Опалубочные работы
Назначение опалубки и требования к ней
Опалубка - это временная конструкция, которой ограждается бетонируемый блок и в которую укладывают бетонную смесь. Она обеспечивает размеры и форму блоков, которые в своей совокупности обеспечивают размеры и форму сооружения в целом. Поверхности блока, подлежащие ограждению опалубкой, называются опалубливаемыми поверхностями, а отношение площади опалубливаемой поверхности блока S (м2) к его объему V (м3) - коэффициентом опалубливаемой поверхности Коп (м2 /м3 ):
Этот коэффициент характеризует массивность конструкций. При К< I м2/м3 конструкции относят к массивным, при К > 1 м2/м3 - к тонкостенным. Для массивных бетонных плотин (Красноярская, Братская, Усть-Илимская) Коп= 0,15-0,30; для блоков здания ГЭС - Коп =0,4-0,6 м2/м3. В отдельных конструкциях (стенки, бетонные крепления) Коп > 1,0 и может достигать 5,0 м2/м3 (колонны, балки, перекрытия). По данным практики осредненный расход опалубки для гидротехнических сооружений составляет (в т2/тэ): для массивных плотин- 0,26; для массивных частей здания ГЭС - 0,68; для шлюзов- 0,43; в целом для гидроузлов- 0,5 м2/м3.
Внутри огражденного опалубкой пространства бетонная смесь твердеет, превращаясь в бетон. После набора бетоном определенной прочности опалубка может быть снята. Такая опалубка называется съемной.
Некоторые виды опалубки не снимают, а оставляют в бетоне в качестве элемента конструкции. Такая опалубка называется несъемной
Операция по снятию съемной опалубки называется распалубкой. Сроки распалубки регламентируются соответствующими техническими условиями и правилами, исходя из условий сохранности и трещеностойкости бетонируемых конструкций. Так, распалубливание бетонных конструкций массивных гидротехнических сооружений допускается после набора бетоном прочности не менее 1,5 МПа и условии соблюдения требований теплового режима блока. Снятые опалубочные щиты очищают от налипшего бетона и грязи, ремонтируют, после чего повторно используют для опалубливания следующих блоков. Повторное использование опалубочных щитов называется оборачиваемостью опалубки. Для разных типов опалубки она колеблется в широких пределах: от 8-10 для деревянной опалубки до 50 для металлической.
Таким образом, в целом комплекс опалубочных работ включает:
• изготовление отдельных опалубочных щитов на специальных подсобных предприятиях - опалубочных цехах лесозаводов или деревообделочных мастерских;
• их транспортировку к мосту установки;
• установку и закрепление щитов в заданном положении;
• снятие щитов (распалубку);
• очистку и ремонт опалубочных щитов.
В соответствии со своим назначением опалубка должна удовлетворять следующим требованиям:
• быть жесткой, неизменяемой в пространстве под воздействием нагрузок при укладке бетонной смеси (в пределах допустимых отклонений по СНиПУ);
• обеспечивать точность размеров конструкции сооружения (в зависимости от требований к конструкции сооружения);
• обеспечивать плотность стыков между отдельными щитами и исключать утечку цементного раствора;
• обеспечивать легкость сборки, раскрепления, распалубки и очистки, т.е. технологичность и малую трудоемкость.
Опалубка - неотъемлемая составляющая комплекса бетонных работ на всех видах строительства, однако в каждом виде строительства имеются свои особенности и специальные требования к опалубке, а потому и применяемые типы и конструкций применяемой опалубки отличаются друг от друга.
Особенностью гидротехнического строительства являются большие общие объемы бетонных работ, большие размеры бетонируемых блоков, относительная простота форм блоков и их большая повторяемость, Отсюда - одно из основных требований к опалубке в гидротехническом строительстве: максимальная оборачиваемость применяемого типа опалубки, технологичность сборки, установки и распалубки. Это обусловило наибольшее распространение для бетонирования массивных сооружений таких типов опалубки, как сборно-разборная щитовая, сборно-разборная консольная.
В отдельных частях сооружений к опалубке применяют специальные требования, вытекающие из требований к опалубливаемой поверхности бетона. Так, к водосливным поверхностям плотин предъявляются требования по обеспечению повышенной прочности бетона на внешней поверхности и стойкости против кавитации. Это достигается применением специальных видов опалубки.
