Опалубка в современном строительстве

Строительство не просто способ создать инфраструктуру, жильё, места для работы и развлечений. Оно также является движущей силой экономики во всём мире. По мере роста социальных потребностей растёт и потребность в строительстве большего количества сооружений, причём быстро и более экономично. Технологии значительно развились, что позволило использовать новые методы строительства. В частности, иногда именно простое и практичное решение имеет определяющее значение, как в случае с использованием опалубки.

Опалубка – совокупность временных ограждающих конструкций, используемых для формования укладываемого бетона. Целью такого ограждения является получение различных строительных форм: балок, колонн, плит, оболочек и пр. Для удобства применения (чтобы бетон не прилипал к форме) внутренние поверхности опалубки покрывают разделительным составом: пластиком или маслом. Такая технология — удобный и практичный способ ускорить бетонные строительные работы, а также снизить их стоимость. Например, строительство огромного офисного здания, построенного только из кирпича стандартных размеров, заняло бы целую вечность и было бы очень трудоёмким и дорогим. Сравним эффективность применения кирпича и готовых железобетонных конструкций при возведении сложного объекта. В первом случае неизбежно сократится количество практических вариантов проектирования. Более разумно использовать сборные железобетонные изделия в форме цельных плит и колонн, но их транспортировка от ближайшего завода ЖБИ является сложной задачей.
Оптимальный вариант – использование опалубки. Она позволяет возводить нестандартные плиты перекрытия и колонны непосредственно на месте строительных работ, что ускоряет и улучшает процесс строительства. Предварительно смонтированные ограждающие конструкции образуют форму, в которую заливается свежий бетон. Опалубка позволяет бетону затвердеть именно в таком виде, который наилучшим образом подходит для реализации конечной цели строительства. Наличие качественной опалубки решает и сопутствующие задачи, среди которых:

• Улучшение доступа к рабочим платформам и площадкам, которые дополняют имеющиеся строительные леса;
• Сокращение времени строительства объектов;
• Уменьшение повреждения прилегающей территории;
• Упрощение создания нестандартных железобетонных форм и конструкций;
• Возможность получения кабеле- и трубопроводов, необходимых для прокладки инженерных коммуникаций. Качественная опалубка позволяет также улучшить последующую отделку бетонной поверхности.

Свежезалитый бетон – смесь песка, гравия, цемента и воды – является влажным, поэтому он не может выдержать собственный вес или удержать форму. Опалубка предохраняет бетон от растекания до тех пор, пока он не высохнет и не приобретёт достаточную прочность. Концепция опалубки не является чем-то новым. Пантеон, купольный символ римской архитектуры, построенный около 125 года нашей эры, был одним из первых сооружений, в строительстве которых использовалась бетонная опалубка.

Последовательность использования опалубки на строительной площадке

На опалубку приходится примерно от 40 до 60 % бюджета конкретного проекта. Но на самом деле материалы составляют небольшую часть расходов, а основная часть средств тратится на трудозатраты по сборке и демонтажу ограждающих элементов. После детального изучения структурных и архитектурных чертежей проекта выбирается система опалубки. Она может либо поставляться в виде отдельных компонентов, либо в собранном виде. После сборки части элементов, которые будут соприкасаться с бетоном, обрабатывают разделительным составом. Обычно он включает воск, масло или пластик — вещества, которые предотвращают прилипание формы к бетону. Отсутствие разделительного состава может вызвать обесцвечивание или деформацию поверхности бетонной конструкции, что потребует дополнительных работ по устранению дефектов. После того, как формы установлены и закреплены, начинается заливка свежего бетона в пространство между ограждающими элементами. Обычно бетон распределяется через шланг, подключенный к бетоновозу, причём для создания необходимого давления материала используется бетононасос. Ручная укладка применяется только для труднодоступных участков будущей бетонной конструкции, куда бетоновоз не может добраться.
После окончания заливки бетон уплотняют, для чего используются промышленные виброустройства. Они могут крепиться к внешней стороне формы опалубки, либо размещаться в самой бетонной массе. Вибрация устраняет воздушные карманы, а потому помогает повысить сплошность и прочность бетона. При необходимости материал, находящийся в опалубке, можно обработать водой или паром. После того, как бетон затвердеет, формы разбирают и зачищают. Далее опалубку можно переместить в другую зону рабочей площадки, складировать для последующего использования или, при необходимости, уничтожить. Однако большинство конструкций проектируется так, чтобы их можно было повторно использовать десятки раз.

