они состоят из несущей металлической рамы (стальной или алюминиевой), ребер жесткости и опалубочной плиты. Рама из замкнутого полого профи­ля с фасонным гофром предохраняет торцы опалубоч­ной плиты от повреждений и позволяет соединить эле­менты в любом месте. Металлический каркас не только обеспечивает необходимую жесткость опалубочной конструкции, но и значительно облегчает и ускоряет монтаж модульных элементов.

Опалубочная плита изготавливается обычно из многослойной фанеры. Но у фанеры как древесного материала есть недостатки, о которых шла речь выше. Поэ­тому деревянные опалубочные плиты чаще, по сравне­нию с остальными элементами опалубок, нуждаются в ремонте и замене. Ряд фирм, выпускающих опалубочные системы, сегодня занимаются вопросом увеличения количества циклов эксплуатации опалубки и улучшения качества поверхности бетона.

Одной из таких новых разработок является новый «сэндвич» - материал, разработанный немецкими специалистами. Его отличают: низкая гигроскопичность, меньший вес по сравнению с фанерой, стойкость к уль­трафиолетовому излучению, стойкость к механическим повреждениям, малая прилегаемость к бетону и упро­щенная очистка.

«Сэндвич» - материал состоит из слоя пенопропилена, облицованного с двух сторон алюминиевыми листа­ми и слоями РР-полипропилена. Данный материал применяется для производства опалубочных плит. Цена 1 м² такой плиты приблизительно в два раза выше, чем фанерного щита, однако она обеспечивает большее количество циклов использования опалубки и улучшенное качество бетона.

Для получения ровной поверхности стены или пере­крытия важным моментом является сохранение геометрии опалубки в процессе замоноличивания. Каждая фирма - производитель уделяет огромное вни­мание разработке оригинальных соединительных деталей (замков, анкерных элементов, накладок, и др.), позволяющих легко осуществлять надежное, прочное, с ровными стыками крепление элементов опалубки. Соединения между элементами опалубки должны выполняться таким образом, чтобы каркас сис­темы мог воспринимать высокие нагрузки на сжатие, растяжение и изгиб. Достоинством крепежных систем опалубки считается возможность сборки вручную с применением простейших инструментов, а также воз­можность применения минимального количества сое­динительных элементов для обеспечения требуемой жесткости конструкции.

Номенклатура крепежных изделий, предлагаемая ведущими производителями, обширна - в ней разра­ботаны специальные угловые зажимы, накладки и другие элементы, позволяющие соединять опалубочные модули перпендикулярно по отношению друг к другу и под различными углами (различные стационарные и шарнирные угловые элементы).

Балочные опалубочные системы. Балочная опалубочная система включает в себя балки, щиты, элементы крепления, подпорные элемен­ты, ригель, подмости для бетонирования и леса.

Основой балочных опалубочных систем являются балки. Балки представляют собой конструк­цию из древесины двутаврового сечения, выдержи­вающую большую нагрузку. Детали из древесины могут быть цельными или клееными по длине и сечению. Длина балок нормирована. Для обеспечения долговеч­ности на балки крепятся стальные или пластмассовые наконечники, предотвращающие откалывание пояса балки. Балки устанавливаются с определенным шагом и крепятся к щиту опалубки. Соединение балок между собой осуществляется с помощью стальных элементов крепления.

Выбор опалубочных систем. На российском рынке опалубочные системы пред­ставлены в основном зарубежными фирмами, име­ющими многолетний опыт разработки и производства подобных товаров. Выпускаемые ими элементы опалубки и крепежа постоянно совершенствуются, разра­батываются новые конструктивные решения, приме­няются современные материалы. Большинство из этих разработок предлагается и на российском рынке. Те за­падные фирмы, которые заинтересованы в долгосроч­ном сотрудничестве с российскими партнерами, откры­вают в России представительства (или даже открывают свои производства). Опалубочные системы - это техни­чески сложные конструкции, которые требуют техничес­кого сопровождения, предоставления программного обеспечения, а также обучения персонала по работе с опалубками. Отечественные предприятия также раз­рабатывают современные конструкции опалубок, но номенклатура предлагаемых ими изделий еще уступает западным аналогам, не накоплен еще достаточный опыт апробации конструктивных решений и узлов на практи­ке, которыми могут гордиться западные производители. Но можно отметить положительные тенденции в улуч­шении качества российских опалубочных систем в настоящее время, к тому-же в экономическом плане западные опалубки проигрывают российским.

