МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МАРИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

                                                         Кафедра СМиТС

РЕФЕРАТ

по дисциплине: Монолитный железобетон

на тему:

Специальные виды бетонирования 
 
 
 
 

                                                    Выполнила: ст. гр. ПГС-41

                                                                          Земцева М. А.

                                                       Проверил: Сленьков  В.А. 
 
 
 
 
 
 
 

Йошкар-Ола,

2003г.

Торкретирование

     При возведении железобетонных конструкций, резервуаров, отстойников и других сооружений, в которых необходимо обеспечивать водонепроницаемость, а также тонкостенных конструкций, сводов-оболочек, армоцементных покрытий и т.п., где обычные методы  укладки бетонной смеси затруднительны и не обеспечивают необходимой плотности бетона, применяется метод торкретирования. Работы по торкретированию заключаются в нанесение под давлением сжатого воздуха 0,15-0,2 Мн/м² слоев цементного раствора-торкретирование или под давлением до 0,35Мн/м2 бетонной смеси-набрызг - бетона. Торкретирование также применяется при исправлений поверхностей бетонных и железобетонных конструкций, заделке раковин, трещин и других дефектов, в случае необходимости усиления железобетонных конструкций, а также повышения их морозостойкости.

     Торкретирование ведётся цементными растворами, ориентировочный состав растворной смеси 1:2. При набрызге-бетона бетонная смесь берётся по соотношению объёмов 1:2:5.

     В качестве вяжущего для торкрета применяется  портландцемент М400 и выше, а также  расширяющихся цемент (или с добавлением  ускорителя твердения).

     В сухой торкретной смеси заполнитель  должен соответствовать следующим требованиям: песок-двух фракций крупностью не менее 1-3 мм и не более 8 мм, и влажностью до 8 % (песок большей влажности подсушивается в пескосушилке); щебень и гравий - не менее трёх фракций с зернами крупностью от 5 до 20мм. Толщина слоя торкрета принимается 15 -20мм, причём каждый последующий слой наносят только после схватывания предыдущего. Число и толщина слоёв, характеристика смеси, вид и максимальная крупность заполнителя определяются проектом.

     Торкретирование цементно-песчаными растворами ведётся при помощи специальной установки, основным агрегатом которой является цемент-пушка. Цемент-пушки выпускаются производительностью по сухой растворной смесью 1.5-4м3/ч и для малых объёмов работ -0.5-4м3/ч. Первые могут подавать раствор по горизонтали на расстоянии до 70, а по вертикали - до 40м.

     При торкретировании давление воздуха  в цемент - пушке (или бетон - шприц - машине) устанавливается в пределах 150-350кПа  в зависимости от удаления машины по отношению к торкретируемой поверхности, а также от вида и размеров заполнителей и требований к торкретируемому слою (по прочности, водонепроницаемости, морозостойкости). Вода в сопло подаётся под давлением, превышающим на 5 -15 кПа давления воздуха в машине.

     Цилиндрический  резервуар цемент-пушки состоит  из двух камер: верхней (для загрузки материала) и нижней (рабочей). Сухая цементно-песчаная смесь влажностью 6-8% по гибкому шлангу под давлением сжатого воздуха подаётся в сопло форсунки. В это же сопло по другому шлангу, также под давлением, поступает вода, которая смачивает сухую смесь у выходного отверстия сопла. Смесь под давлением выбрасывается из него со скоростью 120-140м/с и с большой силой набрызгивается на поверхность в один или несколько слоёв. При этом сопло следует держать перпендикулярно к обрабатываемой поверхности на расстояние около 1м.

     Такая технология придает торкрет-бетону большую плотность, водонепроницаемость, повышенную морозостойкость и стойкость  к агрессивным средам. Прочность на растяжение и сситенусмеситссс сжатие бетона, нанесенного таким способ, увеличивается в два-три раза, повышается сцепление с арматурой.

