Слоистая плита низких сводов и способ ее изготовления

 

Изобретение относится к строительству, в частности к технологии изготовления слоистых плит низких сводов новой конструкции для перекрытий и покрытий промышленных, транспортных и гражданских зданий. Технический результат заключается в снижении деформативности, повышении несущей способности и трещиностойкости при одновременном увеличении габаритных размеров, снижении материалоемкости готовых изделий и технологического процесса, уменьшении его энерго- и трудозатрат. Слоистая плита включает торцевые опорно-анкерующие вкладыши, с которыми монолитно соединена вся рабочая и конструктивная арматура, расположенная по всему контуру плит в нижнем, верхнем и боковых омоноличивающих слоях, причем нижний и средний слои в поперечном сечении выполнены трапециевидной формы с параболическим очертанием верхней грани, а верхний и боковые слои выполнены в виде сводчатой оболочки, монолитно объединенной с опорными вкладышами-стенками. При этом рабочие сварные каркасы боковых слоев дополнительно усилены арочными стержнями, жестко объединенными с торцевыми вкладышами-стенками L-образного сечения. Способ изготовления слоистых плит включает объединение армирующих материалов и вкладышей-стенок в пространственный армоблок, присоединение к его боковым каркасам арочных стержней, размещение армоблока в опалубочной форме и формование нижнего и среднего слоев при снятой арматурной сетке верхнего слоя с профилирующим обжимом в поперечном направлении и одновременным воздействием на расслаивающуюся смесь особо легкого бетона горячего сжатого воздуха с температурой 65-75^oС, после чего наносят демпфирующую прослойку с повторным профилирующим обжимом, устанавливают объединяющую верхнюю сетку и формуют верхний и боковые слои с использованием реечного вибратора. 2 с. и 7 з.п. ф-лы, 11 ил., 2 табл.

Изобретение относится к строительству, в частности к изготовлению облегченных слоистых плит низких сводов, предназначенных для применения в покрытиях и перекрытиях промышленных, транспортных, сельскохозяйственных и гражданских зданий с влажным режимом эксплуатации, в том числе и с химически агрессивными эксплуатационными средами.

Известны слоистые плиты стеновых ограждений с плотным нижним (при изготовлении) слоем из мелкозернистого бетона с сеточным армированием, средним слоем из крупнопористого неармированного бетона и несущим (верхним при изготовлении) слоем из армированного конструкционного бетона плотной структуры (см., например, авт. свид. СССР 1129304 по кл. Е 04 В 1/70, 1984 г.).

Недостатками этих слоистых плит является то, что они имеют повышенный расход арматуры и бетона, но небольшую несущую способность и жесткость, а также сравнительно высокую энерго-трудоемкость изготовления по традиционной технологии.

Известны также комбинированные и комплексные балочные конструкции на основе армополимербетонов со стержневыми железобетонными вкладышами как в пролетных частях балок, так и на их опорных участках (см., например, ст. Давыдов С. С. и др. Комплексные конструкции их железобетона и армополимербетона для промзданий с сильноагрессивными средами. - Промышленное строительство, 1982, 1, с. 27-29, ил.).

Основным недостатком этих балочных конструкций является их ограниченная область применения при большом расходе дорогостоящих материалов, а так как в армополимербетоне применение электросварки невозможно, то основное назначение стержневых железобетонных вкладышей в опорных частях ригелей обеспечение возможности традиционного решения сварных рамных узлов в несущем каркасе здания.

Известны ресурсосберегающие технологии изготовления конструкций различного назначения и, в частности, способ безопалубочного изготовления коррозионно-стойких слоистых плит покрытий с использованием расслаивающейся смеси легкого бетона (см. , например, ст. Баширов Х.З. Ресурсосберегающие технологии изготовления слоистых конструкций для производственных зданий транспорта. - Транспортное строительство, 2000, 4, с. 6-9, ил.).

