Обоснование применения облегченных монолитных железобетонных перекрытий

Комбинирование железобетонных конструкций с пористыми материалами

Перспективными направлениями современного малоэтажного строительства являются технологии, в которых железобетонные конструкции фундамента и перекрытий комбинируются с пустотелыми либо пористыми материалами. Такими, например, как керамические поризованные блоки, их называют «теплой керамикой», а также газобетонные и полимербетонные материалы.

Особенностью этих материалов помимо прочности, стабильности и четкой геометрии элементов, является низкая теплопроводность, способность хорошо аккумулировать тепло, и кроме того, обеспечение качественного воздушно-теплового баланса.

Пористая структура материала повышает энергоэффективность сооружений и обеспечивает оптимальный влагообмен, создающий здоровый микроклимат во внутренних помещениях.

Недостатками искусственным способом поризованных материалов является их относительно высокая цена и необходимость строгого соблюдения технологического регламента при монтажных работах.

Монолитный погреб из бетона

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.

Из чего изготавливают ЖБИ

Цемент и вода являются активными составляющими бетона – в результате реакции между ними образуется цементный камень, скрепляющий зерна заполнителей в единый монолит. Между цементом и заполнителем не происходит химического взаимодействия, поэтому заполнители часто называют инертными материалами. Однако, крупный заполнитель (щебень горных пород или известняка) и мелкий заполнитель (кварцевый, он же речной песок) существенно влияют на структуру и свойства бетона.

В качестве арматуры используются металлические (стальные) прутки или пучки проволок. Арматура подразделяется на рабочую и монтажную. Рабочая арматура располагается в нижней части изделий, работающих на изгиб: плит перекрытий, балок, в подошвах фундаментных блоков. Монтажная арматура создает объемный скелет изделия, фиксирует расположение стержней рабочей арматуры, способствует фиксации и закреплению закладных деталей и монтажных петель.

Одной из разновидностей железобетона является напряжённый железобетон. За счет применения специальных технологических приемов, в процессе изготовления материалов из напряженного железобетона арматура замоноличивается в бетоне в частично растянутом виде.

Дело в том, что плиты перекрытий и несущие балки в конструкции работают на изгиб. Во-первых, они воспринимают нагрузку конструкции пола (в том числе и собственный вес); во-вторых – нагрузку от бытовых предметов, размещенных на этаже; в третьих – нагрузку, передающуюся от стен на каркас здания. В результате, нижние слои плиты перекрытия или несущей балки находятся в слегка растянутом виде, что отрицательно сказывается на их надёжности.

Если же нижние слои панели или балки в процессе изготовления были искусственно сжаты («напряжённый» железобетон), то под бытовой и конструкционной нагрузкой они будут находиться в нейтральном состоянии. В этом случае напряжение в них будет минимальным, а, значит, и минимальны будут проблемы, связанные с эксплуатацией конструкции.

Монолитный и сборный железобетон

При своем зарождении в промышленном строительстве железобетон применялся только в виде монолитных конструкций, т. е. таких, которые полностью возводятся на том месте и в том положении, как это предусмотрено проектом здания или сооружения.

Процесс возведения монолитных конструкций:

• а) заготовка и установка лесов и укрепляемых на них форм, предназначенных для заливки в них бетонной смеси; такие формы, называемые опалубкой, обычно делают из досок;
• б) заготовка и установка арматурных каркасов;
• в) приготовление и укладка в опалубку бетонной смеси;
• г) уход за бетоном в процессе его твердения, имеющий целью обеспечить нормальный температурно-влажностный режим твердения бетона;
• д) распалубка, т. е. освобождение отвердевшего бетона от форм после достижения им необходимой прочности.

Большое число отдельных операций, выполнение которых возможно только в последовательном порядке, делает процесс возведения монолитных конструкций весьма длительным, сдерживающим общие темпы строительства, а в зимнее время — требующим дополнительных затрат для обеспечения нормальных условий твердения бетона.

Однако и до настоящего времени некоторые железобетонные промышленные сооружения, например, отличающиеся большой высотой при ограниченных размерах в плане (дымовые трубы, угольные башни коксохимических заводов, силосы для хранения сыпучих материалов, башенные копры каменноугольных шахт), строят монолитными — с применением подвижной (скользящей) или переставной опалубки.

В первом случае пояс опалубки высотой 1 —1,5 м без разборки, медленно (периодически) поднимается вверх, при этом все нагрузки (кроме веса бетона) посредством выступающих вверх стальных стержней передаются на нижнюю, ранее, забетонированную часть самого сооружения.