     Пневмобетонирование применяют для укладки и уплотнения мелкозернистой бетонной смеси в  бетонируемые конструкции. Смесь из автонтранспорта поступает в  вибропитатель, который передаёт её через скиповый подъёмник в растворосмеситель. Далее  смесь через вибросито, установленное на вибростоле, попадает в бункер питателя бетонанасоса. Из трубопровода смесь подаётся в смесительную камеру, где под действием сжатого воздуха из компрессорной станции транспортируется по трубопроводу к соплу и укладывается с уплотнением в конструкции.

     Подготовка  поверхностей к торкретированию заключается в их механической очистке щетками или песком с помощью цемент-пушки и промывке струей воды. Дефекты бетонирования устраняют немедленно после распалубливания. При бетонировании тонкостенных конструкций проверяют надежность опалубки, закрепляют арматуру, чтобы предотвратить ее смещение при механическом воздействии торкретной струи. 

     Работа  по торкретированию выполняет звено, состоящее из оператора и его помощника, бетонщика и моториста. Во время нанесения торкрета рабочий непрерывно перемещает форсунку, удерживая сопло перпендикулярно к бетонируемой поверхности на расстоянии 0,7 – 1 м. при торкретировании и до 1,2 м. при бетонировании. Раствор наносят слоями, не превышающими 25 мм, бетонную смесь при нанесении снизу вверх на горизонтальные поверхности - до 50 мм., а на вертикальные – слоем до 70 мм.

     Наружную  поверхность торкретного слоя отделывают сразу после нанесения (до его затвердевания), укрывают брезентом и поливают водой.

     Контроль  заключается в испытании на сжатие кубиков и на водонепроницаемость  – плиток, выпиленных из слоя торкрета, нанесенного на специальную форму.

Новая технология безопалубочного 

монолитного строительства

     Прототипом  предлагаемой технологии строительства  является опробованный впервые еще  сто лет назад в США метод  набрызг-бетонирования (торкретирования). С тех пор эта технология применяется  во многих странах мира, в том  числе и в России. Ее успешно использовали в промышленном и гражданском строительстве: на Норильском комбинате, в Златоустметаллургстрое, при сооружении метро в Екатеринбурге и других строительных организациях.

     Сравнительно  малое использование набрызг-технологии обусловлено следующими причинами: несовершенством применяемой техники и оборудования; низкой производительностью установок; невозможностью бетонирования без опалубки; потерями материала; использованием дорогого и высокоэнергозатратного сжатого воздуха; необходимостью работы только специалистов высокой квалификации; из-за востребования ее только в тех случаях, когда другие способы бетонирования невозможны или нерациональны.

     Разработанные при участии автора ноу-хау убедительно  доказывают, что перечисленные недостатки можно относительно легко устранить. Предлагаемая технология основана на разработанном автором способе безопалубочного монолитного строительства.

     Многие  специалисты называют способ набрызга безопалубочным. Но на самом деле он является односторонне опалубочным. Чтобы вообще отказаться от опалубки, нужно вести набрызг-бетонирование послойно по периметру фундамента или даже начинать с фундамента (стены), предварительно образуя гребень несколько меньшей ширины, чем ширина фундамента (стены), высотой примерно 1 – 1,5 м, а затем наращивать гребни последовательно друг на друге до заданных проектных размеров и форм со всех сторон. Для получения ровной поверхности, а не под «шубу» ее затирают раствором с заглаживанием. Отделочным набрызгом можно наносить мраморную, гранитную, известняковую, стеклянную и тому подобную крошку или смеси на основе «неопор-бетона», гипса и полимеров, бетонополимеров, серобетона, пенополистирола, пенополиуретана и др. Предлагаемая технология позволяет возводить конструкции типа многослойных стен с внутренними и наружными слоями утеплителя.

     Учитывая, что бетон в основном укладывают сверху вниз, удается значительно  сократить его потери, а ограничения  по нанесению за один прием слоя материала значительной толщины вообще отпадают.

     Вместо  оборудования для пневмогидравлического набрызга можно использовать установки, работающие по принципу центробежных или роторных метателей материалов – бетонометов. Это позволит решить проблему пылеобразования, отказаться от сложного и дорогого компрессорного оборудования. Бетонометы более компактны и просты в эксплуатации.

