Как заливают бетон не высотных зданиях
Международный опыт застройки современного мегаполиса показывает, что с учетом стоимости земельного участка, экономически целесообразно ориентироваться на высотное строительство (рис. 5, 8, 39).
Накоплен огромный мировой опыт строительства высотных зданий. Высотными принято называть здания и сооружения высотой более 75 м, т. е., примерно, 25 этажей.
Высотные здания бывают различных конструктивных систем: каркасные, рамно-каркасные, ствольные и каркасно-ствольные, оболочковые, каркасно-оболочковые, каркасно-ствольно-оболочковые. Каркасные и рамно-каркасные системы применяют для зданий высотой до 250 м (60 этажей). Ствольные, каркасно-ствольные и оболочковые системы позволяют возводить более высокие здания. Стволы (ядра) исполняют роль жестких вертикально расположенных консолей, защемленных в фундаменте и воспринимающих горизонтальные нагрузки. Несущие конструкции в первых высотных зданиях выполняли из стали. С развитием науки о бетоне, появлением новых технологий и накоплением опыта строительства зданий из монолитного железобетона стальным конструкциям предпочитают железобетон. Прочность железобетонных конструкций класса В80 и В100 приближается к прочности стали, к тому же он дешевле и более огнестоек (теплопроводность железобетона в 40 раз ниже, чем у стали). Ярким примером пожаростойкости железобетона служит пожар на Останкинской телебашне, когда стальные тросы лопались, а железобетон получил лишь незначительные повреждения.
Одно из основных преимуществ железобетонных каркасов высотных зданий — более эффективная диссипация (рассеяние) энергии колебания зданий при ветровых нагрузках. Другое преимущество — поперечное сечение конструкций, ядра жесткости могут иметь большие площади, что обеспечивает повышение моментов сопротивления и, как следствие, незначительную деформацию здания.
При применении высокопрочных бетонов снижается масса таких зданий. При этом следует учитывать, что в зданиях со стальным каркасом после его монтажа приходится обеспечивать их огнестойкость бетонированием или облицовкой.
Скорость возведения железобетонных и стальных несущих конструкций при современных технологиях сравнялась и составляет около 4-5 дней на этаж.
Применение современных технологий и опалубок позволяет возводить здания и сооружения любой конфигурации, высоты и протяженности, в том числе и с наклонными стенами.
Основными проблемами при строительстве высотных зданий из монолитного бетона являются:
- • подбор состава бетонных смесей в зависимости от конструкций и от нагрузок по высоте здания, а также обеспечение ускоренного процесса их твердения, позволяющего вести круглогодичное строительство и приблизить сроки распалу-бливания, и, в тоже время, обеспечение доставки и укладки бетонной смеси в конструкции;
- • опасность образования технологических трещин от температурно-усадочных деформаций в процессе твердения бетона в монолитных конструкциях зависит от состава бетонной смеси и площади бетонируемой конструкции;
- • обеспечение строгого контроля за реологическими (вязкостными) свойствами бетонной смеси, т. к. при высотном строительстве важным требованием является непрерывное производство бетонной смеси в больших количествах и ее доставка на большие расстояния, как по горизонтали, так и по вертикали;
- • обеспечение контроля за промежуточной прочностью бетона, допускающей распа-лубливание конструкций и перестановку опалубки. Контроль качества бетона по образцам недостаточно точен, контроль положения конструкций в процессе бетонирования осложнен, а наиболее эффективными являются неразрушающие методы контроля;
- • эффективный контроль качества на всех этапах возведения конструкций: от состава применяемых бетонных смесей и темпов строительства, до распалублива-ния конструкций и ухода за свежеуложен-ным бетоном;
- • обеспечение надежной ветрозащиты при производстве наружных работ, т. к. на высоте 100 м скорость ветра возрастает в 2,5-3 раза.
Главным в процессе возведения монолитных высотных зданий является четкая организация всех технологических процессов от приготовления бетонных смесей до рас-палубливания конструкций, направленная на сокращение сроков производства работ, снижение трудоемкости и обеспечения требуемого качества конструкций.
При строительстве требуется непрерывное производство бетонной смеси в больших количествах с подачей к месту укладки без изменения ее реологических свойств.
Доставляют бетонную смесь от централизованного бетонного узла по графику, либо готовят бетонную смесь на приобъектном бетонном узле. Так, при укладке бетонной смеси под здание Коммерц-банка во Франк-фурте-на-Майне для непрерывного подвоза бетонной смеси было перекрыто несколько магистралей на 3 дня и 3 ночи. За рубежом строительство высотных зданий ведется, как правило, в 3 смены.
Подачу бетонной смеси к месту укладки осуществляют с помощью автобетононасосов, используемых для возведения подземной части и первых этажей, и стационарных бетононасосов. Стационарный бетононасос подает бетонную смесь на всю высоту здания. Подача бетонной смеси в конструкции выполняется распределительной стрелой, устанавливаемой на уже возведенные конструкции.
