Кіріспе
Құрылыс материалы
Алдын ала құйылған бетон – қайта қолданылатын қалыпқа немесе "формаға" бетон құю арқылы жасалатын құрылыс өнімі. Ол бақыланатын жағдайда қатырылып, құрылыс алаңына тасымалданып, орнатылады. Мысалдарына алдын ала құйылған арқалықтар және тіктеп орнату құрылысына арналған қабырға панельдері жатады. Ал, орнында құйылған бетон құрылыс алаңындағы арнайы қалыптарға құйылып, сол жерде қатырылады. Соңғы кезде жеңілдетілген экспандияланған полистирол көбігі қабырға панельдерінің ішкі бөлігі ретінде қолданылып, салмақты азайтуға және жылу оқшаулау қасиеттерін арттыруға мүмкіндік береді. Алдын ала құйылған тас, алдын ала құйылған бетоннан қоспаға қолданылатын ұсақ құммен ерекшеленеді, нәтижесінде табиғи тасқа ұқсас өнім шығады.
Шолу
Алдын ала құйылған бетон жолдар, көпірлер, биік ғимараттар және тік тұрғызылатын ғимараттар сияқты ішкі және сыртқы қолданыстарда қолданылады. Бақыланатын ортада (әдетте алдын ала құю зауыты деп аталады) алдын ала құйылған бетонды өндіру, бетонның дұрыс қатаюына және зауыт қызметкерлерінің қатаң бақылауына мүмкіндік береді. Алдын ала құйылған бетон жүйесін пайдалану, құрылыс орнында құюға қарағанда көптеген артықшылықтар ұсынады. Алдын ала құйылған бетон өндірісі жер деңгейінде жүргізілуі мүмкін, бұл құю кезінде қауіпсіздікті арттырады. Алдын ала құю зауытында материал сапасы мен жұмыс сапасы құрылыс алаңына қарағанда жақсырақ бақыланады. Алдын ала құю зауытында қолданылатын қалыптар, ауыстыру қажет болғанша, жүздеген, тіпті мыңдаған рет қайта пайдаланылуы мүмкін, бұл бір қалыпқа жұмсалатын шығын есебінен құрылыс орнында құюдан әдетте арзан. Архитектуралық қолданысқа арналған алдын ала құйылған бетон қалыптау жүйелерінің өлшемі, функциясы және құны әртүрлі болады. Алдын ала құйылған архитектуралық панельдер ғимараттың фасадын толық немесе жартылай жабуға, сондай-ақ ландшафттық дизайн, дыбыс оқшаулау және қауіпсіздік үшін тұрған қабырғаларды орнатуға қолданылады. Тиісті жағдайларда, алдын ала дайындалған өнімдер – мысалы, көпірлер, жолдар және тұрақтар үшін арқалықтар – алдын ала керілген құрылымдық элементтер бола алады. Сонымен қатар, жаңбыр суларын дренаждау, су және кәріз құбырлары, туннельдер де алдын ала құйылған бетон блоктарын пайдаланады. Бетон қалыптары ағаш, болат, пластик, резеңке, шыны талшық немесе басқа синтетикалық материалдардан жасалуы мүмкін, олардың әрқайсысы ерекше беттік әрлеуге мүмкіндік береді. Қабырға панельдерінің төрт түрі үшін – сэндвич, жабынталған сэндвич, ішкі қабат және қаптама панельдері – көптеген беттік әрлеулер қол жетімді, соның ішінде көлденең тақталар мен тас өрнегін жасауға арналғандары да бар. Бетон қоспасына түс қосуға болады, ал ірілігі мен пропорциясы дайын бетон беттерінің сыртқы түрі мен текстурасына әсер етеді.