Недостатками этой технологии является то, что наряду с многодельностью изготовления клееной формы-оболочки для плиты, формование всех слоев осуществляют с использованием энерго- и металлоемких виброплощадок, а термообработку отформованных изделий в холодное время года необходимо осуществлять в специальных камерах сухого прогрева или значительно увеличивать время всего цикла изготовления плит при использовании сухого подогрева форм-оболочек и подогретых бетонных смесей. В связи с этим готовые изделия имеют существенные ограничения по применению из-за малых габаритов и сравнительно невысоких параметров жесткости и несущей способности.

Технический результат при реализации настоящего изобретения заключается в существенном снижении деформативности, повышении несущей способности и трещиностойкости при одновременном увеличении габаритных размеров, уменьшении общей толщины слоистых плит и снижении в них расхода арматуры, сокращении времени цикла изготовления, уменьшении трудоемкости и энергоемкости на всех этапах процесса изготовления плит.

Технический результат достигается тем, что в слоистой плите низких сводов, включающей рабочую и конструктивную арматуру в виде сварных каркасов и сеток, нижний слой из бетона повышенной плотности, средний слой из крупнопористого бетона, верхний и боковые несущие слои, объединенные торцевыми стенками, последние выполнены в виде жестких железобетонных, опорно-анкерующих вкладышей, с закладными деталями и выпусками арматуры, из которых соединена вся рабочая и конструктивная арматура, располагаемая в боковых, нижнем и верхнем слоях, причем нижний и средний слои в поперечном сечении выполнены трапециевидной формы с параболическим очертанием верхней грани из одного вида особо легкого бетона, а верхний и боковые омоноличивающие слои выполнены из конструкционного бетона плотной структуры в виде сводчатой оболочки, монолитно объединенной с опорно-анкерующими вкладышами-стенками. При этом сварные каркасы омоноличивающих боковых слоев содержат дополнительно арочные стержни, которые присоединены к хомутам каркаса и выпускам опорных закладных деталей, а анкерующие стержни последних, располагаемые в бетоне торцевых вкладышей-стенок, взаимно зафиксированы с гибкими монтажными петлями из проволочных прядей, между средним и верхним слоями расположена демпфирующая прослойка из мелкозернистого полимерцементного бетона. Жесткие опорно-анкерующие вкладыши-стенки выполнены L-образной формы с частично утопленной щебеночно-гравийной посыпкой по внутренней плоскости, соприкасающейся с омоноличивающим бетоном оболочки, а по наружной торцевой плоскости с призматическими шпонками, глубина которых принята равной толщине защитного слоя бетона для арматурных выпусков. По нижнему слою плита может быть выполнена со строительным подъемом ломанного очертания, причем его максимальная величина в средних 2/4 длины не превышает 1/200 пролета. А в способе изготовления слоистой плиты, включающем объединение рабочей и конструктивной арматуры с опорно-анкерующим вкладышами-стенками в пространственно жесткий армоблок, его последующую установку в форму и послойное формование с термообработкой, перед установкой в форму к боковым каркасам армоблока присоединяют арочные стержни, а нижний и средний слои формуют при снятой сетке верхнего слоя с осуществлением профилирующего обжима в поперечном направлении и одновременным воздействием на расслаивающуюся смесь особо легкого бетона горячего сжатого воздуха с температурой до 65-75^oС, после чего устанавливают объединяющую верхнюю сетку и формуют верхний и боковые слои смесью бетона плотной структуры с использованием реечного вибратора. При этом в качестве арочных стержней используют арматуру периодического профиля диаметром 16-22 мм, а их жесткую фиксацию осуществляют сваркой с вертикальными полками опорных закладных деталей вкладышей-стенок, после чего их дополнительно крепят к хомутам боковых каркасов с расстоянием между соседними точками не более 250-300 мм. По окончании формования расслаивающейся смеси на частично отвердевшую поверхность среднего слоя наносят демпфирующую прослойку из полимерцементного мелкозернистого бетона с повторным профилирующим обжимом в поперечном направлении.

Для создания строительного подъема в нижнем слое плиты перед установкой армоблока в опалубочную форму дополнительно устанавливают на специальных профилирующих подкладках листовое гибкое днище.

