Wykład 1,2. Ogólne zagadnienia technologii.

Technologia robót budowlanych. Procesy budowlane. Analiza i usprawnienie technologii procesu budowlanego. Robotnicy budowlani. Wydajność pracy w budownictwie. Mechanizacja kompleksowa. Rola technologii w kształtowaniu jakości robót budowlanych. Rola technologii w kształtowaniu bezpiecznych warunków pracy.

Wykład 3. Technologia transportu budowlanego.

Klasyfikacja i rodzaje poziomego transportu budowlanego. Ustalenie wydajności i liczby jednostek transportowych. Zasada nieprzerwanego transportu budowlanego. Technologia transportu dalekiego i robót przeładunkowych. Technologia transportu bliskiego poziomego. Technologia transportu bliskiego pionowego. Transport i montaż za pomocą śmigłowców. Ogólne zasady bhp przy transporcie budowlanym.

Wykład 4,5,6. Technologia robót ziemnych.

Wiadomości ogólne. Technologia robót ziemnych. Obliczanie objętości robót ziemnych. Roboty przygotowawcze. Zasady i warunki wykonania nasypów i wykopów. Technologia robót ziemnych wykonywanych koparkami. Technologia robót ziemnych wykonywanych ładowarkami. Technologia robót ziemnych wykonywanych zgarniarkami. Technologia robót ziemnych wykonywanych spycharkami. Technologia robót ziemnych wykonywanych równiarkami. Technologia zagęszczania gruntów. Obudowy wykopów liniowych. Metody bezwykopowe. Warunki wykonania i odbioru robót ziemnych, bhp przy robotach ziemnych.

Wykład 7. Technologia robót montażowych.

Definicja, cel i zasady robót montażowych. Wpływ projektowania konstrukcji na jej montaż. Cechy procesu montażowego i jego skład. Metody i systemy montażu. Zasady transportu i składowania elementów prefabrykowanych. Sprzęt montażowy. Technologia montażu podstawowych elementów prefabrykowanych. Roboty montażowe w okresie zimowym. Warunki techniczne wykonania i odbioru robót montażowych, zasady bhp dotyczące robót montażowych.

Wykład 8, 9, 10, 11, 12. Technologia robót zbrojarskich i betoniarskich

Cechy technologii budownictwa monolitycznego. Deskowania i rusztowania konstrukcji betonowych. Produkcja i montaż zbrojenia. Wytwarzanie mieszanki betonowej. Transport mieszanki betonowej. Układanie mieszanki betonowej. Zagęszczanie mieszanki betonowej. Przyśpieszanie dojrzewania betonu. Pielęgnacja betonu. Technologia robót betonowych w warunkach zimowych i letnich. Beton natryskowy. Beton wysokowartościowy. Warunki techniczne wykonania i odbioru robót zbrojarskich i betoniarskich. Zasady bhp dotyczące robót zbrojarskich i betoniarskich.

Wykład 13. Technologia robót murowych.

Roboty wstępne i pomocnicze. Narzędzia i urządzenia do robót murarskich. Ogólne zasady wykonywania murów. Roboty murowe w okresie zimowym.

Wykład 14, 15. Technologia robót wykończeniowych.

Roboty dekarskie. Roboty tynkowe. Roboty malarskie, tapetowanie. Roboty posadzkowe. Roboty dociepleniowe. Zasady bhp dotyczące robót wykończeniowych.

Wykład 1,2. Ogólne zagadnienia technologii.

Technologia robót budowlanych. Procesy budowlane. Analiza i usprawnienie technologii procesu budowlanego. Robotnicy budowlani. Wydajność pracy w budownictwie. Mechanizacja kompleksowa. Rola technologii w kształtowaniu jakości robót budowlanych. Rola technologii w kształtowaniu bezpiecznych warunków pracy.

1. Technologia robót budowlanych.

Technologia jest dziedziną wiedzy która zajmuje się zagadnieniami przetwarzania surowców i wytwarzania półwyrobów i wyrobów. Jej celem jest rozpoznanie zasad opracowywania i przeprowadzania optymalnych ekonomicznie w określonych warunkach procesów technologicznych zapewniających uzyskanie określonych produktów. Procesy technologiczne doprowadzają do zmian składu chemicznego (np. proces produkcji cementu, domieszek do betonu), struktury (np. proces zagęszczania mieszanki betonowej), właściwości, kształtu, położenia w przestrzeni (transport) lub wyglądu przetwarzanych wyrobów. Technologia umożliwia uzyskiwanie różnych wyrobów o ustalonych wymaganiach użytkowych i powinna zapewniać, wraz z odpowiednią dla niej organizacją ekonomiczną, efektywność produkcji.

Technologia robót budowlanych zajmuje się metodami i systemami wykonania poszczególnych rodzajów robót budowlanych oraz wznoszenia całych obiektów budowlanych. Technologia robót budowlanych rozwinęła się jako samodzielna dyscyplina wiedzy w XIX w, w wyniku zapotrzebowania na obiekty coraz bardziej złożone, i tym samym o coraz bardziej skomplikowanym procesie wznoszenia. Obecnie technologia pełni rolę stymulatora rozwoju budownictwa. Kryteria technologiczne pozwalają na wyodrębnienie następujących rodzajów budownictwa: budownictwa tradycyjnego, tradycyjnego udoskonalonego oraz tzw. budownictwa uprzemysłowionego - monolitycznego i prefabrykowanego.

W budownictwie tradycyjnym roboty budowlane wykonywane są sposobami rzemieślniczymi z drobnych elementów (cegieł, pustaków itp.) przy zastosowaniu stosunkowo prostych maszyn i narządzi. Takie prowadzenie robót wymaga zatrudnienia na budowie wielu wykwalifikowanych rzemieślników i jest czasochłonne. Ze względu na wykonywanie zdecydowane większości prac budowlanych na placu budowy, budownictwo tradycyjne jest w znacznym stopniu sezonowe.

Budownictwo tradycyjne udoskonalone ma na celu wprowadzenie w tradycyjnych konstrukcjach i metodach usprawnień przyczyniających się do zmniejszenia pracochłonności i przyśpieszenia realizacji budynków.

Termin budownictwo uprzemysłowione zastępuje w skrócie określenie budownictwo wykonywane metodami uprzemysłowionymi i rodzaj techniki budowlanej, charakteryzujący się dużym stopniem zmechanizowania robót i masowością. Rozwój budownictwa uprzemysłowionego zachodzi w dwóch podstawowych kierunkach:

• modernizacji procesów wytwórczych na placu budowy w zakresie podstawowych kategorii robót (dotyczy przede wszystkim robót monolitycznych wykonywanych w deskowaniach systemowych, stosowania zaawansowanych technologiczne betonów, np. samozagęszczalnych);

• wprowadzenia zasad przemysłowej prefabrykacji elementów składowych budynku w zakładach prefabrykacji i zmechanizowanego montażu na budowie (dotyczy obiektów z prefabrykowanych typizowanych elementów z wykonaniem na budowie złączy konstrukcyjnych i możliwie małej ilości uzupełniających robót wykończeniowych).

Na obecnym etapie rozwoju budownictwa możliwość zwiększania sprawności działania zależy głównie od systemów budowania. System budowania jest to kompleksowy zespół współzależnych sposobów postępowania projektowo - realizacyjnego pozwalający na uzyskanie pożądanych struktur budowlanych, które przy zachowaniu optymalnych walorów użytkowych, funkcjonalnych i estetycznych zapewniają sprawną i ekonomiczna ich realizację. System wyrażany jest zwykle zbiorem informacji na który składają się:

• katalogi elementów, ustrojów budowlanych i niezbędnych do ich wykonania urządzeń;

• opisy sposobów produkowania, zestawiania, połączenia i wykończenia elementów i ustrojów budowlanych;

• wytyczne projektowania w systemie, wytyczne organizacyjne dotyczące realizacji itp.;

• inne niezbędne dane.

Technologiczność konstrukcji i wyrobów jest to zespół cech umożliwiających łatwe i jakościowo dobre i ekonomiczne wykonanie konstrukcji lub wyrobu w określonych warunkach produkcyjnych bez szkody dla rozwiązań funkcji, konstrukcji, walorów użytkowych i estetycznych. W tym samym znaczeniu używa się też często terminu jakość technologiczna.. Technologiczność lub jakość technologiczna konstrukcji lub wyrobu jest więc wysoka gdy produkt pozwala na zastosowanie sprawnego i ekonomicznego procesu produkcyjnego.

2. Procesy budowlane.

Proces budowlany jest to zespół technologicznie ze sobą powiązanych procesów produkcyjnych (robót) wykonywanych na placu budowy lub zapleczu. Celem procesu budowlanego jest wytworzenie określonego wyrobu przez zmianę zewnętrznej formy, wewnętrznej struktury lub właściwości przetwarzanego materiału, czy też zmianę jego położenia w przestrzeni, jako rezultat transportu oraz wbudowania lub montażu.

Procesy budowlane dzieli się na procesy pomocnicze i procesy zasadnicze.

Procesy zasadnicze są to procesy wykonywane bezpośrednio na wznoszonym obiekcie i dotyczą wykonywania wykopów fundamentowych, wszystkich elementów konstrukcji nośnej, obudowy, zabezpieczenia przed działaniem czynników zewnętrznych (izolacje, tynki zewnętrzne itd.) wykończenia wnętrza oraz wyposażenia obiektów.

Procesy pomocnicze natomiast mogą być wykonywane poza wznoszonym obiektem lub bezpośrednio na nim lecz nie dotyczą wbudowania materiałów. Procesy pomocnicze i transportowe są niezbędne do przeprowadzenia procesów zasadniczych. Mechanizacja przyczynia się do rozszerzenia zakresu procesów pomocniczych i jednocześnie ogranicza wielkość i pracochłonność procesów zasadniczych (np. przez prefabrykację).

Poza procesami zasadniczymi i pomocniczymi rozróżnia się ponadto procesy przygotowawcze i zakończeniowe - pierwsze zapewniają właściwe warunki do realizacji procesów zasadniczych i pomocniczych; drugie - po ich wykonaniu stwarzają pożądane warunki użytkowania otoczenia budynków i budowli.

Ze względów organizacyjnych i technologicznych rozróżnia się procesy proste i złożone. Proces prosty jest to proces budowlany, który składa się z powiązanych technologicznie ze sobą operacji roboczych, wykonywanych przez poszczególnych robotników lub zespół robotników jednego zawodu lub maszyną jednoczynnościową np. gięcie stali zbrojeniowej, układanie izolacji przeciwwodnej, przemieszczanie urobku spycharką itd. Proces złożony jest to proces budowlany składający się z różnych prostych, przebiegających równolegle procesów roboczych, znajdujących się w ścisłym technologicznym i organizacyjnym związku ze sobą, a mających na celu wytworzenie określonego rodzaju gotowej produkcji lub elementu budowlanego. W budownictwie występuje poważne zróżnicowanie złożoności procesów. W związku z tym przyjmuje się następujące stopnie złożoności procesów:

• mały - doprowadzający do uzyskania półfabrykatów (zaprawa, mieszanka betonowa, szkielety zbrojenia, elementy urządzeń pomocniczych: rusztowań, deskowań, rusztowań montażowych itd.

• półśredni - prowadzący do wytworzenia prefabrykatów i kompletnych urządzeń pomocniczych;

• średni - umożliwiający uzyskanie określonego rodzaju wykopu, konstrukcji, wyposażenia lub wykończenia, pozwalający na przeprowadzenie prób szczelności, wykonania określonego rodzaju izolacji itd.;

• wysoki - doprowadzający do realizacji całego budynku lub budowli;

• bardzo wysoki dający realizację zespołu obiektów składających się na zadanie inwestycyjne.

Każdy proces produkcyjny dzieli się na operacje, które z kolei dzielą się na czynności. Te z kolei możemy podzielić na ruchy robocze. Przedstawiony powyżej podział procesów budowlanych służy do praktycznego stosowania zasady organizacyjnej podziału pracy oraz analizy procesów budowlanych w celu ich usprawnienia, normowania, wykrywania rezerw wydajności, synchronizacji procesów produkcyjnych, doboru składów zespołów i brygad.

Kryterium udziału stosowanej mechanizacji dzieli procesy na: ręczne, ręczno-maszynowe, maszynowo-ręczne, maszynowe. Procesy ręczne przeprowadza się bez stosowania maszyn, a więc efekt działań uzyskuje się wyłącznie dzięki pracy ludzi. Udział procesów ręcznych, pomimo stosowanej mechanizacji jest znaczący w budownictwie. W Polsce ze względu na koszt pracy żywej, która jest stosunkowo niska, udział procesów ręcznych jest większy niż w krajach wysokorozwiniętych. Procesy ręczno-maszynowe charakteryzują się przewaga pracy ręcznej i występują przy współpracy dwóch lub więcej zespołów roboczych z jedną maszyną. O wydajności decyduje przede wszystkim praca ręczna. Np. przygotowanie mieszanki betonowej lub zaprawy w mieszarce z ręcznym dostarczaniem materiałów, transport ręczny w dwukółkami, układanie i zagęszczanie mieszanki betonowej wibratorami. Procesy maszynowo-ręczne występują gdy o efektach produkcyjnych decydować będzie praca maszyn, a ludzie zaangażowani są przy procesach prostych i to w większości uzupełniających Np. budowa osiedlowych sieci instalacyjnych, montaż elementów prefabrykowanych itp.. Procesy maszynowe - w tych procesach praca ludzka ogranicza się do organizowania pracy maszyn i sterowania nimi. Procesy maszynowy występują np. przy robotach ziemnych i transporcie poziomym dalekim i bliskim.

Złożone procesy maszynowo-reczne i maszynowe zależnie od organizacji i udziału i rodzaju pracy żywej klasyfikuje się jako częściowo zmechanizowane i zmechanizowane kompleksowo. Z częściową mechanizacją złożonych procesów budowlanych mamy do czynienia gdy maszyny realizujące proces nie są dobrane z uwagi na parametry techniczno-eksploatacyjne oraz wydajność. np. koparka wykonująca wykop oczekuje na samochody odwożące urobek lub na odwrót. Z mechanizacją częściową mamy również do czynienia gdy możliwości użytkowe maszyn nie są wykorzystane np. nośność samochodu, udźwig żurawia, wydajności pracy maszyn przeważnie znacznie bardziej kosztownych. W ostatnim przypadku niska wydajność jednej maszyny może decydować o wydajności całego zespołu. Negatywne cechy mechanizacji częściowej polegające na obniżeniu potencjału produkcyjnego, podwyższeniu kosztów oraz hamowaniu przebiegu robót likwidowane są przez mechanizację kompleksową robót budowlanych. Mechanizacja kompleksowa złożonych procesów budowlanych charakteryzuje się ciągłością, równomiernością doborem maszyn i ludzi według parametrów czasu i wydajności oraz cech techniczno - eksploatacyjnych. Więcej o mechanizacji kompleksowej później.

Procesy częściowo i kompleksowo zautomatyzowane mają niewielkie zastosowanie w podstawowej produkcji budowlanej (procesach zasadniczych). Natomiast występują i są organizowane w stałych i czasowych wytwórniach i zakładach zaplecza technicznego budownictwa. Np. produkcja betonu, mieszanek bitumicznych, ceramika budowlana, itp. itd..

