Монолитное строительство частного дома – технологии, особенности, личный опыт
Различные технологии возведения домов пользуются большей или меньшей популярностью, например – каркасное домостроение переживает настоящий бум, как и дома из бруса, кладка из кирпича или блоков стабильно в лидерах, монолит же все еще довольно редкое явление. Тем не менее, на нашем портале есть положительный опыт строительства домов по монолитной технологии, который может быть интересен самозастройщикам, еще не определившимся с выбором способа возведения своего дома. Рассмотрим:
Монолитное домостроение
Изначально под монолитным строительством понималось только возведение сооружений из железобетона, так как альтернативы арматурному каркасу и раствору на базе цемента с заполнителями просто не существовало. При заливке используется сборная опалубка. Не так давно монолитное строительство было распространено только в промышленных объемах, для возведения многоэтажных домов, общественных зданий или производственных объектов. Но постепенно технология начала распространяться и в частную сферу, что обусловлено рядом достоинств монолитных домов.
На мой взгляд, фишка монолитного железобетона в следующем:
Конечно, хватает у монолита и недостатков.
Эта технология требует квалифицированных строителей и наличия бетонных заводов в округе, чтобы не возить бетон дальше 50 км. Также без детального проекта (схемы армирования, схемы опалубки) строить неразумно. Так что это может быть одним из препятствий для повсеместного распространения такого вида частных домов.
Но минусы есть у любого материала, другое дело, чтобы их количество не перевешивало. Бетономешалка плюс модифицирующие добавки – и заливать можно самомесным бетоном. В идеале, любой строительный процесс требует квалифицированных исполнителей, а в реальности нашими умельцами неоднократно доказано, что самозастройщики многим «профи» фору дадут, так как строят для себя. Было бы желание, а научиться можно всему.
Интересует монолитное строительство своими силами (без привязки к срокам) двухэтажного дома для постоянного проживания размером 10х10 м. Рассматриваю разные виды монолита, но в приоритете железобетон. Строиться буду один, не спеша, поэтапно, в общем, долгострой, опыта в строительстве нет, но самое главное – есть желание, и это сильно мотивирует.
Разновидности монолита
Но суть неизменна – ограждающие конструкции не собираются или выкладываются из отдельных элементов, а именно заливаются. В результате образуются монолитные, бесшовные стены практически любой геометрической формы, что развязывает руки архитекторам. То есть, если обилие эркеров и арок при строительстве из блока/кирпича/дерева прилично усложнит процесс, то при заливке особых усилий не потребуется.
Так как обычный железобетон получается слишком холодным, в виду высокой теплопроводности и тонких стен, чтобы обойтись без дополнительного утепления применяют пенобетон, полистиролбетон или керамзитобетон. В первом случае теплопроводность стены сокращается благодаря образованию в бетоне большого количества воздушных пор за счет пены, во втором – за счет добавления гранул полистирола или керамзита. Но по разновидностям монолит подразделяется не по типу заливаемого бетона, а по типу опалубки – она бывает съемная и несъемная.
Съемная опалубка
В частной сфере обычно из влагостойкой или ламинированной фанеры, реже применяются доски, металл или пластик. Листы используют целиком или разрезают на части, в зависимости от масштабов заливки. Элементы скрепляют между собой и по мере заливки переставляют на новое место, так как позволить себе собрать опалубку для всего дома сразу могут только профильные компании. А самозастройщики заливают дома поэтапно, преимущественно по горизонтали. Фанера пользуется заслуженной популярностью, так как хорошо держит форму и позволяет получить гладкую поверхность стен, а если еще и ламинированная, то комплекта может хватить не на одну стройку. Что касается крепежа, тут все индивидуально.
Фанера толщиной 12 мм, повышенной влагостойкости, 2500×1200 мм, разрезалась пополам по длине (600 мм), четыре стяжки на лист (сверлились листы насквозь, сложенные вместе, 100 мм от низа) верх стягивался брусками. Стяжки с двумя заклиненными гайками на одном конце, длиной 250 мм, диаметром 8 мм, опускались в веретенку. Снаружи в опалубку вбиты забивные гайки – крутить (шуруповертом) нужно только изнутри стен.
Перестановка съемной опалубки по мере заливки считается одним из самых трудоемких и отнимающих время процессов, и чем меньше при этом требуется операций, тем лучше.
Несъемная опалубка
Отмечу основные достоинства и недостатки этого типа несъемной опалубки, на мой взгляд, с точки зрения не профессионала, а потребителя.
Толщина слоя теплоизолятора, подбирается в зависимости от региона строительства, она начинается от 50 мм, но в среднем достаточно 100 мм, если речь не идет о северных областях. Точную цифру можно узнать, сделав теплорасчет, и уже по результатам подобрать подходящие блоки или плиты.
Монолитные дома участников портала
alexxxxx построил свой дом из монолитного железобетона по технологии съемной опалубки.
Стены армировались минимально (проемы, углы и верхние слои этажей по периметру, обрезки между слоями). Бетон месили сами, пропорции 1/2,5/3 (цемент, песок, щебень). Щебень использовал фракции 20-40 мм, тысячу раз пожалел, что не купил 10-20 мм, крупный трудно брать лопатой из кучи и штыковать бетон с мелкой фракцией значительно легче. Времени ушло два месяца с перерывами на основную работу (плита залита в прошлом году).
Дом для постоянного проживания, фундамент – обычная плита, толщиной 15 см, с ребрами по 40 см, подсыпка песком 30 см, дренаж по периметру. В плите сразу залит контур теплого пола, шесть веток (по 33 м), разводка воды в ванную и на кухню, проложена канализация (серые стоки).
