Введение

Формы для литья

Опалубка – это формы, в которые бетон или аналогичные материалы заливаются либо отливаются непосредственно на строительной площадке, либо предварительно изготавливаются. В контексте бетонных конструкций временные поддерживающие конструкции (подмости) поддерживают опалубку. В специализированных областях применения опалубка может быть навсегда включена в конечную конструкцию, обеспечивая теплоизоляцию или усиливая готовую структуру.

История

Некоторые из самых ранних примеров бетонных плит были созданы римскими инженерами. Поскольку бетон обладает значительной прочностью на сжатие, но относительно слаб на растяжение и кручение, эти ранние сооружения состояли из арок, сводов и куполов, устойчивых к сжимающим нагрузкам. Самым известным бетонным сооружением того времени является Пантеон в Риме. Для возведения этой структуры строились временные леса и опалубка, принимающая форму будущего здания. Эти строительные технологии применялись не только при заливке бетона, но и широко использовались в каменном строительстве. Из-за сложности и ограниченных возможностей производства материала, бетон не получил широкого распространения как основной строительный материал до изобретения портландцемента и железобетона.

Складочные работы для деревянных балки

Подобно традиционному методу, но стрингеры и балки перекрытия обычно заменяются клееными деревянными балками, а подпорки – регулируемыми металлическими стойками. Это делает данный метод более систематизированным и пригодным для повторного использования.

Традиционная плиточная ковёрка

На заре возрождения бетона в плитных конструкциях строительные методы для временных сооружений вновь стали заимствоваться из каменной кладки и столярных работ. Традиционная технология опалубки для плит состоит из опор из досок или молодых стволов деревьев, поддерживающих ряды настилов, собранных на расстоянии примерно от 1 до 2 метров, в зависимости от толщины плиты. Между этими настилами располагаются балки, обычно на расстоянии друг от друга, на которые укладываются доски или фанера. Настилы и балки обычно изготавливаются из досок размером 100x100 мм или 150x100 мм. Наиболее распространенная толщина фанеры в дюймовой системе – 19 мм, а в метрической – 18 мм.

Ковёр для металлических брусовых плит

Подобно традиционному методу, но стрингеры и балки перекрытия заменяются алюминиевыми опалубочными системами, а стальные балки и подпорки – металлическими стойками. Это также делает данный метод более систематизированным и пригодным для повторного использования. Алюминиевые балки изготавливаются в виде телескопических конструкций, что позволяет им перекрывать опоры, расположенные на различном расстоянии друг от друга. Телескопические алюминиевые балки могут использоваться повторно при строительстве сооружений разных размеров.

Модульная плиточная кожух

Эти системы состоят из сборных деревянных, стальных или алюминиевых балок и опалубочных модулей. Модули обычно имеют размеры от 0,9 до 1,8 метра или от 1 до 2 метров. Балки и опалубка, как правило, устанавливаются вручную и соединяются штифтами, зажимами или винтами. Преимущества модульной системы: не требуется кран для установки опалубки, высокая скорость строительства с использованием неквалифицированной рабочей силы, опалубочные модули могут быть удалены после затвердевания бетона, оставляя только балки до достижения проектной прочности.

Системы с таблицей или летящей формой

Эти системы состоят из плитных опалубочных "столов", которые повторно используются на нескольких этажах здания без разборки. Собранные секции поднимаются лифтом или перемещаются краном с одного этажа на другой. После установки зазоры между столами или столом и стеной заполняются временной опалубкой. Столовые формы различаются по форме и размеру, а также по материалу изготовления, при этом некоторые из них поддерживаются встроенными фермами. Использование этих систем может значительно сократить время и трудозатраты на монтаж и демонтаж опалубки. Преимущества этих систем наиболее эффективно проявляются при строительстве больших площадей и простых конструкций. Также часто архитекторы и инженеры проектируют здания с учетом одной из этих систем.

Структура

Стол строится практически так же, как опалубка для балки, но отдельные части этой системы соединены между собой таким образом, что их можно транспортировать. Наиболее распространенным материалом для обшивки является фанера, но также используются сталь и стекловолокно. Балки изготавливаются из древесины, клеёного бруса (часто в виде I-образных балок), алюминия или стали. Лонжероны иногда делают из деревянных I-образных балок, но чаще всего из стальных швеллеров. Эти элементы соединяются между собой (скручиваются, свариваются или прикрепляются болтами), образуя "настил". Эти настилы обычно прямоугольные, но могут быть и другой формы.

Поддержка

Все системы опор должны быть регулируемыми по высоте, чтобы обеспечить установку опалубки на нужной высоте и ее демонтаж после твердения бетона. Обычно для поддержки этих систем используются регулируемые металлические стойки, аналогичные (или идентичные) тем, что применяются в опалубке плит и балок. Некоторые системы объединяют стрингеры и опоры в стальные или алюминиевые фермы. В других системах используются металлические рамные опоры, к которым крепятся настилы. Еще один распространенный метод – крепление настилов опалубки к предварительно залитым стенам или колоннам, что позволяет полностью отказаться от вертикальных стоек. В этом случае регулируемые опорные башмаки крепятся болтами через отверстия (в том числе закладные) или к встроенным анкерам.