Башенные краны служат дополнением для подачи элементов опалубки, арматуры, бетонной смеси в бадьях и др. и используются до высоты 70-80 м, при их передвижении по рельсам. Для работ на высоте до 130-140 м используют приставные краны, прикрепляемые к возведенным конструкциям здания. На большей высоте используют самоподъемные краны, которые крепятся к ядру жесткости здания и обеспечивают производство работ при высоте яруса в 30-40 м. По окончании работ эти краны разбирают или оставляют на кровле здания с целью использования при ремонтных работах.
Для высотных зданий сварка арматуры запрещена. Поэтому применяют для стыка арматуры соединительные муфты или ручную вязку с помощью специального ручного пистолета.
Рис. 90. Технологическая схема возведения здания декельным методом:
а — закрытым способом; б — полузакрытым способом: 1 — ограждение «стена в грунте»; 2 — сваи-колонны; 3 — перекрытие над первым заглубленным этажом; 4 — междуэтажные перекрытия;
5 — фундаментная плита; 6 — ядро жесткости
Рис. 91. Схема возведения подземных сооружений методом «стена в грунте» а — разработка грунта грейфером; б — схема работ: 1 — форшахта; 2 — разработка грунта на захватке; 3 — установка арматуры; 4 — бетонирование вертикально перемещаемой бетонолитной трубой; 5 —устройство обвязочного пояса по периметру; 6 — готовая стена; 7 — глиняный раствор
Опалубочные работы определяют темп строительства. При высоте зданий 20-30 этажей можно применять разборно-переставные опалубки. Однако трудно обеспечить темп возведения в таких опалубках 3-4 этажа в месяц. К тому же на высоте более 100 м из-за ветров и туманов их можно использовать максимум 4-5 дней в неделю, а за это время необходимо построить не менее одного этажа. Поэтому для возведения высотных зданий целесообразнее применять скользящие и самоподъемные опалубки на гидравлическом приводе.
Специфика возведения высотных зданий предполагает использование технических элементов, обеспечивающих выполнение работ по устройству ограждающих конструкций или их отделки, а также безопасность и климатические условия (ветровые и защитные укрытия) при производстве наружных работ.
Высотные здания возводятся, в основном, в городе в условиях стесненной застройки, с углубленной подземной частью часто в несколько этажей для устройства паркингов и др. В таких случаях применяется декель-ная технология, основанная на совмещении процессов возведения подземной и надземной частей здания (вверх-вниз). Декельный метод предусматривает устройство свай-колонн под ядро жесткости и колонны каркаса надземной части здания (рис. 90).
Применяют закрытый (рис. 90 а) и полузакрытый (рис. 90 6) способы производства работ. При закрытом способе производства работ междуэтажные перекрытия подземной части полностью перекрывают подземное пространство на захватках, в них устраиваются проемы для извлечения грунта, подачи арматуры, опалубки, бетонной смеси и т. п. Полузакрытый способ предусматривает устройство технологических проемов на захватках и открытых плоскостей под ядра жесткости и отдельные участки здания. Размер проемов принимается с учетом габаритов землеройной техники.
Основные этапы возведения подземной части:
- 1) возведение наружной ограждающей стены (1) методом «стена в грунте»;
- 2) устройство внутренних трубобетонных свай-колонн (2);
- 3) устройство монолитного покрытия (3) над подземной частью;
- 4) производство земляных работ по горизонтам с последовательным устройством междуэтажных перекрытий (4);
- 5) устройство фундаментной плиты. Возведение подземной и надземной частей здания осуществляется одновременно после достижения бетоном покрытия над подземной частью 70-80% марочной прочности.
источник
Деловой квартал > Железобетон для строительства высоток
За последнее время высотные здания заметно «подросли». Высочайший небоскреб мира в Тайбее, построенный в 2004 году, вознесся на 508 м (101 этаж плюс шпиль). Своим ростом атланты последнего поколения обязаны железобетону. Высота подъема бетонной смеси достигла 455 м. Железобетон для строительства преодолел рубеж прочности в 100 МПа.
Железобетон постоянно совершенствуется. С середины прошлого века ведется активная работа по созданию модифицированных бетонов. Развитие материала связано с возрастающими требованиями к строительным конструкциям: во всем мире шло широкомасштабное строительство высотных зданий. На смену стали, занимавшей долгое время лидирующие позиции, пришел железобетон. Его универсальность предоставляет архитекторам неограниченную свободу творчества, позволяя реализовать любые конструктивные схемы и объемнопланировочные решения, добиваясь при этом исключительно низкой деформативности. Одно из главных преимуществ железобетонных конструкций повышенная огнестойкость, что особенно важно для многоэтажных строений. Железобетон способен сохранять несущую способность в условиях пожара в течение 4 часов. Бетон оказывает пассивирующее воздействие на арматуру, защищая ее от огня и коррозии, благодаря чему арматурная сталь десятилетиями сохраняет свои свойства. В отличие от стальных «коллег», железобетонные конструкции не нуждаются в периодическом обновлении защитных покрытий. Добавим, что бетон обладает уникальной способностью со временем улучшать свои свойства. Годы эксплуатации лишь повышают прочность бетонных и железобетонных конструкций.