Стены у пользователя толщиной 15 см на первом этаже и 12 см на втором, облегченная плита перекрытия (балки по 15 см, полотно 7-8 см). Закончить за один сезон не получилось, поэтому отлитая коробка зимовала без крыши и утепления, однако ни трещин, ни других повреждений весной не обнаружилось. В новом сезоне проект претерпел изменения, и дом обзавелся пристройкой по той же технологии, но с добавлением в бетон готовой щебеночно-песчаной смеси. Утепление пенополистиролом плитным на фасаде (18-20 см), пенополистирольной крошкой на чердачном перекрытии (30-35 см).
Начали стройку дома для семьи из шести человек – двое родителей и четверо детей, дом для постоянного проживания. С планировкой пришлось повозиться. К дому относимся довольно утилитарно, главное – чтобы в нем можно было с комфортом жить, а декоративность вторична. Поэтому форма простая – без эркеров, хитрых углов, уступов и башенок, крыша двускатная, фасады без украшательств. Кто-то говорит – у вас стиль типа «сарай», а для нас – простенькое «ранчо».
По этой технологии можно делать один ряд в день (0,5 м в высоту). Делать, значит выставлять опалубку и заливать. Но это при хорошей погоде (не в это лето) и при отсутствии форс-мажоров. На первый ряд нужно гораздо больше времени, чтобы максимально точно сделать разметку стены и свести верхнюю границу первого ряда по всему периметру на один уровень. Затем просверлить в плите около двухсот отверстий для установки нижнего ряда стяжек, вбить в плиту крепеж для связки опалубки со стеной и подготовиться к заливке (короба для приема бетона, желоба). К началу сборки опалубки утеплитель уже должен быть приклеен изнутри плит.
Та как было решено переезжать до окончания отделочных работ изнутри и снаружи, обошлись без больших капиталовложений – фасад покрасили акриловой краской с помощью краскопульта. Сначала cprivetom спилил все наружные стяжки, потом прокрасил их краской для металла точечно, чтобы в дальнейшем не образовалось ржавых потеков. Стены красили в два слоя, но признает, что в три лучше, для защиты от влаги дополнительно обработали весь фасад гидрфобизатором.
Нам нравится, как выглядит окрашенный щепоцемент на фасаде. Он из чернового строительного материала становится «мягким» (по легкости восприятия) и фактурным, отдаленно напоминая ракушечник. Внутри на финальность покраски рассчитывать не стоит – с близкого расстояния все изъяны виднее.
Оба умельца своими домами довольны, незначительные коррективы при возможности «отмотать пленку назад» внести было бы можно, но претензий к самой технологии нет.
Предпочтения и возможности у всех разные, и каждый исходит из своих задач, однако технология монолитного домостроения вполне жизнеспособна и в частной сфере, что неоднократно доказано на примере участников нашего портала.
Обсудить статью и прочитать другие материалы посвященные загородной жизни вы можете на портале FORUMHOUSE.
Подписывайтесь на канал чтобы не пропустить следующую публикацию!
Технология монолитного бетона и железобетона.1.Общие положения технологии монолитного бетона
В отличие от блочного строительства, при котором используются предварительно изготовленные элементы разной формы и размера, монолитный железобетон заливается в опалубку непосредственно на объекте. При этом детали конструкции получаются целостными, а значит – более прочными и долговечными.
Конечно, данная технология достаточно сложна для реализации, однако в ряде случаев ее применение является не просто оправданным, а единственно возможным. В статье мы постараемся подробно описать методику возведения сооружений из бетонного монолита, а также приведем ряд рекомендаций по организации строительных работ.
Методика заливки в опалубку позволяет возводить самые сложные формы
Анализируем технологию
Общие характеристики
Технология возведения зданий из монолитного железобетона известна, пожалуй, практически столько же, сколько сам материал.
Для нее характерны такие особенности:
Внешний вид конструкции на промежуточном этапе
Литой фундамент — самая распространенная конструкция
По данной технологии обычно производятся фундаменты зданий. Даже при использовании готовых блоков в качестве опор поверх них специалисты рекомендуют заливать железобетонный монолитный пояс с усиленным армированием для более равномерного распределения нагрузок.
В то же время эту методику можно использовать и для закладки стен, перекрытий, сводов и т.д.: дома из монолитного железобетона, опоры мостов, резервуары и другие сооружения в последнее время строятся весьма активно.
Ключевые достоинства
Если говорить о целостных железобетонных конструкциях, возводимых путем монолитной заливки, то для них характерны такие достоинства:
Обратите внимание! Дом или коттедж из монолитного железобетона является значительно более сейсмоустойчивым, чем аналогичное строение, возведенное по другой технологии.
Железобетонные монолитные колонны отличаются высокой прочностью
Конечно, нужно отметить, что заливка бетонных стен обычно требует привлечения значительных ресурсов, потому ее используют при реализации масштабных проектов. В то же время изготовить монолитный железобетонный гараж может практически каждый, причем по трудозатратам задача не будет слишком сильно превосходить другие технологии.
Минусы и сложности
Естественно, данный метод строительства не является универсальным.
И для него, и для зданий, возведенных с его использованием, характерны такие минусы:
Для здания нужно закладывать мощный фундамент
Обратите внимание! Демонтаж подобных зданий тоже является весьма проблемным. Даже для снесения одной стены используется резка железобетона алмазными кругами, и альтернатив этой дорогостоящей методике практически нет.
В процессе демонтажа применяется алмазная резка
Сборно-монолитные железобетонные конструкции.
Сборно-монолитные железобетонные конструкциипредставляют собой такое сочетание сборных элементов (железобетонных колонн, ригелей, плит и т. д.) с монолитным бетоном, при котором обеспечивается надёжная совместная работа всех составных частей. Эти конструкции применяются, главным образом, в перекрытиях многоэтажных зданий, в мостах и путепроводах, при возведении некоторых видов оболочек и т. д. Они менее индустриальные (в отношении возведения и монтажа), чем сборные; их применение особенно целесообразно при больших динамических (в т. ч. сейсмических) нагрузках, а также при необходимости членения крупноразмерных конструкций на составные элементы из-за условий транспортировки и монтажа. Основное достоинство сборно-монолитных конструкций — меньший (по сравнению со сборными конструкциями) расход стали и высокая пространственная жёсткость.
