10.4 Особенности монтажа бетонных и железобетонных конструкций

Монтаж сборных бетонных и железобетонных конструкций занимает особое место в отечественном строительстве. Как уже отмечалось в разделе 2.7, в б. СССР применение сборного железобетона находилось на высоком техническом уровне, и объемы его использования были значительно выше, чем в любой другой стране мира. Это позволило накопить полезный опыт применения сборного железобетона и создать для этого мощную техническую базу. Многолетняя практика полносборного строительства СССР показала, что возведение сооружений из сборных бетонных и железобетонных элементов – наиболее быстрый и организационно достаточно простой способ ведения работ практически во всех видах строительства. При освоении новых территорий со сложными природно-климатическими условиями ориентация на использование сборного железобетона, как правило, оказывалась наиболее приемлемым подходом, обеспечивающим решение поставленных задач. Естественно, что в современных условиях, характеризующихся повышенными требованиями не только к уровню индустриальности, но и к разнообразию, выразительности и комфортабельности возводимых объектов, роль сборного железобетона несколько уменьшилась, но она все равно остается достаточно большой.

По сравнению с конструкциями из металла или дерева, сборные железобетонные изделия, доставляемые на стройку, в основном имеют бόльшие размеры, бόльшую массу и требуют при монтаже более мощных кранов, а при доставке – более мощных транспортных средств. Для них необходимы и большие площади складирования. Укрупнительная сборка железобетонных конструкций используется значительно реже, чем конструкций из стали. По этой причине монтаж сборных железобетонных конструкций значительно чаще производится методом «с колес» (с транспортных средств), чем монтаж металлоконструкций.

На объектах природообустройства сборные бетонные и железобетонные конструкции применяется довольно широко, но в большинстве случаев это сравнительно небольшие конструкции массой до 5т. Места их монтажа часто рассредоточены на больших площадях, и поэтому наиболее востребованной оказываются мобильная монтажная техника, особенно на пневматическом ходу.

Как отмечалось в разделе 2.7, негативной особенностью сборного железобетона является большое количество швов между монтируемыми элементами. В этой связи надежность и технологичность соединений монтируемых элементов заслуживает наиболее подробного рассмотрения.

Соединения сборных железобетонных (бетонных) элементов классифицируются по различным признакам. Если в одном месте соединяются два конструктивных элемента, такое соединение обычно называют стыком, если соединяются бόльшее число элементов – узлом, протяженный контур соединения элементов, называют швом (например, место соприкасания смежных блоков, панелей, секций лотков и т.д.). В зависимости от способа выполнения соединения разделяют на три вида:

• сухие,

• замоноличенные,

• смешанные.

Сухие соединения выполняются путем сварки закладных деталей или на болтах, иногда – заклепках. Бетонная смесь или раствор при этом не используются. Чаще всего такие соединения работают как шарнирные, к ним не предъявляются требования по обеспечению герметичности, теплоизоляции и звукоизоляции. Примером сухого соединения может служить стык колонны с фермой или с балкой покрытия в промышленных зданиях. Сварка монтажных соединений (дуговая шовная, дуговая ванная, электрошлаковая) производится по общим правилам. Чтобы предупредить коррозию закладных деталей на них наносят антикоррозионное покрытие. В сухих помещениях, в неагрессивных средах для этого используются полимерные лакокрасочные покрытия. У соединений, подверженных атмосферным воздействиям, во влажных, агрессивных средах делаются металлические покрытия (металлизация) слоем 0,1…0,5мм – газопламенное напыление цинкового порошка или наплавление расплава цинковой (или алюминиевой) проволоки. Для нанесения таких покрытий применяются специальные передвижные установки. Поверхность защищаемой зоны закладных деталей перед металлизацией разогревается до 320…350°С (путем двух-трех проходов горелки).

Антикоррозионную защиту стальных связей осуществляют в основном на заводах железобетонных изделий, в условиях строительной площадки защищают только места, поврежденные сваркой и сварные швы.