Специфика высотного строительства предъявляет к бетону повышенные требования. Бетонная смесь должна сохранять подвижность во время транспортировки, подъема бетононасосом на требуемую высоту и укладки. Необходимо обеспечить регулируемую схватываемость бетонной смеси и ранний набор распалубочной прочности бетона, в том числе при зимнем бетонировании (для перекрытий 80% от требуемой по проекту, для колонн 5060%) (диаграмма 1). Бетон должен быть коррозионностойким, морозостойким, водонепроницаемым, долговечным. Класс прочности не ниже В45.
Историческая справка
Материалы, близкие современному бетону, появились в глубокой древности. В качестве вяжущего вещества использовались жирная глина, гипс и известь. Серьезным достижением в истории бетона стало изобретение в Древнем Риме гидравлического вяжущего романцемента, сырьем для которого служили известняковые и магнезиальные мергелевые отложения. Тогда же в качестве заполнителей начали использовать пемзу, туф, вулканический пепел. Для улучшения качества бетонной смеси использовались пуццолановые добавки. Началом эры современного бетона считается создание в 1824 году более совершенного гидравлического вяжущего портландцемента. В 1849 году был изобретен новый композитный материал железобетон.
На протяжении последних 50 лет изобретение различных комплексных модификаторов и суперпластификаторов коренным образом повлияло на технические и строительно технологические характеристики.
На рубеже 1940-1950-х годов для улучшения удобоукладываемости бетонной смеси стали применять пластифицирующие добавки на органической основе. При правильной дозировке они без ущерба для прочности и увеличения водоцементного отношения делали бетонную смесь более подвижной. При этом количество дефектов в бетонных и железобетонных конструкциях резко снижалось.
В высотном строительстве единственная альтернатива высокопрочному бетону это сталь, дороговизна которой стала притчей во языцех. При возведении высоток со стальным каркасом расход стали колеблется в пределах 170240 кг на кв. м. Высокопрочный железобетон для строительства гораздо экономнее. Его расходная ведомость включает 40 85 кг стали и около 1 куб. м бетона на 1 кв. м площади.
Сейчас стоимость товарного бетона высокой прочности (В45В50) составляет около $100 за куб. м. Разумеется, сверхвысокопрочный бетон дороже, но ненамного.
Пока в России заказы бетонов прочностью выше В60 производители относят к разряду экстраординарных. Для активизации производства сверхпрочных материалов проектировщикам следует смелее применять новые возможности при разработке высотных зданий и других объектов. Однако решающее слово остается за инвестором, в задании которого должно быть предусмотрено применение конструкционных материалов новейшего поколения.
С увеличением объемов строительства обострилась проблема зимнего бетонирования. Появились противоморозные добавки, обеспечивающие нормальное твердение бетонной смеси при отрицательных температурах, и модификаторы структурообразующего действия, позволяющие бетону воспринимать большие напряжения с учетом попеременного замораживания и оттаивания.
Революционный прорыв в модификации бетонов произошел с появлением суперактивной добавки микрокремнезема. Чудодейственное вещество было получено в ходе борьбы за экологию. Раньше микрокремнезем тонкодисперсный аморфный оксид кремния (SiO2), побочный продукт производства ферросилиция, улетучивался из труб металлургических заводов.
Обычный портландцемент на 6366% состоит из оксида кальция и на 2124% из оксида кремния. При введении микрокремнезема в химическом составе цемента увеличивается содержание оксида кремния в активном состоянии, который за счет своей тонкой дисперсности (частицы микрокремнезема в 100 раз меньше частиц цементного клинкера) кардинально меняет пористую структуру цементного камня, существенно повышая его плотность. Модифицируя химический состав и физическое строение цементного камня, микрокремнезем улучшает его структурномеханические свойства: получается материал небывалой прочности, с плотной стабильной структурой, не подверженный перекристаллизации. Учитывая медленное распространение современных модифицирующих добавок в российской строительной практике, сложно говорить о широком ассортименте продукции различных производителей. Пальму первенства по инновациям держит НИИЖБ, реализующий собственные разработки; на лидирующие позиции на рынке претендует компания «Полипласт» (Россия). Среди зарубежных производителей можно выделить фирму LAFARGE cement, корпорацию SIKA (Швейцария), компанию MAPEI (Италия).