Эффективность опалубки

Обеспечивается балансом между качеством, стоимостью и безопасностью. С точки зрения качества, ограждающие элементы должны точно воспроизводить форму будущей конструкции, не допуская поверхностных дефектов. Что касается стоимости, то сложность изготовления, сборки и разборки опалубки часто срывает график выполнения строительных работ и приводит к дополнительным трудозатратам. Но превыше всего – безопасность. Около 25% всех неудач в строительстве происходят из-за обрушения и разрушения бетонных конструкций, причём в половине случаев причиной становится некачественная опалубка. В результате расследования выясняется, что такая опалубка не выдержала вес бетона вследствие:

• Неадекватных креплений;
• Недостаточной прочности бетона перед снятием опалубки;
• Неправильной зачистки. Несмотря на то, что опалубка относится к категории временных строительных сооружений, последствия от её неверного применения являются постоянными.

Самым популярным материалом, до сих пор применяемым в строительстве, является древесина. Сейчас деревянную опалубку используют преимущественно для небольших конструкций, поскольку её монтаж трудоёмок, а сами элементы системы недолговечны. С другой стороны, деревянная опалубка, как правило, дешевле, чем металлическая. Деревянная опалубка должна:

• Легко обрабатываться;
• Хорошо противостоять воздействию грибка, плесени и древоточцев;
• Иметь небольшой собственный вес;
• Выдерживать расчётные значения давлений бетона. Деревянной опалубке легко придать любые размеры и форму, а для изготовления использовать местную древесину, что особенно экономично при малобюджетных проектах. Металлическая опалубка может быть выполнена из стали или алюминия. Стальная опалубка популярна благодаря своей долговечности, прочности и длительному повторному использованию. Этот тип опалубки, хотя и является дорогостоящим, тем не менее, обеспечивает наиболее гладкую поверхность схватившегося бетона. Стальной каркас отлично подходит для изогнутых или круглых конструкций: колонн, дымоходов, туннелей, канализации и т. д. Стальная опалубка состоит из панелей, изготовленных из тонких листов, обрамлённых по краям равнобокими уголками. Панельные блоки на стальной опалубке соединяются с помощью болтов и зажимов и могут иметь любые размеры и форму. Преимущества стальной опалубки:
• Значительно более длительный срок службы;
• Улучшенное качество поверхности бетона;
• Абсолютная влагонепроницаемость и отсутствие эффекта сотового образования;
• Возможность многоразового применения. Вместе с тем такая опалубка тяжела и нуждается в коррозионной защите. Алюминиевая опалубка легче стальной. В этом её основное преимущество, поскольку позволяет снизить трудоёмкость сборки/разборки конструкции. Некоторое применение при изготовлении опалубки получили также ударопрочные пластики, фанера и ряд видов технических тканей. При возведении высотных зданий и сооружений распространение получила туннельная опалубка, для производства элементов которой плита и стены отливаются по технологии непрерывной заливки. После этого для ускорения процесса застывания бетона используется его термическое отверждение с помощью обдува горячим воздухом. Время цикла установки туннельной опалубки обычно составляет всего 1…3 дня, что удобно для циклов повторяющегося проектирования однотипных строительных объектов.

Опалубка используется при изготовлении перекрытий, балок, колонн, фундаментов и других бетонных изделий ответственного назначения. Она играет решающую роль в обеспечении точности, качества и безопасности процесса строительства. Опалубка и все её составляющие позволяют бетонному сооружению полностью сохранять свои проектные размеры и форму. Важность опалубки в строительной сфере обуславливается тем, что при возведении бетонных объектов её невозможно заменить никакой другой технологией. Признаками обязательного использования опалубки считаются:

1. Требования, касающиеся быстроты строительства и реализации максимально доступных способов достижения конечного результата.
2. Облегчение доступа к рабочим площадкам, строительным лесам и другим внешним элементам, которые применяются в многоэтажном строительстве.
3. Сокращение цикла строительства высотных или многоэтажных объектов.
4. Минимизация времени на укладку большого количества бетона, что приводит к повышению эффективности проекта и рациональному использованию ресурсов.
5. Получение максимально гладкой бетонной поверхности. Опалубка требуется всюду, где выдвигаются повышенные требования к безопасности конструкции, которые полностью учитывали бы эксплуатационные нагрузки на неё.

