Основные тенденции и инновации в сфере опалубки

Общий обзор

Новые материалы для производства опалубки являются результатом усовершенствования существующих (например, фанеры повышенной прочности, стали и алюминия) для многоразового использования и сложных конструкций, а также появления современных экологичных вариантов — пластика и стеклопластика. Совершенствуются технологии получения и комбинирования известных материалов друг с другом (в качестве примера можно привести применение инженерной древесины — клееного бруса). Такие инновации обеспечивают преимущества в прочности, долговечности, простоте при использовании и снижении воздействия на окружающую среду, особенно при наличии переработанного пластика. Фанера. Современные варианты фанеры, особенно облицовочная фанера с плёночными накладками, обеспечивают повышенную прочность и стабильность структуры, а также способствуют получению гладкой бетонной поверхности. Инженерная древесина. Отметим применение ламинированного шпона, придающего опалубочным панелям повышенную прочность и долговечность, сохраняя при этом высокую экологичность. Пластик и композиты. Эта категория включает армированные стекловолокном пластики и другие пластмассы, которые могут быть отлиты в сложные формы для специализированных применений, например, под опалубку колонн или для декоративной отделки. Резина. Формованные резиновые вкладыши встраиваются в опалубку для создания сложных скульптурных поверхностей на бетонных элементах. Основными преимуществами новых материалов являются:

1. Повышенная долговечность и возможность повторного использования. Многие новые материалы, особенно сталь, алюминий и пластик, могут быть повторно использованы в многочисленных строительных циклах, что повышает экономическую эффективность.
2. Повышенная устойчивость. Переработанный пластик и другие инновационные материалы способствуют сокращению отходов и снижению воздействия на окружающую среду, что соответствует растущему вниманию к методам зелёного строительства.
3. Повышенная гибкость дизайна. Сталь и пластик позволяют создавать сложные формы и замысловатые конструкции, которые были бы затруднительны или невозможны при использовании традиционной древесины или фанеры. Улучшенная отделка поверхности бетона, которая получается в результате применения новых опалубочных материалов, позволяет создавать точные и высококачественные бетонные поверхности.

Инновация на основе нанополимеров

Новое поколение опалубки всё активнее начинает использовать Plaform — чрезвычайно прочный продукт с большой простотой использования и прекрасными конечными результатами. Материал производится компанией Misa (Нидерланды) с применением нанополимеров. Такая опалубочная панель удивительно прочна, но в то же время энергоэффективна и экологична. Нанопластиковые панели Plaform представляют собой новаторское достижение в области опалубочных технологий. В качестве основы используется прочный полипропиленовый полимер. Интеграция высокомолекулярных нанотехнологий и специальной смеси нанополимерных добавок значительно снижает деформацию опалубки под нагрузкой, в отличие от известных аналогов. Plaform — это значительный шаг вперёд по сравнению с привычными фанерными плитами для бетона. Не в последнюю очередь — из-за его свойств энергосбережения и экологичности. Панель остаётся невосприимчивой к экстремальным температурам. Кроме того, материал отличается высокой устойчивостью к воде и влаге. По этой же причине Plaform не меняет свои свойства при длительном хранении. Он не деформируется из-за царапин или ударов, поэтому гладкая бетонная отделка, достигнутая при первоначальной заливке, полностью сохраняется. Благодаря высокой стойкости к абразивному истиранию материал имеет более длительный срок службы, чем применяемые в традиционных исполнениях опалубки. Наконец, Plaform полностью пригоден для вторичной переработки. Тесты подтвердили простоту использования и эффективность Plaform. Пластиковые панели лёгкие и поэтому просты в обращении. Это экономит время при сборке и разборке опалубки. Поверхности легко очищаются водой. Как и обычную фанеру, Plaform можно пилить, прибивать и сверлить. Панели легко ремонтируются с помощью полиуретанового клея. Перечисленные достоинства позволяют применять Plaform для всех видов опалубки. Таким образом, он пригоден для заливки бетонных колонн, стен, полов, лестниц, боковых коробок и балок, среди прочего. Plaform также подходит для круглых стен, поскольку материал гибкий и после использования полностью возвращается к своей первоначальной форме.

Обзор основных направлений

Традиционные процессы изготовления опалубки достаточно сложны, поэтому производители ищут приёмы снижения трудоёмкости производства, не теряя при этом в качестве готовой продукции. Среди технологических новинок:

1. 3D-печать, которая позволяет создавать сложные формы и индивидуальные конструкции непосредственно по цифровым моделям.
2. Расширение масштабов производства гибкой опалубки, которая позволяет создавать ранее недоступные изогнутые бетонные конструкции.
3. Увеличение объёма выпуска модульных и сборных опалубочных систем, изготавливаемых из лёгких и прочных материалов — алюминия, стекловолокна и пластика. Это повышает эффективность строительства за счёт менее трудоёмкой установки и демонтажа опалубки. Другие инновации включают робототехнику и автоматизацию, лазерное сканирование для мониторинга объекта, а также интеграцию BIM (Building Information Modeling — система сквозного проектирования объекта) с целью оптимизации проектирования и совместной работы на объекте.