ПРОЧНОСТЬ: СМЕНА ПРИОРИТЕТОВ Возведение вертикальных несущих конструкций из монолитного железобетона Диаграмма 1. Кинетика твердения бетонов классов B50, B60, B Прочность бетона зависит от трех факторов: активности цемента и водоцементного отношения, определяющих прочность цементного камня, а также от качества заполнителей. Высокая активность цемента достигается за счет тщательной подготовки сырьевой массы, четкого соблюдения требований к условиям проведения обжига и режиму охлаждения, а также высокой тонкости помола клинкера. Водоцементное отношение (В/Ц) выражает связь прочности и пористости структуры материала. Для гидратации цемента и химического соединения цементного камня с заполнителем достаточно показателя В/Ц = 0,2. Однако для обеспечения подвижности и удобоукладываемости бетонной смеси его повышают до 0,40,6. Испарение несвязанной воды приводит к образованию пор, трещин и других дефектов, что негативно сказывается на качестве бетона. При стандартной технологии приготовления бетонной смеси максимальная прочность цементного камня варьируется в пределах 300500 кг/кв. см. Увеличение прочностных характеристик достигается за счет внесения известкового (прочность 800 кг/кв. м) или гранитного (прочность 12001400 кг/кв. м) щебня. Однако большое содержание щебня делает бетонную смесь слишком жесткой и трудноукладываемой. Изза несовершенства технологии прочность стандартного бетона ограничена классом В60, что и отражено в СНиП 2.03.0184 «Бетонные и железобетонные конструкции». С применением модификаторов полифункционального действия ситуация изменилась. В последнее время сотрудниками НИИЖБ получены литые мелкозернистые бетоны с прочностью 1200 кг/кв. см (класс В90В100). В высокопрочных бетонах последнего поколения главную роль играет цементный камень, сцепление которого со щебнем настолько велико, что при испытании контрольных образцов разрушение происходит по граниту. Основную нагрузку воспринимает цементный камень, прочность которого достигает 16002000 кг/кв. см. По сути, присутствие крупного заполнителя в этих бетонах теряет смысл, в то время как применение измельченного щебня обеспечивает однородность смеси и стабилизацию ее свойств.
Возведение многоэтажных зданий с каркасной конструктивной схемой позволяет не только экономить материалы, но и добиваться большей планировочной свободы На прочностные и строительно-технологические характеристики бетонной смеси большое влияние оказывают культура и автоматизация производства, а также качество заполнителей. По европейским нормам, песок и щебень должны быть сухими, очищенными от примесей и фракционированными, причем дозировка отдельных фракций должна производиться автоматически, так же как и подача воды, осуществляемая под давлением из многих точек по периметру смесителя. Среди отечественных заводов производителей, освоивших выпуск бетонных смесей с классом прочности В80, можно отметить ЗАО «Ингеокомпром», ОАО «ССБ ЖБИ17», ООО «СпецГрупп», ОАО «МИБ», 000 «Гарантстрой», 000 «Экобетон», ООО «Кромтранст».
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ КАЧЕСТВА комментарий производителя Елена Груздева, генеральный директор бетонного завода «000 СпецГрупп» На нашем предприятии действует жесткий лабораторный контроль всех входящих материалов, в том числе и заполнителей. Не скрою, раньше бывали случаи возврата целых машин. Однако поставщики быстро подтянулись, и сейчас карьерная продукция в целом отвечает нашим требованиям. Правда, качественные заполнители стоят недешево и нуждаются в бережном отношении. Процесс производства бетонной смеси осуществляется на итальянском компьютеризированном оборудовании. Подробная информация о замесе распечатывается и хранится в архиве. Таким образом, несанкционированное изменение рецептуры полностью исключается.
Автоматизация технологических процессов и сквозной контроль качества позволяют нам выпускать в нормальном рабочем режиме товарный бетон класса В55 (морозостойкость F300, водонепроницаемость W16), а по специальным заказам бетонные смеси класса В80.
Высокопрочные модифицированные бетоны Reactive Powder Concrete с максимальными прочностными показателями до 2000 кг/кв. см имеют и другое название: High Performance Concrete бетоны с высокими эксплуатационными свойствами. Модификаторы полифункционального действия не только обеспечивают высокую прочность, но и повышают коррозионную стойкость и долговечность, снижая при этом газо, водопроницаемость и деформативность. Высокопрочным бетонам, в частности для высотного строительства, могут быть заданы специфические свойства. Бетон перемещается бетононасосами на большую высоту, и за это время в нем не должно произойти водоотделение или расслаивание. Для этого необходимы высокоподвижные смеси, которые изначально обладают ярко выраженной тиксотропностью, т.е. свойствами вязкой жидкости, что особенно важно при использовании в несущих конструкциях с очень насыщенным армированием. Бетон должен свободно затекать в опалубку, полностью заполняя бетонируемое пространство, не оставляя пустот и каверн, без необходимости в стандартном виброуплотнении. В условиях повышенной густоты армирования также незаменимы самоуплотняющиеся (самовыравнивающиеся) бетонные смеси, производство которых основано на обеспечении непрерывной гранулометрии всех компонентов, при которой смеси включают цемент с определенным размером частиц и по две или более фракции песка и щебня.
Структура разлома образца прочностью 118 МПа Для высотного строительства также необходим высокопрочный бетон с компенсированной усадкой. Напомним, что усадкой называют свойство бетона уменьшаться в объеме при твердении в обычной воздушной среде. Различают пластическую (физическую) и непластическую (химическую) усадку. Первая происходит в результате испарения несвязанной воды, высокопрочные бетоны изза низкого водоцементного отношения практически ей не подвержены. Вторая является следствием уплотнения некоторых компонентов цементного камня, компенсировать которые способны кристаллы эттрингита (гидросульфоалюмината кальция). Однако образование эттрингита при гидратации цемента сложно контролировать. Проблему решает применение органоминерального модификатора полифункционального действия эмбэлита. Материал включает в различных сочетаниях конденсированный микрокремнезем, золуунос и расширяющий компонент. Благодаря ему в цементном камне образуются стойкие и прочные кристаллы высокодисперсного эттрингита, которые тесно вплетаются в гидросиликаты кальция и прирастают к поверхности цементных зерен.