Наибольшая часть железобетонных конструкций и изделий выполняется из тяжёлого бетона с объёмной массой 22 – 25 КН/
м
³
. Но, доля изделий из конструктивно-теплоизоляционного и конструктивного лёгкого бетонов на пористых заполнителях, а также из ячеистого бетона всех видов непрерывно возрастает. Такие изделия используются преимущественно для ограждающих конструкций (стены, покрытия) жилых и производственных зданий. Весьма перспективны несущие конструкции из высокопрочного тяжёлого бетона класса В55 – В75 и лёгкого бетона класса В25 – В45. Существенный экономический эффект достигается в результате применения конструкций из жаростойкого бетона (вместо штучных огнеупоров) для тепловых агрегатов металлургической, нефтеперерабатывающей и др. отраслей промышленности; для ряда изделий (например, напорных труб) перспективно применение напрягающего бетона. Железобетонные конструкции и изделия выполняются в основном с гибкой арматурой в виде отдельных стержней, сварных сеток и плоских каркасов. Для изготовления ненапрягаемой арматуры целесообразно использование контактной сварки, обеспечивающей высокую степень индустриализации арматурных работ. Конструкции с несущей (жёсткой) арматурой применяют сравнительно редко и, главным образом, в монолитном железобетоне при бетонировании в подвесной опалубке. В изгибаемых элементах продольная рабочая арматура устанавливается в соответствии с эпюрой максимальных изгибающих моментов; в колоннах продольная арматура воспринимает преимущественно сжимающие усилия и располагается по периметру сечения. Кроме продольной арматуры, в железобетонных конструкциях устанавливается распределительная, монтажная и поперечная арматура (хомуты, отгибы), а в некоторых случаях предусматривается, так называемое, косвенное армирование в виде сварных сеток и спиралей. Все эти виды арматуры соединяются между собой и обеспечивают создание арматурного каркаса, пространственно неизменяемого в процессе бетонирования. Для напрягаемой арматуры предварительно напряжённых железобетонных конструкций используют высокопрочные стержневую арматуру и проволоку, а также канаты из неё. При изготовлении сборных конструкций применяется в основном метод натяжения арматуры на упоры стендов или форм; для монолитных и сборно-монолитных конструкций — метод натяжения арматуры на бетон самой конструкции.
Арматура железобетонных конструкций
, неотъемлемая составная часть железобетонных конструкций, предназначенная для усиления бетона, воспринимающая растягивающие (реже — сжимающие) усилия. Применяется, главным образом, стальная гибкая арматура (в виде отдельных стержней или сварных сеток и каркасов); иногда — жёсткая арматура (прокатные двутавры, швеллеры, уголки). В качестве арматуры могут быть использованы также стеклопластики, бамбук и др. материалы. Различают арматуру: рабочую, устанавливаемую в железобетонных конструкциях в соответствии с расчётом; монтажную и распределительную, предназначенные для образования совместно с рабочей арматурой каркасов и сеток и устанавливаемые по конструктивным соображениям.
Многообразие видов конструкций определяет необходимость изготовления специальных арматурных сталей, которые должны иметь различные прочностные характеристики и обладать достаточными пластическими свойствами. Наиболее распространена арматура стержневая (горячекатаная, упрочнённая термически и вытяжкой), которая в зависимости от прочности подразделяется на 7 классов (выпускается диаметром от 6 до 90 мм), и проволочная, в виде проволоки (диаметром от 3 до 8 мм), канатов, сварных и тканых сеток. В предварительно напряжённых конструкциях применяют напрягаемую арматуру из арматурной стали с высоким временным сопротивлением разрыву 900 Н/
мм
²
и более. Улучшение сцепления арматуры с бетоном достигается приданием её поверхности эффективного периодичного профиля.
Монолитными конструкциями называют строительные конструкции: бетонные и железобетонные, основные части которых выполнены в виде единого целого (монолита) непосредственно на месте возведения здания или сооружения. К монолитным же конструкциям можно условно отнести стены и столбы, возводимые из мелкоштучных камней в технике ручной кладки, имея в виду, что перевязка швов и применение связующего (раствора) позволяет создать единое целое любой формы. В последнем случае для характеристики технологии и их возведений иногда применяют термин «традиционная». При возведении монолитного железобетонного здания на строительной площадке бетонная смесь может быть приготовлена непосредственно на площадке строительства или доставлена бетоновозами со специальных заводов и укладывается в опалубку с заранее установленной арматурой (каркасами, сетками, закладными деталями и т.д.). За счет высокой механизации, применения современных опалубочных систем, различных химических добавок-ускорителей твердения бетона, этот способ изготовления железобетонных конструкций по качеству и срокам строительства стал приближаться к сборному железобетону. Но монолитные железобетонные конструкции имеют ряд недостатков, таких как удорожание при зимнем производстве работ, устройство сложных опалубочных систем с невысокой их оборачиваемостью. Основной недостаток монолитного железобетона – это увеличение, по сравнению со сборными конструкциями, расхода арматурной стали и бетона, так как непосредственно в условиях массового строительства сложно применить предварительное напряжение арматуры и трудоемкость работ. Практика показала, что в фундаментостроении эффективно применение монолитного железобетона. Есть много и других областей строительства, где монолитный железобетон незаменим, в частности при возведении уникальных объектов (рис. 6).