     Технологическая схема предусматривает, что бетонометом  управляет манипулятор по программе, заложенной в компьютер. Манипулятор, бетономет и другое вспомогательное  оборудование смонтированы на самоходном мобильном шасси – это своего рода строительный комбайн. Прототип такой отечественной машины освоен ОАО «Курганский машиностроительный завод».

     Доставка  материалов с бетоноприготовительных заводов, узлов осуществляется в  специальных унифицированных бункерах-контейнерах. Технология обеспечивает непрерывность – поточность.

     Еще одно достоинство новой технологии заключается в том, что она  позволяет обходиться без использования  грузоподъемных механизмов, как в  малоэтажном, так и в многоэтажном строительстве, например, путем первоочередного возведения грузовых лифтов.

     Предварительные расчеты показывают, что себестоимость  строительства по предлагаемой технологии в несколько раз ниже, чем себестоимость  применяемых сейчас методов. Она  дает возможность возводить дома и любые сооружения причудливых архитектурных форм, что придает застройке выразительность и индивидуальность. Данная технология обеспечивает тепло- и энергосбережение, максимальную механизацию и автоматизацию почти всех производственных процессов, она высокопроизводительна, многофункциональна, почти универсальна, отвечает всем требованиям экологии и охраны труда. Таким образом, решается весь комплекс современных требований к строительному производству, его продукции и качеству жилья. Внедрение новой технологии требует мизерных инвестиций на опытно-конструкторские проработки, которые быстро окупятся.

     Предлагаемая  технология на базе мобильного стройкомбайна  с успехом может использоваться для модернизации и ремонта жилых  домов и промзданий.

     Раздельное  бетонирование

     При возведении железобетонных резервуаров, фундаментов под оборудование, монолитных свайных фундаментов и других конструкций укладка и уплотнение бетонной смеси по обычной технологии оказывается весьма трудоемким, особенно в густоармированных конструкциях или труднодоступных местах. В таких случаях можно применить раздельное бетонирование инъекционным или вибронагнетательным способом.

     Основным  способом раздельного бетонирования  является инъекционный. Сущность его  заключается в том, что сначала  в опалубку конструкций равномерно (без нарушения проектного расположения арматуры) укладывают крупный заполнитель. Затем в образовавшиеся пустоты нагнетают под давлением цементно-песчаный раствор с подвижностью не менее 120 мм при соотношении цемента и песка в смеси 1:2.

     Во  многих случаях способ раздельного  бетонирования имеет преимущества перед обычной технологией производства бетонных работ, а именно:

     уменьшается объем работ, так как в бетоносмесителях перемешивается только раствор;

     появляется  возможность использования щебня большей крупности, поскольку его не смешивают с раствором в бетоносмесителях;

     облегчаются транспортные процессы, так как транспортировать крупный заполнитель проще, чем  бетонную смесь, а подача раствора по трубам удобна и экономична;

     устраняется возможность расслоения бетонной смеси при транспортировании и укладке;

     повышается  уровень механизации работ, исключающий  ручное распределение и вибрирование смеси;

     повышается  водонепроницаемость сооружения вследствие уменьшения количества горизонтальных рабочих швов.

     При толщине конструкции более 1 м  раствор инъецируют через стальные инъекционные трубы, устанавливаемые  в опалубку до укладки крупного заполнителя, а при толщине бетонируемой конструкции  менее 1 м – через специальные  инъекционные отверстия в опалубке конструкции.

     Вибронагнетательный способ отличается тем, что при нагнетании цементно-песчаного раствора в межзерновое  пространство глубинными вибраторами  одновременно вибрируют крупный  заполнитель, цементно-песчаный раствор  и образующуюся бетонную смесь.

     Для подачи раствора могут быть использованы растворонасосы различных характеристик (в зависимости от принятой схемы  и объема работ). При объеме работ  до 60 м³ в смену можно применять передвижную инъекционную установку ЦНИИОМТП; ее производительность 6 м³/ч, дальность подачи по горизонтали 200 м, по вертикали 40 м.