Разброс цен на опалубочные системы достаточно ве­лик - от 50 $/ м². на отечественные опалубки до 250 $/ м² на импортные.

Отличительные особенности опалубочных систем.

• Комплексность системы. Комплексные системы, бла­годаря широкой номенклатуре входящих в них изделий, позволяют создавать конструкции разных форм и раз­меров (горизонтальные и вертикальные), начиная с мелких сооружений, и вплоть до комплексов электро­станций. Необходимо отметить, что приобретать ком­плексные системы вовсе необязательно целиком и сра­зу. Фирма, в соответствии со своими задачами и финан­совым положением, может остановить свой выбор сначала на одном типе опалубки, а уже в дальнейшем рас­ширять номенклатуру изделий, будучи уверенной, что любые элементы системы будут стыковаться друг с дру­гом.

• Продуманность замков и элементов крепления. От ка­чества элементов крепления во многом зависит качест­во поверхности получаемой стенки, перекрытия, ко­лонн, и т п., а также скорость монтажа. Крепежные эле­менты должны обеспечивать быстрое и безопасное соединение элементов опалубки в горизонтальных и вертикальных конструкциях.

• Наличие программного обеспечения, позволяющее на основании проектной документации и предполагаемых сроков строительства осуществить планирование последовательности опалубочных работ, рассчитать необхо­димое количество транспортных единиц, составить точ­ную спецификации элементов опалубки и смету затрат.

• Предоставление технического сопровождения и обу­чения персонала.

• Возможность аренды опалубки. Многие ведущие фир­мы предоставляют возможность аренды опалубки или каких-то элементов. Это дает возможность испытать новые системы или их части перед приобретением.

Несъемные опалубки. Способ возведения стен с использованием несъем­ной опалубки представляет собой некий гибрид двух технологий, монолитного домостроения и возведения стен из пустотных блоков или из крупноразмерных панелей.

Назовем основные этапы данной технологии, воз­ведение участка стены из специальных блоков или панелей, установка арматуры (кроме случаев монтажа арматуры в панелях в заводских условиях) и заполнение бетоном внутренних пустот.

Блоки (или панели) в данной технологии выпол­няют функции опалубки, но в отличие от сборно-раз­борной они не демонтируются после достижения бетоном необходимой прочности, а становятся частью стены.

На Западе системы несъемной опалубки получили достаточно широкое распространение, в том числе и в странах со сложными климатическими условиями. Ос­новная их область применения - это жилые дома, не­большие промышленные и хозяйственные постройки. В большинстве систем существуют ограничения по высоте применений - 5 этажей.

Основное преимущество несъемных опалубок сос­тоит в небольшом весе изделий, несложной технологии и возможности вести строительство без применения тяжелой техники. Именно благодаря этому владельцы коттеджей часто отдают предпочтение этому способу строительства.

Наиболее широко известны в настоящее время несъемные опалубки, выполненные из пенополистирола. Но в то же время существуют и другие перспектив­ные материалы для данной технологии, например, ДСП. Также необходимо отметить, что в технологии кладок из пустотных бетонных блоков также применяют способ замоноличивания с армированием отдельных участков стены для повы­шения ее несущей способности (например, устройство несущих столбиков). Роль опалубок в данном случае выполняют бетонные пустотные блоки.

Несъемная опалубка из пенополистирола. Основным преимуществом применения технологии несъемной опалубки из пенополистирола является воз­можность возведения многослойной ограждающей кон­струкции с необходимым сопротивлением теплопере­дачи за один технологический цикл, то есть стена получается сразу "теплой" и не требует дальнейшего утепления. Полу­чаемая ограждающая конструкция представляет собой «сэндвич» железобетон, с двух сторон покрытый слоями теплоизоляции.