Новые композиционные продукты плотностью 750800 кг/куб, м состоят из гранулагрегатов, образованных ультрадисперсионными частицами микрокремнезема или их смесью с золойуносом в затвердевшей адсорбционной оболочке из суперпластификатора и регулирующих твердение добавок.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ Устройство монолитной фундаментной плиты по свайному полю Известно, что гидратация цемента сопровождается выделением тепловой энергии. В небольших конструкциях тепло быстро рассеивается и не вызывает разогрева бетона. Однако при непрерывном бетонировании значительных объемов температура в толще конструкций достигает 90°С и более (диаграмма 2). В ходе неравномерного остывания неминуемо растрескивание бетонного массива. Поэтому для них разрабатываются специальные технологические регламенты по заливке и уходу.
комментарий специалиста Андрей Шейнфельд, директор Центра модифицированных бетонов НИИЖБ, к.т.н.
Задача снижения тепловыделения при бетонировании может быть решена за счет снижения количества портландцемента на кубометр бетонной смеси. Для получения 1 куб. м рядового бетона класса В50 необходимо не менее 500 кг цемента. Целенаправленное введение комплексного модификатора позволяет снизить расход цемента до 330 кг/куб, м. Кроме того, при замене чисто клинкерного портландцемента ПЦ500Д0 на ПЦ500Д20 с 20-процентным содержанием молотого шлака количество клинкера составит 260280 кг/куб, м. Таким образом, температура разогрева составит 60 °С. Кроме того, необходимо обеспечить такой режим твердения бетона, при котором разность температур на поверхности и в ядре плиты составит не более 25 °С, а скорость остывания бетона не превысит 2°С в сутки. Выполнение этих требований возможно двумя путями. Во-первых, равномерность остывания частично обеспечит модификатор, содержащий высокоактивные пуццоланы, тепловыделение в которых начинает интенсивно протекать через 24 часа, тогда как пик разогрева клинкерного цемента наступает через 12 часов. Таким образом, температура остывающего бетона выравнивается за счет пуццолановой реакции. Во вторых, поддержание определенной температуры бетона может обеспечить уход за конструкцией.
В высотном строительстве остро стоит вопрос снижения веса конструкций. Существуют разные способы решения этой проблемы. Один из них предусматривает применение в горизонтальных конструкциях (балках, ригелях, плитах перекрытий) высокопрочных бетонов на легких пористых заполнителях из отходов производства и переработанных вспученных глин и глинистых сланцев. При плотности легких бетонов 1800 кг/куб, м, а тяжелых 2400 кг/куб, м в железобетонной конструкции достигается 600килограммовое снижение веса.
В нашей стране ведется активная исследовательская работа в области легких бетонов. Так, в НИИЖБ спроектированы легкие высокоподвижные и литые бетонные смеси прочноcтью класса до В60 на керамзитовом гравии, производимые Новочебоксарским ДСК. Кроме того, успешно прошли лабораторные испытания контрольные образцы, изготовленные из бетона на пористых шлаковых заполнителях. При использовании бетонов различной прочности в монолитных многоэтажных зданиях необходимо обеспечить прочность технологических швов, которые образуются изза перерывов в бетонировании и между разными классами бетонов в одной плоскости, а также жесткость узлов и сопряжений между вертикальными и горизонтальными конструкциями, такими как колонны и ригели. Чтобы максимально уменьшить или даже вовсе исключить негативное влияние холодных швов, образующихся при поэтапном бетонировании, границы технологических блоков назначают либо в продольном направлении (вдоль рабочей арматуры), либо в зоне нулевых моментов. Кроме того, швы дополнительно усиливают арматурой. Сейчас во всем мире отрабатывается технология бесшовного бетонирования в одну захватку.
По действующему на территории нашей страны законодательству, если в проекте заложено применение бетонов, не предусмотренных нормативными документами, то производство таких бетонов и их укладка должны проходить в соответствии с техническими условиями, рекомендациями и технологическими регламентами специализированных научных организаций, таких как НИИЖБ.
Возведение арматурных каркасов для вертикальных несущих конструкций здания. От качества армирования во многом зависит надежность конструкций комментарий специалиста Сергей Лахман, генеральный директор института «Горпроект», к.э.н.
В процессе проектирования высотных зданий решается комплекс инженерных вопросов. Применение высокопрочных бетонов и уникальных технологий бетонирования массивных конструкций, использование специального лифтового оборудования, комплексные энергосберегающие решения ограждающих конструкций и инженерных систем здания вот лишь малая толика задач. Применяя инновационные решения, инвестор и проектировщик стремятся сделать проект максимально эффективным. В высотках существенную долю площади занимают несущие элементы (ядражесткости, колонны, пилоны). Если соотношение полезной (реализуемой) площади к суммарной площади ядра и колонн, шахт коммуникаций, вспомогательных помещений составляет, например, менее 65/35, то проект может утратить инвестиционную привлекательность. Таким образом, каждый квадратный сантиметр, отвоеванный у массивных вертикальных конструкций, помноженный на количество, скажем, колонн и этажей, превращается в метры дорогостоящей коммерческой площади.