     Технология  предварительно напряженных  конструкций в  построечных условиях

     На  строительных площадках сборно-монолитные составные балки собирают навесным способом из блоков, поставляемых заводами сборного железобетона. Арматуру, помещаемую в каналах балок, натягивают домкратами. Многопролетные неразрезные плиты перекрытий, обрамляющие элементы оболочек покрытий, балки эстакад, а также ограждения реакторов и другие крупные предварительно напряженные конструкции, армируемые канатами, прядями и т.д., возводят непосредственно на месте. Резервуары и силосы в процессе возведения армируют проволокой, навивая ее с натяжением специальными машинами.

     Для натяжения пакетов из высокопрочной  проволоки и заанкерирования их в торцах конструкций клиновыми устройствами применяют гидравлические домкраты двойного действия. Они состоят из тянущего цилиндра и поршня. В теле поршня имеется второй цилиндр с поршнем для запрессовки клиновой пробки. Проволоки пучка закрепляют с помощью клиньев на тянущем цилиндре в кольце, имеющем прорези по числу проволок пучка (6-12 в малых домкратах и 18-24 в больших).

     Гидравлические  однопоршневые домкраты используют для натяжения стержневой арматуры с резьбовыми хвостовиками, прядевой арматуры с гильзостержневыми или гильзовыми анкерами и канатных арматурных элементов с гильзовыми анкерами. Домкрат состоит из цилиндра с упорным наконечником, поршня со штоком и захватного устройства. Для привода гидродомкратов применяют передвижные масляные насосные станции, смонтированные на тележке, снабженной стрелой для подвешивания домкратов.

     В стыки нижнего пояса балки  устанавливают резиновые кольца, чтобы раствор, которым заделывают стыки, не проник в каналы для рабочей  арматуры. После этого стыки поясов закрепляют в рабочем положении, приваривая стальные накладки. Проволочные пучки или пряди протягивают через каналы челноком, прикрепленным к тросу, идущему на лебедку.

     Проволоки до натяжения пучка равномерно размещают  по конической поверхности анкерной колодки. После этого устанавливают домкрат и заклинивают проволоки в кольце тянущего цилиндра. Натяжение производят на первом этапе до вытяжки слабины, затем до проектного усилия с превышением его на 10%, чтобы компенсировать потери от проскальзывания проволок. Обычно пряди натягивают одновременно с двух сторон, работая двумя домкратами. Пустоты в каналах заполняют (инъецируют) цементным раствором, чтобы защитить арматуру от коррозии и обеспечить ее сцепление с бетоном конструкций.

     До  установки арматуры проверяют герметичность канала, для чего его заполняют водой. После этого канал продувают сжатым воздухом, удаляя остатки воды. К инъецированию приступают сразу после натяжения арматуры.

       Раствор на цементе марок 400-500 и чистом песке готовят в  растворосмесительной машине и подают растворонасосами производительностью 1-3 м³/ч или пневмонагнетателем. Резиновый шланг от растворонасоса, снабженный соплом с краном, присоединяют к низшей точке канала (отверстию в анкерной пробке). Инъецирование ведут непрерывно под давлением 0,6-0,8 Мн/м² до тех пор, пока раствор не начнет вытекать с другой сторны канала.

     При возведении монолитных предварительно напряженных конструкций непосредственно  на месте применяют следующую  схему работ. Установив опалубку, монтирую ненапрягаемую арматуру. Для образования каналов в бетоне, которые могут быть расположены горизонтально, вертикально и по параболическим кривым, устанавливают каналообразователи: металлические трубки из листовой стали толщиной 1-2 мм, привариваемые к опорным металлическим плитам анкеров, или рифленые диаметром от 30 до 170 мм, изготовленные из стальной ленты толщиной 0,2-0,3мм. Применяют и извлекаемые каналообразователи – резиновые канаты сплошного сечения с петлями на конце. Положение каналообразователей фиксируют специальными арматурными сетками.

     В трубчатые или рифленые каналообразователи протаскивают арматурные элементы – канаты или пряди с гильзовыми наконечниками, имеющими резьбу, соответствующую резьбе головки домкрата. В каналы, образованные извлекаемыми каналообразователями, арматуру устанавливают после бетонирования и натягивают ее  домкратами с усилием до 6 Мн. Предварительно в лаборатории проверяют прочность затвердевшего бетона (она не должна быть ниже 80 % проектной). Напрягаемые конструкции сначала обжимают, затем доводят усилие натяжения до проектного. Можно осуществлять натяжение в несколько стадий в соответствии с последовательностью загружения конструкций, а также регулировать деформации, частично погашать потери предварительного напряжения и т.д.