Замоноличенные соединения выполняют путем заполнения зазоров между стыкуемыми поверхностями бетоном или раствором (такое заполнение, как уже отмечалось, называют замоноличиванием). Сварка или болты (заклепки) при этом не используются. Примерами таких соединений могут служить швы между бетонными блоками стен подвала (кладка из крупных блоков), швы между плитами перекрытия, опирающимися на кирпичные стены, стык колонны с фундаментом стаканного типа и т.д. Последний случай весьма типичен для объектов природообустройства (насосные станции, акведуки, различные эстакады и т.д.). Ниже он рассматривается подробнее (при описании монтажных работ нулевого цикла). Тем не менее, наиболее распространенным видом замоноличенного соединения являются швы в кладке из крупных бетонных блоков (стены подвалов, небольшие подпорные стенки и проч.). Горизонтальные швы в этом случае выполняются путем раскладки слоя раствора по поверхности нижележащего ряда блоков («растворная постель»), после чего блоки нового ряда устанавливаются на этот слой раствора. Толщина горизонтального шва между блоками не должна превышать 20мм. После выверки установленных блоков производят заделку вертикальных швов, путем подачи в них раствора и последующего уплотнения. Ручное уплотнение приемлемо лишь при небольших размерах блоков (высотой до 0,6м), при бóльших блоках применяется вибрация. Для подачи раствора очень удобно использовать растворонасос.

Смешанные соединения включают операции, присущие как сухим, так и замоноличенным соединениям, т.е. предполагают соединения железобетонных элементов на сварке или болтах с последующим замоноличиванием. Это наиболее сложные и в то же время наиболее прочные соединения, способные воспринимать большие нагрузки, большие изгибающие и крутящие моменты. Примерами могут служить стыки колонн многоярусных (многоэтажных) каркасов, жесткие рамные узлы, соединения стеновых панелей.

Конструкции смешанных соединений должны быть подробно разработаны в проекте, а при производстве работ необходим тщательный контроль точности выполнения всех указаний проекта по этим вопросам.

При устройстве смешанного соединения вначале производятся сварочные работы или выполняются болтовые соединения. При этом закладные детали, которые оказываются снаружи стыка и не обетонируются, должны защищаться антикоррозионными покрытиями, как в сухих стыках. После проверки правильности сварных или болтовых соединений устанавливается специальная опалубка и производится замоноличивание стыка (узла). Для замоноличивания используется, как правило, инвентарная опалубка (деревянная, стальная или из пластика). Обычно она собирается из мелких щитов (0,1…0,5м²), иногда довольно сложной формы. Смесь может подаваться в стык вручную или под давлением механизированным способом, для чего используются растворонасосы, пневмонагнетатели, установки, работающие по принципу торкретирования. Применяется также опалубка, снабженная специальным поршневым механизмом для подачи в нее бетонной смеси под давлением (пресс-опалубка). Уплотнение смеси подаваемой свободно (не под давлением) обычно производится вибрацией. Бетонная смесь, должна обладать достаточной подвижностью (осадка конуса ОК – 6…8, а для узких стыков – 10…12), размер зерен крупного заполнителя не должен превышать 1/3 наименьшего сечения полости и ¾ наименьшего расстояния в свету между стержнями арматуры. В остальном бетонирование производится по обычным правилам укладки бетонной смеси или раствора.

Ко всем соединениям предъявляются требования по прочности, жесткости, коррозионной стойкости, иногда необходимо дополнительно обеспечивать герметичность, теплоизоляцию и звукоизоляцию

Монтаж сборных железобетонных элементов имеет особое значение на стадии нулевого цикла, так как подземные части сооружений в современном строительстве выполняются в основном из бетона или железобетона.

Ф ундаменты, стены подвалов или других подземных помещений монтируются из сборных бетонных и железобетонных блоков массой, обычно не превышающей 3…4т. Установке таких блоков предшествует разбивка осей фундаментов, которую начинают с перенесения осей сооружения на основание. В качестве типичного примера на рисунок 79 приведена схема перенесения осей фундамента на дно котлована при монтаже ленточных фундаментов. Основными приспособлениями при выполнении такой операции служат обноска 4, проволока Ø1…2мм для фиксации осей (осевые струны 1, 2) или боковых краев фундаментных блоков (проволока-причалка 6), отвесы 7, штыри 5 для крепления проволоки-причалки.