Рисунок 4.34 - Фрагменты несъемной опалубки из пенополистирола

Помимо высоких тепло-изоляционных характерис­тик подоб-ная стена обладает и хорошей звукоизоляци­ей.

Пенополистирол, используемый в данной конструк­ции, является горючим материалом, поэтому особое внимание должно уделяться защитно-декоративным покрытиям с внутренней и наружной стороны стены.

В связи с тем, что внутренним слоем ограждающей конструкции является пенополистирол, у жильцов могут возникнуть некоторые трудности с креплением на стену полок, шкафчиков, и т.п. Дюбели должны крепиться в бетонный слой, для этого необходимо учитывать длину крепежных элементов, а их месторасположение согла­совывать с конструктивными особенностями огражда­ющей конструкции (чтобы не попасть только в слой пе­нополистирола или в воздушные пустоты).

Как уже говорилось выше, элементы опалубок мо­гут быть либо в виде блоков (наиболее распространен­ный вариант), либо в виде панелей. Рассмотрим под­робнее эти две конструктивные системы.

Блоки из пенополистирола, используемые в качестве несъемной опалубки, представляют собой две пластины, соединенные между собой специальными стяжками. Внутреннее пространство между пластинами заполняется бетоном, который после затвердевания образует монолитную стену. В качестве армирующих элементов в бетоне используются вертикальные и горизонтальные стержни из арматуры.

Стяжки должны выполняться из такого материала и такой формы, чтобы обеспечить геометрическую неиз­меняемость стен во время бетонирования, те воспри­нимать давление свежеуложенной бетонной смеси. Для этих целей в пенополистирольных блоках используют два материала: пенополистирол и специальный пластик, например полипропилен. Стяжки из пластика являются предпочтительнее, так как пенополистирольные требу­ют более бережного обращения при бетонировании.

Основным элементом блочной системы является стеновой модуль (базовый), выполненный в нескольких типоразмерах. Кроме того, система обычно включает угловые блоки (под 90°, с переменным углом), торцевые заглушки, а также дополнительные элементы, например, блок с выступом для кирпичной кладки, конический блок и др. Чем больше номенклатура системы, тем более бо­гатые возможности получает архитектор для решения пластики фасада. Блоки являются мелкоштучными эле­ментами, и, следовательно, с их помощью можно дос­таточно легко строить дома со сложными криволи­нейными планами - эркерами, закругленными углами и т.п. На рис. 4.35 показано, каким образом возможно выполнить криволинейную стену из стан­дартных блоков.

Рисунок 4.35 - Использование блоков с переменным углом позволяет легко создавать многоугольные формы

Благодаря малому весу блоков для их монтажа не требуется никакой специальной строительной техники, а технология не требует высокой квалификации рабо­чих.

Монтаж блоков ведется по принципу кирпичной кладки со смещением,

что позволяет обеспечить требу­емую жесткость стены. Благодаря системе замков, рас­положенных на кромках блоков, осуществляется их на­дежное соединение. Для укрепления вертикальной арматуры и сохранения целостности железобетона используется метод соединения арматуры "внахлест" посредством механического скрепления вязальной проволокой. Требуемая несущая способность стен обеспечива­ется правильно подобранной маркой бетона и соответ­ствующим классом арматуры. Технология строительства позволяет устройство различных вариантов перекрытий: деревянных, из моно­литного или сборного железобетона. Выбор типа перекрытий определяется проектом. Необходимо обратить внимание, что чрезвычайно важным при возведении зданий с использованием не­съемной опалубки является соблюдение технологии производства бетонных работ, что требует обеспечения контроля за качеством установки арматуры и бетонирования.

