18. Влаштування монолітних опор

    1. Підготовка опалубки

Річкові і берегові опори великих мостів зводять з монолітного бетону в стаціонарній або в щитовій збірній дерев'яній опалубці. При великій кількості опор з прямолінійними і криволінійними однаковими поверхнями прагнуть багаторазово використовувати збірну опалубку, що виконується у вигляді обмеженого числа стандартних щитів (див. Рис. 13.4 і 13.5). При спорудженні з монолітного бетону високих опор естакад і віадуків ефективна ковзаюча опалубка. На річках з сильним льодоходом, особливо в районах суворого клімату, опори споруджують, як правило, з облицюванням з природних каменів, з бетону підвищеної щільності і міцності. Для зведення збірно-монолітних опор застосовують контурні бетонні і залізобетонні балки, що виготовляються на полігоні і служать опалубкою і конструктивним елементом опори. Після установки блоків ядро такої опори заповнюють монолітним бетоном.

Після влаштування фундаменту на верхній його площині проводять контрольне геодезичне розбиття для уточнення положення осей і контурних контурів верхньої частини опор. Площину верху фундаменту очищають для подальших робіт з установлення стаціонарної або збірно-щитової опалубки. Елементи опалубки у вигляді щитів, брусів, струганих дощок і металевих кріплень готують попередньо на будмайданчику.

До початку бетонування опор перевіряють готовність встановленої опалубки, її розміри і закріплення, очищають від сміття місце укладання бетонної суміші. Якщо опора армована, то перевіряють закріплення стрижнів і забезпечення розмірів захисного шару. Безпосередньо перед бетонуванням дерев'яну опалубку рясно змочують водою, а сталеву опалубку покривають речовинами, що знижують зчеплення її з бетоном.

Бетонна або бутобетонна кладка монолітних опор повинна мати міцність і морозостійкість бетону не нижче вказаних у проекті. Для частин опор, розташованих в агресивному середовищі, потрібно застосовувати бетони підвищеної щільності на сульфатостійких цементах.

Бетонну суміш готують в бетонозмішувальних установках на будівельному майданчику або отримують у вигляді товарного бетону, що доставляється до місця укладання з бетонних заводів.

Найбільше розповсюдження для перевезення бетонної суміші по суші отримав автомобільний транспорт. У тих випадках, коли суміш без додаткових перевантажень може бути безпосередньо вивантажена по місцю укладання, доцільно транспортувати її в автомобілях-самоскидах. Такі умови виникають, наприклад при бетонуванні фундаментів. Якщо суміш потрібно піднімати для укладання, то можуть бути застосовані бадді, які можна краном зняти з автомобіля і підняти на необхідну висоту до місця укладання. При спорудженні річкових опор автомобільний транспорт комбінують з водним. У подібних випадках необхідне перевантаження баддь з бетонною сумішшю з берега на плавучі засоби.

Вертикальне транспортування бетонної суміші забезпечується за допомогою кранів різного вигляду, зазвичай використовуваних і для інших робіт (подачі і установки опалубки, арматури, облицювання і т. д.). Найбільш зручні автомобільні і гусеничні самохідні крани, стаціонарні стрілові крани з радіусом дії стріли на всю площу опори. При недостатньому вильоті стріли самохідного крана (наприклад, при великій довжині опори) повинна бути забезпечена можливість його переміщення уздовж довгої сторони. Разом із стріловими кранами можуть бути використані портальні або козлові крани, що пересуваються вздовж осі моста або вздовж більшої сторони опори, а також кабельні крани. Для бетонування річкових опор застосовують плавучі крани, спеціальні бетононасоси тощо.

Бетонну суміш опускають всередину опалубки, вивантажуючи її на рівні бетонування безпосередньо у місця укладання. Висота вільного скидання суміші не повинна первищувати 3 м. Якщо суміш не вдається подати відразу до місця укладання, то її розвантажують в проміжний витратний бункер, розташований на верхньому рівні опалубки. З бункера (Рис. 14.1, а) суміш розподіляють за площею опори вібролотками, по сталевих або дерев'яних трубах або розвозять тачками. Сталеві труби (Рис. 14.1, б) для подачі бетонної суміші виконують з окремих ланок конічної форми. У міру бетонування труби укорочують, знімаючи нижні ланки. Дерев'яні труби (рештаки) влаштовують теж з окремих ланок (Рис. 14.1, в), що поступово видаляються в процесі бетонування. Відстань між трубами приймають не більше 4 м. Під трубами укладають дерев'яні або сталеві щити, з яких суміш знімають лопатами і розрівнюють шарами за площею бетонування.

Схема подачі бетонної суміші з бункера по вібролотках і ланкових трубах: 1 – вібролоток; 2 – бункер; 3 – жолоб-заслонка; 4 - ланкові труби

Укладання бетонної суміші повинне забезпечувати монолітність і щільність бетонної кладки. Для цього кожен шар суміші потрібно укласти на попередній до початку тужавіння останнього. З цією метою бетонують безупинно і по можливості на повну висоту опори. При вимушених перервах в створюваних робочих швах забезпечують хороше зчеплення подальшої бетонної кладки з раніше укладеною.