Монтаж нижних блоков (подушек) обычно начинают с укладки угловых блоков-подушек, которые выполняют функцию маячных элементов, используемых для обеспечения правильности положения остальных блоков. Между угловыми маячными блоками через 20…25м обычно устанавливаются промежуточные маячные блоки.

Блоки-подушки устанавливаются на песчаную подготовку толщиной 100мм, бетонная подготовка делается только при возведении монолитных железобетонных фундаментов. Последующие, т.е. лежащие выше подушек ряды блоков монтируют на растворе с тщательным заполнением горизонтальных и вертикальных швов.

Монтаж фундаментов стаканного типа под отдельные опоры (колонны) производится примерно так же, как и ленточных фундаментов. При этом на дне котлована с помощью колышков или разбивочных скоб фиксируется положение каждого конкретного фундамента.

Е сли конструкции монтируют по схеме «со склада», то их предварительно раскладывают у мест монтажа. Раскладку длинномерных конструкций (колонн), устанавливаемых при монтаже вертикально, желательно делать так, чтобы опорный конец конструкции находился возможно ближе к фундаменту (или другому месту опоры). На рисунке 80 в качестве примера показана схема возможной раскладки и монтажа сборных железобетонных колонн, устанавливаемых в фундаменты стаканного типа.

Соединение элементов сборных железобетонных каркасов обычно является многодельной процессом, включающим в общем случае временное закрепление монтируемого элемента, его выверку, сварку закладных деталей или арматурных выпусков, антикоррозионную их защиту и последующее замоноличивание.

До набора необходимой прочности бетоном замоноличивания (обычно 70% от марочной прочности) загружение конструкции не допускается.

На рисунке 81 приводятся простейшие способы обеспечения проектного положения сборной железобетонной колонны в стакане железобетонного фундамента.

Клинья для временного крепления колонны обычно изготавливаются из стали, реже – из бетона или древесины твердых пород. При стороне сечения колонны до 400мм обычно используют по одному клину с каждой стороны, при большем размере – по два клина. Кондукторы могут иметь различные конструкции, поэтому на рисунке 81 кондуктор показан схематически, без детализации.

Замоноличивание производится после окончательной выверки положения колонны, что следует фиксировать актом промежуточной приемки. Бетонная или растворная смесь подается в замоноличиваемые полости вручную или с помощью бетононасоса. Учитывая небольшие размеры зазоров в соединениях, уплотнение бетона производится глубинными вибраторами с наконечниками малого диаметра (не более 38мм) или используется вибробулава с закрепленной на ней металлической полосой (рисунок 81г). При использовании деревянных клиньев замоноличивание производится в два этапа: сначала зазор заполняется бетонной смесью до низа клиньев, затем, после твердения смеси клинья удаляются, и производится бетонирование оставшейся части зазора. Бетонные и металлические клинья обычно оставляются в бетоне, т.е. бетонирование проводится в один этап.

Монтаж стеновых панелей имеет особенности, связанные с повышенными требованиями к швам, которые должны быть герметичными, а в гражданских зданиях обеспечивать также хорошую теплоизоляцию и звукоизоляцию, отвечать повышенным эстетическим требованиям. Такие швы сложнее швов рассмотренной выше блочной кладки стен подвалов, где пространство между блоками заполняется только раствором или бетонной смесью. В стенах надземной части здания швы между панелями должны заполняться (обычно с фасадной стороны) не только раствором, но и различными герметизирующими, теплоизоляционными, звукоизоляционными прокладками, «шнурами», вкладышами и проч. В промышленных объектах конструкции швов между панелями проще, чем в гражданских, но все равно наличие герметизирующих элементов в них обязательно. Конструкции швов между стеновыми панелями должны быть подробно представлены в проекте.

