Сооружение монолитных перекрытий

Монолитные перекрытия – это строительные элементы сооружения в виде горизонтальной конструкции, разделяющей помещения на отдельные этажи по высоте. Это несущий элемент сооружения, являющийся полом верхнего этажа и берущий все его нагрузки. Он обеспечивает горизонтальную жесткость конструкции.

Устройство перекрытий – это важный этап строительства. Сборные перекрытия требуют выполнения определенных требований:

• высокая прочность и жесткость;
• звукоизолирующие и теплоизоляционные свойства;
• пожаробезопасность.

Монолитное перекрытие представляет собой монолитную плиту толщиной в 10-15 см.

Несущими элементами являются металлические балки: швеллер или двутавр. Они могут покрывать большие пролеты и должны быть прочными, устойчивыми к гниению и горению. По всей площади перекрытия создается деревянная опалубка, состоящая из листов фанеры, размещаемых под металлические балки, стоек, деревянных балок и треног. Сверху металлических балок размещается каркас из арматуры диаметром 10-12 мм. Для заливки этой конструкции используется бетон марки не ниже М200.

Монолитное перекрытие можно сделать самостоятельно и без привлечения техники.

Подобные сборные конструкции имеют следующие основные преимущества:

1. Доступность материалов и технологий.
2. Практичность и удобство с инженерной и архитектурной точек зрения.
3. Долговечность, пожаробезопасность и повышенные шумоизоляционные свойства.
4. Экономичность.

Правильное выполнение перекрытия монолитом гарантирует прочность несущих конструкций.

Практические рекомендации

Бетон лучше заказать на заводе, т.к. монолитные перекрытия предъявляют особые требования к этому материалу. Производственный контроль качества наполнителей гарантирует качество бетона, что не даст ему расслоиться в течение длительного времени.

Проконтролируйте класс-марку, отпускные параметры и расчетное время до момента схватывания бетона. В случае подачи бетона на 2 этаж и выше необходимо приобрести бетононасос.

Строительство в зимнее время необходимо обеспечить бетоном с противоморозными добавками.

При сооружении монолитных конструкций нужно руководствоваться Строительными нормами и правилами (СНиП) и требованиями разработанного проекта. Качество выполнения арматурных, опалубочных и бетонных работ является показателем технического уровня возведения конструкций, его надежности и долговечности.

Для повышения качества и сокращения сроков строительства нужно использовать прогрессивные технологии, оптимальную организацию труда и средства механизации. Особое внимание необходимо уделить интенсификации процесса твердения бетона.

Повышение качества связано с соблюдением норм точности на проводящиеся операции:

• монтажные и геодезические работы, учет допусков на изготовление элементов;
• точность фиксации положения рабочих стержней, монтаж арматуры;
• послойная укладка, уплотнение смеси;
• выдерживание бетона и режимы тепловой обработки.

В целом для повышения качества монолитных конструкций необходимо соблюдение точности технологического процесса сооружения элементов и характеристик качества контроля. В таком случае перекрытие будет прочным и долговечным.

Общая последовательность этапов

Монолитные перекрытия возводятся в 4 этапа.

1. Установка опалубки.
2. Армирование.
3. Заливка бетона в опалубку.
4. Уход за бетоном и снятие опалубки.

После краткого описания последовательности приведем информацию по наиболее важным аспектам строительства монолитного перекрытия:

• расчет прочности плиты перекрытия;
• перечень оборудования и инструментов;
• технология выполнения работ по бетонированию перекрытий.