Для підвищення тріщиностійкості і довговічності бетонних опор потрібно уникати влаштування робочих швів в межах коливання рівня льоду в річці. Для підвищення зчеплення нового бетону із старим по площині робочих швів перед перервою бетонування в незатверділий бетон занурюють короткі стрижні арматури діаметром 16–20 мм чи укладають подовгасті осколки каменів. Відновлюють укладання суміші не раніше терміну схоплювання раніше укладеного бетону. Бажано, щоб міцність цього бетону на початок подальшого укладання суміші була не менше 5 МПа. Перед бетонуванням з поверхні робочого шва сталевими щітками видаляють цементну плівку і пневматичними молотками насікають бетон, роблячи поверхню шорсткою. До укладання суміші поверхню шва ретельно промивають струменем напірної води і потім наносять шар цементного розчину завтовшки 1,5–2,0 см того ж складу, що і бетонна суміш. Після цього (до схоплювання розчину) продовжують бетонування. Виконані у такий спосіб робочі шви забезпечують достатньо хороше зчеплення старого бетону з новим. У місцях, де шов розташовується в сильно напруженому перетині конструкції, для підвищення зчеплення старого бетону з новим рекомендується застосовувати полімерний клей, наносячи його безпосередньо перед укладанням суміші тонким шаром на поверхню раніше укладеного бетону.

При невеликій площі бетонування суміш укладають горизонтальними шарами. Товщина шару залежить від типу і потужності застосовуваних вібраторів. При внутрішніх вібраторах товщину шару призначають від 25 до 40 см, але не більше 1,25 довжини робочої частини вібратора, при поверхневих – від 10 до 20 см.

Конструкцію невеликої висоти, але з великими розмірами в плані рекомендується бетонувати похилими шарами, не спливаючими під час вібрації. При пластичних сумішах з осіданням конуса 2–6 см, що рекомендуються для масивних бетонних опор, кут нахилу шару допускають не крутіше 30°, При такому способі значно знижується інтенсивність подачі суміші, а отже, не потрібна висока продуктивність бетонозмішувальних установок.

Великі масиви ділять за площею і по висоті на окремі секції, які бетонують по черзі. Порядок бетонування секцій призначають так, щоб до моменту укладання суміші в одну з секцій бетон, що примикає до неї, вже набув міцності, що допускає зняття вертикальної опалубки. Монолітність цієї кладки досягається улаштуванням добре підготовлених вертикальних і горизонтальних робочих швів між секціями.

Площу кожної секції при мінімальній висоті 2 м рекомендується приймати не менше 50 м². Вертикальні шви в двох суміжних по висоті ярусах секцій потрібно розташовувати в розбіжку. Наприклад, при загальній висоті арочного моста 9 м влаштовується три яруси (Рис. 14.2) з площею кожної секції 100 м². При площі горизонтального перерізу нижньої частини засади з 540 м² ділення на секції дозволяє понизити годинну потребу суміші в 5 разів.

Схема бетонування устоя: І…ІІІ – яруси; 1…13 – послідовність бетонування секцій

Ділення великих масивів на блоки не тільки полегшує їх бетонування, але і допомагає скоротити поверхневі тріщини в опорах. При твердненні бетонного масиву температура усередині нього значно підвищується за рахунок тепла, що виділяється при гідратації цементу, в той же час зовнішній слон його, дотичний з повітрям, охолоджується швидше. В результаті в зовнішніх шарах бетону виникає велике розтягуюче напруження і з'являються поверхневі тріщини; цьому сприяє також інтенсивніша усадка бетонної суміші в поверхневих шарах.

Для зменшення витрати цементу в бетонну суміш додають крупний камінь («родзинки») в кількості до 20% загального об'єму. Міцність і морозостійкість такого каменя повинні бути не менше, ніж у крупного заповнювача. Камінь повинен бути без округлих поверхонь, з мінімальним розміром 15 см і максимальним – не більше 1/3 розміру перетину бетонованої конструкції в рівні укладання каменя. Камені укладають в свіжу суміш рівномірно за площею бетонованого шару з просвітами між каменями не менше 10 см і на відстані від опалубки не менше 20 см.

Бутобетонна кладка, крім економії цементу, сприяє зменшенню впливу усадки і екзотермії. Недолік такої кладки – підвищена її трудомісткість, оскільки розкладка каменя по шару бетону не піддається механізації. Додаткові витрати праці потрібні також для доставки, обколювання і промивки, а в холодний час і для обігріву каменя.

Для зменшення усадки поверхневих шарів бетону і зменшення в них тріщин необхідно в період тверднення захищати кладку від швидкого висихання. З цією метою відкриті поверхні кладки закривають шаром тирси або піску, брезентом, рогожами і іншими матеріалами, а після закінчення бетонування регулярно, в перебіг не менше семи перших діб, поливають водою.

Терміни тієї, що розпалубила визначають залежно від необхідної міцності бетону у момент видалення опалубки. Мінімальні терміни допустимі для опалубки, що не несе вертикального навантаження від ваги бетону. В цьому випадку міцність встановлюють такій, щоб при тій, що розпалубила не могли бути пошкоджені бетонні поверхні. Як правило, це можливо при міцності бетону не менше 2,5 Мпа. Мінімальну міцність бетону при тій, що розпалубила в конструкціях, вага яких підтримується опалубкою, необхідно визначати розрахунком.

Поява тріщин в опорах можна понизити наступними заходами: 1) не допускати при споруді масивних опор надмірно високих марок бетону або великої витрати цементу: 2) ширше застосовувати збірні конструкції; 3) користуватися збірній залізобетонною і полімербетонной Плитним облицюванням високої міцності; 4) поліпшити технологію приготування бетону, застосовуючи пісок і щебінь високої якості, добре фракціоновані і промиті.

Укладати усередині опори можна жорсткішу бетонну суміш з ретельною вібрацією, додаванням пластифікаторів і приймати інші заходи, що знижують витрату цементу; суміш треба укладати інтенсивно, не допускаючи частих горизонтальних швів. При бетонуванні в зимовий час теплоізоляцію опор призначати за розрахунком залежно від середньої температури періоду бетонування, проте не допускаючи зайвої теплоізоляції.