Монтаж наружных стеновых панелей каркасных зданий производится после возведения несущих конструкций каркаса или отдельной его секции, при многоэтажном (многоярусном) каркасе он обычно ведется с отставанием на один ярус. Чаше всего используется тот же стреловой кран, которым монтировался несущий каркас, но в ряде случаев используются и другие краны, ибо стеновые панели легче основных элементов каркаса и могут монтироваться менее мощными механизмами. Рабочим местом монтажников, выполняющих установку панелей, сварку закладных деталей и заделку швов являются люльки, подвешиваемые с наружной стороны стены, или специальные монтажные площадки, снабженные механизмом передвижения и подъема-опускания. Используются самоходные телескопические и шарнирные вышки. Разработаны конструкции монтажных площадок, которые крепятся к стреле крана и могут перемещаться по этой стреле вверх-вниз. Это обычно предполагает использование кранов с гуськом, у которых стрела во время монтажа занимает практически вертикальное положение.

Технология монтажа панелей (плит) перекрытий и покрытий зависит от конструктивной схемы здания. В одноэтажных каркасных зданиях производственного назначения плиты (как правило, ребристые) устанавливаются на фермы (или балки покрытия) по ходу монтажа основных элементов каркаса, реже – после него. В любом случае к моменту установки плит фермы (балки) должны быть выверены и полностью закреплены. При отсутствии фонарей плиты покрытия рекомендуется укладывать от одного конца фермы к другому, начиная со стороны ранее смонтированного пролета. При наличии фонарей монтаж ведется от конца фермы к середине пролета. Закладные детали каждой плиты в трех местах привариваются к закладным деталям верхнего пояса фермы. Приварка производится сразу с образованием сварных швов, указанных в проекте, временная прихватка не допускается. Швы между плитами заполняются бетонной смесью или раствором после завершения собственно монтажных работ на данной захватке.

В многоэтажных каркасных зданиях ребристые плиты перекрытий монтируют по ходу монтажа или по окончании монтажа колонн, ригелей и прогонов в пределах этажа или захватки на этаж. В первую очередь укладывают так называемые распорные плиты, располагающиеся по продольным осям здания и возле стен. Такие плиты закрепляются по всем четырем углам путем сварки закладных деталей, остальные плиты привариваются в трех углах. Приварка производится сразу с образованием сварных швов, указанных в проекте. После установки распорных плит порядок монтажа остальных плит может быть произвольным, если только он не регламентирован проектом. Швы между плитами заполняются бетонной смесью или раствором после выполнения монтажных работ на данной захватке. Если используются многопустотные плиты, то они не привариваются к ригелям, а укладываются на слой раствора и соединяются друг с другом «крестовыми» сварными связями, крепящимися к монтажным петлям. У торцов полости плит закрываются заглушками, стыки торцов с ригелями заделываются бетонной смесью. Продольные швы между плитами заполняются бетонной смесью, как упоминалось выше.

В бескаркасных кирпичных зданиях, многопустотные плиты устанавливаются непосредственно на кирпичные стены после устройства монтажного горизонта под них. Установка производится на слой раствора или бетона. Закрепление плит осуществляется с помощью анкеров, привариваемых к монтажным петлям и заделываемых в стены. В зависимости от требований к жесткости здания проект может предусматривать заанкеривание плит «через две плиты», «через одну», в особых случаях может предусматриваться заанкеривание всех плит. Друг с другом плиты соединяются «крестовыми» сварными связями, швы заделываются бетонной смесью.

Во всех случаях перекрытие после замоноличивания (заполнения швов) должно образовывать жесткий «горизонтальный диск».

В зимних условиях монтаж сборного железобетона осложняется в основном необходимостью предотвращения замерзания бетонной (растворной) смеси в узлах замоноличивания. Для этого используются общепринятые методы, рассмотренные в разделе 2.9, т.е. противоморозные добавки, паропрогрев, электропрогрев и т.д. В опорных узлах монтируемые конструкции должны тщательно очищаться ото льда и снега.

Контрольные вопросы:

1. Какие основные особенности монтажа сборного железобетона по сравнению с монтажом конструкций из металла или древесины?

2. Что такое сухое, замоноличенное и смешанное соединения сборных железобетонных (бетонных) элементов?

3. Как соединяются между собой бетонные блоки стен подвалов?

4. Как ведется монтаж сборных железобетонных фундаментов стаканного типа и колонн?

5. Как ведется монтаж стеновых панелей промышленного здания?

6. Как ведется монтаж плит покрытия одноэтажных каркасных промышленных зданий?

7. Как ведется монтаж плит перекрытий бескаркасных кирпичных зданий?