Основным направлением развития массового жилищного строительства является сборно-панельное домостроение. Однако, более 35% объемов жилищного строительства осуществляется еще недостаточно индустриальными методами. Поэтому индустриальные методы монолитного домостроения рассматриваются как резерв повышения общего уровня дальнейшей индустриализации строительства. Производственный эксперимент по применению различных конструктивно-технологических методов монолитного домостроения позволил сформировать теоретические основы рациональных сфер применения монолитного бетона, технических решений конструкций зданий и опалубок, а также разработать ряд нормативных и методических документов по проектированию, строительству и сравнительной технико-экономической оценке гражданских зданий из монолитного бетона.
Рис. 6 Бетонирование монолитных конструкций при строительстве Храма Христа Спасителя (г. Москва, Россия)
Возведенные жилые и гражданские здания отличаются высоким качеством архитектурных решений. Наибольшее распространение монолитное домостроение получило в Кишиневе, Сочи, Алма-Ате, Минске, Вильнюсе, городах Кавказских минеральных вод, Южного берега Крыма, Средней Азии и др. Анализ показал, что монолитное домостроение по большинству технико-экономических показателей имеет преимущества по сравнению с кирпичным домостроением, а в ряде случаев и с крупнопанельным. Расход стали на опалубку с учетом оборачиваемости форм снижается на 1,5 кг на 1м² общей площади в сборных конструкциях до 1 кг в монолитных. Энергетические затраты на изготовление и возведение монолитных конструкций уменьшается на 25-35% по сравнению со сборными и кирпичными: трудовые затраты снижаются в среднем на 25-30%, а продолжительность строительства сокращается на 10-15% по сравнению с кирпичным. Стоимость строительства с учетом зданий по этажности, архитектурно-планировочным решениям в среднем на 10% ниже, чем кирпичного, и на 5%, чем крупнопанельного. К достоинствам монолитного домостроения следует также отнести возможность с минимальными затратами получить разнообразные объемно-пространственные решения, повысить эксплуатационные качества зданий. При этом сокращается инвестиционный цикл (проектирование зданий и производственной базы – создание базы – строительство). Недостатками монолитного домостроения являются более высокая по сравнению с крупнопанельным продолжительность строительства (20%) и трудоемкость на строительной площадке (25-30%) при одинаковых показателях суммарных трудовых затрат, удорожание бетонных работ при отрицательных температурах.
Рациональными областями применения монолитного домостроения являются регионы со сложными геологическими условиями, преимущественно в сейсмических районах страны.
Основные направления развития технологии бетонных работ должны предусматривать мероприятия, которые позволили бы значительно повысить производительность труда на этих работах:
— организацию централизованного изготовления сварных арматурных каркасов, сеток, и пространственных блоков и монтаж их на стройплощадках;
— применение унифицированных многократно оборачиваемых систем опалубок, организацию централизованного их изготовления и интенсивной эксплуатации;
— развитие индустрии товарных бетонных смесей путем организации их централизованного изготовления на высокомеханизированных и автоматизированных районных приобъектных заводах и установках с доставкой этой смеси специализированным транспортом;
— механизацию подачи распределения и укладки бетонной смеси с применением высокопроизводительных бетононасосов, бетоноукладчиков и другой техники;
— применение технологии зимнего бетонирования с использованием эффективных противоморозных добавок, автоматизацию процессов термообработки бетона.
Комплекс работ по возведению монолитных бетонных и железобетонных конструкций включает ряд процессов, в том числе приготовление бетонной смеси, транспортировку ее к месту укладки, устройство опалубки, установку арматуры, подачу, распределение и уплотнение бетонной смеси в подземных и наземных частях зданий, подготовку забетонированных конструкций к сдаче. Для изготовления монолитных сооружений весьма перспективным является применение напрягающего бетона, позволяющего в условиях строительной площадки осуществить предварительное напряжение арматуры. Исследования в этом важном направлении сегодня успешно ведутся специалистами Брестского государственного технического университета (теория сопротивления железобетонных конструкций – О.А. Рочняк, Л.В. Образцов и др.; напрягающие цементы и бетоны, теория расчета железобетонных конструкций из напрягающего бетона – В.В. Тур, В.Д. Будюк и др.).
Тяжи, удерживающие щиты, крепятся к стальным анкерам, закладываемым в основание или в ранее уложенный бетон сооружения. Монтаж и демонтаж крупнощитовой опалубки осуществляются с помощью подъёмных механизмов.
Скользящая опалубка
состоит из щитов (стальных, деревянных или комбинированных) высотой 1100—1500 мм, связанных между собой стальными домкратными рамами. На рамы опираются фермы или прогоны рабочего настила, с которого производится укладка бетонной смеси и установка арматуры. К рамам подвешиваются подмости, позволяющие производить первоначальную отделку бетонируемых конструкций. Устанавливаемые на рамах гидравлические (наиболее распространены) или электрические подъёмники (домкраты) обеспечивают одновременное вертикальное движение (скольжение) всей опалубки по бетонируемой конструкции, при этом освобождается затвердевший бетон. Скользящая опалубка применяется, главным образом, при возведении стен, резервуаров силосов, труб и др. сооружений высотой не менее 12—15 м.
Подъёмно-переставная
опалубка сочетает конструктивные признаки скользящей и разборно-переставной. Состоит из щитов, специальных креплений и устройств для отрыва опалубки от бетона и её вертикального перемещения. Рабочий настил обычно опирается на бетонируемую конструкцию. Используется в основном для возведения высоких сооружений переменного сечения (труб, градирен и т.п.). При бетонировании уникальных сооружений (таких, например, как Останкинская телебашня) применяются специальные самоподъёмные механизмы. Для защиты от атмосферных осадков, ветра и низких температур на опалубке устанавливаются тепляки.