1. Опалубка. Опалубка должна выдержать вес свеженалитого бетона и не деформироваться. При вычислении прочности исходят из того, что слой бетонной смеси в 20 см оказывает давление 500 кг на 1 м² опалубки. Также вы должны учесть давление смеси при подаче из шланга. Поэтому, чтобы конструкция была надежной, рекомендуется использовать фанеру 18-20 мм ламинированную, простую или с покрытием. Для ригелей, балок и стоек опалубки надо использовать брус толщиной не менее 100*100 мм. После ее установки необходимо обязательно проверить горизонтальность конструкций. Это позволит избежать потери времени на устранение ошибок монтажа опалубки.
2. Армирование. Рекомендуется использование арматуры периодического профиля А400, А500, A-III. Монолитное перекрытие обычно содержит 4 ряда арматуры. Нижний ряд находится вдоль пролета, нижний ряд расположен поперек пролета, верхний ряд – поперек пролета, верхний ряд – вдоль пролета. Пролетом называется расстояние между опорными стенами. Нижний ряд размещается на пластиковые сухарики. Их высота составляет 25-30 мм. Верхний ряд укладывается на него поперек и связывается проволокой на всех пересечениях. Затем нужно создать разделитель сеток (элемент конструкции из арматуры с определенным шагом). Верхняя точка каркаса должна быть ниже на 25-30 мм верхней грани стенки опалубки. А толщина бетона – выше на 25-30 мм верхней арматуры. После завершения армирования каркас должен стать жесткой конструкцией, которая не должна перемещаться при подаче бетона из насоса. Перед заливкой нужно проверить соответствие диаметра арматуры и шага проектным характеристикам.
3. Заливка бетона в опалубку. После проведения подготовительных работ необходимо принять и распределить бетон по всей площади, а также провибрировать его. Рекомендуется заливать плиту целиком за 1 раз. В случае невозможности этого поставьте рассечки в виде промежуточных стенок внутри контура опалубки для ограничения бетонирования. Они изготавливаются из стальной сетки с ячейками 8-10 мм. Их устанавливают вертикально и прикрепляют к арматуре каркаса. Нельзя делать рассечки из доски и устанавливать в середине пролета.
4. Уход за бетоном и снятие опалубки. Сооружение качественного монолитного перекрытия требует соблюдения особого ухода за бетоном. После заливки плиту необходимо укрыть для предотвращения попадания осадков. Но для поддержания влажности нужно постоянно поливать ее внешнюю поверхность. Примерно через месяц опалубка снимается. В случае крайней необходимости это можно произвести не раньше, чем через неделю. Для этого осторожно снимается щит, а плита обратно подпирается стойкой. Стойки держат плиту до полной готовности в течение месяца.

Расчет прочности

Он заключается в сравнении между собой двух факторов:

1. Усилий, функционирующих в плите.
2. Прочности ее армированных сечений.

При этом главным является то, что первое должно быть меньше второго.

Приведем примеры расчета постоянных нагрузок на монолитную плиту перекрытия.

Собственный вес с учетом коэффициента надежности по нагрузке: 2,5 т/куб.м * 1,2 = 2,75 т/куб.м. Для плиты толщиной в 200 мм – 550 кг/куб.м.

Собственный вес пола толщиной в 50-100 мм, например, стяжка 2,2 т/кв.м * 1,2 = 2,64 т/куб.м, а для пола 50 мм – 110 кг/куб.м.

Перегородки из кирпича толщиной в 120 мм приведем к площади плиты. Вес 1 м перегородки высотой 3 м: 0,12 м * 1,2 * 1,8 т/куб.м * 3 м = 0,78 т/м, при шаге перегородки, например, 4 м получается около 0,78 / 4 = 0,2 т/кв.м.

Расчетный вес этих перегородок = 300 кг/кв.м.

Нагрузка для 1-ой группы предельных состояний (прочность) 150 кг/куб.м.

Для жилья рассчитаем нагрузку с учетом коэффициента надежности 1,3 : 150 * 1,3 = 195 кг/кв.м.

Полная расчетная нагрузка на плиту рассчитывается следующим образом: 550 + 110 + 300 + 195 = 1155 кг/кв.м. В итоге для эскизных расчетов можно принять нагрузку в 1,2 т/кв.м.

Приведем расчет моментных усилий в сечениях.

Изгибающие моменты влияют на 95% армирования изгибных плит. Изгибающие моменты в плане плите, опертой и незащемленной, например, на кирпичные стены, по направлениям Х и Y примерно могут определиться таким образом: Mx = My = ql ^2/23. Из этого можно получить значения для частных случаев.

Плита (6*6м ) Мх = My = 1,9 тм;

Плита (5*5м) Мх = My = 1,3 тм;

Плита (4*4м) Мх = My = 0,8 тм.

Это усилия, действующие вдоль и поперек плиты. Необходимо проверить прочность двух перпендикулярных сечений.

Этот пример является частным случаем общего подхода. Для расчета нагрузок в каждом конкретном случае необходимо обращение к специалистам.