Wszystkie przedstawione procesy budowlane dzieli się na dwie grupy: procesów cyklicznych i niecyklicznych. Klasyfikacja ta jest niezbędna przy doborze odpowiednich metod ich obserwacji, badań i pomiarów przy technicznym normowaniu pracy. Proces cykliczny jest to proces przy wykonaniu którego poszczególne operacje robocze powtarzają się w niezmiennej kolejności. Dotyczy to większości procesów budowlanych np. takie maszyny jak spycharki, koparki jednonaczyniowe, żurawie itp. kopacz, cieśla charakteryzują się pracą cykliczną. Proces niecykliczny charakteryzuje się ciągłością wykonania analogicznych operacji w określonych przedziałach czasu. Ciągłością charakteryzują się wszelkiego rodzaju przenośniki, koparki i ładowarki wielonaczyniowe. Łączenie procesów cyklicznych i niecyklicznych napotyka na określone trudności. Dlatego stara się unikać łączenia w proces złożony procesów niecyklicznych i cyklicznych. Przy konieczności tworzenia takich procesów należy na czas przejść tworzyć okresowe zapasy materiałów przewidywać rezerwy czasowe, instalować rezerwowe urządzenia itp..

3. Analiza i usprawnienie procesu budowlanego.

1. Studialne przygotowanie się w zakresie technologii i organizacji usprawnianego procesu. Polega ono na studiowaniu odpowiedniej literatury, obserwacjach praktyki innych przedsiębiorstw, pracy wydajnych i dobrych jakościowo brygad;

1. Obserwacje stosowanej dotychczas w przedsiębiorstwie technologii wykonania procesu przewidzianego do usprawnień;

1. Podział procesu na elementy składowe

1. Przeprowadzenie pomiarów czasu metodą fotografii zmian pracy. Wskazane jest posiłkowanie się kamerą filmową lub video.

1. Konfrontacja wyników prac studialnych (z pkt. 1) z przeprowadzonymi obserwacjami;

1. Opracowanie karty technologicznej wykonania procesu, zawierającej jego usprawnienia

1. Doświadczenia w zakresie wykonania procesów według karty technologicznej, pomiary czasu pracy, ustalenie uzyskanej wydajności

1. Aktualizacja karty technologicznej w oparciu o wnioski uzyskane w czasie doświadczeń jej praktycznego stosowania

1. Wdrożenie i popularyzacja wykonania usprawnionego procesu według zweryfikowanej karty technologicznej, przeprowadzane na budowach lub zapleczu.

4. Robotnicy budowlani.

Zawód robotnika budowlanego wiąże się z posiadanymi przez niego umiejętnościami wykonania określonego rodzaju robót. W budownictwie rozróżnia się zawody o charakterze ogólnym np. murarzy, cieśli, zbrojarzy, betoniarzy, montażystów konstrukcji stalowych, monterów instalacyjnych itd.. Powszechnie stosowana mechanizacja robót budowlanych wymaga poza ogólnym przygotowaniem zawodowym umiejętności posiłkowania się i poprawnej eksploatacji narzędzi zmechanizowanych, a przede wszystkim urządzeń małej mechanizacji np. wiertarek, szlifierek itd.. Obserwowany w naszym budownictwie „konserwatyzm” wynika przede wszystkim z braku znajomości technologii robót oraz umiejętności posiłkowania się nowoczesnym sprzętem. Częsty brak odpowiednich kwalifikacji jest przyczyną szybkiego niszczenia sprzętu kosztownego sprzętu. Efektywność robót budowlanych, a szczególnie zmechanizowanych a także konieczność wprowadzania do budownictwa nowych technologii, wymagających, co jest pewnego rodzaju regułą, zmiany podejścia do jakości wykonywanych robót, wymaga stałego szkolenia i podnoszenia kwalifikacji. Robotnicy muszą być ponadto szkoleni w zakresie poprawnej technologii wykonywania robót, warunków technicznych wykonania robót budowlanych oraz warunków BHP.

Każdy proces roboczy w budownictwie można podzielić organizacyjnie na operacje robocze, których wykonanie powierza się robotnikom o odpowiednich kwalifikacjach dostosowanych do zadań konkretnej operacji. Taki odpowiednio dobrany do technologii danego procesu skład osobowy i kwalifikacyjny robotników tworzy zespół roboczy. Dobór składów zespołów roboczych pod względem kwalifikacji i liczby członków może być dobrany poprzez stosowanie normowania pracy. Praca zespołowa w zespołach roboczych pozwala na właściwe wykorzystanie kwalifikacji zawodowych robotników, zwiększa wydajność pracy i jej jakość oraz pozwala na podnoszenie kwalifikacji robotników o mniejszym stażu zawodowym.

Brygada robocza stanowi grupę robotników odpowiednio dobraną do określonego procesu budowlanego tak pod względem liczby jak i kwalifikacji. Zależnie od technologii danego procesu brygada musi być odpowiednio wyposażona w komplet narzędzi, maszyny, urządzenia i środki ochrony osobistej. W procesach zmechanizowanych skład brygady musi być dostosowany do wydajności maszyn stosowanych w danym procesie. Rozróżnia się następujące rodzaje budowlanych brygad roboczych: specjalizowane, branżowe, wielobranżowe i kompleksowe. Brygada specjalizowana - to grupa robotników jednego zawodu lub grupa zespołów roboczych wykonująca wielokrotnie prosty, jednoimienny, jednotypowy proces budowlany. Brygada branżowa to grupa robotników jednego zawodu lub grupa zespołów roboczych jednej branży organizowana do wykonania procesów wchodzących w zakres umiejętności określonej branży rzemieślniczej (np. brygada murarska, ciesielska, betoniarska). Brygada wielobranżowa jest organizowana do wykonywania robót dotyczących monolitycznych konstrukcji betonowych. Brygada kompleksowa to grupa robotników różnych zawodów i kwalifikacji wykonujących powtarzający się proces złożony proces. Zazwyczaj jeśli się ją tworzy składa się z kilku brygad lub zespołów specjalizowanych.

5. Wydajność pracy w budownictwie.

Wydajność pracy jest ilość produkcji wyrażona w jednostkach rzeczowych wytworzona przez pracownika, zespół roboczy, maszynę w jednostce czasu. Znajomość wydajności jest niezbędna do zaplanowania właściwej technologii i organizacji robót budowlanych, a w szczególności do projektowania mechanizacji kompleksowej. Wydajność określa się analitycznie, a następnie sprawdza w konkretnych warunkach. Wyróżnia się wydajność teoretyczną, techniczną i eksploatacyjną.

Wydajność teoretyczna jest to liczba jednostek miary produkcji wykonanej przy symulacji w skali naturalnej osiągnięta przez maszynę w czasie jednej godziny przy imitowaniu pracy rzeczywistej tzn.:

• bez obciążenia, ale z wykonaniem wszystkich niezbędnych ruchów, w przestrzeni bez oporów ze strony obrabianego materiału,

• przy pełnym wykorzystaniu parametrów roboczych narzędzia,

• przy największej dopuszczalnej prędkości,

• przy obsłudze przez operatora o najwyższych kwalifikacjach,

• w warunkach klimatycznych nie wpływających ujemnie na pracę maszyny.

Wydajność teoretyczna jest w projektowaniu, do porównania możliwości produkcyjnych z innymi maszynami oraz dla weryfikacji zastosowanych rozwiązań produkcyjnych

Wydajność teoretyczną określa się wzorem:

W_teor = 3600 * q/t, np.: m³/h

q - liczba jednostek produkcji możliwa do wykonania w jednym cyklu, np. pojemność robocza łyżki koparki

t - czas cyklu roboczego, s

Wydajność techniczna jest to liczba jednostek miary produkcji wykonanej zgodnie z wymaganiami jakości uzyskana w czasie jednej godziny, osiągnięta w warunkach technicznych miejsca realizacji tzn.

• przy uwzględnieniu stopnia wykorzystania narzędzia roboczego, z uwagi na jego napełnienie, spulchnienie materiału oraz kształt i wymiary obszaru wykonania robót,

• przy dopuszczalnym obciążeniu i nieprzerwanej pracy maszyny,

• przy obsłudze wykwalifikowanej.

Wydajność techniczną określa się wzorem:

W_tech = W_teor S_tech np.: m³/h

S_tech = S_n S_zm S_s

S_n - współczynnik napełnienia - współczynnik wyrażający proporcję pomiędzy objętością gruntu w naczyniu roboczym i objętością geometryczną naczynia;

S_s - współczynnik spulchnienia - współczynnik wyrażający proporcję pomiędzy objętością gruntu w stanie rodzimym a objętością w stanie spulchnionym;

S_zm - współczynnik uwzględniający zmniejszenie wydajności na skutek konkretnych warunków pracy

Wydajność eksploatacyjna jest to liczba średnia jednostek miary produkcji, wykonanej zgodnie z wymaganą jakością, w czasie jednej godziny, osiągnięta w warunkach technicznych miejsca realizacji robót i wykorzystaniu czasu roboczego na budowie zorganizowanej. Na budowie zorganizowanej spełnione są warunki:

• technologia, stanowisko robocze, otoczenie, wyposażenie i obsługa oraz zarządzanie są prawidłowe,

• maszyna sprawna technicznie, zastosowana zgodnie z przeznaczeniem, jest obsługiwana przez odpowiedniego operatora.

W_eks= W_tech S_w np.: m³/h

S_w - współczynnik efektywnego wykorzystania czasu roboczego w okresie zmiany roboczej.

Wydajność eksploatacyjna jest uzależniona przede wszystkim od postępu technicznego, mechanizacji, kwalifikacji, organizacji produkcji budowlanej i pracy począwszy od programowania inwestycji, przez projektowanie, przygotowanie, realizację oraz od czynników psychologicznych, fizjologicznych i socjologicznych.

Ponadto można również wyróżnić wydajność praktyczną, uwzględniającą wpływy losowe, np. pogoda, oraz wydajność normową określoną na podstawie norm czasu i pracochłonności (maszynochłonności).

6. Mechanizacja kompleksowa.

Mechanizacja w budownictwie charakteryzuje się specyficznymi cechami wynikającymi z: częstej zmiany frontów pracy, koniecznością posiłkowania się bardzo zróżnicowanym sprzętem i narzędziami, niemożliwość zabezpieczenia się przed wpływem warunków atmosferycznych, inne warunki pracy na różnych placach budów.

Mechanizacja kompleksowa to system organizacji robót zmechanizowanych dotyczący złożonych procesów budowlanych. Przy systemie tym zdecydowaną większość robót wykonuje się sprzętem mechanicznym, a praca ręczna ogranicza się do procesów pomocniczych. MK wymaga wyższych form mechanizacji.

Zakres mechanizacji kompleksowej może być różny i może być ona stosowana:

• przy wykonaniu poszczególnych rodzajów robót budowlanych np. ziemnych, betonowych itp..

• na określonej budowie, obejmując większość procesów, wykonywanych na placu budowy np. produkcja i montaż prefabrykatów

• przy danych systemach budownictwa, określając optymalny dla systemu zestaw maszyn oraz ustalając całokształt technologii.

Mechanizacja kompleksowa wymaga, aby wszystkie maszyny wchodzące w skład zespołu wykonującego proces złożony pracowały w sposób ciągły, możliwie równomierny, zharmonizowany pod względem parametrów wydajności. Praktycznie uzyskuje się taki prawidłowy organizacyjnie układ według następującego algorytmu postępowania:

1. Podział procesu złożonego wykonania danych robót, na procesy składowe oraz ustalenie ich wielkości,

1. Dobór mechanizacji poszczególnych procesów (przy uwzględnieniu warunków lokalnych i możliwości wykonawcy).

1. Wybór maszyny prowadzącej oraz kompleksu maszyn współpracujących.

1. Opracowanie organizacji wykonania procesu złożonego wraz ze schematami pracy maszyn wchodzących w skład zespołu mechanizacji kompleksowej.

1. Ustalenie wydajności eksploatacyjnej pracy maszyny prowadzącej (analityczne lub z pomiarów czasu pracy) oraz wszystkich maszyn współpracujących ustalonych w pkt. 3. Do wydajności pracy maszyny prowadzącej należy dobrać odpowiednie typy i ilości maszyn współpracujących w zespole.

1. Ostateczne ustalenie składu zespołu maszyn, ich obsługi oraz ewentualnych zespołów roboczych uczestniczących przy wykonaniu procesów.

Zazwyczaj dla określonego rodzaju procesu złożonego można dobrać kilka zespołów maszyn. Należy wtedy wybrać zespół najbardziej ekonomiczny, określany również mianem optymalnego, w danych warunkach konkretnej realizacji. Przy porównaniu oblicza się np. następujące wartości wskaźnikowe:

• tempa robót;

• kosztu jednostkowego robót;

• nakładów jednostkowych pracy żywej;

• energochłonności.

7. Rola technologii w kształtowaniu jakości robót budowlanych.

Dobra technologia musi zapewniać uzyskanie odpowiednio jakościowo wyrobu. Konieczne jest przy tym stosowanie systemów kontroli jakości, pozwalających na szybkie identyfikowanie i eliminowanie źle wykonanych elementów. System kontroli jakości stanowi istotny element analizy i usprawniania procesów technologicznych.

8. Rola technologii w kształtowaniu bezpiecznych warunków pracy.

Decydująca rola w celu odpowiedniego kształtowania warunków pracy w budownictwie przypada technologii. Technologia musi zapewniać nie tylko wzrost wydajności i efektywności ale również zapewniać odpowiednie warunki pracy oraz eliminować zagrożenia zdrowotne i wypadkowe dla ludzi. Szczegółowe warunki bhp dotyczące wszystkich procesów budowlanych powinny być opracowane dla konkretnych warunków każdego placu budowy i zawarte w projekcie technologii i organizacji budowy.

Wykład 3. Technologia transportu budowlanego.

Klasyfikacja i rodzaje poziomego transportu budowlanego. Ustalenie wydajności i liczby jednostek transportowych. Zasada nieprzerwanego transportu budowlanego. Technologia transportu dalekiego i robót przeładunkowych. Technologia transportu bliskiego poziomego. Technologia transportu bliskiego pionowego. Transport i montaż za pomocą śmigłowców. Ogólne zasady bhp przy transporcie budowlanym.

1. Klasyfikacja i rodzaje poziomego transportu budowlanego

Roboty transportowo-ładunkowe stanowią 60-70% ogólnej pracochłonności i 30-35% kosztów wzniesienia obiektów budowlanych. Są to więc najbardziej pracochłonne procesy budowlane, a ich efektywna mechanizacja powoduje zmniejszenie pracochłonności, przyśpieszenie budowy i obniżenie jej kosztów. Poziomy transport budowlany dzieli się na transport zewnętrzny, nazywany dalekim i transport wewnętrzny określany też mianem bliskiego. Technologie transportu dalekiego i bliskiego różnią się od siebie, a podstawową różnicę stanowią środki transportowe. Ponadto nakład prac załadunkowo-wyładunkowych w stosunku do długości drogi przewozu w transporcie wewnętrznym jest znacznie wyższy niż w zewnętrznym. Transport zewnętrzny (daleki) obejmuje przewozy materiałów, półfabrykatów, prefabrykatów, maszyn, sprzętu pomocniczego i narzędzi na plac budowy i zaplecze techniczne oraz wywóz ziemi z wykopów i ewentualnych materiałów rozbiórkowych poza obręb wznoszenia budynków. Transport zewnętrzny nie stanowiąc integralnej części cyklu produkcyjnego wywiera na ten proces znaczny wpływ. Transport wewnętrzny (bliski) dotyczy przewozów wskazanej wyżej masy towarowej w obrębie placu budowy z miejsc składowania do urządzeń transportu pionowego i ponadto od tych urządzeń do miejsc wbudowania w obrębie wznoszonego obiektu.