Тарих
Ежелгі Рим құрылысшылары бетонды пайдаланды және осы материалды қалыптарға құйып, күрделі акведуктар, құбырлар мен туннельдер желісін салды. Алдын ала дайындалған технологияның қазіргі қолданылуы әртүрлі сәулеттік және құрылымдық мақсаттарды қамтиды – жеке бөліктерді немесе тіпті толық құрылыс жүйелерін қоса алғанда. Қазіргі заманда алдын ала дайындалған панельдік ғимараттар алғаш рет 1905 жылы Англияның Ливерпуль қаласында пайда болды. Бұл процесті қала инженері Джон Александр Броди ойлап тапты. 1906 жылы Ливерпульдегі Уолтон қаласындағы трамвай депосы салынды. Бұл идея Ұлыбританияда кеңінен қолданылмады. Дегенмен, ол бүкіл әлемде, әсіресе Орталық және Шығыс Еуропада, сондай-ақ Скандинавиядағы «Миллион бағдарламасында» қабылданып, қолданылды. АҚШ-та алдын ала дайындалған бетон екі салаға бөлінді, олардың әрқайсысы ірі қауымдастықтармен өкілдік етіледі. Precast/Prestressed Concrete Institute (PCI) өкілдігіндегі алдын ала дайындалған бетон құрылымдар индустриясы, ғимараттар, тұрақтар және көпірлер сияқты жер үсті құрылыстарында қолданылатын алдын ала керілген бетон элементтеріне және басқа да алдын ала дайындалған бетон элементтеріне баса назар аударады. Ал National Precast Concrete Association (NPCA) өкілдігіндегі алдын ала дайындалған бетон өнімдері индустриясы коммуналдық, жер асты және басқа да алдын ала керілмеген өнімдерді шығарады. Австралияда Жаңа Оңтүстік Уэльс мемлекеттік темір жолы станциялар мен осыған ұқсас ғимараттарды салу үшін алдын ала дайындалған бетонды кеңінен пайдаланды. 1917 мен 1932 жылдар аралығында олар 145 мұндай ғимаратты тұрғызды. Фасадтық панельдер мен құрылымдық элементтерден өзге, толық ғимараттарды да алдын ала дайындалған бетоннан құрастыруға болады. Алдын ала дайындалған монтаж коммерциялық дүкендер мен кеңселерді еңбек ресурстарын азайту арқылы жылдам салуға мүмкіндік береді. Мысалы, Солтүстік Дакота штатының Уиллистон қаласындағы Джим Бриджер ғимараты Миннесота штатында ауа, электр, су және талшықты желілермен жабдықталған панельдермен алдын ала дайындалды. Панельдер 800 мильден астам қашықтықтағы Баккен мұнай алаптарына тасымалданды және үш жұмысшы коммерциялық ғимаратты қысқа мерзімде құрастырды. Ғимаратта 40 000 шаршы футтан астам дүкендер мен кеңселер орналасқан. Ғимараттың дерлік барлық бөлігі Миннесота штатында жасалған.
Бекіту
Бетонды болатпен күшейту оның беріктігі мен ұзақ өмірлілігін арттырады. Бетонның өзі жақсы қысымға төзімді, бірақ кернеуге және қиюға төзімділігі жеткіліксіз, сондай-ақ ұзақ уақыт бойы жүктеме түскенде жарылуы мүмкін. Болат бетонның жетіспейтін қасиеттерін – жоғары кернеуге және қиюға төзімділігін толықтырады. Болат бетон сияқты өзгеріп отыратын ортада да ұқсас түрде әрекет етеді, яғни бетонмен бірге жиырылып және кеңейеді, бұл жарылудың алдын алуға көмектеседі. Арматура бетонды күшейтудің ең көп қолданылатын түрі болып табылады. Ол әдетте болаттан жасалады және бетонмен жақсы байланысу үшін тік тілімдермен өңделеді. Арматура бетон конструкциясының кез келген пішінін қолдау үшін иіліп немесе жиналып орнатылуы мүмкін. Көміртекті болат арматура үшін ең көп қолданылатын материал. Дегенмен, тот баспайтын болат, мырышталған болат және эпоксид жабындары коррозияны болдырмауға көмектеседі.