Горизонтально-перемещаемая
(катучая) опалубка состоит из стальных или деревянных щитов и каркаса, смонтированного на тележках или полозьях. Опалубка перемещается по рельсам или направляющим с помощью электродвигателей или лебёдок. Применяется при возведении конструкций и сооружений значительной протяжённости: стен, перекрытий, покрытий, тоннелей, коллекторов, водоводов, небольших плотин и др.
Блок-форма представляет собой пространственную конструкцию, состоящую из стальных щитов, каркаса, креплений и приспособлений для отрыва щитов от бетона. Монтаж и демонтаж блок-форм осуществляются с помощью подъёмных механизмов. Блок-формы используются преимущественно для бетонирования отдельно стоящих конструкций (фундаментов, колонн и др.).
Несъёмная опалубка применяется в тех случаях, когда её разборка затруднена; иногда она выполняет функции изоляционной защиты, декоративной или специальной облицовки конструкции (сооружения). В качестве несъёмной опалубки используются тканая металлическая сетка, железобетонные и керамические плиты, соединённые с основной конструкцией с помощью анкеров, асбестоцементные, стальные или пластмассовые листы.
Особый вид опалубки — горная опалубка (передвижная, створчатая, секционная и др.), предназначенная для возведения бетонной крепи горных выработок. Работы, связанные с изготовлением, установкой и разборкой опалубки, а также с обслуживанием механизмов и приспособлений для её перемещения, называются опалубочными работами.
Монолитный железобетон в конструкциях многоэтажных зданий.
Одним из путей повышения качественного уровня строительства, его эффективности, повышения архитектурного разнообразия и выразительности застройки является расширение применения монолитного железобетона. Имеется широкая область гражданского и промышленного строительства, где рационально применение монолитного железобетона. Это — цельномонолитные здания, которые по своему назначению, градостроительному акцентному положению не могут быть выполнены из стандартных сборных железобетонных конструкций; устройство «столов» над первыми этажами панельных зданий, располагаемых на магистралях города, которые позволяют получить современные решения магазинов и других крупных предприятий обслуживания населения; сборно-монолитные конструкции многоэтажных зданий – каркасных или панельных с монолитными ядрами жесткости; монолитные плоские безбалочные перекрытия под тяжелые нагрузки, необходимые, например для объектов продовольственной программы — холодильников, фруктохранилищ, мясокомбинатов и т.д.; отдельные нестандартные элементы общественных зданий и производственных зданий – опорные конструкции, порталы, перекрытия, амфитеатры; большепролетные конструкции; элементы реконструкции существующих зданий – жилых, общественных и производственных.
Цельномонолитные здания – жилые, общественные, производственные – будут возводиться как с несущими стенами, так и с каркасными конструкциями в зависимости от технологических и функциональных требований (рис. 4.1, а,б) Отличительной особенностью таких решений гражданских зданий является четкость и простота конструктивных форм, определяющая простоту и индивидуальность возведения зданий: колонны – круглого или прямоугольного сечения; перекрытия — в основном безбалочные, обеспечивающие свободу в расстановке перегородок, т.е. свободу планировочных решений; вертикальные диафрагмы жесткости в таких зданиях упрощают конструкцию узлов сопряжения перекрытий с колоннами, работающими в этом случае только на вертикальные нагрузки.
В перекрытиях укладываются все разводки труб для электро- и слаботочных устройств, что исключает необходимость в устройстве подвесных потолков или подсыпок под полы, в которых обычно размещают трубы.
Рис.8 Конструктивная схема каркасного здания из монолитного железобетона:
1-стена подвала, выполненная методом «стена в грунте»; 2-колонны;
Удачным примером сооружения из монолитного железобетона может служить аудиторный корпус МИСИ им. Куйбышева на Ярославском шоссе в Москве (рис. 9).
Рис. 9 Аудиторный корпус МИСИ им. Куйбышева в монолитном железобетоне: а-разрез; б-план 2-го этажа; 1-монолитное перекрытие; 2-фонарь; 3-рекреация; 4-аудитория; 5-монолитная наружная стена с утеплением изнутри пенополиуретаном; 6-монолитный амфитеатр; 7- монолитные несущие стены.
Задуманной объемно-планировочной композиции корпуса в наибольшей мере отвечало конструктивное решение из монолитного железобетона, из которого выполнены несущие внутренние (радиальные и кольцевые) и наружные стены, перекрытия, покрытие, фундаменты. Наружные стены утеплены изнутри набрызгом из пенополиуретана. Аналогичные конструктивные приемы закладываются в проектах нового корпуса библиотеки им. Ленина, Музея изобразительных искусств им Пушкина, административном здании ВЦСПС на Ленинском проспекте в Москве и другие (период СССР). При реконструкции центральной части города монолитный железобетон найдет свое применение как для строительства цельно-монолитных жилых и общественных зданий (в конструкциях жилых домов с несущими стенами или с каркасными остовами общественных зданий, позволяющими получить индивидуальные объемно-планировочные решения застройки), так и при реконструкции существующих зданий — жилых, общественных и производственных, которые характеризуются случайным, нестандартным расположением несущих конструкций — для замены деревянных перекрытий, устройства каркаса или дополнительных стен; для усиления существующих конструкций – фундаментов, колонн, стен, перекрытий.
Применение для многоэтажных каркасных зданий пространственных ядер жесткости, выполняемых в монолитном железобетоне, позволяет возводить эти здания с усложненной конфигурацией в плане, с разнообразными объемно-планировочными решениями (рис. 10).
Рис. 10 Схемы зданий с пространственными ядрами жесткости.
В конструктивном же отношении образование сплошного, коробчатого в плане, сечения ядра жесткости вместо плоских стен жесткости во много раз увеличивает пространственную жесткость здания, а также позволяет значительно снизить расход бетона и стали.