     Заключительной  операцией является инъецирование  каналов.

     В последнее время применяется способ, при котором устраивать каналы не надо и, следовательно, исключаются операции по их инъецированию. Арматурные канаты или стержни перед укладкой покрывают антикоррозионным составом, а затем фторопластом (тефлоном), имеющим почти нулевой коэффициент трения. При натяжении канат относительно легко скользит в теле бетона.

     Непрерывную навивку высокопрочной проволоки  на стены круглых резервуаров  и силосов и одновременное  ее натяжение осуществляют арматурнонамоточными машинами. Натяжение контролируется манометром. После окончания навивки и закрепления проволоки поверхность резервуара торкретируют.

     Инъецирование каналов в предварительно

     напряженных конструкциях

     Арматуру, натягиваемую на затвердевший бетон, укладывают в специально оставленные каналы, диаметр которых принимается на 10-15 мм больше внешнего пучка проволоки или стержня. Для образования каналов в конструкциях, собираемых на строительной площадке, применяются резиновые шланги или трубы. Последние перед укладкой в опалубку смазывают снаружи жидким мылом для облегчения вытаскивания по окончании бетонирования. Кроме того, в резиновый шланг для предотвращения провисания и сплющивания вводят сердечник из стальной трубы, пучка стержней или стального каната. Сердечник смазывают солидолом, чтобы он не пристал к стенкам шланга. После укладки бетонной смеси через 2-4 ч сердечник извлекают вручную, а шланги и стальные трубы – с помощью лебедки. Стальные трубы каналообразователя после укладки бетонной смеси следует через каждые 15-20 мин слегка поворачивать вокруг оси для того, чтобы они не пристали к бетону.

     Каналообразователи  со спиральной обмоткой представляют собой круглый стержень с навитой  на него плотной спиралью из стальной проволоки диаметром 4-5 мм. Пред укладкой каналообразователя в опалубку спираль смазывают эмульсией или отработанным машинным маслом. После схватывания бетона стержень вращают специальной машиной. По мере вращения спираль плотно наматывается на стержень и отстает от бетона. После того, как вся спираль будет намотана, ближний конец проволоки закрепляют на стержне и начинают вращать в обратную сторону, от этого стержень с проволокой вывинчивается из канала, как винт по резьбе. В образованном канале остается рифленая поверхность, которая после очистки и промывки обеспечивает хорошее сцепление нагнетаемого цементного раствора с бетоном. При длине канала более 20 м каналообразователь заводят с обеих сторон изделия.

     Сразу после натяжения арматуры каналы промывают и в них нагнетают  раствор для получения монолитной конструкции. Нагнетание (инъецирование) цементного теста или раствора в каналы при небольших объемах работ может быть выполнено с ручного растворонасоса производительностью 0,18 м³/ч. При значительных объемах работ по инъецированию применяются растворонасосы производительностью 1 м³/ч, которые входят в состав передвижных станций, оборудованных, кроме того, гидродомкратом для натяжения арматуры.

     Для работы используют цементный раствор  не ниже М300, приготовленный на портландцементе  М400 и выше. Применять другие цементы для этой цели запрещается. Для повышения подвижности в раствор можно добавлять мылонафт в количестве 0,1% от массы цемента или другие пластифицирующие добавки.

     Вакуумирование

     Для получения необходимой подвижности  бетонной смеси, укладываемой в конструкции, в нее приходится добавлять некоторое количество избыточной, не требуемой для процесса твердения бетона, воды. Эта свободная (лишняя) вода, занимающая определенный объем, с течением времени испаряется, оставляя в бетоне пустоты, которые уменьшают ее прочность. Работы по вакуумированию бетона заключаются в механическом удалении избыточной (свободной) воды из свежеуложенной бетонной смеси при помощи сжатого воздуха, что повышает прочность и качество бетона. Вибровакуумированный бетон вследствие уменьшения в нем избыточной воды к тому же приобретает повышенную морозостойкость и водонепроницаемость.