Не стоит забывать, что железобетон композитный материал, в котором успешное партнерство бетона и стальной арматуры обусловлено выгодным сочетанием физикомеханических свойств этих материалов. Арматура выполняет в железобетонных конструкциях двойную функцию: воспринимает растягивающие усилия в растянутых зонах и усиливает бетон в сжатых зонах.
В высотных зданиях основную нагрузку воспринимают сжатые элементы: ядро жесткости, колонны и др., которым приходится воспринимать и изгибающие нагрузки, вызываемые, в частности, случайными эксцентриситетами и боковыми нагрузками. Применение высокопрочных бетонов позволяет уменьшить армирование конструкций, работающих на сжатие. Однако использование стандартной арматуры в сочетании с высокопрочным бетоном приводит к чрезмерно густому армированию. Эта проблема решается, с одной стороны, за счет повышения подвижности бетонной смеси, уменьшения размеров фракции щебня и использования мелкозернистых бетонов. С другой стороны, рабочая арматура должна соответствовать высокой несущей способности бетона, следовательно, при возведении высотных зданий особую актуальность приобретает применение высокопрочной арматурной стали нового поколения.
Перевязка рабочей арматуры в горизонтальных конструкциях. Хорошо видны перехлесты арматуры, идущей в различных направлениях Зависимость количества арматуры в вертикальных несущих конструкциях от класса бетона и высокопрочной стали Следует подчеркнуть, этот материал производится по специальной технологии и характеризуется пониженным содержанием углерода, что обеспечивает прекрасную пластичность в сочетании с высокой прочностью (более 500 МПа). В России в последнее время в связи с усложнением архитектурно-строительных задач сохраняется тенденция повышения класса арматуры. В высотном строительстве в качестве рабочей используется преимущественно арматура с повышенным расчетным сопротивлением А500С, А1000С (по новой классификации) и выше. При возведении колонн и других сжимаемых конструкций применение высокопрочной арматуры обеспечивает существенную экономию стали и упрощает армирование. Заметим, что идея экономии арматуры имеет серьезные ограничения, вызванные прежде всего соображениями безопасности. В железобетонных перекрытиях, работающих на изгиб, основную нагрузку воспринимает рабочая арматура. Вместе с тем в верхней, сжатой зоне сечения балок и на приопорных участках можно заложить арматуру меньшего диаметра. Однако на практике, как правило, предусматривают сквозное армирование арматурой, принятой для растянутой зоны. Такой подход позволяет исключить вероятность прогрессирующего разрушения.
источник
Использование бетона в качестве основного строительного материала набирает обороты популярности во всем Мире. Монолитный бетон практически вытеснил с рынка строительных материалов силикатный и красный кирпич и создает достойную конкуренцию пенобетонным блокам, шлакоблокам и «каменным» материалам других видов.
Понятие «монолитное строительство» подразумевает, что все конструкции здания (фундамент, плиты перекрытия и стены) заливаются непосредственно на строительной площадке. При этом материал для заливки может быть как готовый, доставленный с ближайшего бетонного завода, или изготавливаться перед заливкой прямо на строительной площадке.
В настоящее время технология монолитного строительства используется для возведения: многоэтажных жилых зданий, торгово-развлекательных центров, частных и дачных домов, а также для строительства сооружений хозяйственного назначения (колодцев, выгребных ям, туалетов, погребов, сараев и пр.). Секрет популярности монолитного бетона кроется в ряде принципиальных преимуществ перед другими строительными технологиями:
- Относительно низкая себестоимость строительства.
- Возможность возведения «коробки» сооружения своими силами, не привлекая дорогостоящий наемный труд каменщиков.
- В разы большая скорость строительства при всех прочих равных условиях: прочности, долговечности, сейсмостойкости и огнестойкости.
- Возможность строительства при отрицательных температурах окружающей среды.
- Возможность получить любые архитектурные формы и планировки, обусловленная «гибкостью и пластичностью» материала.
Не обошли стороной монолитное строительство и недостатки:
- Необходимость качественной шумо- и теплоизоляции.
- Дополнительные затраты на прогрев залитых конструкций в холодное время года.
- Необходимость специального ухода в период схватывания и набора прочности.
- Сложность монтажа опалубки.
В общем случае все основные конструкции малоэтажного дома из монолитного бетона (фундамент, плиты перекрытия и стены) взводят из тяжелого бетона марки М200, М250 или М300. Выбор марки зависит от высоты стояния грунтовых вод и климатических условия в местности расположения будущего сооружения.
Практика монолитного строительства показывает, что «золотой серединой», является тяжелый бетон марки М200, состоящий из портландцемента ЦЕМ I 32,5Н ПЦ (М400) или ЦЕМ I 42,5Н ПЦ (М500), карьерного песка, гранитного щебня с фракцией частиц 10-20 мм и воды. В зависимости от условий заливки, в бетон добавляются противоморозные, гидротехнические и прочностные добавки, ускорители схватывания и пластификатор.