Технико-экономические исследования показали, что основные показатели строительства многоэтажных зданий с монолитным ядром жесткости по сравнению со зданиями из обычных сборных конструкций, приведенные к 1м² полезной площади, снижаются по трудоемкости до 10-15%, по себестоимости изготовления и монтажа изделий – до 15%, по расходу стали – до 30%, цемента – до 10%.
Скорость возведения ядра составляет 3-4м в сутки, что позволяет строить такие сооружения быстрыми темпами. Все несущие конструкции, кроме ядра жесткости, а также ограждающие и элементы «начинки» дома осуществляются в сборных железобетонных конструкциях из унифицированных изделий.
Одним из эффективных направлений в строительстве многоэтажных объектов является применение сборно-монолитных крупнопанельных жилых домов. Дело в том, что возведение зданий из стандартных панелей ограничивается высотой в пределах 20-25 этажей. При такой этажности в панелях возникают значительные усилия от ветровых нагрузок, которые приводят к исчерпанию их несущей способности. Возможным решением проблемы увеличения высоты сооружений может быть сочетание панельной системы с монолитным ядром жесткости, которое воспримет все горизонтальные нагрузки, действующие на здания, «освобождая» панели для работы только на вертикальные нагрузки. Другое направление развития многоэтажного строительства из монолитного железобетона связано с использованием легкого монолитного бетона на пористых заполнителях – одного вида бетона для несущих и ограждающих конструкций, в частности керамзитобетона класса В15 с плотностью до
16 КН/м³. Рациональной областью применения монолитного железобетона являются конструкции перекрытий под большие нагрузки, в частности безбалочные перекрытия. Возведение таких перекрытий методом подъема этажей – один из прогрессивных методов. Основные особенности метода подъема перекрытий заключаются в изготовлении «пакета» перекрытий в виде плоских безбалочных монолитных железобетонных плит на уровне земли (например, на фундаментной плите или перекрытии над подвалом) и постепенном подъеме этих перекрытий по направляющим опорам (рис. 11). Направляющими опорами служат сборные железобетонные или металлические колонны, а также монолитные железобетонные ядра жесткости, возводимые в переставной или скользящей опалубке. Конструкции перекрытий поднимают с помощью специальных домкратов, устанавливаемых на колоннах.
Достоинствами метода подъема перекрытий являются: возможность создавать разнообразные объемно-планировочные решения зданий, как с помощью изменения конфигурации только бортовой опалубки перекрытий, так и, благодаря, отсутствию выступающих из перекрытий балок и ригелей, произвольному расположению в плане колонн; комплексная механизация процессов возведения зданий, удобство выполнения значительной части работ на уровне земли; возможность возводить объекты в условиях ограниченной строительной площадки (благодаря отсутствию наземных кранов и минимальных площадей для складирования материалов), что имеет важное значение в условиях строительства на сложном рельефе или на затесненных площадках среди существующей городской застройки.
Рис.11 Схема метода подъема перекрытий.
1-колонны; 2-ядро жесткости; 3-перекрытия; 4-консоли перекрытий;
5-домкраты; 6-тяги; 7-закрепление тяг к перекрытию; 8-монтажные или временные опоры; 9 — 1 захватка; 10- 2 захватка.
Новой областью применения является применение монолитного бетона, в решении фасадов и интерьеров зданий так называемого «архбетона», предусматривающего использование различных сменяемых матриц, изготовляемых, как правило, из синтетических материалов и закладываемого в опалубку перед бетонированием.
Большие возможности в развитии монолитного строительства связаны с расширением применения самонапрягающегося бетона на цементах НЦ. Этот бетон, благодаря высокой плотности и соответственно водонепроницаемости, позволяет эффективно решать конструкции таких элементов зданий и сооружений, где необходима водозащита, например, подземные сооружения, в том числе подвалы зданий, покрытия стилобатов, кровельные покрытия, трибуны открытых спортивных сооружений, резервуары и т.д.
Практика применения самонапрягающегося бетона показала его надежные гидроизоляционные качества при возведении ванн бассейнов, покрытий стилобатов в конструкциях трибун стадионов и других сооружений, где его применение позволяло отказаться от устройства традиционной оклеечной гидроизоляции и получить надежную долговечную гидроизоляционную защиту.
Фундаменты монолитных зданий могут проектироваться в виде плоских или ребристых железобетонных плит, перекрестных лент, коробчатого типа или свайными.
Среди всех работ, выполняемых при возведении зданий из монолитного железобетона, опалубочные работы самые трудоемкие. Опалубки разделяются на опалубку для возведения стен и опалубку для устройства перекрытий (рис.12)
Рис. 12 а – щиты инвентарной металлической опалубки и телескопические траверсы и фермы; б – укладка бетона; 1-наружные многослойные стены; 2-внутренние стены; 3-монолитные перекрытия; 4-лестница; 5-шахты для лифтов и инженерных коммуникаций; 6-монолитная плита фундамента; 7-сварные сетки нижней арматуры перекрытий; 8-сварные сетки верхней арматуры перекрытий; 9-монолитное ядро жесткости; 10-сборный каркас; 11-сборные перекрытия; 12-скользящая опалубка; 13-самоподъемный кран; 14-бадья; 15-инвентарная лестница для подъема и спуска рабочих; 16-сборно-разборная щитовая опалубка для бетонирования монолитных перекрытий; 17-телескопические стойки; 18-облицовка щита из листа 1,8мм.; 19-рамка из уголка 63х40х5мм.; 20-ребра жесткости; 21-раздвижные траверсы для пролета 0,75 – 2,1 м.; 22-телескопические опалубочные фермы для пролета 3,1 – 6,4 м.