На фиг. 1 показан общий вид слоистой плиты в плане; на фиг.2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - сечение В-В на фиг. 2; на фиг.5 - узел 1 на фиг.2; на фиг.6 - размещение армоблока и смеси особо легкого бетона в опалубочной форме на первых этапах изготовления плиты; на фиг.7 - сечение по Г-Г на фиг.6; на фиг.8 - формование нижнего и среднего слоев плиты с использованием горячего воздуха и профилирующего обжима; на фиг.9 - сечение по Д-Д на фиг.8; на фиг.10 - формование верхнего слоя-оболочки на завершающем этапе с использованием реечного вибратора; на фиг.11 - сечение по Е-Е на фиг.10 (на фиг.6, 8 и 10 боковая отбортовка формы условно не показана).

Слоистая плита низких сводов включает торцевые железобетонные вкладыши-стенки 1 с уголковыми закладными деталями 2 и выпусками арматуры 3; последние соединены с рабочей арматурой в виде сварных каркасов 4 в боковых слоях и сварных сеток 5 в верхнем и нижнем слоях, причем нижний защитный 6 и средний формообразующий 7 слои в поперечном сечении выполнены трапециевидной формы с параболическим очертанием верхней грани из одного вида особо легкого бетона, а верхний и боковые омоноличивающие слои выполнены из конструкционного бетона плотной структуры в виде сводчатой оболочки 8, монолитно объединенной с торцевыми вкладышами-сетками 1, 2, 3. При этом сварные каркасы 4 омоноличивающих боковых слоев содержат дополнительно арочные стержни 9, которые присоединены к выпускам закладных деталей 2 и хомутам каркаса 4. Анкерующие стержни 10 для закладных деталей 2, располагаемые в бетоне торцевых вкладышей-стенок 1, взаимно зафиксированы с гибкими кольцевыми монтажными петлями 11 из проволочных прядей. Между средними теплоизолирующим и формообразующим слоем 7 и верхним несущем слоем-оболочкой 8 дополнительно расположена демпфирующая прослойка 12 из мелкозернистого полимерцементного бетона. Жесткие опорно-анкерующие вкладыши-стенки 1 могут быть выполнены L-образной формы с частично утопленной щебеночно-гравийной посыпкой 13 по внутренней плоскости, соприкасающейся с омоноличивающим бетоном оболочки, а по наружной торцевой плоскости с призматическими шпонками 14, глубина которых принята равной толщине защитного слоя бетона для выпусков арматуры 3. По нижнему защитному слою 6 плита может быть выполнена со строительным подъемом ломаного очертания, причем его максимальная величина в средних 2/4 длины не должна превышать 1/200 пролета.

Способ изготовления слоистых плит низких сводов осуществляется следующим образом.

На специальном стенде производят объединение сварных каркасов 4 и сеток 5 с опорно-анкерующими вкладышами-стенками 1, 2, 3 в пространственно жесткий армоблок. Для повышения его жесткости на стадии изготовления и повышения несущей способности готовых изделий к боковым каркасам армоблока присоединяют арочные стержни 9, например, из арматурной стали периодического профиля диаметром 16-22 мм. По торцам эти стержни приваривают к верхним полкам уголковых закладных деталей 2, а в пролете дополнительно крепят, например, точечной сваркой к хомутам каркасов 4 так, чтобы расстояние между соседними точками закрепления сжатых стержней 9 не превышало 250-300 мм. После фиксации усиленного арочными стержнями пространственного армоблока в опалубочной форме 15 при снятой сетке верхнего слоя формуют нижний защитный 6 и средний звуко- и теплоизолирующий 7 слои с осуществлением профилирующего обжима, например, специальным шаблоном с прижимным фартуком 16, и одновременным воздействием на расслаивающуюся смесь особо легкого бетона горячего сжатого воздуха с температурой до 65-75^oС. Такое воздействие вызывает эффект кратковременного разжижения растворной части, ускоряется ее перемещение в нижний слой и последующее отверждение. При этом ускоряется обжимное формование среднего крупнопористого слоя и его отверждение за счет нагрева струями горячего сжатого воздуха. В частности, для химически стойких слоистых плит в нижнем и среднем слое особенно эффективно могут использоваться керамзитополимербетоны. В этом случае на частично отвердевшую поверхность крупнопористого среднего слоя 7 необходимо уложить демпфирующую прослойку 12 из полимерцементного песчаного бетона, например, с добавкой каучукового латекса. Для равномерного распределения прослойки по всей поверхности среднего слоя используют повторный профилирующий обжим. Демпфирующая прослойка 12 обеспечивает хорошее сцепление и надежную длительную совместную работу среднего и верхнего несущего слоя, который формуют после установки объединяющей верхней сетки 5 и ее закрепления на выпусках 3 и каркасах 4 вместе с боковыми омоноличивающими слоями смесью бетона плотной структуры с использование реечного вибратора 17. Для верхнего и боковых омоноличивающих слоев, образующих сводчатую оболочку 8, используют конструкционные цементобетоны классов В20-В35 на естественных или искусственных заполнителях, включая и пористые, с малыми добавками полимеров, например, водорастворимой смолы 89, или суперпластификаторов, ускоряющих формование и последующий набор прочности на подогретых нижних слоях плиты.