Пропорции для марок бетона для монолитного строительства и расход на приготовление 1 м3 материала. Таблица.
| Бетон, марка | Пропорции компонентов, Ц:П:Щ:В, кг | Расход компонентов на 1 м3, кг | |||
| Цемент М400 | Песок | Щебень | Вода | ||
| М200 | 1:3:4,5:0,7 | 255 | 715 | 1125 | 190 |
| М250 | 1:2,3:3,8:0,6 | 295 | 690 | 1115 | |
| М300 | 1:2:3,3:0,6 | 335 | 670 | 1105 | |
| Бетон, марка | Пропорции компонентов, Ц:П:Щ:В, кг | Расход компонентов на 1 м3, кг | |||
| Цемент М500 | Песок | Щебень | Вода | ||
| М200 | 1:3,3:5:0,8 | 225 | 735 | 1125 | 190 |
| М250 | 1:2,8:4,3:0,7 | 255 | 720 | 1115 | |
| М300 | 1:2,5:3,8:0,7 | 290 | 705 | 1105 | |
Монолитное строительство любого сооружения невозможно без технологического элемента – опалубки. Для возведения бетонных зданий и бетонных конструкций используются разные виды опалубки. Самый распространенный вид – сборно-разборная съемная опалубка.
В ряде случаем при строительстве стен частных малоэтажных домов применяется несъемная опалубка, изготовленная из пенополистирольных блоков, профлиста или пустотелых элементов изготовленных из легкого бетона. Несъемную опалубку можно назвать «два в одном». Пенополистирольные и пустотелые блоки выполняют функцию теплоизоляции, а профлист функцию внешней отделки.
Несмотря на явные преимущества несъемной опалубки, частные застройщики предпочитают изготавливать из подручных материалов самодельную сборно-разборную щитовую опалубку. Для этих целей используются щиты, сбитые из деревянных досок и брусьев, либо щиты из ламинированной влагостойкой фанеры.
Щиты соединяются в единую конструкцию с помощью стальных резьбовых шпилек, гаек и деревянных брусочков. Габариты и контракция опалубки зависит от того, что планируется построить: железобетонный погреб, стену дома, фундамент, лестницу или фундамент. Рассмотрим перечисленные монолитные конструкции подробнее.
Бетонный погреб очень дешев и прост в строительстве. Подобное сооружение может построить любой домашний мастер без строительного образования. Основные этапы строительства:
- Рытье котлована. Для нужд семьи из 4-х человек будет достаточно сооружения шириной 2,5 метра, длиной 2,5 метра и высотой 2 метра.
- Изготовление щитовой опалубки для стен. Щиты шириной 1 метр, сбивают из строганых досок толщиной 20-25 мм и деревянных брусков сеченым 40х40 мм.
- Установка опалубки. Щиты можно устанавливать прямо на пол погреба, обеспечив толщину стенки 150 мм. Для этого между стенкой котлована и щитами вставляются мерные разлучки из брусков длиной 150 мм и сечением 20х20. Со стороны пространства погреба щиты распираются брусками 50з50 мм.
- Укладка монолитного бетона. Для заливки стен можно использовать любую марку бетона из марок приведенных выше. Заливку стен в опалубку ведут равномерными порциями по всему периметру. Одновременно с этим в бетон, с шагом 250-300 мм, вертикально, вставляют арматуру диаметром 12-15 мм.
- Демонтаж опалубки. В теплое время года разборку опалубки можно начинать через 72 часа после заливки последней порции бетона.
- Переустановка опалубки выше. Заливка очередной «порции» стены, армирование, выдержка 72 часа, демонтаж, переустановка и т.д.
- Сборка опалубки для перекрытия. Опалубка для монолитного перекрытия состоит из большого деревянного щита имеющего габариты внутреннего пространства погреба (в щите предусматривается отверстие 700х700 мм под люк и 2 отверстия диаметром 150 мм в противоположных по диагонали углах под трубы приточно-вытяжной вентиляции). Деревянных брусьев 100х100 мм или деревянных бревен диаметром от 100 мм. Квадратного каркаса с внутренними габаритами 2,5х2,5 метра, сбитого из досок толщиной 25 мм, шириной 100-120 мм и квадратного каркаса с внутренними габаритами 700х700 мм (для формирования отверстия люка), также сбитого из досок толщиной 25 мм, шириной 100-120 мм
- Установка опалубки для перекрытия. Деревянный щит выставляется на бревнах или брусьях по верхнему срезу стен. Квадратный каркас 2,5х2,5 метра устанавливается сверху верхнего среза стен. Квадратный каркас 700х700 мм устанавливается на отверстие люка.
- Установка арматуры по всей площади перекрытия. Для изготовления армирующего пояса можно использовать проволоку диаметром 6 мм связанную в сетку с ячейкой не менее 50х50 мм.
- Установка труб вентиляции. Одна труба диаметром 150 мм выставляется над погребом (вытяжная труба), вторая, также диаметром 150 мм внутри погреба (приточная труба). Вытяжная труба должна выступать из плиты перекрытия на 1,5 метра и оканчиваться в погребе по нижнему срезу перекрытия. Приточная труба не доходит до пола погреба 150 мм и выступает наружу из плиты перекрытия на 70 мм.