Өнімдер
Төменде алдын ала дайындалған/алдын ала керілген бетонды қолданатын көптеген өнімдердің мысалдары келтірілген. Бұл толық тізім емес, бірақ алдын ала дайындалған/алдын ала керілген өнімдердің басым бөлігі бір немесе бірнеше санатқа жатады.
Ауыл шаруашылығы өнімдері
Алдын ала дайындалған бетон өнімдері ең қиын ауа райы жағдайларына төтеп бере алады және ондаған жылдар бойы үздіксіз пайдалануға шыдайтындықтан, олар ауыл шаруашылығында кеңінен қолданылады. Оларға бункерлік астық сақтағыштар, мал азығына арналған шұңқырлар, мал торы, ауылшаруашылық қоршаулары, H тәрізді шұңқырлар, J тәрізді шұңқырлар, малға арналған төсеніштер, мал суаруға арналған алаңдар, жем шұңқырлары, бетон панельдер, сұйық тыңайтқыш арналары және тағы да басқалары жатады. Ұлыбританияда престресстелген бетон панельдері ауылшаруашылық ғимараттары, астық сақтағыштары, силос астықтары, сұйық тыңайтқыш сақтағыштары, мал шаруашылығына арналған қабырғалар және жалпы тіреу қабырғалары сияқты түрлі мақсаттар үшін кеңінен қолданылады. Панельдер көлденең орнатылуы мүмкін және RSJ (I-түсті қабырға) желілерінің ішкі жағына немесе алдына орналастырылуы мүмкін. Балама ретінде, панельдер бетон негізге құйылып, тіреу қабырғасы ретінде қолданылуы мүмкін.
Ғимарат пен алаңның ыңғайлы жағдайлары
Алдын ала құйылған бетоннан жасалған құрылыс элементтері мен үй-жай жабдықтары сәулеттік тұрғыдан камин алды, қаптама, әр түрлі жиһаз өнімдері, аксессуарлар және перделік қабырғалар ретінде қолданылады. Құрылымдық қолданысқа негіздер, арқалықтар, едендер, қабырғалар және басқа да құрылымдық элементтер жатады. Әрбір құрылымдық элемент өмірлік циклі бойында созылатын және қысылатын жүктемелерге төтеп беруге арналған жобамен жасалып, сынақтан өтуі қажет. Құрылымдық қолданыс үшін бетон панельдерінде кеңейтілген полистиролдан жасалған өзектер қолданылады, бұл оларды жеңілдетеді және жылу оқшаулағыш ретінде қызмет етеді. Көп қабатты тұрақтар көбінесе алдын ала құйылған бетоннан салынады. Бұл құрылыстарға алдын ала дайындалған паркинг бөліктерін жинау кіреді, оларға көп қабатты құрылымдық қабырға панельдері, ішкі және сыртқы бағаналар, құрылымдық едендер, арқалықтар, қабырға панельдері, баспалдақтар және плиталар жатады. Бұл бөліктердің көлемі үлкен болуы мүмкін; мысалы, қос Т-тәрізді құрылымдық еден модульдерін алдын ала құйылған бетонды көтеру ілмектерінің көмегімен орнату қажет.
Қалқа қабырғалары
Алдын ала құйылған бетон инженерлік нығайту құрылыстарының кең спектрінде қолданылады. Оған коммерциялық және тұрғын үйлерге арналған тіреу қабырғалары, теңіздік қабырғалар, механикалық түрде нығайтылған жер панельдері және басқа да модульді блок жүйелері жатады.
Санитарлық және тасқын сулары
Санитарлық және кәріз суларын басқару өнімдері – жер астына орнатылатын, санитарлық және кәріз суларының ағынынан ластаушы заттарды тазарту және жою үшін арнайы жобаланған құрылымдар. Осыдан жасалған қалыпты бетон өнімдеріне кәріз суын сақтау камералары, су қабылдағыштар және құдықтар жатады.