Компьютерное проектирование и изготовление опалубки

Основной инновацией является разработка рабочего процесса от проектирования до изготовления опалубки с использованием цифровых моделей и оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ). Конкретные цели заключаются в том, чтобы разработать подробный рабочий процесс от этапа проектирования опалубки до этапа изготовления и предложить автоматизированные процедуры для поддержки производства без значительного ручного вмешательства. Такой рабочий процесс включает в себя виртуальное проектирование и строительство, параметрическое моделирование, настройку программного обеспечения, разработку траекторий движения инструмента и фрезерование с ЧПУ для производства точных сборных компонентов опалубки. По сравнению с традиционными способами такой подход позволяет проектным командам принимать обоснованные решения по внедрению цифрового производства. Особенностью САПР опалубки является присоединение к ним систем автоматизированного производства. Они позволяют преобразовывать цифровые файлы проектов в цифровые производственные инструкции, которые можно доставлять непосредственно на станки, используемые для изготовления деталей опалубки. В результате САПР создают не приближённые, а точные контуры опалубочных панелей, что существенно ускоряет техпроцесс их изготовления. Подробная графическая визуализация проектов с разработкой полноценных цифровых моделей расширяет сферу применения процессов бетонирования, распространяя их на уникальные по сложности строительные объекты. При этом каждая деталь опалубки осваивается на уровне, близком к фотореалистичному. Цифровое производство использует для достижения требуемых результатов как программное обеспечение, так и оборудование с ЧПУ. При выпуске опалубки применяются следующие программные модули:

• Revit;
• 3D Max;
• Autodesk Fusion 360;
• SOLIDWORKS 3D CAD/CAM;
• Inventor HSM и HSM CAM. Эти и другие приложения для автоматизированного проектирования и производства интегрируются с различными инструментами изготовления и конструирования для создания 3D-опалубки с помощью аддитивных или субтрактивных процессов. Некоторые компьютерные и производственные устройства, которые используются разработчиками, включают:

1. 3D-принтеры. Промышленные 3D-принтеры могут применяться не только для создания моделей опалубки, но и для изготовления её отдельных компонентов.
2. Станки с ЧПУ. Кодировка используется для управления различными станками — сверлильными, фрезерными, для плазменной, лазерной или гидроабразивной резки, токарными, электроэрозионными и шлифовальными.
3. Многоосевые роботы. Они могут выполнять ряд задач, но чаще применяются для автоматизации производства, например, для позиционирования сложных опалубочных панелей в процессе их обработки на гибочных и формовочных прессах. Современное цифровое производство позволяет разработчикам опалубки визуализировать свои проекты и изучать концепции с разных точек зрения в виртуальной среде.

Передовая организация работ на стройплощадке

Перед началом работ всё чаще применяется технология лазерного сканирования. Это эффективно для точной оценки площадки, мониторинга установки опалубки и проверки размеров во время строительства. Для сложных проектов выполняют информационное моделирование зданий (BIM). Интеграция BIM с процессами использования опалубки улучшает проектирование, планирование и координацию работ между проектными и строительными подразделениями, что приводит к более эффективному и точному строительству. Внедряются также новые материалы и формы, среди которых:

1. Гибкая опалубка. Она производится из адаптируемых, лёгких материалов, что позволяет создавать криволинейные бетонные формы, которые ранее считались дорогими или сложными в производстве.
2. Технология MESH. Здесь используется роботизированное изготовление 3D-элементов армирования, которые касаются как опалубки, так и арматуры. Это эффективно для получения сложных бетонных конструкций на заказ при минимизации отходов.
3. Интеллектуальная опалубка с подогревом. Разрабатывается для ускорения отверждения бетона, что позволяет более эффективно и безопасно использовать новые экологически чистые бетонные смеси.
4. Улучшенные компоненты опалубки. В частности, инженерное фанерное покрытие MDO средней плотности создаёт более гладкие бетонные поверхности и обеспечивает повышенную прочность и долговечность, уменьшая деформацию и упрощая процесс отделки.
5. Покрытие PERIskin: инновационное комплексное покрытие для панельной опалубки, которое повышает защиту от коррозии и снижает адгезию бетона (для облегчения очистки). Наибольшее распространение получили процессы применения модульной опалубки.

Модульная опалубка — это революционная система, которая значительно улучшила возведение конструкций, заменив традиционные трудоёмкие методы, подверженные человеческим ошибкам.