- Марка бетона для монолитного перекрытия такая же, как и для заливки стен.
- Заливка бетона, железнение наружной поверхности плиты, выдержка в течение 7 суток, демонтаж опалубки.
Монолитный погреб из бетона готов. Остается установить конструкцию люка, побелить стены, установить на вентиляционные трубы грибки и можно загружать консервацию, картошку, свеклу, морковку и другие овощи.
Фундамент в виде монолитной плиты отлично подходит для возведения жилых и хозяйственных построек на проблемных грунтах. Этот тип сооружения отличается высокой несущей способностью, сейсмоустойчивостью, его невозможно подмыть грунтовыми водами, а также плитный фундамент является одновременно черновым полом.
Последний фактор позволяет сэкономить на деревянных лагах под настил пола и антисептиках для их обработки. Под постройку двухэтажного дома будет достаточно плиты толщиной 40 см.
Технология строительства фундамента этого типа проста и может быть реализована своими силами. Основные этапы строительства плитного фундамента толщиной 40 см:
- Рытье котлована глубиной 0,6 метра, планирование дна котлована.
- Засыпка слоя песчаной полушки толщиной 20 см, трамбовка.
- Засыпка слоя щебня толщиной 20 см, трамбовка.
- Изготовление опалубки. Из обрезных досок толщиной 25 мм сбиваются щиты. Ширина щита должна быть 20 см. В этом случае, при заливке фундамента, размер 20 см будет обеспечивать необходимую толщину плиты. По наружной поверхности щиты усиливаются брусками.
- Установка опалубки. При монтаже опалубки следует обеспечить горизонтальность верхнего среза щита. Это даст возможность использовать верхний срез щитов в качества маяка верхней поверхности плиты. Обеспечить горизонтальность можно с помощью подсыпки грунта, подкладки кусочков кирпича, подкладки деревянных брусков и проверки строительным уровнем.
- Монтаж армирования. Следует использовать «фабричную» строительную арматуру диаметром 12 мм. Важно! Армирующий пояс для плитного фундамента собирают на вязальной проволоке и ни в коем случае на сварке.
- Заливка бетона. Очень важный этап. Один из главных вопросов – необходимое количество бетона для фундамента монолитная плита. Ответ на этот вопрос даст специальный калькулятор бетона на фундамент монолитная плита, который можно найти в интернете. В то же время необходимый объем строительного материала можно вычислить простым арифметическим действием. Умножаем длину, ширину и высоту плиты в погонных метрах, получаем количество бетона в метрах кубических. Самая лучшая марка бетона для монолитного фундамента – тяжелый бетон М200 или М250.
- Железнение поверхности плиты и укрытие конструкции полиэтиленовой пленкой.
- Демонтаж опалубки не ранее и не позднее чем через 7-10 суток.
Заливку монолитной плиты следует произвести в максимально сжатые сроки, иначе нарушится принцип «монолитности». Это значительно ухудшит несущую способность фундамента, и сведет на нет его преимущества.
Самый лучший вариант, рассчитать теоретический расход бетона, увеличить его на 10% (умножить теоретический расход в метрах кубических на 1,1) и заказать готовый строительный материал на бетонном заводе. Если купить готовый материал невозможно, надо быть готовым к круглосуточному изготовлению бетона своими силами.
Современный частный дом может в зависимости от количества этажей нуждается в одной, двух или трех лестницах. Монолитные лестницы из бетона являются предпочтительным вариантом перед деревянными и стальными аналогами в силу объективных преимуществ:
- Возможность «вписаться» в любые габариты отведенного пространства.
- Возможность реализации любых архитектурных форм.
- Долговечность, прочность и небольшая стоимость строительства.
- Возможность возведения своими силами.
Лестницы из бетона проектируются и обустраиваются строго в индивидуальном порядке в зависимости от конкретных условий. Общие требования: марка бетона для заливки не ниже М200, обязательное армирование и обязательный уход за свежезалитым бетоном.
Стены из монолитного бетона имеют высокий уровень прочности на сжатие. В частности прочность монолитного бетона стены толщиной 120 мм соответствует прочности следующих конструкций:
- Кирпичная кладка толщиной 25 см.
- Стена из пенобетонных блоков толщиной 65 см.
- Стена из газобетонных блоков толщиной 40 см.
Это дает возможность значительно сэкономить на основных материалах. В то же время, практика строительства монолитных малоэтажных зданий рекомендует придерживаться следующих нормативов: монолитные стены одно-двухэтажных зданий должны иметь толщину бетона не менее 20 см, стены зданий высотой более 2-х этажей должны возводиться толщиной 55 и более сантиметров.
Монолитное строительство зданий и сооружений получило большой спрос и популярность после значительного удорожания традиционных «каменных» строительных материалов. Используя монолитные строительные технологии, частный застройщик получает возможность свести к минимуму заказ дорогостоящего наемного труда и тем самым значительно снизить себестоимость строительства.
источник
24 Июл 2019 admin 10