Виды и типы опалубки
Съемная опалубка конструктивно состоит из несущего каркаса, сплошного настила, непосредственно соприкасающегося с бетоном и называемого палубой, элементов крепления между собой каркаса и палубы и крепления щита на месте установки (рис. 17.8). В зависимости от материала изготовления щитов различаются следующие виды опалубки: деревянная; металлическая; деревометаллическая; бетонная или железобетонная.
Первые три вида опалубки относятся к съемным; бетонная и железобетонная опалубка, а иногда и специальная металлическая (металлическая облицовка различных труб, отверстий, штраб), относятся к несъемной и остаются в сооружениях в качестве элемента конструкции. По конструктивным признакам, условиям разборки и крепления опалубку подразделяют: на разборно-переставную (щитовую); подъемно-переставную (консольную); передвижную (катучую); скользящую; стационарную.
Разборно-переставная (щитовая) опалубка состоит из отдельных деревянных или деревометаллических щитов (рис.17.9), которые раскрепляют на месте установки с помощью тяжей. Тяжи крепят к анкерам или выпускам из ранее уложенного бетона или к другим жестким конструкциям (например, армокаркасам). В зависимости от возможности установки опалубки вышележащего по высоте блока со, снятием или без снятия опалубки нижележащего блока (яруса) различают одноярусную и двухъярусную (многоярусную) опалубку (рис.17.9).
Подъемно-переставная (консольная) опалубка по конструкции самого щита мало отличается от щитовой. Принципиальное отличие заключается в способе крепления. Если в щитовой опалубке для крепления применяют тяжи, стесняющие внутреннее пространство блока, то в консольной опалубке такие тяжи отсутствуют. Крепление опалубки осуществляют с помощью несущего каркаса, выполненного в виде консольных балок или ферм и скрепляемого с нижележащим блоком с помощью анкеров, заложенных в нижележащий блок. Так же как и щитовая опалубка, эта опалубка может быть одноярусной и двухъярусной (многоярусной). Наибольшее распространение в гидротехническом строительстве получила двухъярусная опалубка "чиркейского" или "саянского" типа (рис. 17.10.).
Передвижная (катучая) опалубка конструктивно состоит из передвижной тележки, перемещающейся, как правило, по рельсам, несущей рамы и закрепляемых на ней щитов. На несущей раме предусматривают домкратные устройства, устанавливающие опалубочные щиты требуемого очертания в нужное проектное положение. Эти же домкраты, поддерживающие щиты в период бетонирования, используются для отрыва щитов (распалубки) и перевода их в транспортное положение (рис 17.11).
Скользящая опалубка представляет собой систему щитов, перемещающуюся с помощью домкратов по специальным направляющим конструкциям (рис.17.12). Такая опалубка эффективно применяется при бетонировании высоких конструкций постоянного сечения (труб, трубопровода ГЭС, стен и т.п.).
Стационарная опалубка - опалубка, собираемая на месте (по месту) из отдельных элементов - досок и брусьев. Применяется для опалубливания элементов сооружений, имеющих сложную форму (переходные криволинейные участки, колена отсасывающих труб, прискальные блоки и т.п.). Конструктивно состоит из тех же элементов, что и щитовая.
Кроме перечисленных в гидротехническом строительстве применяют съемную опалубку и других видов, в частности, специальную опалубку для бетонирования водосливных граней плотин (опалубку водосливных граней о.в.г.) (рис. 17.13).
Конструктивно этот тип опалубки представляет собой большие щиты, перекрывающие весь водосливной пролет, не имеющие никаких креплений и выпусков в пролете и закрепляемые вне водосливного пролета на участке разделительных быков.
Для возможности упрочнения поверхностного слоя бетона на поверхность палубы опалубки накладывают влагопоглощающий (адсорбирующий) слой, отсасывающий в период твердения часть свободной воды из бетона и тем самым снижающий водоцементное отношение в поверхностном слое бетона, что ведет к повышению его прочности. Такая опалубка называется адсорбирующей. Опыт применения такой опалубки свидетельствует о больших качественных преимуществах бетона, уложенного в адсорбирующей опалубке. Такой бетон отличен от обычного уже по внешнему виду. Поверхность его ровная, гладкая, без песчаных жил и раковин, пор и пустот, являющихся следствием защемленных в наружном слое бетона воздушных пузырьков. Дополнительной обработки (торкрет, штукатурка, затирка) такие поверхности не требуют. Прочность бетона, уложенного в адсорбирующей опалубке, в среднем выше обычной на 30-60%, Значительно увеличивается плотность, а, следовательно, морозостойкость и водонепроницаемость. Материалом адсорбирующей облицовки опалубки могут служить различные легковесные деревоволокнистые плиты, листы картона, геотекстиля.