Во втором случае пояс опалубки периодически разбирается и в строго организованном порядке собирается на новом, выше расположенном уровне, при этом все нагрузки (кроме веса бетона) передаются на специальную решетчатую башню.

Сборный железобетон это, в отличие от монолитного, такой бетон, в котором отдельные элементы (колонны, балки, плиты и др.) изготовляются вне места их будущего существования, чаще всего — на заводе. При этом железобетонные элементы называются сборными независимо от того, изготовляются они целиком или из отдельных частей.

Таким образом, например, фундамент под колонну, забетонированный на месте, называется монолитным, а такой же точно фундамент, целиком изготовленный в стороне и потом установленный на место краном, называется сборным, хотя он сам по себе и представляет единый цельный монолит.

Отдельные элементы сборного железобетона соединяют между собой двумя основными способами:

а) из соединяемых сборных элементов выпускают арматуру и стык на монтаже заливают бетонной смесью, после отвердения бетона в стыке конструкция приобретает свойства монолитной;

б) при изготовлении сборных элементов в них предусматривают закладные стальные детали, выступающие на поверхность элемента, но надежно закрепленные в бетоне приваренными к ним анкерами. Соединение сборных элементов достигается в этом случае сваркой закладных деталей. Такие стыки тоже заливают бетоном, однако в основном для защиты от коррозии.

Существуют также сборно-монолитные железобетонные конструкции. Часть сборно-монолитного элемента (например, нижняя часть балки) изготовляется как сборная, а остальной объем бетонируется на месте.

Достоинства и недостатки

Монолитный железобетон имеет свои достоинства и недостатки. Связаны они именно с технологическим процессом. Характеристики же самой конструкции будут зависеть от марки бетона и качества арматуры.

• Скорость возведения сооружения из бетона намного выше, чем из кирпича или камня.
• Использование плит позволяет уменьшить толщину стен, а, значит, увеличить площадь квартиры. Монолитные работы позволяют усложнить планировку и отказаться от стандартных схем, так как блоки не привязаны к типовому размеру плит, как при строительстве из сборного железобетона.
• Монолитная конструкция отличается большой прочностью и выдерживает землетрясение до 8 баллов без разрушения.
• Минимальное количество или полное отсутствие швов увеличивает теплоизоляцию.

К недостаткам метода относят следующее.

• Высокая трудоемкость сооружения, так как, по сути, на строительной площадке осуществляется весь производственный цикл, исключая только приготовление бетона, да и то не всегда.
• Монолитный железобетон требует участия дополнительной грузоподъемной техники, особенно когда речь идет о надземной части здания.
• Сооружение монолитной конструкции требует больших финансовых затрат.

Типы бетона для изготовления ЖБИ

Для изготовления самого железобетона применяют разные типы бетона, которые отличаются наличием вяжущих и специальных компонентов входящих в его состав.

1. Тяжелые и легкие — цементные и силикатные бетоны.
2. Ячеистый бетон – цемент, известь, смешанный состав.
3. Специальные виды бетонов – химически стойкий, огнестойкий, декоративный и т. д.

Такой широкий выбор видов бетона дает производителям ЖБИ хорошую возможность придать изделиям разнообразные, порой уникальные свойства.

Дополнительно по теме:

1. Как правильно установить ЖБИ кольца;
2. Как выбрать кольца ЖБИ;
3. Основные виды колец для колодцев;

Варианты возведения стен с опалубкой

Специалисты полагают, что при одних и тех же условиях могут использоваться различные опалубочные системы, но итоговый выбор ограничивающих конструкций для железобетона всё же должен основываться на экономико-технических показателях проектов сооружений. В соответствии с тем, какую стену хотят получить (теплую, крепкую или дешевую), нужно делать выбор в пользу конкретного материала опалубки и точного способа ее установки.

Самым дорогим, но быстрым вариантом считается отливка монолитов в многоразовую металлическую или пластиковую опалубку. А самой дешевой и медленной – в деревянные ограждения, особенно самодельные для частного строительства. Но, несмотря на то, что создание опалубки самостоятельно в строительстве своего дома кажется многим заманчивым, на деле это может обернуться получением плохих результатов – крепежные элементы могут не выдержать тяжести залитой в формы бетонной смеси и т.д. Гораздо надежнее и проще взять опалубочные системы в аренду. При соблюдении всех правил и технологий, эта съемная опалубка даёт возможность в сжатые сроки возводить даже многоэтажные дома, не теряя несущих способностей перекрытий и стен. Это актуально и для всех сооружений.