     Для выполнения работ по вакуумированию бетонной смеси в плоских конструкциях применяют вакуум-щиты. В балках, колоннах, стенах вакуумирование ведется  с помощью вакуумтрубок. Вакуум-щиты и вакуум-трубки через магистральную всасывающую линию присоединяются к стационарной или передвижной вакуум-установке.

     Стационарные  установки применяются главным  образом при заводском и полигонном изготовлении железобетонных конструкций, передвижные находят применение непосредственно на месте строительства. Монтируются они на шасси автоприцепов или автомашин. Передвижная установка может одновременно вакуумировать бетонную поверхность площадью до 10-12 м² и позволяет подключать одновременно до 40 вакуум-щитов. При обработке бетонного слоя толщиной до 10 см сменная производительность установки достигает 1000м².

     Вакуум-щит, в котором имеется воздушное  пространство, образованное сетками (вакуум-полость), с помощью штуцеров и шлангов  присоединяется к вакуум-насосу, отсасывающему воздух, а с ним и воду из свежеуложенной бетонной смеси. Вода по шлангам отводится в водосборник. Степень разрежения должна быть не менее 46,3 кПа. Вакуумирование надо начинать не позднее, чем через 15 мин после окончания виброуплотнения смеси.

     Подводное бетонирование

     Опоры мостов и линий электропередач, фундаменты и части стен набережных, водозаборные и другие санитарно-технические сооружения часто возводят непосредственно в открытом водоеме или у его берегов.

     Особенность подводного бетонирования (без водоотлива) состоит в том, что бетонную смесь во время подачи и укладки ограждают от непосредственного контакта с водой и тем самым защищают от ее размывающего воздействия. При этом применяют 2 основных метода бетонирования:

     - вертикально-перемещающейся трубы  (ВПТ)

     - восходящего раствора (ВР)

     В обоих случаях бетонирование  выполняется на глубине до 50 м.

     I. Метод ВПТ:

     Участок водоема ограждают шпунтовой  перемычкой либо опалубкой из железобетонных оболочек или ящиков, на которых размещают рабочую площадку с оборудованием. Оборудование можно размещать и на плавучих средствах – понтонах, баржах.

     Бетонную  смесь подают к месту укладки  по трубе d = 300 мм, собранной из отдельных звеньев длиной 0,5-5,0 м, с плотными водонепроницаемыми легкоразъемными фланцевыми соединениями. Трубу с воронкой подвешивают к траверсе и, когда это нужно, лебедкой поднимают для удаления очередного звена. Подвеска допускает быстрое опускание трубы на 30-40 см (это может понадобиться при бетонировании, чтобы предотвратить попадание бетонной смеси в воду). Большие сооружения разбивают на блоки, бетонируемые несколькими трубами.

     При бетонировании методом ВПТ с  вибрацией на нижнем звене трубы  укрепляют вибратор мощностью более 1 кВт.

     Перед началом бетонирования в трубу вводят пакет из мешковины, затем через воронку подают бетонную смесь. Пакет, опускаясь до нижнего конца трубы, выжимает воду. Бетонную смесь (подвижность применяемой бетонной смеси в случае безвибрационной укладки должна составлять 14…22 см, а при вибрационной – 4…14 см) подают до тех пор, пока, заполнив все пространство блока, ее верхняя поверхность не окажется выше конца трубы на 0,8-1,5 м. Не прекращая подачи бетона, трубу приподнимают, чтобы ее нижний коней все время был расположен на 1-1,5 м в уложенном бетоне. Приостановив подачу бетона, снимают верхнее звено, переставляют воронку и возобновляют бетонирование.

     Интенсивность бетонирования I, определяют из неравенства

I > , где r – радиус действия трубы; k – показатель сохранения подвижности бетонной смеси. Когда блок забетонирован выше уровня воды на 20-30 см, по достижению бетоном прочности 2,5 Мн/м² (25 кгс/см²) размытую часть бетона удаляют и блок бетонируют до проектной отметки.