На криволинейных участках водосливных пролетов (на оголовках и носках) с той же целью применяют вакуум-опалубку (рис. 17.14.).
Щиты бетонирования такой опалубки имеют внутреннее замкнутое пространство, соединенное с поверхностью бетона через фильтровальный слой, В этом замкнутом пространстве с помощью вакуум-насоса создается вакуум (разрежение). Разрежением через фильтровальный слой отсасывается часть свободной воды и воздуха из поверхностного слоя бетона, что ведет к его дополнительному уплотнению и упрочнению за счет снижения водоцементного отношения. В благоприятных условиях вакуумированием удается упрочнить слой бетона до 20-25 см и извлечь из него до 15-17% воды от того количества, которое было введено в бетонную смесь при затворении. Бетон, обработанный вакуумированием, имеет большие преимущества по сравнению с обычным. Повышенная плотность обеспечивает его высокую сопротивляемость истиранию и попеременному действию воды и мороза, что увеличивает его долговечность. Кроме того, повышенная прочность бетона в раннем возрасте позволяет осуществлять более быстрое распалубливание и увеличивать темпы бетонирования.
Типы несъемной опалубки
К несъемной относится такая опалубка, которая после бетонирования не снимается, а остается на месте установки в бетоне и становится элементом конструкции сооружения. Эта опалубка состоит из отдельных сборных бетонных, железобетонных или металлических элементов (плит, балок, коробов, облицовок, сеток и т.п.). В зависимости от конструктивного исполнения опалубки она может выполнять или роль только опалубки или дополнительно участвовать и в работе будущей конструкции. В первом случае конструкция опалубки и ее армирование рассчитываются только на условия работы и нагрузки при бетонировании. Во втором случае - дополнительно на условия работы в сооружении с расположением в ней основной рабочей арматуры.
Примером первого типа опалубки являются бетонные и железобетонные плиты и балки, при опалубливании ими межблочных и межстолбчатых швов, при столбчатой и секционной разрезке, при укладке укатанного бетона и т.д., а также металлические сетки в межблочных швах (рис. 17.15).
Примером опалубки второго типа являются плиты-оболочки, армо-плиты, обетонированные закладные части на лицевых поверхностях бетонных и железобетонных конструкций и различные металлические облицовки как снаружи, так и внутри конструкций (рис. 17.16, 17.17).
Железобетонная опалубка является, безусловно, дорогой по сравнению со съемной опалубкой. Поэтому ее применение оправдывается тогда, когда это дает значительные преимущества в темпах возведения сооружений, в сокращении трудозатрат и других ресурсов.
Расчет опалубки
Основными расчетными нагрузками на опалубку являются: горизонтальное статическое боковое давление бетонной смеси; горизонтальные динамические нагрузки от сотрясений при выгрузке бетонной смеси; вертикальные нагрузки от расположенного на ней оборудования, инженерных и транспортных коммуникаций (при их наличии).
Суммарная горизонтальная нагрузка может быть определена по эпюре максимальной интенсивности бокового давления в зависимости от высоты блока бетонирования (рис.17.18):
Вертикальная нагрузка определяется по конкретным условиям технологии производства работ, но чаще всего ее можно не учитывать.
Главными расчетными элементами опалубки являются обшивка (палуба), ребра, прогоны, тяжи и анкеры крепления. Обшивку, ребра и прогоны рассчитывают как неразрезную конструкцию на прочность и проверяют на допустимый максимальный прогиб. Для наружных поверхностей бетона этот прогиб не должен быть более 1/400 пролета, а для внутренних - не более 1/250.
Определение мощности предприятий по изготовлению опалубки
Для определения типов и размеров опалубки для каждого сооружения составляют схемы опалубливания, на которых указывают принципиальные типы опалубки и их размеры. На основании этой схемы определяют объемы работ по изготовлению и монтажу опалубки различных типов (рис. 17.19).
Для приготовления различных типов опалубки в составе производственной базы предусматривают соответствующие предприятия.
Деревянную опалубку изготавливают в опалубочных мастерских, железобетонную - на заводах или полигонах сборного железобетона. Производительность этих предприятий зависит от интенсивности бетонных работ с учетом оборачиваемости данного типа опалубки. Мощность предприятий обычно рассчитывается на среднемесячную потребность опалубки данного типа в пиковый год строительства.
По аналогичной формуле определяется и потребность в железобетонной опалубке.