W zakresie transportu zewnętrznego stosowane są: transport drogowy samochodowy, transport kolejowy, transport wodny i transport powietrzny. Największy udział przypada na transport samochodowy. Tylko tym transportem ładunek dostarczany jest na plac budowy (+ transport powietrzny, który stanowi margines).

2. Ustalenie wydajności i liczby jednostek transportowych

Transport poziomy charakteryzuje się cyklicznością procesów roboczych. W niezmiennej kolejności powtarzają się następujące operacje: załadunek, przejazd z miejsca załadunku na miejsce wyładunku, wyładunek, przejazd powrotny po kolejny ładunek. Czas cyklu pracy jednostki transportu poziomego wynosi:

t = tz + tjz + tjp + tw min,

gdzie: tz - czas potrzebny na załadunek środka transportu, h

tw - czas potrzebny na wyładowanie środka transportu, h

tjz - czas jazdy z ładunkiem,

tjw - czas jazdy powrotnej bez ładunku.

Liczba cykli transportowych jaką może wykonać jednostka transportowa w ciągu T godzin dnia roboczego wynosi:

n = T/t

Wydajność przewozowa jednostki transportowej w ciągu dnia roboczego liczącego T godzin wynosi

W_t = qnS_nS_w T/rob-d

gdzie q - ładowność jednostki transportowej, t

S_n - współczynnik wykorzystania nośności jednostki transportowej, zależny od materiału,

S_w - współczynnik wykorzystania czasu transportu.

Liczba jednostek transportowych m potrzebnych do przewiezienia w ciągu dnia roboczego zadań ładunkowych M wynosi

m = M/W_t

Ponieważ w transporcie zachodzą przeszkody wynikłe z różnych przyczyn, np. zatory na drogach, uszkodzenia środków transportowych dlatego liczbę jednostek transportowych wyliczonych w powyższy sposób należy zwiększyć. Służy do tego empiryczny współczynnik eksploatacyjny S_e wynoszący np. dla transportu samochodowego w dużych miastach 1,05-1,10.

3. Zasada nieprzerwanego transportu budowlanego

Podstawowym problemem przy organizowaniu zestawu maszyn do mechanizacji cyklu transportowego pozostaje ustalenie liczby pojazdów do współpracy z maszyną ładunkową. Potrzebną liczbę pojazdów określa się zgodnie z zasadą nieprzerwanego transportu poziomego. Nieprzerwany transport poziomy oparty jest na zasadzie takiego doboru środków transportowych, aby zharmonizować ich pracę z pracą urządzeń załadunkowych. Np. przy dowożeniu urobku z wykopu środki transportowe (samochody samowyładowcze) powinny być tak dobrane i w takiej liczbie, aby nie było przestojów koparki ładującej urobek. Podobnie przy montażu obiektów - dostawa prefabrykatów powinna być zharmonizowana z rytmem ich montażu. Zasadę organizacji nieprzerwanego transportu poziomego można przedstawić graficznie. Na prostej czasu załadunku naniesiono przebieg ładowania środków transportowych podstawianych nieprzerwanie pod załadunek, na prostej czasu wyładunku naniesiono przebieg wyładunku z tych samych środków transportu. Odległość między prostymi L wyraża w przyjętej skali odległość przewozową. Wykres linią pogrubioną ilustruje przebieg pełnego cyklu transportowego jednego środka transportowego. Czas jednego cyklu wyznacza się korzystając z wzorów podanych wcześniej. Na podstawie wykresu można stwierdzić, że gdy szósty z kolei środek transportowy odejdzie z miejsca ładowania, to pierwszy po odbyciu pełnego cyklu transportowego znajdzie się ponownie w miejscu ładowania, gotowy do odbycie następnego cyklu. To samo dotyczy następnych cykli. Aby zachowana była zasada nieprzerwanego transportu, czas załadowania wszystkich środków transportowych musi być równy czasowi pełnego cyklu pracy jednego środka transportowego. Niezbędna ilość środków transportowych wynosi:

m = k tc/t_z,

gdzie: t - czas trwania cyklu pracy (wyliczony wg wzorów jw)

t_z - czas załadunku jednostki transportowej obliczony analitycznie lub na podstawie pomiarów np. dla załadunku koparką samochodu samowyładowczego

t_z = n_c t_ck/(S_w1S_w2) gdzie n_c - liczba cykli koparki niezbędnych do załadowania środka transportowego, T_c - czas cyklu, S_w1; S_w2 - współczynniki wykorzystania czasu roboczego w trakcie zmiany i wynikające z przyjętej technologii pracy

k - współczynnik zwiększający uwzględniający utrudnienia przejazdów jednostek transportowych k = 1,03 - 1,10 tym większy im mniej pojazdów jest zaangażowanych

4. Podział ładunków budowlanych ze względu na podatność technologiczną transportu.

W transporcie materiałów budowlanych występują następujące grupy ładunków o zbliżonej podatności technologicznej transportu:

1. Materiały sypkie - grunt budowlany, kruszywo, piasek.

2. Materiały sproszkowane - cement, wapno, mikrowypłniacze.

3. Materiały zbrylone i kawałkowe - gruz.

4. Materiały sztukowe - cegła, dachówka, rury drenarskie.

5. Elementy prefabrykowane.

6. Dłużyce - stal zbrojeniowa, słupy, belki, rury.

7. Materiały plastyczne - mieszanka betonowa.

8. Materiały wykończenia i wyposażenia - izolacyjne i instalacyjne.

9. Maszyny i urządzenia budowlane i technologiczne.

Każda grupa charakteryzuje się odrębnością procesu transportowego, którego technologia obejmuje zarówno maszyny i urządzenia ładunkowe, jaki tabor i sposób transportu.

5. Technologie transportu materiałów i elementów budowlanych.

Wyróżnić można trzy podstawowe technologie transportu:

• technologię uniwersalną,

• technologię specjalizowaną,

• technologię zunifikowaną.

Technologia uniwersalna charakteryzuje się użyciem uniwersalnych samochodów transportowych przystosowanych do przewozu różnych materiałów i uniwersalnych urządzeń transportowo - ładunkowych.

Technologia specjalizowana polega na dostosowaniu jednostek transportowych, jak i urządzeń rozładunkowych do wymagań określonego procesu transportowego. Technologie specjalizowane obejmują głównie: transport materiałów sproszkowanych luzem, transport elementów prefabrykowanych oraz transport mieszanki betonowej.

Technologia zunifikowana opiera się na paletyzacji, pakietyzacji i konteneryzacji transportu ładunków, co pozwala na zminimalizowanie przestojów środków transportowych przy załadunku i rozładunku. Umożliwia również transport zunifikowanych jednostek ładunkowych z użyciem żurawi bezpośrednio w miejsce załadowania. W tej technologii stosowane mogą być zarówno typowe jednostki transportowe jak i specjalnie przystosowane do przewozu materiałów w kontenerach.

6. Transport materiałów sypkich.

Podstawowym sposobem transportu materiałów sypkich są samochody samowyładowcze i naczepy samowyładowcze które w pełni mechanizują wyładunek materiału. Załadunek również całkowicie zmechanizowano dzięki użyciu koparek, ładowarek. Nowoczesne samochody samowyładowcze charakteryzują się podwyższonymi możliwościami terenowymi, w robotach ziemnych stosowane są również tzw. wozidła terenowe.

7. Transport materiałów sproszkowanych

Materiały sproszkowane - spoiwa, głównie cement, transportowane są luzem lub w workach.

Cement luzem transportowany jest w specjalizowanych cementowozach których załadunek i wyładunek odbywa się urządzeniami pneumatycznymi. Na placu budowy cement magazynowany jest w miejscu produkcji mieszanki betonowej w zasobnikach stanowiących zwykle integralną część betoniarni. Coraz częściej transportuje się spoiwa luzem w specjalizowanych pojemnikach, często wyposażonych w układ aeracyjny. Wskutek tego pojemniki po załadunku w wytwórni mogą być dostarczone do odbiorcy u służyć za pojemnik magazynowy. W ten sposób dostarcza się na budowy także mieszanki tynków i zapraw. W dostawach cementów do drobnych odbiorców stosowane są również pojemniki elastyczne o ładowności 1 t.

Najpopularniejszym sposobem transportu materiałów sproszkowanych są worki. Ich transport powinien się odbywać na paletach, krytymi samochodami skrzyniowymi. Załadunek i rozładunek palet może być prowadzony za pomocą typowych urządzeń załadunkowych i wyładunkowych.

8. Transport materiałów zbrylonych i kawałkowych.

Transport takich materiałów (przede wszystkim jest to gruz i materiał rozbiórkowy) odbywa się najczęściej samochodami skrzyniowymi i samowyładowczymi, przy załadunku za pomocą ładowarek i koparek. Stosowane są również specjalizowane kontenery do składowania gruzu wywożone specjalnymi samochodami z urządzeniem do samozaładunku kontenera.

9. Transport materiałów sztukowych.

Transport materiałów sztukowych odbywa się uniwersalnymi pojazdami skrzyniowymi ogólnego przeznaczenia, o zróżnicowanej ładowności przystosowanymi do przewozu różnorodnych ładunków. Wybór środka transportowego dokonywany jest w zależności od następujących czynników:

• rodzaju przewożonego materiału i rodzaju opakowania;

• ilości przewożonych ładunków;

• odległości przewozowej;

• rodzaju drogi na której dokonany ma być transport.

Większość materiałów sztukowych transportuje się na paletach lub w pojemnikach. Stosowanie jednostek transportowych wymusza stosowanie urządzeń ładunkowych i rozładunkowych. Typowymi urządzeniami rozładunkowymi na placu budowy są terenowe wózki widłowe i terenowe wózki teleskopowe wyposażone w różny wymienny osprzęt. Wózki takie o ładowności najczęściej do 5 t pozwalają także na transport poziomy i pionowy na placu budowy. Do zadań rozładunkowych mogą być także wykorzystywane koparki i ładowarki wyposażone w odpowiedni do danego materiału osprzęt.

Alternatywnym rozwiązaniem jest wyposażenie środków transportowych w żurawiki samochodowe które zapewniają nie tylko rozładunek transportowanych materiałów na miejsce składowania ale również umożliwiają podawanie materiałów i elementów bezpośrednio w miejsce wbudowania. Wyposażenie środka transportowego we własny żurawik zapewnia niezależność od maszyn i urządzeń ładunkowych, znacząco jednak zwiększa koszt środka transportowego.

Materiały sztukowe mogą być również transportowane bez opakowania pojazdami samozaładowczymi, przystosowanymi do dużych pojemników odpowiadających ładowności pojazdu, z możliwością zdejmowania i załadowania pojemnika ładunkowego za pomocą własnych urządzeń.

10. Transport prefabrykatów.

Ze względu na specyfikę przewozu i dobór środków transportowych wielkowymiarowe elementy prefabrykowane dzielą się na trzy grupy:

• elementy przewożone w pozycji pionowej (płyty ścienne) lub poziomej (płyty stropowe),

• elementy przestrzenne (biegi schodowe),

• elementy długie, głównie do obiektów przemysłowych (belki, płyty).

Elementy przestrzenne oraz płyty wielkowymiarowe przewożone w pozycji pionowej wymagają pojazdów z obniżonym poziomem platformy w celu uniknięcia przekroczenia skrajni drogowej oraz zapewnienia właściwej stateczności załadowanego pojazdu. Osprzęt mocujący prefabrykaty powinien zapewniać odpowiednie podparcie przewożonych prefabrykatów z dołu i z boków oraz ochronę przed przesuwaniem się elementów w czasie jazdy i rozładunek elementów w dowolnej kolejności.

Do transportu długich prefabrykatów stosuje się pojazdy z wydłużoną platformą ładunkową, umożliwiająca podparcie obu końców elementów. Zalecane są pojazdy z wszystkimi osiami skrętnymi.

Do przewozu prefabrykatów służy przede wszystkim zestaw składający się z ciągnika siodłowego, a w mniejszym stopniu zestaw złożony z ciągników i przyczep niskopodwoziowych. Niezbędnym uzupełnieniem zestawów transportowych są osprzęty do przewozu prefabrykatów, takie jak: stojaki centralne i boczne do przewozu płyt w pozycji pionowej i poziomej, kontenery do przewozu prefabrykatów budowlanych.

Obecnie ukształtowały się trzy metody technologiczno - organizacyjne transportu prefabrykatów:

• na składowisko przyobiektowe,

• montaż z kół,

• przewóz w kontenerach.

Metody te omówione zostaną w trakcie wykładu dotyczącego technologii montażu elementów prefabrykowanych.

Przeładunek i wyładunek elementów prefabrykowanych odbywa się za pomocą żurawi.

11. Transport elementów dłużycowych.

Przeładunki dłużyc odbywają się żurawiami, a przewóz - pojazdami specjalistycznymi: naczepami dłużycowymi, niskopodwoziowymi i do przewozu dźwigarów.

12. Transport mieszanki betonowej.

Transport mieszanki betonowej odbywa się za pomocą betoniarek samochodowych. Załadunek betoniarek samochodowych odbywa się w betoniarni w sposób grawitacyjny, rozładunek również następuje w sposób grawitacyjny lub, jednak zdecydowanie rzadziej, za pomocą pompy do betonu będącej w wyposażeniu środka transportowego. Rozładunek następuje albo do zasobników albo do zasobnika roboczego pompy. Zagadnienie transportu mieszanki betonowej omówione zostanie szczegółowo w trakcie wykładów dotyczących technologii robót monolitycznych.

13. Transport materiałów wykończenia i wyposażenia.

Transport tej grupy materiałów jest analogiczny jak materiałów sztukowych, szczególnie przy tym pożądana jest konteneryzacja przewożonej masy ładunków. Stosowane są przy tym, obok kontenerów typowych, kontenery specjalne.

14. Transport maszyn i urządzeń budowlanych i technologicznych.

Przy wyborze rodzaju transportu należy kierować się zasadą jak najmniejszego demontażu maszyny do transportu i jak najkrótszego przebywania jej w transporcie.

Transport maszyn budowlanych może odbywać się:

• własnym napędem,

• przez holowanie

• na przyczepach i naczepach samochodowych.

Transport własnym napędem jest z punktu widzenia organizacji pracy najprostszy i zwykle najtańszy, jedna na większe odległości może być stosowany tylko w odniesieniu do maszyn na podwoziach samochodowych o prędkości jazdy ponad 20 km/h - w praktyce jeśli odległość przejazdu przekracza 20 km należy taką maszynę przewozić.