С появлением инновационных конструкций строительные компании вынуждены внедрять и соответствующие технические решения, позволяющие создавать более эффективные опалубки. При этом с увеличением размеров конструкций строители ищут безопасные, экономичные, многоразовые, гибкие и долговечные технологии. Революционными технологиями в отраслях, занимающихся проектированием и изготовлением опалубки, являются:

1. Изолирующие бетонные формы (ИБФ). Ранее они применялись в жилищном строительстве, но в последние годы сфера их использования распространилась и на промышленные объекты. ИБФ быстро и легко устанавливаются с помощью обычных строительных инструментов, что позволяет легко выявить идеальную конструкцию любого размера и формы. ИБФ обычно используются там, где требуется дополнительная изоляция от шумового загрязнения, либо наоборот - где необходимо создать спокойную обстановку внутри помещений здания.
2. Формы стен. Новые системы стеновой опалубки очень популярны на рынке, поскольку производятся из высококачественных материалов, способных выдерживать большие нагрузки. Эти системы поставляются с кольцевой рамой, которая эффективно защищает края бетонной облицовки. Они также проще в использовании и обеспечивают более высокий уровень безопасности строительных работ. Литейная конструкция может включать в себя стены, полы, крыши, лестницы и т. п. Она изготовлена из экструдированных алюминиевых профилей, сваренных между собой алюминиевым листом. Это придаёт опалубке наибольшую лёгкость при сохранении структурной целостности под нагрузкой.
3. Туннельные формы (см. раздел 3), которые могут быть использованы для одновременной заливки стен и плит. Система сочетает в себе качество, скорость и точность с гибкостью, что обеспечивает большую экономию по сравнению с традиционными методами. Цельностальная поверхность туннельной формы означает, что её можно повторно использовать в течение более длительного времени без необходимости замены или ремонта, что экономически выгодно как подрядчику, так и клиенту. Эта технология опалубки может быть полезна в таких проектах, как гостиницы или студенческие общежития. Туннельные опалубки позволяют создавать эффективные несущие конструкции, которые являются сейсмостойкими, а также значительно сокращают время отделочных работ, поскольку исключают работы по мониторингу и оценке качества в период эксплуатации объекта.
4. Модульные формы. Такие системы состоят из стандартизированных элементов, которые можно быстро собрать и демонтировать без особых трудозатрат на месте. Такая опалубка работает намного быстрее, чем обычная, что делает её идеальным решением для компаний, которым необходимо быстро и качественно возводить строительные конструкции. Модульная опалубка долговечнее деревянной, но, в отличие от неё, может использоваться для нескольких проектов. Это делает модульную опалубку экономически эффективным решением для строительных компаний, которые хотят возводить несколько сооружений без ущерба для безопасности и качества. Инновации касаются также более активного применения нетрадиционных материалов, позволяющих более эффективно использовать их физико-механические и эксплуатационные возможности.

Опалубка — совокупность временных ограждающих конструкций для формования бетона при изготовлении балок, колонн, плит и других строительных элементов. Бетон — строительный материал, получаемый из смеси цемента, песка, гравия и воды; в свежем состоянии требует опалубочного ограждения для сохранения формы. Фундамент — подземная часть сооружения, передающая нагрузки на основание; часто изготавливается с применением опалубки. Колонна — вертикальный несущий элемент конструкции, форма которой задаётся опалубкой при бетонировании. Плита перекрытия — горизонтальный элемент, разделяющий этажи; может создаваться монолитно с использованием опалубки на объекте. Железобетон — композитный материал из бетона и арматуры; опалубка формирует бетонную часть при изготовлении железобетонных конструкций. Разделительный состав — вещество (воск, масло или пластик), наносимое на внутреннюю поверхность опалубки для предотвращения прилипания бетона. Туннельная опалубка — система для одновременной заливки стен и плит; обеспечивает быстрый цикл (1–3 дня) при возведении типовых объектов. Модульная опалубка — система из стандартизированных элементов, позволяющая быстро собирать и разбирать опалубку для разных проектов.