Слоистые плиты увеличенных до 12-15 м пролетов, например, для сводчатых однопролетных покрытий зданий, выполняют со строительным подъемом только в нижнем слое плиты. Этот подъем для упрощения конструкции вставного днища и возможности использования линейной рабочей арматуры в каркасах боковых слоев выполняют ломаного очертания. Перед установкой пространственного армоблока в опалубочную форму 15 дополнительно на специальных профилирующих прокладках устанавливают гибкое листовое днище, например, из гладких листов тонкой бакелизированной фанеры.

По предложенному способу изготовлены 3 серии опытных образцов слоистых плит с использованием расслаивающейся смеси особо легкого бетона на керамзите и конструкционного керамзитобетона с добавками водорастворимой смолы 89. Первая серия слоистых плит была изготовлена с традиционно армированными плоскими опорными частями из того же керамзитобетона. Вторая и третья серии плит были изготовлены с жесткими торцевыми стенками над опорами, причем в образцах 3-ей серии при изготовлении был создан начальный выгиб (строительный подъем) величиной 60-80 мм при пролете 2 м. Практическая реализация способа позволила выявить реальные возможности снижения трудоемкости и энергоемкости всего процесса изготовления слоистых плит до 25-35% в сравнении с известными технологиями за счет использования расслаивающейся смеси для одновременного формования нижнего и среднего слоев с эффективным применением при этом горячего сжатого воздуха, причем и последующее формование верхнего и боковых слоев осуществляют пластифицированной смесью легкого конструкционного бетона, которая также может быть подогрета на стадии приготовления. Это позволяет исключить последующую обычную термообработку отформованных изделий, а сокращение времени до их распалубки на несколько часов обеспечивают жесткий армоблок с готовыми опорно-анкерующими вкладышами-стенками, имеющими гибкие монтажные петли.

Результаты испытаний опытных конструкций слоистых плит приведены в табл. 1. Данные табл. 1 показывают, что общая деформативность слоистых плит с торцевыми жесткими стенами снижается в 2,5-3 раза при примерно одинаковой приведенной жесткости их сечений. Это обеспечивается за счет сводчатой конструкции верхнего слоя, монолитно объединенного с жесткими торцевыми стенками-упорами, а также за счет повышения трещиностойкости по нижнему слою и замедления всего процесса разрушения за счет эффекта работы свода, что подтверждается повышением несущей способности слоистых плит 2-ой и 3-ей серий при примерно одинаковом расходе растянутой рабочей арматуры в плитах всех серий.

В целях более объективного количественного и качественного обоснования показанного технического результата в табл.2 приведены осредненные данные по различным параметрам известных плит-аналогов, включая сводчатые плиты "на пролет" типа КЖС, и слоистых плит низких сводов. Эти данные показывают, в частности, что при существенно сниженной строительной высоте слоистые плиты низких сводов могут выполняться пролетами до 15-18 м без предварительного напряжения рабочей растянутой арматуры.