Коммуналдық құрылымдар
Байланыс, электр, газ немесе бу жүйелері үшін алдын ала дайындалған бетондық коммуналдық құрылымдар, пайдалы қызметтердің маңызды қосылыстарын және басқару элементтерін қорғайды. Алдын ала дайындалған бетон улы емес және қоршаған ортаға қауіпсіз. Өнімдерге мыналар кіреді: қол саңылаулары, қуыс ядролы өнімдер, шам бағаналарының негіздері, есептегіш қораптары, панельдік камералар, сымтарту қораптары, телекоммуникациялық құрылымдар, трансформаторлық алаңдар, трансформаторлық камералар, траншеялар, коммуналдық ғимараттар, коммуналдық камералар, коммуналдық тіреулер, бақыланатын орта камералары (CEV) және басқа да коммуналдық құрылымдар.
Су және ағынды су өнімдері
Алдын ала құйылған су және сарқынды су өнімдері суды, майды немесе басқа сұйықтықтарды ұстап тұрады немесе қамтиды, оларды ластамайтын сұйықтықтар мен топырақ өнімдеріне одан әрі өңдеу үшін. Өнімдерге мыналар кіреді: аэрация жүйелері, тарату қораптары, дозалау резервуарлары, құрғақ ұңғымалар, май ұстағыштар, сіңіру шұңқырлары, құм-май/май-су ұстағыштар, септиктер, су/қоқыс су сақтау резервуарлары, ылғалды ұңғымалар, өрт сөндіру цистерналары және басқа да су және сарқынды су өнімдері.
Көлік және жол қозғалысына байланысты өнімдер
Алдын ала құйылған бетоннан жасалған көлік өнімдері жолдар, әуежайлар және теміржол көлігі жүйелерін салуда, қауіпсіздігін қамтамасыз етуде және құрылыс алаңын қорғауда қолданылады. Өнімдерге: қорап тәрізді құбырлар, үш жақты құбырлар, көпірлер жүйесі, теміржол өткелдері, теміржол тіректері, дыбыс тоқтату қабырғалары/кедергілері, Джерси кедергілері, туннель сегменттері, бетон кедергілері, ТВҚБ, орталық бөліс кедергілері, бағаналар және басқа да көлік өнімдері кіреді. Алдын ала құйылған бетоннан жер асты және жер үсті өткелдерін, сондай-ақ жаяу өткелдерін салуға да болады. Алдын ала құйылған бетон кейбір резеңке дөңгелекті метролардың дөңгелек жолдары үшін де пайдаланылады.
Модульді асфальт төсеу
Модульді төсеу плиткалары алуан түрлі түстерде, пішіндерде, өлшемдерде және текстураларда қолжетімді. Бұл әмбебап, заводта дайындалған бетон бөлшектерін кірпіш, тас немесе ағаш сияқты етіп жасауға болады.
Зират өнімдері
Жер астындағы бөлмелер немесе мавзолейлер ұзақ жылдар бойы табиғаттың күштеріне қарсы тұра алатын, су өткізбейтін құрылымдарды талап етеді.
Қауіпті материалдарды ұстау
Қауіпті материалдарды қысқа немесе ұзақ мерзімге сақтау – маңыздылығы артып келе жатқан экологиялық мәселе. Сондықтан, материалдарды қауіпсіз сақтайтын ғана емес, сонымен қатар табиғи апаттарға немесе террористік шабуылдарға төтеп бере алатын контейнерлер қажет.
Теңіз өнімдері
Теңіздік қабырғалар, жүзбелі доктар, су асты инфрақұрылымы, дектер, қоршаулар және көптеген ыңғайлы жабдықтар жағалау аймақтарында алдын ала құйылған бетон бұйымдарының қолданылуына жатады. Алдын ала құйылған бұйымдар ауыр салмақты ескере отырып жобаланғанда, судың итеру күшіне көптеген материалдарға қарағанда тиімдірек қарсы тұрады.