Transport przez holowanie stosowany jest dla maszyn na podwoziach kołowych ogumionych.

Transport maszyn na specjalnych przyczepach prowadzi się przy większych odległościach transportowych i gdy maszyna posiada podwozie gąsienicowe. Transport ten wymaga zwykle demontażu maszyny.

15. Transport poziomy na placu budowy.

Do maszyn i urządzeń transportu poziomego na placu budowy zaliczamy:

• taczki, ręczne podnośnikowe wózki hydrauliczne, ręczne wózki z trakcją mechaniczną - ładowność taczek silnikowych wynosi 0,5 do 2,0 t. Stosuje się je do przewożenia materiałów sypkich, sztukowych na paletach oraz plastycznych. Wymagają odpowiedniego przygotowania dróg na placu budowy.

• mechaniczne pojazdy samowyładowcze - przy transporcie bliskim materiałów sypkich najczęściej ciągniki z przyczepami samowyładowczymi

• wózki podnośnikowe, teleskopowe i ładowarki wyposażone w wymienny osprzęt widłowy, ładowarkowy, chwytakowy zwykły u obrotowy dźwigowy, pojemnik do podawania mieszanki betonowej i zapraw oraz koparkowy. Takie wyposażenie czyni je przydatnymi do przeważającej większości procesów transportowych na placu budowy, mogą również znaleźć zastosowanie w cyklu technologicznym niektórych robót np. ziemnych czy betonowych oraz w pracach porządkowych. Mogą równieżw ograniczonym zakresie być zastosowane do transportu pionowego.

• przenośniki taśmowe są przeznaczone do transportu materiałów sypkich suchych i wilgotnych oraz ładunków sztukowych małogabarytowych o małej masie.

15. Transport pionowy.

15.1. Wyciągi budowlane.

Wyciągi budowlane są to maszyny do przemieszczania pionowego materiałów i elementów. Wyciągi budowlane są proste i tanie w eksploatacji. Pomosty ładunkowe lub pojemniki z materiałami są wciągane do góry w prowadnicach za pomocą wciągarek mechanicznych względnie wciągników. Stosuje się wyciągi budowlane szybowe i masztowe (jedno i dwusłupowe) oraz wyciągi specjalizowane np. wyciągi kominowe. W ostatnich latach pojawiło się szereg konstrukcji prostych wyciągów łamanych i drabinowych. Wyciągi budowlane mogą być stałe lub przejezdne. Stosowanie tych drugich pozwala na elastyczna organizację transportu pionowego. Mogą służyć do przewozu materiałów i sprzętu, a po odpowiednim przystosowaniu do przewozu ludzi. Materiały drobne, sypkie lub plastyczne przewozi się na platformie w taczkach, japonkach lub pojemnikach. Typowe wyciągi budowlane mają udźwig 0,5-5 t i pozwalają na podawanie materiałów na wysokości do 20 m w przypadku wyciągów wolnostojących oraz na wysokości powyżej 100 m w przypadku zamocowania do wznoszonego obiektu. Najczęściej nie można przewozić nimi długich elementów (za wyjątkiem jednosłupowych z pomostem obracalnym). Zastosowanie wyciągu szybowego jest najbardziej ekonomiczne przy ogólnej ilości ładunków do przetransportowania 8000-10000 T. Przy mniejszych zadaniach transportowych korzystniejsze jest stosowanie wyciągów masztowych.

Liczba wyciągów m zainstalowanych na budowie zależy przede wszystkim od dziennego zapotrzebowania na materiały Z_dz oraz od dziennej wydajności wyciągu W_edz. Tak obliczona liczba wyciągów nie jest zawsze jest zasadniczym kryterium doboru liczby wyciągów na budowie, poważny wpływ ma również układ rzutu obiektu oraz łatwość przemieszczania wyciągu. Wyciągi przesuwne mogą być wykorzystane lepiej niż stałe.

15.2. Żurawie budowlane.

Żurawie budowlane mogą przemieszczać materiały i elementy budynku nie tylko w kierunku pionowym lecz i w poziomym. Ciężar podnoszony jest na końcu ramienia żurawia nazwanego wysięgnikiem. Najpowszechniej stosowana klasyfikacja żurawi budowlanych dokonana jest ze względu na sposób przemieszczania żurawia w trakcie pracy. Z tego punktu widzenia żurawie dzieli się na:

• stałe i przesuwne - pracujące na jednym stanowisku, wymagające przy jego zmianie częściowego bądź całkowitego demontażu i montażu;

• przejezdne - wyposażone w mechanizm jezdny pozwalający przemieścić je na niewielkie odległości;

• samojezdne - wyposażone w mechanizm jezdny pozwalający przemieścić je na dowolne odległości.

Zdolność eksploatacyjna żurawia najczęściej jest określona w tonometrach. Moment ten jest iloczynem wysięgu żurawia w metrach przez nominalną wartość udźwigu w tonach. Większość żurawi charakteryzuje się stałą wartością momentu, a więc przy większym wysięgu udźwig nominalny jest mniejszy i na odwrót. Odstępstwami od tej zasady są przejezdne kołowe i gąsienicowe oraz samojezdne (wartość momentu zależy od wysięgu i wysokości podnoszenia ze względu na nieproporcjonalnie malejącą stateczność maszyny).

• żurawie przyścienne lub okienne - służą do transportu materiałów sztukowych w budownictwie tradycyjnym, do transportu w robotach remontowych i wykończeniowych. Udźwig do ok. 750 kg.

• Żurawie stałe samowznoszące i szybkomontowalne - stosowane są przy montażu budynków wysokich o małym rzucie zabudowy wykonywanych w konstrukcji szkieletowej, stalowej lub żelbetowej i gdy ograniczony plac budowy nie pozwala na zastosowanie innym maszyn. Udźwig 5-40 t, długość wysięgnika do 40 m. Wyróżniamy wolnostojące, pełzające po konstrukcji (gdzie krótki trzon oparty jest na stropach wznoszonego budynku i przemieszczany wraz z postępem budowy), oraz samonadbudowujące się, (są to żurawie wsparte na fundamencie w poziomie najniższej kondygnacji wewnątrz lub na zewnątrz budynku, część obciążenia przenosi konstrukcja obiektu do której zakotwiony jest żuraw, nadbudowa odbywa się segmentami przez żuraw).

• Żurawie przejezdne są wyposażone w mechanizmy umożliwiające przemieszczanie się na niewielkie odległości. Żurawie przejezdne charakteryzują się możliwością pionowego podnoszenia ciężarów i poziomego przemieszczania ich dzięki obrotom wysięgnika i przejazdom żurawia. Umożliwia to w przeciwieństwie do żurawi stałych większego placu budowy. Żurawie przejezdne poruszają się po torach lub wyposażone są w podwozie gąsienicowe lub kołowe. Wielkość takich żurawi wieżowych określa się w Tm. Stosowane żurawie można sklasyfikować w grupach o różnych momentach roboczych od 20 do 1200 Tm. Najbardziej rozpowszechnione w budownictwie są żurawie wieżowe torowe. Przygotowanie torowiska jest bardzo ważnym elementem, którego przygotowaniu poświęca się wiele uwagi, podnosi to znacząco koszty jednorazowe stosowania takich żurawi. Żurawie wieżowe stosuje się do montażu obiektów z prefabrykatów, transportu materiałów przy wznoszeniu budynków od średniej wielkości realizowanych technologiami tradycyjnymi. W budownictwie ogólnym stosuje się żurawie wieżowe o momencie roboczym do 160 Tm. Żurawie przejezdne kołowe i gąsienicowe stosowane są przede wszystkim do robót montażowych, a żurawie kołowe również do obsługi składowisk. Mogą być, ze względu na swoją mobilność stosowane do zadań transportu pionowego i poziomego w przypadku rozległych placów budów.

• Żurawie samochodowe są to żurawie zamontowane na podwoziu typu drogowego lub terenowego, co umożliwia ich samodzielne przemieszczanie na dowolne odległości. Żurawie samojezdne służą do robót budowlano - montażowych, specjalnych montaży przemysłowych, ograniczonych robót montażowych na rozległym terenie, prace specjalne charakteru awaryjnego itp. Szczególną zaletą żurawi samochodowych jest łatwość przemieszczania ich z miejsca na miejsce, operatywność oraz możliwość dojazdu na najbliższą odległość do podnoszonych przedmiotów i wykorzystanie przez to maksymalnego udźwigu. Ze względu na koszt wymagają bardzo wysokiego poziomu technologiczno-organizacyjnego. Udźwig takich żurawi waha się od 2 do 150 T i więcej. Udźwig żurawi samojezdnych samochodowych zależy od warunków pracy - podłoża, stosowania podparcia itp. W celu maksymalnego wykorzystania udźwigu należy odpowiednio przygotować podłoże do pracy żurawia (z płyt drogowych, wypoziomowane) i podnosić w czasie postoju na podporach. Ze względu na stateczność żurawie samochodowe mają różny wysięg o odniesieniu od osi żurawia.

16. Urządzenia specjalne - śmigłowce.

Śmigłowce znajdują zastosowanie jako środek dźwigowy wtedy gdy zastosowanie innych urządzeń byłoby utrudnione, bardzo kosztowne lub niemożliwe. Są szczególnie przydatne przy wykonywaniu prac w trudno dostępnych okolicach (bagna, góry itp.) oraz przy montażu niektórych konstrukcji (kominy, maszty, słupy itp.) W chwili obecnej powszechnie można stosować śmigłowce do przenoszenia i montażu konstrukcji o ciężarze do 4 t. Wadą śmigłowców jest: wysoki koszt pracy, niedostateczne bezpieczeństwo robót przy prowadzeniu prac na wysokości 10-200 m, oraz spadek efektywnego udźwigu przy pracy na dużych wysokościach i wysokiej temperaturze.

17. Ogólne wytyczne bhp przy poziomym transporcie budowlanym.

Przed rozpoczęciem pracy transportowej wszystkie miejsca grożące niebezpieczeństwem muszą być oznakowane i zabezpieczone. Trasy przejazdów winny być utrzymane we właściwy m stanie technicznym i oczyszczane na bieżąco. W miejscach przejścia przez wykopy powinny być budowane mosty o odpowiedniej nośności zaopatrzone w balustrady i deski przypomostowe. Ładunek na środku transportowym musi być odpowiednio zamocowany, robotnicy nie powinni jeździć razem z ładunkiem.

W zasięgu pracy maszyn do transportu poziomego nie mogą występować napowietrzne instalacje elektryczne. Udźwig graniczny musi być umieszczony na każdym urządzeniu do transportu pionowego i pionowo-poziomego. Wszystkie żurawie muszą być wyposażone w automatyczne ograniczniki udźwigu i wysokości podnoszenia. Przy przemieszczaniu ładunków ponad przedmiotami znajdującymi się na trasie przenoszenia odległość między danym przedmiotem a ładunkiem nie powinna być w żadnym razie mniejsza niż 0,50 m. Przy przenoszeniu żurawiem ciężkich przedmiotów należy stosować odpowiednie zawiesia. Przebywanie ludzi pod podnoszonymi ładunkami jest niedopuszczalne.

Transport może odbywać się w odpowiednich warunkach atmosferycznych (szerzej przy technologii montażu) i odpowiednim oświetleniu. Rejon pracy maszyn musi być odpowiednio oznakowany. Wszelkie urządzenia podnośne muszą być codziennie kontrolowane przez operatora. Materiały nie mogą być podnoszone i utrzymywane nad pracującymi robotnikami. Przy pracy żurawiami niedopuszczalne jest przemieszczanie przedmiotów o nieznanej masie, podnoszenie przedmiotów przy ukośnym położeniu liny, przewożenie ludzi w jakikolwiek sposób, przemieszczanie przedmiotów na wysokości niższej niż 1 m.

Wykład 4,5,6. Technologia robót ziemnych.

Wiadomości ogólne. Technologia robót ziemnych. Obliczanie objętości robót ziemnych. Roboty przygotowawcze. Zasady i warunki wykonania nasypów i wykopów. Technologia robót ziemnych wykonywanych koparkami. Technologia robót ziemnych wykonywanych ładowarkami. Technologia robót ziemnych wykonywanych zgarniarkami. Technologia robót ziemnych wykonywanych spycharkami. Technologia robót ziemnych wykonywanych równiarkami. Technologia zagęszczania gruntów. Obudowy wykopów liniowych. Metody bezwykopowe. Warunki wykonania i odbioru robót ziemnych, bhp przy robotach ziemnych.

1. Wiadomości ogólne.

Roboty ziemne cechuje duża pracochłonność oraz trudne warunki wykonania. Szczególnie nadają się, ze względu na swój charakter, do zmechanizowania: są masowe, wymagają prostych czynności roboczych i operują jednym materiałem - gruntem. Ponieważ grunty na których wykonuje się prace ziemne odznaczają się różnymi właściwościami, wpływa to istotnie na pracochłonność robót, wybór maszyn i sposoby wykonania.

Budowle ziemne dzielą się na stałe i tymczasowe. Najczęściej wykonywane tymczasowe roboty ziemne, które obejmują: wykopy pod fundamenty budynków i budowli, wykopy liniowe pod ułożenie instalacji. Do trwałych budowli ziemnych zaliczamy nasypy i wykopy dróg kołowych i kolejowych itp.

Wykopy ze względu na wymiary dzielą się na: jamiste o szer. i dł. dna do 1,5 m; wąskoprzestrzenne o szer. dna mniejszej od 1,5 m; szerokoprzestrzenne o szer. dna ponad 1,5 m.

Ponadto roboty ziemne można podzielić na: skupione (budownictwo ogólne i przemysłowe); liniowe (budownictwo komunikacyjne energetyczne).

Umiejętność realizacji budowli ziemnych wymaga znajomości zasad mechaniki gruntów i fundamentowania, a spośród nich przede wszystkim znajomości struktury gruntów, ich klasyfikacji, składu granulometrycznego, cech fizykomechanicznych, cech budowlanych. Zagadnieniom tym poświęcony jest przedmiot Mechanika gruntów i fundamentowanie. Zachodzi jednak konieczność przypomnienia najważniejszych pojęć i definicji.

Grunty mineralne rodzime dzieli się z punktu widzenia spójności międzycząsteczkowej na spoiste i sypkie. Grunty spoiste charakteryzują się przyczepnością między cząsteczkami. Należą do nich grunty pyłowe i iłowe o cząstkach w zasadzie mniejszych od 0,05 mm a więc pyły, lessy, gliny, iły. Wysychając grunty te powodują silne wzajemne przywieranie cząstek do siebie i twardnienie. Grunty sypkie są gruntami nie mającymi spójności między ziarnami zarówno w stanie suchym jak i mokrym, a w stanie małego nawilgocenia spójność występuje tylko w niewielkim stopniu. Należą do nich grunty o wymiarach ziaren większych niż 0,05 mm, a więc piaski, żwiry, pospółki. Grunty spoiste tworzą po wyschnięciu zwarte bryły, grunty sypie rozsypują się na poszczególne ziarna.