Аренда опалубки при строительстве монолитных зданий набирает популярность, так как ее экономическая целесообразность неоспорима – аренда стоит дешевле покупки, причем при условии того, что опалубка представляет собой съемную конструкцию, сохранять ее в своем хозяйстве далеко не всегда имеет смысл. Плюс готовая опалубка, которая уже не раз принимала участие в строительстве, гарантирует высокое качество геометрии здания, которая особенно важна для двухэтажных строений и тяжелых потолочных перекрытий.

Заливка бетона

Для частного застройщика существует два способа получить бетон – заказать готовый на специализированном предприятии или приготовить самостоятельно. В случае монолитного строительства частного дома, необходимости в обработке больших объемов бетонной массы за один раз нет, поэтому лучше иметь меньше, но свежее.

Состав бетона определяется пропорцией 1:2,5:4 (1 часть цемента М-400; 2,5 части мелкого заполнителя, такого как песка; 4 части крупного заполнителя – щебня). В состав бетонной смеси входит 80% крупного заполнителя, который существенно влияет на свойства бетона и его стоимость. В качестве крупного заполнителя используется не только щебень из твердых горных пород – для облегчения веса применяют пористые наполнители из керамзита и его производных – перлит, шлак, шлаковую пемзу.

Песок для приготовления бетона должен быть разной зернистости. Идеальным вариантом будет смесь песка крупной (2-3 мм) и средней (1,5-2 мм) фракции.

После укладки фундамента, монтажа армированного каркаса и закрепления опалубки можно начинать заливку бетона. Сам процесс заливки не представляет особых трудностей, если были предприняты правильные шаги по подготовке.

1. Тщательно перемешиваем все компоненты бетонной смеси (желательно в бетономешалке).
2. Останавливаем процесс замешивания, выдерживаем паузу, добавляем воду, чтобы достичь необходимой консистенции, и вновь запускаем мешалку.
3. Готовый раствор наносим на опалубку и укладываем. В масштабном строительстве для плотной укладки бетона используют вибрационные машины. Частники в этих целях применяют лопату, лом, арматуру и приставленный к опалубке работающий перфоратор.

На заметку!Готовый бетон необходимо использовать в течение 5-6 часов. По истечении этого времени цемент начинает частично терять свои свойства.

В производственных масштабах бетон заливается по периметру за один раз определенным слоем. Частное монолитное строительство такими масштабами не располагает, поэтому применяются два метода заливки бетона вручную.

1. Бетон укладывается тонкими слоями (20-25 см) по всему периметру. Толщина слоя должна быть достаточной, чтобы обеспечить надлежащую прочность конструкции.
2. Бетон укладывается на всю высоту опалубки, желательно по всей стене. При вынужденной остановке процесса, бетон не должен обрываться вертикально. Для этого используется срез ступеньками.

Заливка бетона

Плюсы и минусы монолитного строительства

Монолитное строительство имеет ряд преимуществ над другими технологиями:

• Срок сдачи дома меньше в 3-4 раза обычного,
• Строительство обходится гораздо дешевле, а значит, площадь к покупке более доступная,
• Монолитные сооружения обладают уникальными показателями звукопроводимости и теплосбережения,
• Сооружение обладает большей прочность и меньшим весом,
• Для строительства требуется минимальное количество техники,
• Процесс монтажа имеет более простой вид,
• Готовое сооружение не требует подготовки к чистовой отделке,
• Можно выполнять самые разные архитектурные решения, что позволяет возводить такие дома даже в самых густонаселенных районах, где панельное или кирпичное строительство нереально.

Монолитному строительству присущи и минусы, но в основном это касается не самого здания, а хода строительства:

• Возникновение трудностей, являющихся результатом воздействия погодного фактора, затрудняющего работу с бетоном,
• Все строительные работы выполняются на открытом пространстве, а это значит, что плохие погодные условия опять же создают определенный дискомфорт в условиях труда строителей.

Прочтите также:

Принцип работы арматуры в монолитных ж/б конструкциях

Арматура в монолитном железобетоне – это стальные прутья определенного диаметра, связанные в несколько слоев по всему периметру конструкции, которые полностью заливаются бетонным раствором и призваны повысить прочность бетона и его стойкость к растяжению. Выбор диаметра стальных прутьев зависит от предполагаемых нагрузок и особенностей зданий, типа элементов и т.д.

Балки

Монолитные железобетонные балки устраивают для соединения отдельностоящих элементов вместо монолитных ленточных фундаментов. Такие балки опираться на фундамент могут двумя способами – лишь концами (когда зона растяжения проходит по нижней половине балки, где закладывается рабочая арматура) или на нескольких фундаментах, стоящих отдельно (зоны растяжения меняются, места укладки в соответствии с этим корректируются).