Алдын ала кернеуленген бетон
Престрессинг – бұл конструкциялық элементтің беріктігі мен жұмыс істеу қабілетін жақсарту үшін оны дайындау және/немесе құрылыс кезінде кернеулер енгізу әдісі. Бұл техника көбінесе бетондық арқалықтарда, бағаналарда, шпандельдерде, жеке және қос Т-тәрізді элементтерде, қабырға панельдерінде, сегменттік көпір бөлімдерінде, шам тәрізді арқалықтарда, I-тәрізді арқалықтарда және тағы да басқаларында қолданылады. Көптеген жобалар көрсеткендей, алдын ала керілген бетон өндіріс және пайдалану мерзімін ескере отырып, ең төменгі жалпы құн береді.
Шығу тегі
Еуропада жинақталған бетонды қос қабырғалы панельдер ондаған жылдар бойы қолданылып келеді. Алғашқы қос қабырғалы конструкция ішкі қуыспен бөлінген, темір бетоннан жасалған екі қабаттан тұратын және кіріктірілген болат фермаларымен байланыстырылған. Энергия тұтыну туралы соңғы алаңдаулар болат фермаларын қолданудың жылу өткізгіштігін нашарлататын "термиялық көпір" құрайтынын көрсетті. Сонымен қатар, болаттың бетонмен салыстырғанда жылулық кеңею коэффициенті өзгеше болғандықтан, қабырға қызып, салқындағанда бетонға кіріктірілмеген болаттың бөліктері термиялық кернеу тудырып, жарықтар мен сынықтарға себеп болуы мүмкін.
Даму
Жақсы жылу өткізгіштік қасиеттерін қамтамасыз ету үшін бос кеңістікке жылу оқшаулағыш қосылды, ал көптеген қолданыстарда қазіргі кезде болаттан жасалған фермалар композиттік (шыны талшығы, пластик және т.б.) байланыс жүйелерімен алмастырылды. Бұл жүйелер, осы мақсат үшін арнайы әзірленген, температуралық кеңеюдің айырмашылығын тудыратын мәселені де шешеді. Ең жақсы жылу өткізгіштік қасиеттеріне қабырғаның бүкіл бөлігі бойында үздіріліссіз жылу оқшаулағыш қолданғанда қол жеткізіледі, яғни қабырға қабаттары панельдің шеттеріне дейін толық жылу оқшауланған болуы керек. Үздіріліссіз жылу оқшаулағыш және заманауи композиттік байланыс жүйелерін пайдалану арқылы R 28.2-ге дейін R мәніне қол жеткізуге болады.
Сипаттамалары
Кәсіптік қолданбаларда сэндвич қабырға панельдерінің жалпы қалыңдығы әдетте 8 дюймді құрайды, бірақ олардың дизайны көбінесе қолданылуына сәйкес өзгертіледі. Типик 8 дюймдік қабырға панелінде бетон қабаттарының әрқайсысы 2 3/8 дюйм қалыңдықпен, 3 1/4 дюймдік жоғары жылу өткізбейтін қасиеттері бар изоляциялық көбікпен біріктірілген. Бетонның ішкі және сыртқы қабаттары (оқшаулау арқылы) қажетті құрылымдық тұрақтылықты қамтамасыз ететін байланыс жүйесімен біріктіріледі. Сэндвич қабырға панельдері, өндіріс жүйесінің, көтеру және тасымалдау қиындықтарының шектерінде, қалаған ұзындығы мен ені бойынша жасалуы мүмкін. 9 фут биіктіктегі панельдер жиі кездеседі, бірақ 12 футқа дейінгі биіктіктегі панельдер де табылуы мүмкін. Алдын ала дайындалған бетон сэндвич қабырға панельдерін өндіру процесі оларды екі жағынан да дайын күйде жасауға мүмкіндік береді. Мұндай жабын өте тегіс болуы мүмкін, беттері боялған, ластанған немесе табиғи күйде қалдырылуы мүмкін. Ішкі беттердің тегістігі гипсокартонмен салыстыруға болады және дәстүрлі гипсокартон құрылысында қолданылатын дайындық және бояу процедурасымен аяқталуы мүмкін. Қажет болған жағдайда, бетонға архитектуралық жабын беруге болады, яғни бетонның өзіне түс және/немесе текстура беріледі. Түстер мен текстуралар қайта пайдалануға болатын қалыптарды қолдану арқылы кірпіш, тас, ағаш немесе басқа да өрнектердің көрінісін тудыруы мүмкін, ал ең күрделі жағдайларда нақты кірпіш, тас, шыны немесе басқа материалдар бетон бетіне қойылуы мүмкін. Терезе және есік ашықтары панельдерді өндіру кезінде зауытта жасалады. Көптеген жағдайларда электр және телекоммуникациялық кабельдер мен қораптар белгіленген жерлерде панельдерге тікелей құйылады. Кейбір жағдайларда құрылыс уақытын қысқарту үшін инженерлік желілер, сантехника және тіпті жылыту элементтері панельдерге құйылады. Ағаштар, электриктер және сантехниктер панельдердің ерекшеліктеріне бейімделу кезінде шағын түзетулер жасауы керек. Дегенмен, олар өз жұмысының көп бөлігін әдеттегідей орындай береді.