Опалубка для возведения стен бывает трех типов: щитовая, скользящая и подъемно-переставная мелкощитовая. Инвентарная щитовая опалубка состоит из сборно-разборных деревянных или металлических щитов, которые снимают по мере затвердения бетона. Скользящая опалубка изготовляется из металлических щитов, которые медленно поднимаются домкратами по мере схватывания бетонной смеси. Такой способ бетонирования требует специально подобранных бетонных смесей с повышенным содержанием цемента и непрерывного процесса бетонирования для получения однородного по качеству бетона и во избежание сцепления твердеющего бетона с опалубкой. Подъемно- переставная мелкощитовая опалубка совмещает в себе преимущества щитовой опалубки, в которую можно укладывать бетонные смеси любого состава, с достоинствами скользящей – ее несущую раму медленно поднимают домкратами, отделяя щиты нижнего яруса от поверхности уже затвердевшего бетона. Этот тип опалубки наиболее индустриален.
В монолитных зданиях следует применять несущие или ненесущие наружные стены. Тип наружной стены следует выбирать с учетом конструктивной системы здания, определяющей долю участия наружных стен в пространственной работе конструкций здания, а также возможностей материально-производственной базы.
Наружные стены могут быть однослойными или слоистыми. Внутренние монолитные стены рекомендуется проектировать однослойными. Для возведения несущих стен из монолитного бетона рекомендуется применять тяжелые бетоны класса не ниже В7,5 и легкие бетоны класса не ниже В5. В зданиях высотой четыре и менее этажей допускается в несущих стенах применять легкие бетоны класса В3,5. Для внутренних стен плотность легких бетонов должна быть не ниже 17 КН/м³. Монолитные однослойные наружные стены рекомендуется проектировать из легкого бетона плотной структуры.
При межзерновой пористости бетона не более 3 % и класса бетона не ниже В3,5 при нормальной и сухой по влажности зонах допускается наружные стены проектировать без защитно-декоративного слоя. Наружные легкобетонные стены без защитно-декоративного слоя следует окрашивать гидрофобными составами. Наружные однослойные стены рекомендуется проектировать из легких бетонов с плотностью не более 14 КН/м³. При технико-экономическом обосновании в однослойных наружных стенах допускается применять легкие бетоны плотностью более 14 КН/м³.
Монолитные стены возводят в два этапа. На первом этапе в переставных опалубках из тяжелого бетона возводят внутренний слой стены, на втором — наружный слой из теплоизоляционного легкого монолитного бетона. Сборно-монолитная стена состоит из внутреннего монолитного слоя, выполняемого из тяжелого бетона, и наружного слоя — из сборных элементов. Двухслойная наружная стена с утеплением с внутренней стороны состоит из наружного монолитного бетонного слоя, внутреннего утепляющего слоя — из газобетонных блоков толщиной не более 5 см или из жестких плитных утеплителей (например, из пенополистирола) толщиной не более 3 см и внутреннего отделочного слоя (рис. 13, а). Ограничение толщин утепляющих слоев связано с обеспечением нормального тепловлажностного режима стен.
Трехслойные наружные стены рекомендуется проектировать сборно-монолитными, состоящими из внутреннего несущего слоя монолитного тяжелого бетона и утепленной сборной панели-скорлупы, устанавливаемой с наружной стороны. Панель-скорлупу можно устанавливать до и после возведения монолитной части стены (рис. 13, б). Допускается трехслойные наружные стены проектировать с наружными и внутренними слоями из монолитного бетона и утепляющим слоем из жестких плитных утеплителей (рис. 13, в).
При проектировании монолитных плит перекрытий следует выполнять требования СНиП. В качестве рабочей арматуры следует применять горячекатанную сталь классов А-II и А-III. Расстояние между осями рабочих стержней в пролете плиты и над опорой должно быть не более 200мм, между стержнями распределительной арматуры – не более 450мм.
Рис. 13. Наружные стены монолитных зданий
а — двухслойная; б — трехслойная с наружным слоем из сборной панели скорлупы; в — то же, с внешними слоями из монолитного бетона;
1 — блочная опалубка; 2 — панель-скорлупа; 3 — монолитный бетон стены; 4 — рабочие подмостки;
5 — крепежная система панели-ск0орлупы; 6 — утеплитель; 7 — связь; 8 — щиты опалубки; 9 — бадья;
10- рассекатель; 11 — бетон.
Рабочую арматуру над опорой следует обрывать не ближе чем на расстоянии ¼ расчетного пролета плиты от грани опоры (рис 14,а). На крайних опорах необходимо предусмотреть конструктивную верхнюю арматуру в количестве не менее ¼ сечения арматуры в пролете, которая должна быть заведена за грань опоры не менее 10d и на 0.1 ℓ в пролет плиты (рис. 14,б).
Армирование монолитных перекрытий производится рулонными или плоскими сварными сетками.
Для зданий, протяженных в плане, армирование рекомендуется производить рулонными сетками: нижними раскатываемыми вдоль здания и верхними над внутренними стенами.
Рис.14 Узлы армирования монолитных плит перекрытия:
а — узел сопряжения монолитной плиты с внутренними стенами; б — конструктивное решение узла сопряжения монолитной плиты при одностороннем примыкании к стене без учета защемлений на опоре; в- армирование свободного края плиты, закрепленной по трем сторонам; г- армирование монолитных плит в местах отверстий; 1- сетка нижнего армирования; 2- сетка верхнего армирования;
3 — конструктивная опорная арматура; 4- анкерующий стержень; 5- объемный каркас; 6- стержни специальной окаймляющей отверстие арматуры.