Формы туннелей

Формы туннелей – это крупные формы размером с комнату, позволяющие заливать стены и перекрытия за один раз. При использовании нескольких форм можно выполнить заливку всего этажа здания за один цикл. Для работы с формами туннельного типа требуется достаточное пространство снаружи здания для извлечения всей формы и подъема ее на следующий уровень. Небольшой участок стен остается не залитым для извлечения форм. Обычно циклы заливки выполняются с периодичностью 4 дня. Формы туннельного типа наиболее эффективны для зданий с одинаковыми или схожими ячейками, что позволяет повторно использовать формы в пределах этажа и между этажами, особенно в регионах с высокой стоимостью рабочей силы. Туннельная опалубка экономит время и средства. См. также конструктивный кофр.

Масло для бетона

Основная цель масла для опалубки бетона – уменьшить адгезию между фундаментной конструкцией и заливаемой в нее бетонной смесью. Оно также снижает вероятность образования трещин и сколов, вызванных высыханием или перенапряжением бетона. Без масла для опалубки, которое снижает сцепление между поверхностями, практически невозможно демонтировать конструкцию, не повредив фундамент, стену или переборку. Риск возрастает и с увеличением размеров конструкции.

Гибкая ковёрка

Все больше внимания уделяется устойчивости в проектировании, что подкрепляется целями по сокращению выбросов углекислого газа. Низкое содержание энергии в бетоне в расчете на объем компенсируется высокими темпами его потребления, что делает производство цемента ответственным примерно за 5% глобальных выбросов. Бетон – это жидкость, которая позволяет экономично создавать конструкции практически любой геометрии: бетон можно заливать в формы практически любой формы. Однако результатом этого является строительство сооружений с высоким расходом материалов и большим углеродным следом. Заменяя традиционные формы гибкой системой, состоящей преимущественно из недорогих тканевых полотен, гибкая опалубка использует текучесть бетона для создания высокооптимизированных и архитектурно интересных форм зданий. Это позволяет значительно экономить материалы. Оптимизированное сечение обеспечивает необходимую несущую способность, одновременно снижая содержание углерода и, таким образом, повышая экологичность всей конструкции на протяжении ее жизненного цикла. Контроль над гибко сформированным поперечным сечением балки является ключевым фактором для достижения экономичного дизайна. Основная идея заключается в том, что лист гибкой проницаемой ткани удерживается в системе временных опор до укладки арматуры и бетона. Путем изменения геометрии тканевой формы по длине балки создается оптимальная форма. Таким образом, гибкая опалубка может способствовать изменению философии проектирования и строительства, необходимому для перехода к менее материалоемкой и более устойчивой строительной отрасли. Тканевая опалубка – это узкая область в технологии бетона, использующая мягкие, гибкие материалы в качестве опалубки для свежего бетона, как правило, с применением прочного натяжного текстиля или пластика. Международное общество формования из ткани проводит исследования в области тканевой опалубки.

Шкафные работы из железных листов

В конструкции российского НПО 22 (торговая марка Proster, модель 21 предназначена для использования в качестве опалубки) используются железные "листы" (с перфорацией), которые при необходимости можно согнуть, придав им криволинейную форму. Опалубка на основе листов с V-образными направляющими сохраняет форму в одном направлении (вертикальном), но до усиления стальными балками может быть изогнута. Несколько листов можно соединить между собой так же, как, например, изготавливаются заборы из железных "листов". Из одного листа опалубки "21" можно сформировать круг, что позволяет заливать цилиндрические колонны.

Использование

Для съемных форм, после того как бетон был залит в опалубку и затвердел (или набрал прочность), опалубку снимают, чтобы обнажить готовое бетонное изделие. Время между заливкой и снятием опалубки зависит от проектных спецификаций, включая требуемый режим твердения, и от того, несет ли опалубка какую-либо нагрузку; обычно это не менее 24 часов после завершения заливки. Например, Департамент транспорта Калифорнии требует, чтобы опалубка оставалась на месте в течение 1–7 дней после заливки, а Департамент транспорта штата Вашингтон – в течение 3 дней с использованием влажного укрывного материала снаружи. Происходили серьезные аварии, когда опалубку снимали слишком рано или она была недостаточно прочно рассчитана для выдерживания нагрузки от веса бетона, который еще не набрал прочность. "Разрушение опалубки" также происходит, когда недостаточно прочная опалубка изгибается или ломается во время заливки бетона (особенно при использовании насоса для бетона высокого давления). Последствия могут варьироваться от незначительных протечек, которые легко устранить во время заливки, до катастрофического разрушения опалубки, вплоть до смертельных случаев. Бетон оказывает меньшее давление на опалубку по мере затвердевания. Затвердевание – это асимптотический процесс, то есть большая часть конечной прочности достигается за короткое время, а дальнейшее твердение со временем зависит от типа цемента, добавок и условий заливки, таких как температура и влажность окружающей среды. Мокрый бетон также оказывает гидростатическое давление на опалубку. Поэтому давление в нижней части опалубки больше, чем в верхней, что приводит к тому, что большинство разрушений происходят в нижней части опалубки. На иллюстрации опалубки колонны ‘колонные зажимы’ расположены ближе друг к другу в нижней части. Обратите внимание, что колонна укреплена стальными регулируемыми ‘подпорками опалубки’ и использует 20 мм ‘насквозные болты’ для дополнительной поддержки длинной стороны колонны. Некоторые модели "постоянной опалубки" также могут служить дополнительным армированием конструкции.