Қолданылу түрлері мен артықшылықтары
Құрастырылған бетонды қабырға панельдері барлық типтегі ғимараттарда қолданылған, оның ішінде мектептерде, кеңсе ғимараттарында, тұрғын үйлерде, қалалық үйлерде, пәтерлерде, қонақүйлерде, мотельдерде, жатақханаларда және жеке тұрғын үйлерде. Көбінесе ғимараттың сыртқы қаптамасының немесе "қабығының" бөлігі саналатын болса да, оларды ғимараттың құрылымдық жүйесінің бір бөлігі ретінде жобалауға болады, соның арқасында ғимарат периметрі бойынша қабырғалар мен бағаналардың қажеттілігі жойылады. Энергия тиімділігі мен эстетикалық мүмкіндіктерінен өзге, олар шуды тиімді түрде азайтуға, жоғары беріктікке (шүйдеуге, саңырауқұлаққа және т.б. төзімділікке) және жылдам құрылысқа мүмкіндік береді. Жақсы жылу оқшаулау қасиеттерімен қатар, сэндвич панельдерді орнату үшін аз жұмыс кезеңдері қажет. Мысалы, екі қабатты қабырғаларға қарағанда, оларды оқшаулау және бетонмен толтыру қажет болса, сэндвич панельдерге әлдеқайда аз еңбек және құрылыс жабдықтары талап етіледі.
Бетонның алдын ала құйылған түрі
Алдын ала дайындалған бетон өндірісі көбінесе инфрақұрылымды дамытуға бағытталған, үкімет бастаған жобалармен үлкен үлеске ие. Дегенмен, олар тұрғын үйлер (төмен және биік қабатты) мен коммерциялық құрылыстарда да кеңінен қолданылады, себебі олардың көптеген артықшылықтары бар. Осы өнімдердің тиімділігі, беріктігі, оңайлығы, экономиясы және экологиялық қасиеттері кез келген нысанды салуға жұмсалатын уақытты революциялық түрде қысқартты. Құрылыс индустриясы – үлкен энергетиканы тұтынатын сала, ал алдын ала дайындалған бетон өнімдері осы саланың басқа өнімдеріне қарағанда қазір де, болашақта да энергияны тиімдірек пайдаланады. Осы өнімдер ұсынатын кең ауқымды дизайн, түстер мен құрылымдық мүмкіндіктер оларды тұтынушылар үшін тамаша таңдауға айналдыруда.
Ережелер
АҚШ-тағы көптеген мемлекеттік және федералдық көлік жобалары үшін алдын ала құйылған бетонды жеткізушілер Архитектуралық алдын ала құйылған бетон қауымдастығы, Ұлттық алдын ала құйылған бетон қауымдастығы немесе Алдын ала керілген бетон институтынан сертификат алуы тиіс.