Что такое модульная опалубка?

Модульная опалубка представляет собой предварительно спроектированную систему многоразовых компонентов, предназначенную для создания бетонных конструкций. Новизна заключается в том, что, в отличие от традиционной опалубки (где компоненты изготавливаются по индивидуальному заказу на месте), модульные опалубочные системы изготавливаются и собираются предварительно, в соответствии с известными размерами. Такая модульность позволяет строителям легко адаптировать систему к различным проектам. Система обычно используется при строительстве стен, колонн, балок и плит. Она целесообразна при возведении высотных зданий, жилых комплексов и крупных инфраструктурных проектов, где единообразие, скорость и эффективность имеют решающее значение.

Как работает модульная опалубка

Модульные опалубочные системы разработаны для простоты использования, что сокращает время и трудозатраты, необходимые для строительства. Создание такой опалубки включает следующие этапы:

1. Планирование и проектирование. Модульные опалубочные системы поставляются в виде стандартизированных блоков, которые могут быть сконфигурированы в соответствии с различными формами и размерами. На этапе проектирования следует определить тип необходимой опалубки и размеры компонентов, чтобы обеспечить их соответствие архитектурным и структурным планам.
2. Монтаж опалубки. После завершения проектирования и изготовления модульная опалубка транспортируется на строительную площадку. Там рабочие подгоняют панели, балки и другие компоненты друг к другу на месте с помощью болтов и зажимов при минимальной необходимости в регулировке.
3. Заливка бетона. В готовую опалубку помещаются армирующие стальные стержни, после чего бетон заливается в формы. Модульная система обеспечивает точное выравнивание стен, плит и колонн, создавая однородные и гладкие поверхности после затвердевания бетона. Долговечность и прочность опалубки помогают сохранить целостность конструкции в процессе заливки.
4. Отверждение и демонтаж. В отличие от традиционной опалубки, которую часто после использования приходится разрушать, модульные компоненты спроектированы таким образом, чтобы их можно было использовать повторно. После демонтажа элементы опалубки очищают и сохраняют для использования в будущем.
5. Повторное использование для нескольких проектов. Один и тот же комплект компонентов опалубки может быть использован для нескольких циклов строительства, что значительно сокращает отходы материала и снижает общие затраты на проект.

Виды, применение, достоинства

Существует несколько типов модульных опалубочных систем, каждая из которых предназначена для конкретных областей применения. К наиболее распространённым типам относятся:

• Алюминиевая опалубка, широко используемая в высотном строительстве и проектах, требующих точности и скорости;
• Стальная опалубка, известная своей прочностью и долговечностью, что делает её идеальной для сложных строительных проектов — мостов, туннелей, крупных зданий со сложными конструкциями;
• Пластиковая опалубка, которая проста в обращении и устойчива к внешней влаге;
• Деревянная опалубка, используемая обычно для небольших проектов или объектов неправильной формы. Модульная опалубка обладает многочисленными преимуществами, которые делают её предпочтительным выбором в строительной отрасли. Она способствует сокращению времени строительства, повышает его точность и качество, предоставляет возможность повторного использования с минимизацией отходов. Она также повышает безопасность, снижает потребность в рабочей силе и улучшает экологическую обстановку на стройплощадке.

Опалубка — временная ограждающая конструкция для формования бетона при заливке. Опалубка обеспечивает проектную форму и размеры бетонных элементов до их отвердения. Модульная опалубка — система предварительно спроектированных многоразовых компонентов стандартных размеров. Модульная опалубка поставляется готовыми блоками и собирается быстрее традиционной разовой опалубки. BIM — информационное моделирование зданий (Building Information Modeling). Цифровая модель объекта, интегрирующая проектирование, строительство и эксплуатацию, в том числе при работе с опалубкой. САПР — система автоматизированного проектирования. Программные комплексы для создания цифровых моделей опалубочных конструкций и выдачи производственных инструкций на станки с ЧПУ. ЧПУ — числовое программное управление. Технология управления станками (фрезерными, сверлильными и др.) по заданной программе при изготовлении деталей опалубки. Гибкая опалубка — опалубочная система из эластичных или адаптируемых материалов, позволяющая получать криволинейные бетонные поверхности. Гибкая опалубка применяется для арок, круглых стен и нестандартных форм. Фанера облицовочная — фанера с плёночными или меламиновыми накладками, повышающими прочность и водостойкость. Используется в опалубочных панелях для получения гладкой бетонной поверхности. 3D-печать — аддитивная технология послойного изготовления изделий по цифровой модели. Применяется для создания моделей опалубки и её отдельных компонентов. Ламинированный шпон — слоистая древесная плита из склеенных листов шпона. Применяется в опалубочных панелях для повышения прочности и долговечности по сравнению с массивом древесины.