Оборудование и инструменты

Сбор оборудования и инструментов производится с учетом следующих факторов: необходимость обеспечения техническими средствами доставки смесей, укладки и уплотнения, а также организация способов тепловой обработки и ухода за бетоном. Организация работ предусматривает полную обеспеченность оборудованием, механизированным инструментом, инвентарем и приспособлениями. Приведем данный перечень.

Оборудование:

• понижающий трансформатор;
• электромеханический вибратор;
• вибратор поверхностный;
• виброрейки;
• компрессор.

Инвентарь и приспособления:

• неповоротный бункер с боковой выгрузкой объемом 1 куб.м;
• поворотный бункер объемом 1 куб.м;
• контейнер-кладовая.

Ручной инструмент:

• гайковерт;
• пистолет-краскораспылитель;
• домкрат грузоподъемностью 2 т;
• набор ключей;
• шнур разметочный длиной 15 м;
• уровень;
• щетка стальная;
• лопата;
• лом;
• кувалда;
• кельма.

Контрольно-измерительный инструмент:

• рулетка;
• отвес;
• шаблон;
• термометры.

Технология выполнения работ

1. Подготовительные работы

Бетонирование перекрытий рекомендуется производить с использованием переставной опалубки. Это делается после возведения монолитных колонн и стен до нижней отметки перекрытия.

До начала бетонирования необходимо провести следующие подготовительные работы:

• обеспечить безопасные условия труда;
• установить опалубку;
• установить закладные детали, арматуру и пустотообразователи для проводки;
• все закрываемые в процессе бетонирования конструкции и их элементы, правильность установки и закрепления опалубки должны соответствовать требованиям СНиП 3.01.01 – 85;
• поверхность деревянной или металлической опалубки покрывают эмульсионной смазкой, поверхность железобетонной, бетонной и армоцементной опалубки смачивают;
• поверхность ранее уложенного бетона очищают от цементной пленки, увлажняют или покрывают цементным раствором;
• защитный слой арматуры выдерживают с помощью инвентарных фиксаторов, монтируемых в шахматном порядке;
• в целях выверки верхней отметки перекрытия устанавливаются пространственные фиксаторы или используются маячные рейки, верхняя часть которых должна соответствовать уровню поверхности бетона.

2. Укладка бетонной смеси

Необходимо помнить, что при бетонировании перемещаться по армированному перекрытию можно только по щитам с опорами непосредственно на опалубку перекрытия.

Бетонная смесь укладывается слоями горизонтально шириной 1,5-2 м с одинаковой толщиной без разрывов и с последовательным направлением уложения в одну сторону во всех слоях.

Укладка последующего слоя бетонной смеси возможна до начала схватывания бетона предыдущего слоя. Длительность перерыва между укладкой смежных слоев без образования рабочего шва устанавливается исходя из реальных условий.

Рабочие швы устраивают в любом месте вдоль оси стены. Необходимо обеспечить перпендикулярность поверхности рабочего шва относительно поверхности плиты. Для этого в определенных местах прерывания бетонирования укладываются рейки по толщине плиты.

На месте устройства рабочего шва возобновление бетонирования можно производить при достижении бетоном прочности не ниже 1,5 МПА и после удаления цементной пленки со шва механической щеткой и поливки водой.

3. Виброуплотнение бетона

В целях уплотнения бетонной смеси используют поверхностные вибраторы (модели ПВ-1 и ПВ-2) и глубинные вибраторы (модели ИВ-66 и ИВ-47А).

Помещение бетонной смеси в конструкцию ведется слоями от 15 до 30 см с тщательным уплотнением каждого последующего слоя.

Уплотнение бетона производится вибрированием. Используются наружные, внутренние (глубинные) и поверхностные вибраторы. Вибраторы приводятся в действие сжатым воздухом (пневматические вибраторы) или электрическим током (электрические вибраторы). В массивных конструкциях бетон укладывается с помощью внутренних вибраторов. Поверхностными вибраторами уплотняются бетонные смеси в плитах перекрытий и полах. Густоармированные тонкостенные конструкции уплотняются наружными вибраторами. Продолжительность вибрирования зависит от пластичности и подвижности бетонной смеси. В среднем она составляет от 30 до 60 секунд. Признаком достаточности вибрирования является прекращение осадки бетона и последующее появление цементного молока на поверхности. Следует избегать чрезмерной вибрации бетонной смеси, так как это может вызвать расслоение бетона. Шаг перестановки внутренних вибраторов должен составлять от 1 до 1,5 радиуса их действия.