Рисунок 4.36 – Использование несъемной опалубки из пенополистирольных сборных плит для возведения стен из монолитного железобетона

Панели из пенополистирола, в отличие от мелкоштучных блоков, являются крупноразмерными элемен­тами с высотой обычно равной высоте этажа, а длиной 2-3 м. Часть внутренних пустот панелей по рас­чету армируется и замоналичивается, а другие могут быть использованы для укладки коммуникаций.

Несъемная опалубка из арболитовых блоков. Арболитовые блоки, выступающие в качестве несъемной опалубки, могут быть полыми или с частичным заполнением полости эффективным утеплителем, например пенополистирольным вкладышем (рис. 3.3).

После установки арматурных стержней производят бетонирование полостей. В результате проникновения бетона черех боковые отверстия в блоках образуется железобетонный каркас.

Несъемная опалубка из ДСП. Рассматриваемая система опалубки существенным образом отличается от полистирольной. Крупноразмерные стеновые элементы из ДСП связываются друг с другом через определенные расстояния с помощью X и V - образных металлических или полимерных профилей. Из ДСП изготавливаются все настенные, потолочные и специальные элементы. В зонах, подвергающихся строительно-физическим нагрузкам, исполь­зуются деревянные каркасные плиты, связанные цементом (ЦСП). В данном случае ДСП и ЦСП не является теплоизоляционными материалами, и, следовательно, огражда­ющая конструкция, получаемая по данной технологии, требует дальнейшего утепления. Но в то же время система имеет и существенные преимущества, прежде все­го, это - более высокая индустриальность всех элемен­тов системы. При изготовлении панелей на заводе, между дере­вянными каркасными плитами устанавливается армату­ра в соответствии с требованиями расчетов по несущей способности. Также в заводских условиях монтируется по проекту электропроводка, и устанавливаются инже­нерные коммуникации. Таким образом, практически готовая панель (со всеми коммуникациями и арматурой) доставляется на стройплощадку, где остается только ее смонтировать и залить во внутренние пустоты бетон. Монтаж стеновых элементов осуществляется с помощью крана грузоподъемностью 1 т. Все элементы опалубки имеют поверхность, пол­ностью готовую для покраски, побелки или другой от­делки. Перенесение в заводские условия большинства тех­нологических процессов позволяет легче осуществлять контроль за качеством и минимизировать сроки мон­тажных работ на стройплощадке.

Опалубка из кирпича или пустотелая облегченная кладка. Достаточно давно известны технологии устройства стен из облегченной кирпичной кладки, например колодцевой кладки, с последующим заполнением внутренней части стены легким материалом, играющим роль утеплителя (шлак, керамзитовый гравий, пенополистирольные гранулы и т.п.). В настоящее время пустота в кирпичной кладке часто заполняется пенобетоном плотностью 300-400 кг/м³, приготовленным непосредственно на строительной площадке (рис. 4.37).

Большое распространение получает технология устройства ограждающих конструкций в каркасных зданиях из монолитного пенобетона, предусматривающая устройство наружной части стены из керамического или силикатного кирпича, выполнение внутренней части стены из гипсокартона, закрепляемого на каркасе из легких металлических элементов и выступающего в качестве несъемной опалубки, с последующим заполнением полости пенобетоном.

Рисунок 4.37 – Заполнение пустоты в кирпичной стене пенобетоном

Пенобетон плотностью 300-400 кг/м³ на основе портландцемента без использования мелкого за-полнителя приготавливается непосредственно на строи-тельной площадке и транспортируется по гибко-му шлангу под давлением к месту укладки. В процессе транспортировки плотность увеличивается, что надо учитывать при приготовлении пенобетона. Укладка пенобетона в связи с его большой усадкой производится послойно через отверстия в гипсокартоне. Очередной слой пенобетона подается после схватывания предыдущего. В связи с различной паропроницаемостью пенобетона и кирпича, выступающего в качестве паробарьера в данном случае, возможно образование в холодный период времени конденсата в слое пенобетона, соприкасающемся с кирпичом. При воздействии отрицательной температуры возможно разрушение данного слоя пенобетона из-за расширения воды при ее переходе из жидкого состояния в твердое (лед).