Это позволяет сократить общий расход арматуры до 20-30% и уменьшить трудоемкость изготовления за счет исключения напрягаемой арматуры и соответствующего оборудования, снизить общий расход бетона и общую массу готовых изделий до 25-30%, обеспечивая надлежащее качество для более широких областей применения слоистых плит в зданиях многоцелевого назначения.

Формула изобретения

1. Слоистая плита низких сводов, включающая рабочую и конструктивную арматуру в виде сварных каркасов и сеток, нижний слой из бетона повышенной плотности, средний слой из крупнозернистого бетона, верхний и боковые несущие слои, объединенные торцевыми стенками, отличающаяся тем, что торцевые стенки выполнены в виде жестких железобетонных опорно-анкерующих вкладышей с закладными деталями и выпусками арматуры, из которых соединена вся рабочая и конструктивная арматура, располагаемая в боковых, нижнем и верхнем слоях, причем нижний и средний слои в поперечном сечении выполнены трапециевидной формы с параболическим очертанием верхней грани из одного вида особо легкого бетона, а верхний и боковые омоноличивающие слои выполнены из конструкционного бетона плотной структуры в виде сводчатой оболочки, монолитно объединенной с опорно-анкерующими вкладышами-стенками.

2. Слоистая плита по п. 1, отличающаяся тем, что сварные каркасы омоноличивающих боковых слоев содержат дополнительно арочные стержни, которые присоединены к хомутам каркаса и выпускам опорных закладных деталей, а анкерующие стержни последних, располагаемые в бетоне торцевых вкладышей-стенок, взаимно зафиксированы с гибкими монтажными петлями из проволочных прядей.

3. Слоистая плита по п. 1, отличающаяся тем, что между средними и верхним слоями расположена демпфирующая прослойка из мелкозернистого полимерцементного бетона.

4. Слоистая плита по п. 1, отличающаяся тем, что жесткие опорно-анкерующие вкладыши-стенки выполнены L-образной формы с частично утопленной щебеночно-гравийной посыпкой по внутренней плоскости, соприкасающейся с омоноличивающим бетоном оболочки, а по наружной торцевой плоскости с призматическими шпонками, глубина которых принята равной толщине защитного слоя бетона для выпусков арматуры.

5. Слоистая плита по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что по нижнему слою она выполнена со строительным подъемом ломаного очертания, причем его максимальная величина в средних 2/4 длины не превышает 1/200 пролета.

6. Способ изготовления слоистой плиты по любому из пп. 1-5, включающий объединение рабочей и конструктивной арматуры с опорно-анкерующими вкладышами-стенками в пространственно жесткий армоблок, его последующую установку в форму и послойное формование с термообработкой, отличающийся тем, что перед установкой в форму к боковым каркасам армоблока присоединяют арочные стержни, а нижний и средний слои формуют при снятой сетке верхнего слоя с осуществлением профилирующего обжима в поперечном направлении и одновременным воздействием на расслаивающуюся смесь особо легкого бетона горячего сжатого воздуха с температурой до 65-75^oС, после чего устанавливают объединяющую верхнюю сетку и формуют верхний и боковые слои смесью бетона плотной структуры с использованием реечного вибратора.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что в качестве арочных стержней используют арматуру периодического профиля диаметром 16-22 мм, а их жесткую фиксацию осуществляют сваркой с вертикальными полками опорных закладных деталей вкладышей-стенок, после чего их дополнительно крепят к хомутам боковых каркасов с расстоянием между соседними точками не более 250-300 мм.

8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что по окончании формования расслаивающиеся смеси на частично отвердевшую поверхность среднего слоя наносят демпфирующую прослойку из полимерцементного мелкозернистого бетона с повторным профилирующим обжимом в поперечном направлении.

9. Способ по любому из пп. 6-8, отличающийся тем, что для создания строительного подъема в нижнем слое плиты перед установкой армоблока в опалубочную форму дополнительно устанавливают на специальных профилирующих прокладках листовое гибкое днище.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13