При объемной подаче бетона в большие массивы применяются пакетные вибраторы. Большие конструкции бетонируются участками с устройством рабочих швов.

Возобновление прерванного бетонирования возможно после окончания процесса схватывания бетона и достижения прочности не ниже 1,2 МПа, что составляет примерно 24-36 часов после укладки бетона. Для качественного сцепления бетона в рабочем шве необходимо тщательно обработать поверхность ранее уложенного бетона посредством удаления верхней пленки раствора, обнажения крупного заполнителя, продувания сжатым воздухом и промывания струей воды. Необходимо протереть поверхность проволочными щетками, а в местах выпуска арматуры очистить стержни от раствора.

Не допускается опирание вибратора на закладные детали и арматуру монолитной конструкции. Виброуплотнение не производится в местах установки электротехнических коробочек.

Шаг перестановки вибраторов не превышает 1,5 радиуса действия. Длительность вибрирования на каждой точке должна обеспечить оптимальное уплотнение бетонной смеси. Основными признаками достаточности уплотнения служат прекращение оседания смеси, образование цементного молока, окончание выделения пузырьков воздуха.

В местах, где закладные изделия, арматура, опалубка препятствуют достаточному уплотнению бетонной смеси вибраторами, применяют метод штыкования.

Во время и после бетонирования необходимо предотвратить сцепление с бетоном элементов временных креплений и опалубки.

4. Уход за бетоном

Уход за бетоном обеспечивает надлежащую температуру твердения и предохранение бетона от быстрого высыхания. Свежеуложенный бетон закрывают от воздействия солнечных лучей (укрытие рогожей, мешками, брезентом, опилками) и дождя.

Монолитные перекрытия при этом поливают систематически водой. В сухую погоду это нужно делать в течение 7 суток для бетонов, произведенных из портландцемента или глиноземистого цемента, и 14 суток для бетонов из прочих цементов (одноразовый полив водой составляет от 0,5 до 1,0 кг / 1 кв.м).

Полив не производится при температуре воздуха ниже 5°С. Перемещение людей по забетонированным конструкциям, дальнейшая установка лесов и опалубки для возведения последующих конструкций возможно только при достижении прочности не ниже 1,2 МПа.

Учитывая увеличение сцепления бетона с опалубкой по истечению определенного времени, после приобретения бетоном нужной прочности необходимо снять опалубку. Снятие опалубки с боковых поверхностей конструкций допускается при достижении прочности, обеспечивающей сохранение углов и кромок. Это обеспечивается при прочности бетона не ниже 2,5 кг/кв.см и достигается через 1-6 дней в зависимости от качества цемента, марки бетона и температурного режима твердения.

Снятие несущей опалубки конструкций допускается по достижению проектной прочности бетоном:

• пролетом и плиты до 2 м – 50%;
• прогоны и балки пролетом до 8 м – 70%;
• своды и плиты пролетом 2-8 м – 70%;
• несущие конструкции с пролетом более 8 м – 100%.

Загрузка конструкций полным расчетным весом допускается только после приобретения бетоном определенной проектной прочности.

Распалубка конструкций производится в определенной последовательности. В многоэтажных сооружениях распалубка ведется поэтажно. А в пределах 1 этажа конструкции распалубливаются в различные сроки. Распалубка конструкций производится без ударов и толчков. При отрывании щитов опалубки от бетона для предотвращения повреждений используют ломы различного размера.

Монолитные перекрытия нуждаются в тщательной очистке. После съема опалубки мелкие раковины можно очистить проволочными щетками и далее промыть струей воды под напором. А после затереть жирным цементным раствором в пропорции 1 к 2.

Крупные раковины и каверны расчищаются на всю глубину путем удаления выступающих кусков заполнителя и слабого бетона. Затем обрабатывается поверхность проволочными щетками, далее она промывается струей воды под напором. После этого заделывается жесткой бетонной смесью и тщательно уплотняется.

Контролировать качество бетонной смеси и бетона рекомендуется на основе ГОСТа 10180-90. Особое внимание необходимо уделить контролю за уплотнением бетонной смеси.

При осуществлении работ рекомендуется использовать СНиП 12.03-2001, СНиП 3.03.01-87, СП 12-135-2003, СНиП 12-04-2002.