Najbardziej istotna dla technologii robót ziemnych jest klasyfikacja gruntów pod względem trudności odspojenia. Grunty są sklasyfikowane na x kategorii, z których kategorie I, III, IV, V odnoszą się do gruntów odspajanych maszynami budowlanymi. W celu ułatwienia ustalenia kategorii gruntu z punktu widzenia trudności odspojenia sporządzony został tzw. Wykaz gruntów z podziałem na kategorie w zależności od trudności odspojenia. Korzystając z tego wykazu zestawionego alfabetycznie, można niezwłocznie odnaleźć odpowiadające im kategorie z punktu widzenia trudności odspajania.

Skarpy wykopów i nasypów muszą mieć pochylenie zapewniające im samostateczność przy uwzględnieniu warunków i sił, pod działaniem których będą się znajdować. Pochylenie skarp, wykopów i nasypów określa się tangensem kąta α, jaki tworzy płaszczyzna skarpy z poziomem. Wykopy czasowe powinny być wykonywane o pochyleniu skarpy zgodnie z normą.

2. Procesy technologiczne przy wykonaniu robót ziemnych.

1. Roboty przygotowawcze obejmujące:

• Oczyszczenie terenu z drzew i krzewów oraz zabezpieczenie ziemi roślinnej.

• Wytyczanie budowli ziemnych.

• Ujęcie i odprowadzenie wód opadowych.

• Obniżenie okresowe poziomu wód gruntowych.

• Spulchnienie gruntów.

1. Odspojenie i wydobycie urobku z ewentualnym załadunkiem na środki transportowe.

1. Transport urobku.

1. Wyładowanie i ułożenie urobku we wskazanym miejscu z ewentualnym rozplantowaniem i zagęszczeniem.

3. Obliczanie wielkości robót ziemnych.

Obliczanie objętości budowli ziemnych, określanych w m³ gruntu rodzimego, stanowi podstawę opracowania dokumentacji technologiczno - organizacyjnej oraz ustaleń kosztu tych budowli. Występują przy tym trudności wynikające z ukształtowania terenu i dlatego w praktyce inżynierskiej stosuje się dokładności obliczeń zależne od charakteru danej budowli i jej wielkości. Jako ścisłe określa się obliczenie objętości z błędem nie przekraczającym 3%. Podstawowym powodem nieścisłości w obliczeniach ziemnym budowli liniowych jest zmienność poprzecznych pochyleń terenu.

3.1. Obliczanie robót ziemnych przy niwelowaniu (wyrównywaniu terenu)

Metoda kwadratów. Przy stosowaniu tej metody niezbędny jest plan wysokościowy z warstwami co 0,25-0,5 m dla terenów równych i co 0,5-1 m dla terenów górzystych. Plan może być uzupełniony przez naniesienie warstwic dodatkowych metodą interpolacji liniowej. Na plan nanosi się siatkę kwadratów o boku 10-50 m w zależności od ukształtowania terenu i pożądanej dokładności obliczenia mas ziemnych. Następnie na plan nanosi się granice nasypów i wykopów projektowanego terenu, po czym dokonuje się obliczeń mas ziemnych dla każdego kwadratu terenu. Ustala się średni poziom h_i gdzie i oznacza numer kwadratu. Mając h_N - poziom niwelacji oraz a - długość boku kwadratu oblicza się objętość robot ze wzorów:

• dla nasypu V_in = a² (h_N - h_i)

• dla wykopu V_iw = a² (h_i - h_N)

W przypadku obliczania robót niwelacyjnych do określonego poziomu, ogólna objętość robót niwelacyjnych stanowi sumę objętości na poszczególnych kwadratów.

Często projektuje się jednak roboty niwelacyjne przy założenie bilansu mas ziemnych. Obliczanie projektowanej niwelacji przeprowadza się w dwóch stadiach:

• wstępne ustalenie poziomów przy założeniu bilansu mas ziemnych (objętość wykopów = objętości nasypów);

• ostateczne ustalenie poziomów, uwzględniające całość robót ziemnych i warunki ich wykonania, które mogą mieć wpływ na prawidłowość ustalenia niwelety.

Na siatce nanosi się wartości rzędnych w środkach kwadratów. Poziom odniesienia dobiera się tak aby wszystkie rzędne środków kwadratów miały wartość dodatnią. Rzędną niwelacji oblicza się za pomocą wzoru:

H = h_po + Σ h_s/n

Na ustalenie optymalnej niwelety mają wpływ:

1. Zwiększenie objętości gruntu w nasypach na skutek spulchnienia, przyjmuje się spulchnienie końcowe,

1. Zwiększone zapotrzebowanie gruntu na nasypy projektowane ponad poziom niwelety,

1. Nadwyżka gruntu z wykopów o poziomie dna poniżej projektowanej niwelety,

1. Nadwyżka lub niedobór gruntu dla obiektów w pobliżu terenu niwelowanego i związanym z nim zakresem robót

1. Względy ekonomiczne dyktujące odstępstwa od ścisłego zbilansowania nasypów i wykopów.

3.2. Obliczenie wielkości robót ziemnych pod budynek.

Objętość wykopu pod budynek można obliczać korzystając ze wzoru Simpsona:

V_wb = [(A₁ + A₂ +4A_o]*h/6

Ilość ziemi potrzebnej do zasypania fundamentów stanowi różnicę pomiędzy objętością wykopu V_wb a objętością obiektu poniżej poziomu terenu V_B i oblicza się ze wzoru

V_ZF = V_WB - V_B

4. Roboty przygotowawcze.

4.1. Oczyszczenie terenu z drzew i krzewów oraz zabezpieczenie ziemi roślinnej.

Roboty ziemne zazwyczaj muszą być poprzedzone oczyszczeniem terenu z rosnących na nim drzew i krzewów. Usuwać należy (i można) jedynie roślinność znajdującą się w obrębie lokalizacji szczegółowej zaprojektowanej do lokalizacji obiektów oraz z tych miejsc, które są faktycznie nieodzowne do prowadzenia budowy.

Do karczowania pni drzew i krzewów można stosować spycharki, ciągniki i koparki wyposażone w odpowiednie chwytaki. Pni ściętych drzew można nie karczować gdy wykop będzie wykonywany koparką o pojemności łyżki roboczej większej od 0,5 m³. Usuwają one pnie w czasie odspajania gruntu.

Bezpośrednio po karczowaniu musi być zdjęta ziemia roślinna (grubość do 15 cm). Oczywiście z terenu nie zadrzewionego zdejmujemy ziemię roślinną w pierwszej kolejności - dotyczy to również terenów na którym kształtowany będzie nasyp - w tym przypadku zdjęcie ziemi roślinnej ma również sens techniczny, gdyż humus osłabia istotnie nasyp. Zdjętą ziemię roślinną składuje się w pryzmach i wykorzystuje do rekultywacji terenu lub w celu wzbogacenia gleb niskowartościowych. Do odspajania, przemieszczania humusu stosuje się spycharki, równiarki, ładowarki, zgarniarki i samochody samowyładowcze.

4.2. Wytyczanie budowli ziemnych.

Tyczenie robót budowlanych ma na celu naniesienie na teren i utrwalenie na okres realizacji wymiarów budowli. Przeprowadza się je za pomocą instrumentów geodezyjnych z takim utrwaleniem wyznaczonych w terenie punktów charakterystycznych, aby zabezpieczyć ich niezmienny kształt i położenie na czas wykonywania robót. W przypadku tyczenia wykopów pod ławy fundamentowe budynku dookoła rzutu tego budynku wykonuje się ławice, lub fragmenty ławic na wszystkich narożach i załamaniach, na których zaznacza się ślady osi wszystkich ścian. Osie główne utrwala się kilkoma palami wbitymi w ziemię, aby móc odtworzyć osie w przypadku zniszczenia pali. W przypadku tyczenia wykopów i nasypów podłoża ziemnego tras komunikacyjnych utrwalenia wyznaczonych punktów przecięcia skarp nasypów i wykopów z powierzchnią terenu dokonuje się najczęściej za pomocą ustawienia w tych punktach szablonów składających się z desek przybitych do uprzednio wbitych kołków. Pochylenie desek szablonu odpowiada pochyleniu zaprojektowanego nasypu lub wykopu. Jeśli nasyp nie jest zbyt wysoki, to w osi można postawić słup z dwoma tabliczkami z których spód górnej tabliczki oznacza wysokość rzędnej roboczej nasypu wraz z zapasem na osiadanie, a góra dolnej tabliczki oznacza projektowaną rzędną roboczą nasypu po okresie osiadania.

4.3. Ujęcie i odprowadzenie wód opadowych i gruntowych.

Przed rozpoczęciem robót ziemnych należy zapewnić terenowi budowy odprowadzenia wód opadowych. Wody opadowe odprowadza się rowami o przekroju trapezowym o spadku dna 3-8%. Należy dążyć do grawitacyjnego odprowadzenia wody wykorzystując naturalne spadki w terenie otaczającym wykopy. Przy trudnościach ze spadkami naturalnymi wykonuje się studzienki zbiorcze z których odpompowuje się wodę. Nie dopuszczając do zalania wykopów wodą opadową wykonuje się w pobliżu ich krawędzi rowy zbierające i odprowadzające wodę. Odprowadza się ją grawitacyjnie do studzienek, z których woda jest odpompowywana.

W przypadku nieznacznego napływu wód gruntowych przesączających się przez dno i skarpy wykopu wykop należy otoczyć rowem odwadniającym odprowadzającym wodę do studzienek z których jest odpompowywana. Odpompowywanie wody musi być mało intensywne ponieważ może prowadzić do powstania ciśnienia hydrodynamicznego wymywającego drobiny gruntu i obniżenia jego wytrzymałości.

4.4. Obniżenie okresowe poziomu wód gruntowych.

Okresowe obniżenie poziomu wód gruntowych stosuje się w celu ułatwienia lub umożliwienia wykonania podziemnych elementów realizowanych obiektów. Do czasowego obniżenia poziomu wód gruntowych w wykopach budowlanych stosowana jest metoda depresji. Projekt obniżenia poziomu wód gruntowych wykonuje się na podstawie starannych badań warunków geologicznych i hydrologicznych. Obniżenie poziomu wody gruntowej można osiągnąć różnymi metodami, stosownie do właściwości gruntu oraz zamierzonego spadku poziomu wody do normalnego. Można je sklasyfikować następująco:

Pompowanie wody z dna wykopu; wykop rozpoczyna się od wykonania studzienki depresyjnej, z której pompuje się wodę. W miarę obniżania dna wykopu studzienkę należy pogłębiać. Po osiągnięciu przewidywanego poziomu należy wykonać drenaż płytowy, składający się z nasypu filtracyjnego i sączków. Sączki mogą być odprowadzone do rowków zbiorczych poza obrysem budowli, skąd woda spływa grawitacyjnie do studzienek. Metodę tą można stosować przy małym dopływie wody oraz jeśli ciśnienie spływowe nie powoduje wypłukiwania drobnych frakcji gruntu.

Ujęcie za pomocą studni i igłofiltrów; Studnie i igłofiltry (wbijane lub wpłukiwane) umieszczane są dookoła wykopu, przy czym studnie na koronie wykopu a igłofiltry w jego skarpach. Przepływ wody o kierunku w dół powodowany działaniem studni lub igłofiltrów korzystnie wpływa na właściwości gruntu bowiem ciśnienie spływowe zagęszcza grunt. Powyższy system pracuje niezawodnie do głębokości 4,0 m. Przy większych różnicach poziomów stosuje się układy wielopiętrowe. Najbardziej efektywne działanie studni i igłofiltrów zachodzi przy czystych warstwach piaszczystych i żwirowych. Odwodnienie tymi metodami może być stosowane tylko w przypadku gruntów sypkich i małospoistych.

Odwodnienie gruntów drobnoziarnistych; stosuje się tu drenaż elektroosmotyczny, polegający na wywołaniu ruchu katody, którą jest zwykle orurowanie studni głębinowej.

Ściany i przepony podziemne; stosuje się przy dużym napływie wód gruntowych, lub gdy zachodzi obawa występowania osiadań po obniżeniu zwierciadła wody. Należy pamiętać że przepona powinna być zagłębiona w warstwie o znacznie mniejszej przesiąkliwości od warstwy wodonośnej, w przeciwnym przypadku skuteczność takiej przepony może być niewystarczająca.

Obliczenia instalacji igłofiltrów oraz studni filtracyjnych przedstawione są w np. Kuczyński. Miejskie budowle podziemne i sanitarne. Przed decyzją o okresowym obniżeniu poziomu wody należy zbadać wahania poziomu wody gruntowej w ciągu roku, obniżenie poziomu wód gruntowych ograniczyć do minimum i jak najszybciej wykonać zaprojektowane roboty. Generalnie problemami związanymi z obniżaniem lustra wody gruntowej zajmują się specjaliści z geotechniki i fundamentowania.

4.5. Spulchnianie gruntów spoistych.

W wielu przypadkach należy przeprowadzić przed rozpoczęciem robót ziemnych spulchnienie gruntów spoistych. Pozwala to na uzyskanie większych wydajności pracy maszyn prowadzących i mniejszy stopień ich zużycia. Przy małych ilościach robót rozluźnienie gruntu przeprowadza się za pomocą łopat lub młotów pneumatycznych. Ponieważ praca młotami pneumatycznymi jest szkodliwa dla zdrowia przy większych ilościach zadań dla tego rodzaju maszyn zaleca się stosować koparkę ze specjalnym wyposażeniem.

Do spulchniania gruntów spoistych oraz zrywania nawierzchni utwardzonych stosuje się ciężkie ciągniki gąsienicowe wyposażone w urządzenie zrywarkowe - o od 1 do 7 zębach zależnie od głębokości pracy i kategorii gruntu (im grunt wyższej kategorii i głębokość większa tym mniej zębów - maksymalna głębokość spulchniania przekracza 2 m). Przy pracy w gruntach kategorii III - V urządzenia o dużej mocy można dodatkowo zaopatrywać w noże zamocowane do lemiesza (np. zgarniarki, spycharki, koparki) ułatwiające urabianie gruntu i pozwalające na niestosowanie wstępnego rozluźniania gruntu.

Przy rozluźnianiu gruntu nie można dopuszczać aby głębokość spulchnienia przekroczyła niweletę dna wykopu. Spycharki zaopatrzone w zęby oraz urządzenie zrywarkowe powinny być włączone do zespołów mechanizacji kompleksowej i dobierane swymi parametrami do parametrów przyjętych maszyn prowadzących (szerokość pasa pracy, głębokość warstwy spulchnianej itp.).

5. Zasady wykonywania wykopów i nasypów

5.1. Zasady wykonywania wykopów

1. Minimalizacja czasu wykonania - wykopy powinny być wykonywane w możliwie krótkim czasie co ogranicza możliwość naruszenia skarp i dna wykopu, a w przypadku stosowania obniżenia poziomu wody gruntowej zmniejsza ryzyko uszkodzenia obiektów sąsiadujących.

2. Nienaruszenie spójności gruntu dna wykopu - przy wykonywaniu gruntu należy pozostawić 0,1-0,3 m niewybranego gruntu (zależnie od dokładności pracy koparki) pod stopami i ławami który należy usunąć ręcznie bezpośrednio przed rozpoczęciem robót fundamentowych. W przypadku przekopania poniżej projektowanego poziomu nie można spodu wykopu zasypać gruntem lecz należy wypełnić np. chudym betonem.