Трубобетон
Трубобетон — конструкционный элемент каркаса здания в виде стальной трубы-опалубки, заполненной бетоном (рис. 15). Трубобетон, как конструктивный строительный элемент, хорошо известен в отечественной и зарубежной практике. Опыт возведения зданий с использованием трубобетона получил распространение в США, Японии, КНР и других странах. Однако применение этой технологии, позволяющей значительно увеличить сейсмостойкость здания, в современном отечественном строительстве началось совсем недавно. Суть этого способа строительства в том, что бетон заливается в металлическую оболочку. И если в открытых конструкциях, когда используется обычная форма-опалубка, бетон всегда имеет некоторую усадку, то в жесткой оболочке, наоборот, происходит его распирание. Конструкции с трубобетонном работают более гибко, по сравнению с обычными армированными опорами, и выдерживают значительно большие нагрузки как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости. Его использование позволяет увеличить сейсмостойкость здания в несколько раз. Для высотных зданий весьма существенным является факт, что трубобетонные конструкции отличаются от железобетонных способностью выдерживать в экстремальных условиях значительные нагрузки длительное время, в отличие от железобетонных конструкций, теряющих несущую способность мгновенно. Помимо всех конструкционных достоинств трубобетонные конструкции обладают всеми достоинствами металлических конструкций в плане монтажа, отличаясь при этом от последних более высокой огнестойкостью. Прекрасные конструкционные и строительно-технические свойства трубобетона позволяют применять его в самых различных областях строительства — мостостроении, строительстве метро, промышленных и жилых зданий.
Процесс заливки бетонных конструкций
Возведение опалубки
Железобетонные монолитные резервуары, колонны, своды, стены и фундаменты возводятся примерно по одной технологической схеме. Ниже мы опишем основные ее этапы.
Как мы отмечали выше, одним из главных достоинств монолитного строительства является возможность сооружения сложных архитектурных форм. Естественно, чтобы конструкция получилась такой, как нам нужно, следует использовать соответствующую опалубку.
Фото деревянной щитовой опалубки в готовом виде
Опалубка представляет собой форму, которая ограничивает растекание раствора и обеспечивает ему опору на этапе схватывания и первичного набора прочности. Для возведения горизонтальных, вертикальных, наклонных и других элементов используются разные опалубочные системы, основные типы которых охарактеризованы в приведенной ниже таблице:
| Тип опалубки | Особенности конструкции и использования |
| Разборная щитовая | Наиболее простая и распространенная разновидность. Состоит из набора отдельных элементов (в зависимости от их размера иногда выделяют мелкощитовую и крупнощитовую опалубку), соединительных блоков и подпорок, которые придают ей жесткость. Применяется для бетонировки конструкций типового размера, обычно легко перемещается и монтируется своими руками или с применением легкой строительной техники. |
| Объемно-пересатвная | Включает в себя несколько П-образных секций, используется для бетонировки стен и перекрытий одним монолитом. Используется в многоэтажном строительстве, монтируется и демонтируется исключительно с помощью автокрана. |
| Блочная | Разновидность объемно-переставной опалубки. Задействуется для одновременной заливки нескольких (чаще всего трех или четырех) несущих стен без перекрытия. Обычно используется в комбинации с крупнощитовой, которая обеспечивает формирование наружных поверхностей. |
| Туннельная | Разновидность, которая может перемещаться в горизонтальной плоскости. Предназначена для заливки двух стен с перекрытием над ними. С использованием туннельной опалубки, состоящей из двух разъемных сегментов, обычно заливаются железобетонные монолитные купола. |
| Скользящая | Применяется в многоэтажном строительстве. Форма устанавливается по периметру сооружения, и по мере затвердения заливаемого бетона поднимается вверх гидравлическими домкратами. |
| Пневматическая | Достаточно новая разновидность, которая представляет собой прочную, но эластичную воздухонепроницаемую оболочку. При использовании опалубка устанавливается внутрь конструкции, после чего в нее нагнетается воздух под избыточным давлением. Позволяет формировать сложные и криволинейные полости относительно небольшого объема. |
| Несъемная | После полимеризации бетона становится частью конструкции. Иногда играет роль теплоизолятора или декоративной облицовки. |
Туннельная опалубка для прямоугольных форм
Большинство описанных выше разновидностей используются в промышленном строительстве. Для самостоятельного возведения конструкций применяют щитовые модели с размером детали не более 3м2 и массой до 50 кг. С одной стороны, использование таких систем увеличивает строк работ, но с другой – мы можем обойтись своими силами, не привлекая к строительству тяжелую технику.
Сам процесс монтажа опалубки сложностей обычно не вызывает. Если нужна железобетонная монолитная плита, то под нее выкапывают котлован, вдоль бортов которого устанавливают щиты. Для наземных конструкций важным моментом является укрепление стенок, поскольку значительная масса раствора может их разрушить. Обычно спасаются использованием более толстых щитовых элементов и увеличением числа подпорок.
Система для заливки полукруглых сводов
Приготовление раствора
Когда опалубка выбрана и смонтирована, необходимо приготовить раствор.
Для заливки монолита применяется такое соотношение:
Количество жидкости в растворе определяют в каждом случае индивидуально. Лучше всего вначале перемешать до получения однородной массы сухие компоненты, а затем постепенно добавлять в раствор воду, доводя его до консистенции густой сметаны.
Приготовление раствора на объекте
Если вы хотите улучшить эксплуатационные свойства раствора, то в него можно добавить:
Обратите внимание! Избыток жидкого стекла приводит к очень быстрому отвердению материала, потому использовать его при заливке больших объемов не стоит.
Как мы уже говорили, для частного строительства вполне можно готовить цементный раствор в бетономешалке. Если же вы возводите большое здание, то лучше сразу приобрести нужный объем и организовать его непрерывный подвоз к объекту.
Цистерна, готовая к заливке
Армировка и заливка
Параллельно с приготовлением раствора выполняется армировка конструкции:
Опалубка с арматурой
Обратите внимание! Параллельно с армированием выполняется монтаж закладных труб, по которым будут проходить коммуникации. Также, если работы ведутся в зимний период, на этом этапе устанавливается система обогрева бетона.
Схемы армирования вертикальных конструкций
После завершения армирования выполняется заливка раствора: