Автоматизированный способ возведения монолитных фундаментов и стен зданий
Владельцы патента RU 2324789:
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Пензенский государственный университет архитектуры и строительства (RU)
Изобретение относится к автоматизированному строительству промышленных и гражданских зданий при возведении сооружений повышенной надежности. Автоматизированный способ возведения монолитных фундаментов и стен зданий заключается в том, что монтируют узел приготовления бетонной смеси, бетононасосы и гибкие бетонопроводы для автоматизированной ее подачи. Из прочного, тканного из корда рукава, являющегося внешней обоймой и арматурой, выкраивают элементы, равные по длине и ширине стенам фундаментов и стенам здания. Зашивают торцы этих рукавов, вырезают в них сверху входные отверстия, сворачивают рукава в рулоны, маркируют их. Подготавливают грунтовое основание и раскатывают на него первый рулон отверстиями вверх. Вводят в отверстия бетонопроводы, дозированно плотно нагнетают по ним бетононасосом внутрь рукава пластичную бетонную смесь. Удерживают ее от растекания обоймой из рукава и придают силами гравитации пластичному рукаву каплевидную в сечении форму, копирующую своей подошвой поверхность грунтового основания, и выдавливают через ткань рукава цементный клей. Раскатывают сверху на него следующий пустой рукав и также автоматизированно заполняют его и силами гравитации расплющивают пластичный нижний рукав и придают ему плоскую овальную в сечении форму. Делают перерывы для набора бетоном прочности и циклы наращивания высоты стен продолжают до полной готовности фундамента. Укладывают гидроизоляцию, армированную кордом, монтируют перекрытие и формируют стены таким же способом, при этом уменьшают их теплопроводность, вводя в состав легкие заполнители, например полистирол, перлит, керамзит, обеспечивают армирование стен обоймами из корда и надежное сцепление рукавов друг с другом выдавленным через них цементным клеем. Между рукавами укладывают замкнутые по контуру арматурные пояса, соединяют пластичные рукава друг с другом арматурными стержнями, протыкая их по вертикали. Устанавливают в проектное положение блоки дверей и окон, раскатывают между ними рукава и бетонируют простенки, надежно фиксируют их положение. Технический результат состоит в снижении трудоемкости возведения монолитных фундаментов и стен зданий и сооружений, автоматизации способа их возведения и повышении прочности и надежности их армирования текстильной тканью из корда. 2 ил., 2 табл.
Предлагаемое изобретение относится к автоматизированному строительству промышленных и гражданских зданий, особенно при возведении сооружений повышенной надежности.
Известны сборные и монолитные ленточные фундаменты [1, с.134, рис.5.1] и стены из кирпича и монолитные [1, с.75]. Монолитные стены возводят с применением переставной или скользящей опалубки. Стены из кирпича возводят ручным способом. Примем это техническое решение за аналог.
Недостатки аналога следующие:
- большая трудоемкость способа возведения монолитных фундаментов и стен зданий и сооружений, так как требуется монтаж и демонтаж опалубки;
- большая материалоемкость, возникающая при сооружении здания;
- невозможно автоматизировать процесс сооружения фундамента и стен.
Известно армирование насыпи из грунта [2] текстильным материалом. Такое армирование повышает прочность грунтового основания и устойчивость насыпи.
Известно также эффективное армирование автомобильных и авиационных покрышек сетчатой или плетеной тканью из корда, полученной на текстильном станке или вязанием на трикотажных машинах [3, с.69, с.239, с.571, с.1187]. Этот способ высоко производителен и надежен. Примем этот автоматизированный способ изготовления тканой арматуры из прочного корда за прототип. Армирование монолитных фундаментов и стен текстильной тканью из корда, образующей сетчатую армирующую ткань, не известно.
Техническая задача изобретения - снижение трудоемкости возведения монолитных фундаментов и стен зданий и сооружений, автоматизация способа их возведения и повышение прочности и надежности их армирования текстильной тканью из корда.
Техническая задача по изобретению решена тем, что автоматизируют способ возведения монолитных фундаментов и стен зданий. Автоматизация заключается в том, что для возведения фундамента монтируют комплект оборудования, включающий узел приготовления пластичной бетонной смеси с осадкой конуса 8...18 см по ГОСТ 10181-2000 «Смеси бетонные. Методы испытаний» и ГОСТ 7473-1994 «Смеси бетонные. Технические условия», бетононасосы и гибкие бетонопроводы, с помощью которых нагнетают бетонную смесь в опалубку.
Отличие от прототипа в том, что из прочного рукава, тканного или вязанного из корда, выкраивают элементы такой же длины, как длина стен и простенков фундаментов и стен возводимого сооружения, зашивают торцы гибких упомянутых рукавов, образуя замкнутую в пространстве полость, являющуюся также внешней сеточной арматурой. Вырезают в каждой упомянутой полости одно или несколько входных отверстий сверху для нагнетания бетононасосом пластичной бетонной смеси по бетонопроводу.
Сворачивают гибкие рукава в рулоны и маркируют рулоны в соответствии с планом фундаментов и стен сооружения. Подготавливают грунтовое основание.
Транспортируют рулоны из рукавов на строительную площадку и в соответствии с упомянутым планом фундаментов и стен сооружения раскатывают первый более широкий рулон фундамента на подготовленное грунтовое основание входными отверстиями вверх.
Вводят сверху во входные отверстия гибкого рукава гибкий бетонопровода и дозированно нагнетают бетононасосом внутрь рукава пластичную бетонную смесь, растягивают рукав избыточным давлением изнутри и выдавливают через сетчатую ткань цементный клей.
Силой гравитации воздействуют на пластичную бетонную смесь, напрягают и придают заполненному пластичной бетонной смесью гибкому рукаву каплевидную в сечении форму, копирующую своей подошвой поверхность грунтового основания, и имеющего выпуклую верхнюю поверхность.
На заполненный пластичной бетонной смесью рукав раскатывают следующий верхний рукав и также автоматизированно нагнетают в него бетононасосом пластичную бетонную смесь. При этом силы гравитации действуют сверху вниз на не схватившуюся бетонную смесь, расплющивают нижний рукав и придают ему более плоскую замкнутую в сечении овальную форму, раскатывают следующий рукав. Делают перерывы для набора бетоном прочности от 10 до 30% проектной и циклы наращивания высоты фундамента продолжают до полной готовности фундамента. Примерный состав пластичной бетонной смеси дан в табл.1.
| Таблица 1. | ||
| Бетонная смесь для фундамента | ||
| № | Компоненты бетонной смеси | Расход на 1 м3 |
| 1 | Цемент марки 400, кг | 200...250 |
| 2 | Щебень фракции 5...20 мм, | 0,75...0,85 |
| 3 | Песок кварцевый, кг | 680...760 |
| 4 | Пластификатор С-3 от массы цемента в пересчете на сухое вещество, кг | 0,5...0,8%, |
| 5 | Воды, до осадки конуса бетонной смеси | 8...18 см. |
Укладывают слои гидроизоляции на фундамент, выполняют монолитные или сборные междуэтажные перекрытия и таким же способом формируют стены здания. Причем с целью улучшения теплотехнических характеристик стены бетонную смесь облегчают, вводя в ее состав органические и неорганические заполнители, например полистирол, перлит, керамзит.
Пластичная бетонная смесь для теплых стен с низкой теплопроводностью рекомендуется следующего состава, показанного в табл.2.
| Таблица 2 | ||
| Бетонная смесь с низкой теплопроводностью для теплых стен | ||
| № | Компоненты бетонной смеси | Расход на 1 м3 |
| 1 | Цемент марки 400, кг | 200...250 |
| 2 | Легкий заполнитель фракции 5...10, 10...20 и 20...40 мм, м3 | 0,75...0,85 |
| 3 | Песок кварцевый, кг | 680...760 |
| 4 | Пластификатор С-3 от массы цемента в пересчете на сухое вещество, кг | 0,5...0,8%, |
| 5 | Воды, до осадки конуса бетонной смеси | 8...18 см |
Легкий заполнитель может быть из керамзита, аглопорита, шлаковой пемзы, шлака, туфа, пористого известняка, перлита, полистирола и других материалов с низкой теплопроводностью.
Надежное сцепление слоев рукавов между собой обеспечивают цементным клеем, выдавленным через сетчатую ткань из корда и армированных этой сетчатой тканью.
А для повышения надежности и работоспособности возводимого сооружения в зависимости от массы сооружения, грунтового основания и его свойств и других факторов между слоями из заполненных рукавов укладывают непрерывные по контуру продольные арматурные стержни, образующие замкнутые по горизонтали пояса. В период пластичного состояния бетонной смеси рукава сшивают друг с другом по вертикали, протыкая их арматурными стержнями. Продольные арматурные стержни могут быть соединены друг с другом поперечными стержнями и образовывать каркасы.
По мере увеличения высоты стен до проектных отметок формируют монолитные или сборные перекрытия, устанавливают в проектное положение дверные и оконные блоки. Раскатывают между ними гибкие тканые из корда рукава соответствующей длины и описанным выше способом бетонируют простенки.
На фиг.1 показана последовательность действий по реализации автоматизированного способа возведения монолитных фундаментов и стен зданий; на фиг.2 - показана схема возводимого здания в разрезе.
На фиг.1а показан котлован с подготовленным грунтовым основанием. Для возведения фундамента монтируют узел 1 приготовления пластичной бетонной смеси. Эта смесь имеет осадку конуса 8...18 см по ГОСТ 10181-2000 «Смеси бетонные. Методы испытаний» и по ГОСТ 7473-1994 «Смеси бетонные. Технические условия». Монтируют бетононасос 2 и гибкие бетонопроводы 3.
Транспортируют рукава 4, свернутые в рулоны, на строительную площадку. Рукава 4, замкнутые в сечении, изготавливают из прочного корда автоматизированно на ткацком станке или вязальной машине, например из полипропилена или стеклянного волокна [2, с.1147]. Из рукавов 4 выкраивают элементы такой же длины, как длина участков стен и простенков фундаментов и стен возводимого сооружения, зашивают торцы рукавов 4, образуя замкнутую в пространстве полость. Текстильная ткань из корда является также прочной внешней сеточной арматурой. Вырезают в каждом упомянутом рукаве 4 одно или несколько входных отверстий для нагнетания в него пластичной бетонной смеси. Сворачивают прочные рукава 4 в рулоны (не показано) и маркируют их в соответствии с планом фундаментов и стен сооружения.
В соответствии с планом фундаментов и стен сооружения раскатывают первый более широкий рукав 4 фундамента на подготовленное грунтовое основание 5. Вставляют во входные отверстия рукава 4 бетонопроводы 3 для нагнетания бетононасосом 2 пластичной бетонной смеси.
На фиг.1б показано автоматизированное заполнение рукава 4 этой смесью.
На фиг.1в показана раскатка следующего рукава на уже заполненный рукав.
На фиг.1г показано автоматизированное заполнение верхнего рукава 4 пластичной бетонной смесью и придавливание верхним рукавом пластичного нижнего рукава. Текстильная ткань рукава 4 из прочного корда является внешней обоймой, армирующей стену.
На фиг.1д показано армирование фундамента или стены стержневой арматурой, образующей замкнутые пояса.
Рукав 4, тканный или вязанный из корда на станке, образует замкнутую в пространстве полость. В эту полость через одно или несколько входных отверстий бетононасосом 2 нагнетают пластичную бетонную смесь по бетонопроводу.
Вводят сверху во входное отверстие рукава 4 бетонопровод 3 и дозированно нагнетают бетононасосом внутрь рукава 4 пластичную бетонную смесь, растягивают рукав 4, являющийся обоймой, изнутри и выдавливают через сетчатую ткань из корда цементный клей (см. фиг.1).
Причем силы гравитации воздействуют на пластичную бетонную смесь, напрягают и растягивают обойму рукава 4 изнутри, выдавливают через сетчатую оболочку из корда цементный клей и придают рукаву в сечении каплевидную форму (см. фиг.1б), копирующую своей подошвой поверхность грунтового основания 5 и имеющего выпуклую верхнюю поверхность.
На заполненный пластичной бетонной смесью рукав 4 раскатывают следующий рукав 4 (см. фиг.1в) и также автоматизированно нагнетают в него пластичную бетонную смесь. При этом силы гравитации действуют сверху вниз на не схватившуюся бетонную смесь, расплющивают нижний рукав 4 (см. фиг.1г) и придают ему более плоскую замкнутую в сечении овальную форму.
В случае возникновения бугристой поверхности из-за неравномерного распределения бетонной смеси в рукаве применяют меры механического воздействия, например, катком для лучшего ее выравнивания.
Раскатывают следующий рукав 4. Делают перерывы для набора бетоном прочности от 10 до 30% проектной и циклы наращивания высоты фундамента продолжают до полной его готовности.
Раскатывают слои гидроизоляции 7 (см. фиг.2) на фундамент 6. Гидроизоляцию 7 выполняют, например, из прорезиненного холста, плетенного на станке из прочного корда. Корд может быть и стальным из прочной тонкой проволоки. Резина отлично защищает корд от коррозии. То есть гидроизоляция выполняет также функции прочного пояса по периметру сооружения или здания и предотвращает появление в нем трещин и разрушений при неравномерных осадках грунтового основания 5. Гидроизоляцию 7 доставляют на строительную площадку в рулонах.
Сооружают плиту перекрытия 8 (см. фиг.2) одним из известных способов. Стены 9 (см. фиг.2) формируют таким же способом, как фундамент 6. Причем при формировании стены 9 для уменьшения ее теплопроводности в бетонную смесь вводят легкие органические и неорганические заполнители, например полистирол, перлит, керамзит.
Обеспечивают надежное сцепление заполненных рукавов 4 между собой послойно цементным клеем, выдавленным через сетки из корда и армированным кордом.
По мере увеличения высоты стены 9 устанавливают дверные и оконные блоки (не показано). Раскатывают между ними рукава соответствующей длины, тканные или вязанные из корда на станке, и описанным выше способом бетонируют простенки. При бетонировании простенков заполненные рукава плотно охватывают оконные и дверные блоки и фиксируют их проектное положение в стене.
Для повышения надежности и работоспособности возводимого сооружения в зависимости от его массы, грунтового основания 5 и его свойств и других факторов между слоями из заполненных рукавов 4 укладывают непрерывные по контуру арматурные продольные стержни 10 (см. фиг.1д). Эти стержни 10 образуют замкнутые по горизонтали пояса. Стержни 10 могут быть соединены друг с другом поперечными стержнями и образовывать каркасы. Рукава 4 сшивают друг с другом по вертикали, протыкая их арматурными стержнями (не показано) в период пластичного состояния бетонной смеси в них.
Прочные пояса могут быть выполнены, например, из прорезиненного холста, плетенного на станке из прочного корда, выполняющего также функции гидроизоляции.
Сопоставление с аналогом показывает существенные отличия, а именно:
- процесс возведения фундаментов 6 и стен 9 здания полностью автоматизирован благодаря подаче бетона по бетонопроводам и укладке бетона в гибкие рукава из корда, являющегося внешней обоймой и опалубкой;
- процесс изготовления прочных рукавов из корда автоматизирован изготовлением их на ткацких или вязальных станках;
- повышена надежность здания, так как оно полностью монолитно, армировано прочными рукавами, работающими внешней обоймой и опалубкой, объединяющей стены в единое целое.
Экономический эффект получен из-за максимального снижения трудоемкости способа возведения монолитных фундаментов и стен зданий и сооружений, а также автоматизацией процесса изготовления прочных рукавов из корда на ткацких или вязальных станках. Экономический эффект получен также от повышения надежности и прочности сооружения.
Источники информации
1. Кудзис А.П. Железобетонные и каменные конструкции. Часть 2. Конструкции промышленных и гражданских зданий и сооружений. Учебник для вузов. Высшая школа. М., 1989 г.
2. Пособие по проектированию земляного полотна автомобильных дорог на слабых грунтах (к СНиП 2.05.02-85). М., 1989, с.75-83. Большой энциклопедический словарь (БЭС). Гл. ред. А.М.Прохоров. Изд. 2-е. М., БРЭ, 1998, с.1456.
Автоматизированный способ возведения монолитных фундаментов и стен зданий, заключающийся в том, что монтируют узел приготовления бетонной смеси, бетононасосы и гибкие бетонопроводы для автоматизированной ее подачи, отличающийся тем, что из прочного тканного из корда рукава, являющегося внешней обоймой и арматурой, выкраивают элементы, равные по длине и ширине стенам фундаментов и стенам здания, зашивают торцы этих рукавов, вырезают в них сверху входные отверстия, сворачивают рукава в рулоны, маркируют их, подготавливают грунтовое основание, раскатывают на него первый рулон отверстиями вверх, вводят в отверстия бетонопроводы, дозировано плотно нагнетают по ним бетононасосом внутрь рукава пластичную бетонную смесь, удерживают ее от растекания обоймой из рукава, придают силами гравитации пластичному рукаву каплевидную в сечении форму, копирующую своей подошвой поверхность грунтового основания, и выдавливают через ткань рукава цементный клей, раскатывают сверху на него следующий пустой рукав и также автоматизированно заполняют его, и силами гравитации расплющивают пластичный нижний рукав и придают ему плоскую овальную в сечении форму, делают перерывы для набора бетоном прочности и циклы наращивания высоты стен продолжают до полной готовности фундамента, укладывают гидроизоляцию, армированную кордом, монтируют перекрытие и формируют стены таким же способом, при этом уменьшают их теплопроводность, вводя в состав легкие заполнители, например полистирол, перлит, керамзит, обеспечивают армирование стен обоймами из корда и надежное сцепление рукавов друг с другом выдавленным через них цементным клеем, между рукавами укладывают замкнутые по контуру арматурные пояса, соединяют пластичные рукава друг с другом арматурными стержнями, протыкая их по вертикали, устанавливают в проектное положение блоки дверей и окон, раскатывают между ними рукава и бетонируют простенки, надежно фиксируют их положение.