3. Stateczność skarp - skarpy należy wykonać w odpowiednim nachyleniu, jeśli nie jest to możliwe należy odpowiednio zabezpieczyć ściany wykopu

4. Niedopuszczenie do spływu wód opadowych do wykopów - woda może prowadzić do utrudnień w robotach oraz może spowodować obsunięcie skarp wykopów. W wykopach o skarpach niezabezpieczonych po opadach konieczna jest natychmiastowa kontrola stanu wykonanych robót w celu zapobieżenia osuwaniu się skarp.

5. Stosowanie odpowiednim sposobów wykonawstwa - podstawowymi maszynami do wykonywania wykopów są koparki wyposażone w odpowiedni osprzęt roboczy. Do wykonywania płytszych wykopów (do 1,5 m) wykorzystywane są zgarniarki i spycharki, przy wykopach szerokoprzestrzennych o znacznej głębokości mogą być wykorzystywane ładowarki. Wykopy można wykonywać sposobem podłużnym lub poprzecznym.

5.2. Zasady wykonywania nasypów

1. Zabezpieczenie nasypu przed osiadaniem i bocznymi przesuwami - przez odpowiednie przygotowanie podłoża, nie stosowanie ziemi urodzajnej, gruntów nasypowych i ilastych, odpowiednie ułożenie warstw gruntów przepuszczalnych i nieprzepuszczalnych, stosowanie odpowiednich metod wykonawstwa.

2. Jednorodność gruntu nasypów lub jego warstw - należy stosować grunt jednorodny lub układać grunty jednorodne w warstwach nadając gruntom nieprzepuszczalnym formę dwuspadową.

3. Warstwowe zagęszczanie nasypów - warstwy o grubości zależnej od rodzaju gruntu i technologii zagęszczania.

4. Formowanie skarp nasypów na zboczach na uprzednio kształtowanych stopniach.

5. Zwiększenie wysokości nasypów o wielkość wynikającą z końcowego osiadania gruntów.

6. Stosowanie odpowiednich sposobów wykonawstwa - grunt dowożony samochodami samowyładowczymi, zgarniarkami, plantowany spycharkami, ładowarkami, zagęszczany walcami lub zagęszczarkami, wyrównywany równiarkami. Metody wykonawstwa - podłużna, poprzeczna.

6. Wydajność pracy maszyn do robót ziemnych.

Wydajność eksploatacyjną maszyn do robót ziemych określa się ze wzoru:

W_eks = 3600 q/t S_n S_zm S_s S_w , m³/h

gdzie:

q - liczba jednostek produkcji możliwa do wykonania w jednym cyklu, np. pojemność robocza łyżki koparki

t - czas cyklu roboczego, s

S_n - współczynnik napełnienia - współczynnik wyrażający proporcję pomiędzy objętością gruntu w naczyniu roboczym i objętością geometryczną naczynia;

S_s - współczynnik spulchnienia - współczynnik wyrażający proporcję pomiędzy objętością gruntu w stanie rodzimym a objętością w stanie spulchnionym;

S_zm - współczynnik uwzględniający zmniejszenie wydajności na skutek konkretnych warunków pracy

S_w - współczynnik efektywnego wykorzystania czasu roboczego w okresie zmiany roboczej.

7. Technologia robót ziemnych wykonywanych koparkami.

7.1. Koparki jednonaczyniowe.

Służą do odspajania gruntów I-IV kategorii i ładowania go na środki transportowe lub na odkład. Koparki jednonaczyniowe są maszynami o pracy cyklicznej. Podstawowym parametrem charakteryzującym koparki jednonaczyniowe jest pojemność naczynia roboczego oraz promień i głębokość (wysokość) kopania, promień i wysokość załadowania. Wydajność koparki zależy od pojemności łyżki, rodzaju osprzętu roboczego, czasu trwania cyklu roboczego, warunków atmosferycznych, organizacji robót, kategorii gruntu, głębokości kopania, kąta obrotu koparki oraz od tego czy wyładunek urobku następuje na środki transportowe czy na odkład. Koparki umieszczane są na podwoziu gąsienicowym, kołowym i samochodowym.

Nowoczesne koparki są budowane jako uniwersalne i mogą pracować z różnym osprzętem. Ze względu na rodzaj osprzętu koparki dzielimy na:

• podsiębierne - stosowane są do wykopów wąskoprzestrzennych i szerokoprzestrzennych średniej głębokości, w tym o wysokim poziomie wód gruntowych. Pracuje nad wykopem i ruchami podsiębiernymi, podciągając łyżkę z dołu do góry napełnia ją odspajanym gruntem. Stojąc na poziomie terenu mogą wykonywać wykop w gruncie mokrym, przy czym odwóz urobku może odbywać się na poziomie terenu, co w znacznym stopniu zmniejsza zużycie środków transportowych. Zaleca się wykonywanie wykopów koparkami z takim osprzętem.

• przedsiębierne - stosowane są do wykonywania dużych, głębokich i suchych wykopów szeroko-przestrzennych w gruncie do IV kategorii. Koparka porusza się po dnie wykopu, a łyżka napełniana jest ruchem przedsiębiernym od dołu ku górze. Ze względu na to, że koparka pracuje z dna wykopu poziom wody gruntowej powinien znajdować się poniżej dna wykopu.

• chwytakowe - stosowane są do wykonywania wykopów jamistych (pod studnie, wykopy fundamentów o małym rzucie, wykopy wąskoprzestrzenne w obudowie, do prac związanych z oczyszczaniem i pogłębianiem kanałów, robót przeładunkowych. Najmniejsza szerokość wykopu równa się w przybliżeniu szerokości rozwarcia szczęk chwytaka. Chwytak jest opuszczany pionowo, padając z rozwartymi szczekami na dno wykopu. Przy podnoszeniu pod działaniem siłowników szczęk zwierają się, zgarniając urobek do wnętrza chwytaka.

Koparki osiągają największą wydajność pracy gdy pracują z osprzętem przedsiębiernym. Przyjmując tą wydajność jako 100%, wydajność koparki podsiębiernej wyniesie 90%, z chwytakowej ok. 70%. Wydajność pracy na odkład jest o 20% większa niż przy załadunku urobku na środki transportowe. Wielkość naczynia roboczego koparki należy dobierać w zależności od wielkości robót np.: 500 m³ - 0,18 m³; 500-7500 - 0,25 - 1,2 m³;7500-125000 m³ - 0,40 -1,2 m³ itd.

Koparki mogą być wyposażone w wiele różnych osprzętów które rozszerzają znacznie zakres ich stosowania. Wymienić tu należy osprzęt ładowarkowy, dźwigowy, zrywarkowy, młot hydrauliczny i nożyce hydrauliczne. Osprzęt ten pozwala na wykonywanie prac załadunkowych i rozładunkowych oraz prac wyburzeniowych.

Obok koparek typowych, wymienionych wcześniej, stosowane są obecnie koparki z łyżką przegubową umieszczoną na wysięgniku teleskopowym, koparki na podwoziu kroczącym do prac w trudnym terenie oraz minikoparki do precyzyjnego wykonywania robót ziemnych w terenie o ograniczonej dostępności (bezpośrednio zastępują roboty ziemne wykonywane ręcznie).

Dobór rodzaju koparki zależy od: wielkości i rodzaju robót, warunków lokalnych, pory roku, pracochłonności i czasu realizacji. Organizując pracę koperek należy dążyć do zmniejszenia kąta obrotu nadwozia dla załadowania odspojonego urobku na środek transportowy, uzyskuje się to dzięki właściwemu podstawianiu jednostek transportowych pod zasięg pracy koparki. Kąt pomiędzy miejscem kopania, a środkiem koparki nie powinien przekraczać 60-70^o. Jeśli jest to możliwe koparka powinna znajdować się na szczycie skarpy, a ciężarówki powinny podjeżdżać tyłem do jej podnóża. Pojemność łyżki należy dobierać tak, aby całkowite załadowanie ciężarówki było możliwe w ciągu nie więcej niż czterech do siedmiu cykli roboczych. Zawartość łyżki koparki nie może być zrzucana do skrzyni ładunkowej, ale równomiernie rozkładana od strony osłony skrzyni ładunkowej w kierunku tyłu pojazdu.

Preferowanym rozwiązaniem przy transporcie urobku ziemnego wykopanego przez koparkę są samochody samowyładowcze (o nośności od 5 do 30 t), a w trudnym terenie ciężarówki przegubowe i wozidła terenowe (o nośności 20 - 40 t iwiększe).

7.2. Koparki wielonaczyniowe - służą do odspajania gruntu, czerpania lub przemieszczania urobku na środki transportowe lub na odkład. Rozróżniamy koparki do kopania bocznego, wzdłużnego oraz koparki kołowe. Są one generalnie wyposażenie kopalni odkrywkowych za wyjątkiem koparek do kopania wzdłużnego które stosuje się do kopania rowów.

8. Technologia robót ziemnych wykonywanych ładowarkami.

Ładowarki służą do odspajania, przemieszczania i załadunku gruntu oraz materiałów sypkich. Ładowarki jednonaczyniowe są maszynami o pracy cyklicznej. Ładowarki klasyfikuje się na 4 grupy:

• małe o poj. łyżki do 0,8 m;

• średnie o poj. łyżki do 1,6 m;

• duże o poj. łyżki do 3,2 m;

• bardzo duże o poj. łyżki ponad 3,2 m.

Ładowarki o większej mocy łączą w sobie pracę koparek spycharek i ładowarek. Ładowarki można stosować do wykonywania różnego rodzaju robót ziemnych obejmujących:

• makroniwelację terenu o gruntach kat. I-V z transportem urobku w łyżce do 200 m lub przy współpracy z samochodami samowyładowczymi. Korzystna jest wtedy praca ładowarek w zespołach po dwie co minimalizuje postój samochodu;

• wykonywanie wykopów średniej głębokości - ładowarki pracują jak koparka przedsiębierna;

• spychanie i zwałowanie urobku - ładowarka pracuje jak spycharka;

• załadunek uprzednio urobionych materiałów.

Ładowarki są maszynami uniwersalnymi i mogą pracować z wymiennym osprzętem np. łyżkami otwieranymi, ażurowymi, z osprzętem koparkowym, z osprzętem do załadunku i transportu różnych materiałów, z osprzętem do prac porządkowych na placu budowy itd.

Schematy pracy ładowarek przy urabianiu i załadunku gruntu są podobne do schematów pracy koparek przedsiębiernych, jednak bezpośredni załadunek urobku na jednostki transportowe wymaga manewrowania.

Wydajność ładowarki zależy od pojemności łyżki, rodzaju osprzętu roboczego, rodzaju wykonywanych robót i przyjętego schematu pracy, kategorii gruntu.

9. Technologia robót ziemnych wykonywanych spycharkami.

Spycharki służą do odspajania i przemieszczania gruntu na nieznaczne odległości (50 do 100 zależnie od ukształtowania terenu). Wyposażenie spycharek jest z reguły montowane na ciągnikach gąsienicowych. Podstawowym organem roboczym spycharek jest lemiesz. Obecnie najczęściej spycharki są o napędzie hydraulicznym z lemieszem nastawnym. Cechami konstrukcyjnymi spycharek stanowiącymi podstawę ich klasyfikacji jest moc silnika. Rozróżniamy spycharki:

• małe o mocy do 60 kW;

• średnie o mocy do 150 kW;

• duże o mocy ponad 150 kW.

Spycharki znajdują zastosowanie przy:

• niwelacji terenu, przy niedużych odległościach przemieszczania gruntu do 50-100 m - przy większych odległościach należy stosować zgarniarki;

• kształtowaniu nasypów, przy rozmieszczaniu ziemi dowiezionej przez samochody samowyładowcze;

• obsypywaniu dolnych partii wykopów, zasypywaniu wykopów wąskoprzestrzennych;

• utrzymywania porządku w wykopach wykonywanych przez koparki i zgarniarki szczególnie tras przejazdowych, podgarnianie gruntu w zasięg pracy koparki;

• wykonywanie nasypów o wys. do 2 m z ziemi z okopów;

• współpraca ze zgarniarkami jako pchacz;

• spulchnianie gruntów lub zmarzniętych kruszyw - z osprzętem zrywakowym.

Pracę spycharek należy organizować tak aby przebiegała ona na spadkach terenu. Powoduje to zwiększenie wydajności np. przy spadku 5^o o blisko 20% w stosunku do pracy w terenie płaskim. Przy pracy pod wzniesienie praca spycharki staje się mało wydajna - przy 15^o wzniesieniu wydajność spada o 50%.

Przemieszczanie urobku może następować sposobem terenowym, w którym urobek jest przemieszczany w terenie lub łożyskowym w którym tworzy się specjalne łożysko do przemieszczania urobku na odległości do 100 i więcej metrów. Przy przemieszczaniu gruntów odspojonych korzystne jest tworzenie zespołów dwóch lub trzech spycharek.

Wydajność spycharki zależy od pojemności łyżki, rodzaju osprzętu roboczego, odległości przemieszczania gruntu, kategorii gruntu.

10. Technologia robót ziemnych wykonywanych zgarniarkami.

Zgarniarki są maszynami wieloczynnościowymi, ponieważ ich konstrukcja robocza pozwala na następujące działania robocze

• skrawanie gruntu z jednoczesnym napełnieniem skrzyni, przy tym procesie zgarniarka powinna współpracować ze spycharką, spełniającą rolę pchacza

• przewóz gruntu

• warstwowe, równe rozścielanie przywiezionego gruntu na miejscu kształtowania nasypu. Pozwala to na wyeliminowanie innych maszyn do robót ziemnych.

Zgarniarki służą przede wszystkim do robót niwelacyjnych oraz drogowych. Mogą również służyć do wykonywania suchych wykopów szerokoprzestrzennych o głębokości nie przekraczającej 1,5 - 3,0 m.
Klasyfikacja zgarniarek wynika z ich cech konstrukcyjnych:

• pojemność skrzyni (małe do 5 m³; średnie 6-14 m³; oraz duże ponad 15 m³);

• ciągnik holujący (gąsienicowe (rzadko) oraz kołowe);

• łączenie zgarniarki z ciągnikami (przyczepne (rzadko) oraz samojezdne, samojezdne wieloczłonowe);

• napełnienie i opróżnienie skrzyni (napór gruntu lub urządzenia wspomagające).

W celu zapewnienia odpowiedniej mocy przy napełnianiu skrzyni roboczej (dużo większej niż w pozostałych operacjach cyklu) zgarniarki łączy się w zespołu tzw. push-pull, stosuje się pchacze bądź wyposaża w dodatkowy silnik nad tylnią osią. W gruntach kat. III i IV wyposaża się nóż zgarniarki w zęby spulchniające grunt. Efektywna praca zgarniarki wymaga odpowiednich frontów pracy oraz przygotowanych dróg dojazdowych. W zależności od wielkości zgarniarki efektywne ich stosowanie odbywa się przy odległościach transportowych od 300 do 5000 m. Odległość transportu urobku decyduje o wydajności ich pracy.

11. Równiarki

Równiarki skonstruowano na potrzeby budowy dróg kołowych i lotnisk na etapie wykończeniowych robót ziemnych oraz nawierzchniowych. Są bardzo przydatne zbieraniu ziemi roślinnej, niwelacji i wyrównywaniu terenu, kształtowania skarp i nasypów, profilowania dróg gruntowych, wykonywania rowów odwadniających oraz konserwacji dróg stałych. Narzędziem roboczym równiarki jest lemiesz, ustawiany pod kątem w płaszczyznach pionowej i poziomej, zależnie od rodzaju wykonywanych robót ziemnych. Lemiesz można także przesuwać poza oś podłużną podwozia maszyny. Zasadą jest że równiarki wyposaża się w lemiesz czołowy, a w razie potrzeby w zrywak, instalowany na ramie z tyłu maszyny, poza jej silnikiem.

Równiarki skrawają grunt z dokładnością do 5 cm w stosunku do projektowanej niwelety. Podobną dokładność uzyskuje się po przemieszczeniu odspojonego gruntu na kształtowanym nasypie. Pochylenie lemiesza ponad poziomem lub poniżej poziomu terenu umożliwiają kształtowanie skarp i wykonywanie rowów przydrożnych. Ażeby przeciwdziałać zsuwaniu się równiarki przy jej pracy na pochyłości, albo przesuwaniu się maszyny przy wyrównywaniu skarp operator ma możliwość pochylenia kół.

12. Zagęszczanie gruntów w nasypach.

12.1. Wiadomości ogólne.

Zagęszczanie gruntu odbywa się w sposób naturalny lub sztuczny.

Zagęszczanie naturalne dokonuje się na skutek nacisku górnych warstw na dolne. Pomagają temu opady atmosferyczne, zmiany temperatur zewnętrznych oraz obciążenia nasypu (np. komunikacyjne).

Zagęszczanie sztuczne gruntów polega na przyśpieszaniu tych procesów przez stosowanie odpowiednich środków mechanicznych. Sztuczne zagęszczanie przynosi nie tylko zmniejszenie porowatości gruntu, ale również polepsza podstawowe cechy budowlane gruntu, jak zwiększenie wytrzymałości, zmniejszenie współczynnika filtracji, zmniejszenie zdolności nasycania wodą. Sztuczne zagęszczanie gruntu powinno być dokonane przy zasypywaniu dookoła wszelkich obiektów i instalacji zewnętrznych, na dojazdach do mostów i wiaduktów oraz gdy bezpośrednio po wykonaniu nasypów buduje się sztywną nawierzchnię drogową. W budownictwie wodnym zagęszczanie gruntu stosuje przy zaporach i innych budowlach ziemnych znajdujących się pod stałym naporem wody.

Przebieg zagęszczania gruntu w nasypach zależny jest od cech fizycznych gruntu, jego składu granulometrycznego, wilgotności gruntu, sposobu w jaki nasyp został wykonany, od stosowanej metody zagęszczania oraz od rodzaju i charakteru pracy maszyn użytych do zagęszczania.

Wilgotność optymalna jest to wilgotność przy której gęstość objętościowa szkieletu gruntowego jest największa. Dla danego gruntu wyznacza się ją doświadczalnie. W przypadku gdy wilgotność gruntu jest zbyt mała powstają przy zagęszczaniu opory, których pokonanie wymaga zwiększonego nakładu energii wyrażającego się niejednokrotnie dwu- a nawet trzykrotnym zwiększeniem liczby przejazdów maszyny zagęszczającej po jednym śladzie w stosunku do tej liczby przejazdów, jaka byłaby konieczna przy wilgotności optymalnej. Ze względu na podstawowe znaczenie wilgotności gruntu dla procesu zagęszczania nie należy dopuszczać do utraty wilgotności naturalnej świeżo spulchnionego gruntu i przystępować do zagęszczania bezpośrednio po wykonaniu nasypu, zwykle bowiem wilgotność gruntu rodzimego jest wilgotnością optymalną.

Zasięg zagęszczania podlega zmianom zależnym od rodzaju gruntu i metody zagęszczania. W zasadzie stopień zagęszczenia zmniejsza się wraz z powiększeniem głębokości.

Określenie liczby przejść maszyny po warstwie o określonej grubości stanowi podstawowy problem praktyczny i ekonomiczny przy zagęszczaniu. Przed rozpoczęciem zagęszczania należy więc wykonać próbne zagęszczanie i na tej podstawie określić liczbę niezbędnych przejść maszyny zagęszczającej.

Przewożenie urobku gruntowego na nasypy ciężkimi środkami transportowymi (zgarniarki, ciężkie samochody samowyładowcze) może zmniejszać liczbę koniecznych przejść maszyny zagęszczającej lub stanowić wystarczający sposób do osiągnięcia wymaganego dla tych nasypów zagęszczenia gruntu, bez potrzeby stosowania specjalnych mechanicznych środków zagęszczających. Należy tu zwrócić uwagę, że stosowanie spycharek do zagęszczania gruntów nie jest skuteczne. Nacisk gąsienic na grunt jest relatywnie mały i przy jego zagęszczaniu ma marginalne znaczenie.

Podstawowe zasady zagęszczania nasypów drogowych są następujące:

• Urobek dowożony na nasyp drogowy ma być rozkładany warstwami grubości od 0,15 - 0,30 m.

• Urobek powinien być starannie wyrównany, najlepiej za pomocą spycharki lub równiarki.

• Kierunek dowożenia urobku należy zmieniać w zasadzie przy każdej następnej warstwie, zachowując jednak kierunek robót bez zmian. Taki sposób prowadzenia robót zapewnia jednakową liczbę przejazdów środków transportowych w każdym przekroju nasypu.

• Wilgotność urobku stosowanego w nasypie powinna być bliska wilgotności optymalnej.

Wyróżnia się trzy podstawowe metody zagęszczania gruntów: wałowanie, ubijanie i wibrowanie.

12.2. Zagęszczanie gruntów przez walcowanie. Do zagęszczania stosowane są walce statyczne: gładkie, kołkowane i wielokołowe. Walce gładkie są stosowane do zagęszczania gruntów sypkich kamienistych warstwami o gr. 20 - 30 cm, a gruntów spoistych warstwami o grubości 10 - 15 cm. Zagęszczanie tymi walcami gruntów piaszczystych jest mało skuteczne. Prędkość jazdy walców gładkich przy walcowaniu wynosi 8 km/h. Walce gładkie stosuje się jako doczepne lub samojezdne. Tak jedne i drugie mają walce robocze napełnione balastem: wodą lub piaskiem. Powierzchnia zagęszczanego gruntu pozostaje gładka co utrudnia wykonanie dobrego połączenia warstw gruntu między sobą. W walcach okołkowanych kołki mocuje się bezpośrednio na płaszczu stalowym walca lub w obręczach stalowych, mocowanych wkrętami do walca roboczego. Przy wałowaniu walcami okołkowanymi zagęszczeniu podlegają najpierw dolne części warstwy gruntu. Stopniowo proces zagęszczania przebiega ku górze, powodując mniejsze zagłębianie się kołków. Górna warstwa o grubości 3 - 5 cm pozostaje nie zagęszczona. Przemieszcza się ją na dalej kształtowany nasyp lub zagęszcza walcem gładkim. Głębokość zagęszczanej warstwy nie może być większa niż 1,2 długości kołków. Walce okołkowane pracują najlepiej w gruntach gliniasto-piaszczystych o średniej wilgotności, w gruntach gliniastych i ilastych dostatecznie spoistych. Do gruntów sypkich, luźnych, glin lepkich walce te nie nadają się. Grubość zagęszczanej warstwy wynosi 25 - 35 cm. Walce wielokołowe na pneumatykach służą do zagęszczania gruntów luźnych oraz gruboziarnistych i stawiane są na równi z okołkowanymi, przy zagęszczaniu gruntów wilgotnych i piaszczystych są w pracy od nich bardziej efektywne. Walce wielokołowe są zespołami odpowiednio obciążonych kół samochodowych osadzonych na jednej lub dwóch osiach. Podstawowym warunkiem jest takie osadzenie kół, ażeby wszystkie stykały się z nierówną przeważnie powierzchnią gruntu i wywierały nań jednakowy nacisk; uzyskuje się to poprzez odpowiednie zawieszenie kół. Walce stosuje się do zagęszczania warstw gruntu o grubości do 60 cm. Liczba przejazdów dająca maksymalne zagęszczenie jest z reguły mniejsza niż innych typów walców i wynosi od 6 do 12.

Wydajność walców oblicza się z wzoru:

W_w = 1000 v (B-b) S_w/n, m²/h

gdzie: v - prędkość jazdy walca, km/h

B - szerokość robocza walca, m

b - szerokość pokrywania się sąsiadujących pasów wałowania, m

S_w - współczynnik wykorzystania czasu roboczego,

n - liczba przejazdów walca po jednym śladzie.

12.3. Zagęszczanie przez ubijanie. Stosuje się płyty wolnospadowe, ubijaki spalinowe, elektryczne i pneumatyczne oraz samobieżne maszyny ubijające. Płyty wolnospadowe są wyposażeniem roboczym koparek uniwersalnych; masa płyt wynosi do 3 t a wysokość swobodnego spadania 1,5 do 2,0 m. Częstotliwość uderzeń od 12 do 25 na minutę. Działanie ubijaka spalinowego polega na wykorzystaniu energii spalania mieszanki powietrzno - paliwowej w komorze ubijaka pracującego jako silnik dwusuwowy. Ciężar ubijaków waha się w szerokich granicach od 65 do 2500 kg. Wysokość skoku ubijaków spalinowych wynosi 20 - 50 cm. Ubijaki ciężkie, dzięki pochyłej osi, przy każdym skoku posuwają się do przodu na odległość do 15 cm. Ubijaki elektryczne i pneumatyczne są stosowane do zagęszczania przy mniejszym zakresie robót, mają ciężar do 150 kg i częstotliwość uderzeń do 600 na minutę. Samobieżne maszyny ubijające mają wyposażenie robocze w postaci ubijaków w liczbie 4 do 8 szt, masa pojedynczego ubijak 1500 - 2500 kg spadają z wysokości 50 - 150 cm.

12.4. Zagęszczanie wibracyjne. Efektywnie wypiera inne metody zagęszczania gruntów, szczególnie ubijaki wibracyjne dzięki wysokiej efektywności wypierają ubijaki spalinowe, pneumatyczne i wibracyjne. Metoda wibrowania jest skuteczna w gruntach sypkich i ziarnistych tym bardziej im większa jest różnorodność składu granulometrycznego. Również grunty piaszczysto-gliniaste ulegają wibracji. Grunty spoiste bardzo trudno poddają się wibracji albo nie poddają się wcale. Metoda wibrowania jako metoda zagęszczania gruntu może być stosowana w sposób samodzielny lub w sposób mieszany w połączeniu z ubijaniem bądź wałowaniem. Mieszane metody znacząco zwiększają możliwości zagęszczania gruntu i w ostatnich latach znacząco się rozpowszechniły.

Maszyny i urządzenia wibracyjne mogą być przemieszczane ręcznie, ciągnikami jako maszyny przyczepne oraz własnym napędem (samobieżne). Różnorodność typów i możliwości zagęszczania urządzeń wibracyjnych jest bardzo szeroka, począwszy od ręcznych ubijaków o ciężarze 50 - 150 kg i głębokości działania 20 -30 cm, aż do urządzeń wibroflotacyjnych o głębokości działania 30 m. Ubijaki wibracyjne sterowane ręcznie stosowane są w wielkościach od 50 do 150 kg. Stosuje się je do zagęszczania zasypywanych rowów instalacyjnych oraz do małych ilości gruntów. Zagęszczarki wibracyjne stanowią najliczniejszą grupę maszyn do warstwowego zagęszczania gruntów. Elementem zagęszczającym jest płyta wibracyjna z wibratorem napędzanym silnikiem elektrycznym lub spalinowym. Głębokość zagęszczania takich wibratorów wynosi od 0,3 do 1,0 m. Walce wibracyjne produkowane są jako walce sterowane ręcznie, przyczepne lub samojezdne. wykorzystywane są do zagęszczania podsypek piaskowych, podłoży piaskowych i tłuczniowych pod drogi, dróg żwirowych, alei parkowych. Walce wibracyjne budowane są jako gładkie, okołkowane i kratowe (duże bryły gruntu lub kamienie). Walce sterowane ręcznie mają ciężar nie przekraczający 1 T, walce przyczepne 4 - 12 T, walce samojezdne 8 - 12 t.

Zagęszczanie gruntu

Zagęszczanie ma na celu zlikwidowanie szkodliwych skutków osiadania gruntu lub materiału nasypowego. Pomiędzy nieściśliwymi ziarnami gruntu każdej warstwy nasypu zawsze znajdują się pory, bańki powietrza itp. Te elementy muszą zostać ściśnięte do minimum, a w idealnym stanie całkowicie zlikwidowane. W porach tych znajdują się powietrze i mniejsze lub większe ilości wody. Statycznie działające maszyny ( walce bez wibracji) tylko z powodu swego dużego ciężaru są w stanie zawarte powietrze i wodę wypchać z nasypu. Lepsze osiągnięcia uzyskujemy po przez urządzenie działające dynamicznie ( walce z wibracją, płyty wibracyjne, ubijaki stopowe, itp.).W celu optymalnego ustawienia ziaren gruntu należy przezwyciężyć ich wzajemne siły cierne. Poprzez okresowo działające siły podczas zagęszczania umożliwia się poszczególnym ziarnom gruntu swobodne przemieszczanie się wobec siebie i ustawienie w optymalnej warstwie. Aby jednak tego dokonać musimy na krótki okres czasu te warstwy gruntu poluzować. Brzmi to paradoksalnie, ale te poczynania są nieodzowne dla dobrego zagęszczania. Różne rodzaje gruntu ( zmienność, ziarnistość) zagęszczamy też w różnym stopniu. Niejednakowej wielkości ziarna zagęszczają się łatwiej od ziaren jednakowej wielkości. Grunty spoiste z małymi, drobnymi porami wypełnionymi wodą zagęszczają się w dobrym stopniu. Bez lub z za dużą ilością wody zagęszczanie jest praktycznie niemożliwe. W zależności od rodzaju gruntu zawartość wody powinna wynosić ok.:

• - grunt gliniasty 25 - 30%

• - piasek 10 - 12%

• - mieszanka piasku i żwiru 5 - 8%

Co chcemy osiągnąć przez zagęszczanie?:

• - zmniejszenie porowatości gruntu

• - zwiększenie odporności na przesunięcia warstw gruntu

• - zwiększenie nacisku stabilności budowli ziemnych i warstw budowlanych

• - wyeliminowanie możliwości nasiąkania wodą

• - wyeliminowanie późniejszego osiadania gruntu w wyniku nacisku innych elementów