Монолитная плита

Представляет собой монолитное основание, когда из прутьев арматуры формируется железная сетка, ее вяжут в шахматном порядке между стержнями специальной вязальной проволокой. Часто собирают две сетки, которые располагают внизу и вверху плиты.

Диаметр арматуры и количество прутьев определяют в соответствии с предполагаемыми нагрузками, рассчитывая до начала работ.

История возникновения

Железобетон появился во второй половине девятнадцатого столетия, в 1850-1885 годах, когда Ламбо во Франции и Уилкинсон в Британии, а также Гнатт в США начали применять самые первые изделия из монолита. Далее железобетон активно эксплуатировали в Германии, США, Франции, Великобритании, России для строительства стен, путепроводов, мостов, фортификационных сооружений.

Но наибольшее распространение монолитный железобетон получил в начале двадцатого столетия, когда было создано фундаментальное учение про материал, определившее его преимущества и доказывающее прекрасную стойкость при пожарах. Сегодня монолитный железобетон используется повсеместно, что объясняется его эксплуатационными характеристиками и свойствами.

Монолитная стена из бетона

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.

Технологии строительства монолитных зданий

На сегодняшний день в монолитной технологии возведения объектов применяют щитовую и туннельную опалубочные системы. Первая из них состоит их прочных щитов различных видов и форм с крепежом для их соединения, их которых образуются емкости для бетонной смеси, являющиеся основой для создания требуемых архитектурных конфигураций. Может применяться стеновая ползущая опалубочная система, стеновая для горизонтальной либо вертикальной поверхности и для монтажа закругленной конструкции.

При помощи данного вида опалубки можно возвести здание с любым типом фасада и количеством этажей. Туннельная опалубочная система представляет собой готовые формы, которые предполагают строительство объектов либо их частей, и не подлежат реконструкции. При использовании данной технологии стены и перекрытия заливаются бетонным раствором за один раз.

Такая опалубочная система изготавливается на заводе согласно разработанному проекту и доставляется к месту возведения здания в готовом к укладке бетонной смеси виде. С помощью таких опалубок можно получить целые блоки квартир, однако их площадь будет не более 60 кв.м. После окончания строительства сооружения остается только лишь возвести внешние стены конструкции.

Технологии строительства монолитных зданий бывают следующими:

• Съемная опалубка. Она производится отдельно для всех проектов сооружений и точно повторяет его конфигурацию. Зачастую такие опалубки изготавливаются деревянными, а также с помощью фанеры или пластика. Размер незаполненного пространства между стенами опалубочной системы равен ширине строящейся стенки, которую рассчитывают, учитывая теплопроводность бетонного раствора. Скрепление щитовых конструкций опалубки осуществляется шайбами, шпильками и гайками. Для легкого снятия опалубочной системы на шпильки надевают гофрированные трубочки, защищая их от соприкосновения с раствором. Данная технология предусматривает возможность укладки не только бетона, но и других смесей, которые обладают меньшей теплопроводностью. Снятие опалубки выполняется после окончательного застывания раствора. Достоинство технологии заключается в том, что сооружение будет экологически чистым, но также необходимо будет осуществить разборку опалубочной системы.
• Несъемная опалубка. Применение данного метода позволяет максимально снизить трудозатраты. Такая опалубочная система не демонтируется после укладки бетонной смеси. После установки основания на него монтируется опалубочная система, представляющая собой форму из пенополистирола, которая скреплена с помощью специальных профилей. Благодаря применению крепления «шип-паз» полностью исключается возможность утечки бетонного раствора. Системы из пенополистирола производятся с различной шириной в зависимости от параметров будущего сооружения. Такая технология отличается простотой монтажа, доступной стоимостью и отсутствием необходимости дополнительного утепления.

Вы желаете начать выгодный бизнес по возведению многоэтажных жилых комплексов? Тогда необходимо обратиться к опытным специалистам СК Синмар, которые произведут высокорентабельное строительство монолитных домов при полном соблюдении технологического процесса и актуального законодательства. Благодаря применению современной технологии возведения сооружений мы воплотим в реальность самые разнообразные архитектурные идеи заказчика. В проектной работе используем исключительно новейшее программное обеспечение позволяющее провести качественные и правильные расчеты, без допущения разных несостыковок.

Наши сотрудники применяют только специализированное строительное оборудование и современные стройматериалы, что дает возможность сэкономить расходы заказчика на 10-15%. Готовое сооружение не нуждается в предварительной подготовке к чистовым отделочным работам. Для дополнительного контроля за качеством монтажных работ мы осуществим эффективный технический надзор.