• - wyeliminowanie skutków obciążeń dynamicznych

• - zwiększenie odporności na działanie warunków atmosferycznych

Zagęszczanie gruntu: wiąże się z likwidacją porów w gruncie (w porach tych znajduje się woda) wynikiem zagęszczania jest wyższa gęstość materiału wibrowanego, zapobieżenie ściśliwości gruntu, zapobieżenie przenikania wody, zwiększenie obciążenia mechanicznego gruntu. Zagęszczanie asfaltu: wiąże się ze zwiększeniem gęstości i utworzenie gładkiej powierzchni (powierzchnia asfaltowa zbudowana jest z kilku warstw wzajemnie uzupełniających się) wynikiem zagęszczania jest zwiększona gęstość poszczególnych warstw asfaltowych, zapobieżenie nasiąkania wody przez asfalt, zapobieżenie przenikania wody. Zagęszczanie kostki brukowej i kamienia naturalnego: wiąże się z likwidacją zwiększenia obciążenia podłoża, utworzenie równej i gładkiej w optycznej formie powierzchni (powierzchnie z kostki bukowej i kamienia naturalnego układane są na równej i lekko zagęszczonej warstwie piasku, podczas zagęszczania kamienia i kostki zalecanie jest używanie płyt miękkich chroniących powierzchnie i rogi zagęszczanego materiału przed uszkodzeniem) wynikiem zagęszczania jest optycznie równa i gładka powierzchnia, zwiększone obciążenie podłoża. Zagęszczanie kostki brukowej

• - Kostka grubości 4 - 6 cm płyta wibracyjna o wadze 80 - 180 kg

• - Kostka grubości 8 cm płyta wibracyjna o wadze 140 - 250 kg

• - Kostka grubości 10 cm płyta wibracyjna o wadze 250 - 400 kg

Do zagęszczania kostki brukowej stosuje się płyty wibracyjne jednokierunkowe i rewersyjne, należy dodać, że grupa płyt wibracyjnych rewersyjnych stanowi grupę maszyn cięższych na ogół ponad 130 kg. Jednocześnie należy powiedzieć że użytkowanie płyt rewersyjnych jest wygodniejsze i ekonomiczniejsze z powodu większej wydajności. Podczas zagęszczania tymi maszynami nie pozostaje żadne wolne miejsce, jak również istnieje możliwość zagęszczania przy każdej przeszkodzie lub zakątku. Rozróżniamy dwa rodzaje zagęszczania: zagęszczanie statyczne i zagęszczanie dynamiczne. Podczas statycznego zagęszczania działa na zagęszczaną powierzchnię tylko nacisk maszyny na grunt. Maszyna np. walec przejeżdża po zagęszczanej powierzchni i siłą swego ciężaru dociska i zagęszcza grunt w jego górnej powierzchni. Tego rodzaju zagęszczanie znajduje zastosowanie tylko w przypadku zagęszczania asfaltu. Przy zagęszczaniu dynamicznym na grunt działa nacisk masy maszyny i siła odśrodkowa wytworzona przez wibrator. Podczas ubijania lub zagęszczania urządzeniem wibracyjnym następują wzajemne przesunięcia ziaren materiału. Podczas tego rodzaju przemieszczeń usuwamy wszelkie pory i wolne przestrzenie redukując je do minimum. W ten sposób uzyskujemy grunt o dużej stabilności wysokiej odporności na ściśliwość. Każda maszyna musi zostać wyposażona w wibrator (mimośrodowy, wał niewyważony, itp.) w celu wytworzenia drgań. Masa niewyważona znajdująca się na wale wprowadzona zostaje w ruch obrotowy i wytwarza w ten sposób drgania. Drgania te przenoszone są na cały korpus maszyny.Wysokość podskoku maszyny zależna jest od stosunku skutecznej masy niewyważonej i całkowitego ciężaru wibrującej masy. W przypadku zagęszczarek wibrująca masa składa się z płyty dolnej i połączonej z nim na stałe wibratorem. W przypadku walcy składa się natomiast bandaży, dolnej ramy nośnej wibratora. Amplituda nie jest zależna od częstotliwości pracy maszyny. Amplituda rośnie proporcjonalnie do masy niewyważonej (przy stałym ciężarze). Amplituda maleje proporcjonalnie przy rosnącym ciężarze (przy stałej masie niewyważonej). W praktyce pewną rolę odgrywa również masa górnej części maszyny (podstawa silnika, silnik) oraz zastosowanie tłumienia wibrującej części maszyny (amortyzatory gumowe). Wydajność zagęszczania maszyny zależna jest od 4 zmiennych:

• - od ciężaru maszyny

Skuteczność zagęszczania maszyny zależna jest częściowo od masy całkowitej maszyny. Ciężar maszyny zostaje w przypadku ubijaków stopowych i zagęszczarek przeniesiona przez płytę dolną na podłoże, natomiast w przypadku walcy poprzez bandaże. Wyższy ciężar maszyny w praktyce oznacza większe działanie wgłębne. W ten sposób można zagęszczać grubsze warstwy materiałów. Skuteczność takiego zagęszczania jest również wyższa

• - od masy niewyważonej

Ciężar maszyny wibracyjnej składa się z dwóch składowych: Statycznego ciężaru maszyny, Dynamicznego ciężaru maszyny. Na dynamiczny ciężar maszyny składa się ta część maszyny, która zostaje wprowadzona w drgania za pomocą wibratora. Im większa masa dynamicznej części maszyny tym większe działanie wgłębne maszyny

• - od częstotliwości i amplitudy

Częstotliwość i amplituda mają wpływ na działanie wgłębne maszyny. Amplituda podaje wysokość poderwania i uderzenia maszyny w podłoże spowodowane działaniem siły odśrodkowej . Częstotliwość podaje ilość uderzeń maszyny o podłoże w ciągu jednej sekundy. Wysoka amplituda powstaje poprzez działanie dużej siły odśrodkowej i niskiej częstotliwości. W ten sposób możemy zagęszczać wysokie warstwy materiału z bardzo dobrym efektem. Maszyny o takiej budowie znajdują zastosowanie przy zagęszczaniu gruntu. Maszyna o małej amplitudzie w połączeniu z wysoką częstotliwością pow. 50 Hz bardzo dobrze nadaje się do zagęszczania piasku, żwiru, szutru, kostki brukowej i asfaltu. Tego rodzaju maszyny mają mniejsze działanie wgłębne i nie są przydatne przy zagęszczaniu ciężkich wiążących gruntów)

• - od szybkości pracy

Szybkość pracy wpływa bezpośrednio na działanie wgłębne. W praktyce zastosowanie mają następujące reguły: Im wolniej porusza się maszyna przez to większa energia działa na grunt. Im szybciej porusza się maszyna przez to mniejsza energia działa na grunt. Obydwie reguły mają zastosowanie przy pełnej mocy pracy maszyny. Poniżej podane rysunki plastyczne pokazują zależność efektywności pracy maszyny w stosunku do jej szybkości Warunki właściwego zagęszczania, efektywne i właściwe zagęszczanie zależne jest od:

• - rodzaju zagęszczanego materiału

Mieszane grunty o różnej ziarnistości - jest to mieszanka gruntów spoistych i niespoistych, ziarna w tych gruntach mają różne wielkości, tego rodzaju grunty spotykamy najczęściej, są to np. glina, muł, ił, żwir, piasek, kamienie. Niespoiste grunty - są to grunty o dużej ziarnistości np. kamień, żwir, gruboziarnisty piasek. Pomiędzy pojedynczymi ziarnami gruntu znajdują się duże pory i luki. Grunty te bardzo dobrze przepuszczają wodę jednocześnie nie nasiąkają, ziarna są odporne na działanie atmosferyczne. Grunty spoiste - są to grunty o drobnej ziarnistości np. iły i gliny. Pomiędzy drobnymi pyłkowymi ziarnami gruntu znajdują się wolne przestrzenie. Przestrzenie te są bardzo zwarte przypominając budowę plastra miodu. Zaletą tych drobnych przestrzeni jest to że bardzo wolno nasiąkają wodą jednocześnie raz wchłonięta woda bardzo długo jest utrzymywana. W suchych warunkach grunty te mają bardzo dużą wytrzymałość na obciążenia. Ziarna tych gruntów nie są odporne na działania czynników atmosferycznych.

• - zdolności zagęszczania materiału

Grunty mieszane - Tego rodzaju grunty zagęszcza się dość dobrze. Różnorodność ziaren, ich rozmieszczenie jak i wzajemne siły tarcia powodują, że grunty te bardzo dobrze nadają się do zagęszczania. Pod wpływem działania sił (wibracji, uderzania ubijaka stopowego) małe ziarna przemieszczają się w pory i luki pomiędzy dużymi ziarnami powodując idealne ich rozmieszczenie a tym samym zagęszczenie. Tak zagęszczony grunt nie posiada prawie żadnych luk i porów. Grunty niespoiste - Tego rodzaju grunty również zagęszczają się dość dobrze. Bardzo ważne jest, aby grunt ten zawierał różnorodność ziaren tak, aby poprzez przesunięcia mogły one ulec zagęszczeniu. Grunty spoiste - Tego rodzaju grunty są trudne do zagęszczania. Zagęszczanie jest tylko możliwe poprzez ubijanie lub działanie dużych sił wibracyjnych. Celem tego zagęszczania jest wytłoczenie wody z porów między ziarnami gruntu, przesunięcie jej na powierzchnię w celu szybkiego odparowania. Najlepiej zagęszczają się grunty mieszane o gładkich i zaokrąglonych rogach. Grunty z ziarnami ostrokątnymi zagęszczają się trudniej, są za to bardziej odporne na obciążenia. Zdolność zagęszczania gruntu jest zależna od rozmieszczenia ziaren w podłożu. Rozróżniamy dwa rodzaje: grunty ściśliwe i grunty nieściśliwe. Grunty o jednakowych ziarnach nazywamy gruntem nieściśliwym, natomiast grunt o różnych wielkościach ziaren nazywamy gruntem ściśliwym. Wilgotność gruntu jest to proporcja ilości wody do suchej masy gruntu. Wilgotność gruntu podaje w procentach wagowych. Wpływ wody na właściwe zagęszczanie można odczytać robiąc pomiary zagęszczania gruntu. Jednostką zagęszczenia gruntu jest Proctor. Pomiar zagęszczania i jego wielkości opisane zostały w Normie DIN 18127. Zbyt mała ilość wody powoduje duże opory cierne pojedynczych ziaren gruntu. Zagęszczanie jest możliwe przy zastosowaniu dużej energii. Optymalna ilość wody w gruncie działa jak smar powodując znaczne obniżenie cierności poszczególnych ziaren w gruncie. Zbyt duża ilość wody w gruncie działa jak smar powoduje wypełnianie porów i znaczne utrudnienie zagęszczania. Obciążalność gruntu zależna jest również od zawartości wody. Wraz z malejącą ilością wody przekształcają się grunty ściśliwe z formy płynnej poprzez plastyczną do półtrwałej, a następnie do stałego twardego podłoża.

• - rodzaju używanego sprzętu

Opracowano przez WEBER Maschinentechnik

13. Obudowy wykopów wąskoprzestrzennych i komorowych.

13.1. Wymagania dotyczące stosowania obudów wykopów.

Przy budowie sieci terenowych zachodzi konieczność stosowania obudów. Wykopy w gruntach I i III kategorii o głębokości większej od 1,0 m wymagają pełnej obudowy, a przy gruntach III i IV do 1,5 m głębokości nie trzeba obudowywać ścian wykopu wąskoprzestrzennego. Przy głębokościach od 1,5 do 3,0 m w gruntach tych kategorii obudowa może być ażurowa, natomiast po przekroczeniu 3 m obudowa musi być pełna. Przy kategoriach V i VI do 1,8 m głębokości wykopy nie wymagają obudowy. Obudowa ażurowa może być stosowana przy głębokościach ponad 1,8 m do 3,5 m. Głębsze wykopy wymagają obudowy pełnej.

Stosowane sposoby obudowy wykopów wąskoprzestrzennych można klasyfikować następująco:

• tradycyjny;

• w obudowie wbijanej i rozpieranej;

• w obudowie z płyt odpowiednio rozpartych.

13.2. Tradycyjna obudowa wykopów.

Tradycyjną obudowę wykopów wąskoprzestrzennych wykonuję się w miarę pogłębianego wykopu. Bale pionowe o wysokości nie mniejszej od projektowanej głębokości ustawia się parami naprzeciw siebie. Poza nie układa się bale poziome. Równolegle z pogłębianiem wykopu wbijane są bale pionowe, obniża bale poziome i dokładane z góry dalsze bale. Bale pionowe - słupki są rozpierane rozporami, które umieszcza się ponad odcinkami desek przybitymi do słupków. Rozpory wykonuje się z drewna okrągłego, rozpierając dodatkowo klinami z twardego drewna, wbijanymi od góry między bale i rozpory. Rozpory drewniane mogą i powinny być zastąpione rurowymi ze śrubą rzymską.

Sposoby zabezpieczenia skarp wykopów przedstawia rysunek. Deskowanie drewniane skarp jest wypierane przez elementy stalowe z blachy profilowanej.

13.3. Obudowa wbijana i rozpierana.

Obudowa wbijana i rozpierana jest stosowana w przypadkach wykopów z napływem wód gruntowych oraz w wykopach o głębokości ponad 3,5 m. W wykopach suchych i płytszych od 3,5 m obudowy wbijanej nie należy stosować ze względu na stosunkowo wysokie koszty.

Obudowę wbijaną można stosować w gruntach, które umożliwiają wbijanie grodzic, a więc w gruntach niespoistych w stanie luźnym lub zagęszczonym oraz gruntach spoistych w stanie plastycznym. Jako elementy do obudowy metalowej stosuje się grodzice metalowe - stalowe lub aluminiowe. W Polsce produkowane są (na zamówienie) grodzice stalowe zamkowe GZ-4 i bezzamkowe KS-7. Za granicą nowoczesna obudowy z grodzic produkowane są przez firmy KRINGS VERBAU, KRUPP LONRHO DOMESLE itd.

Grodzice mogą być wbijane za pomocą kafarów lub wibromłotów oraz wciskane. W pierwszym przypadku takie wbijanie określa się mianem metody kafarowej, w drugim i trzecim - bezkafarowej.

13.3.1. Metoda kafarowa. Metoda ta jest stosowana najczęściej w trudnych warunkach gruntowych lub jako metoda dodatkowa w połączeniu z metodą wibracyjną. Zdarza się, że w bardzo spoistych gruntach postęp robót przy zastosowania wibratora jest znikomy. Do wbijania profili stalowych w tym wypadku stosowany jest młot hydrauliczny o masie 6,0 do 9,0 ton. Zaletą tej metody jest jej szybkość oraz skuteczność nawet przy gruntach spoistych i z zawartością frakcji kamienistej. Hałas w nowoczesnych metodach nie przekracza 85 dB.

13.3.2. Metoda bezkafarowa. W tej metodzie stosuje się następujący zestaw maszyn i urządzeń: wibromłot (elektryczny lub hydrauliczny) z uchwytem elektromagnetycznym lub hydraulicznym, stelaż pełniący rolę prowadnic dla grodzic wbijanych po obu stronach wykopu, pulpit sterowniczy. Zestaw uzupełnia lekki żuraw lub ostatnio koparka wykonująca wykop wyposażona w odpowiedni osprzęt.

Grodzice można również wciskać. Służą do tego urządzenia do wciskania grodzic, działające na zasadzie siłownika hydraulicznego. Dzięki temu instalacja profili w gruncie odbywa się bezwibracyjnie i bez powstawania hałasu co ma szczególne znaczenie przy budowach prowadzonych w pobliżu historycznej zabudowy lub innych budynków w złym stanie technicznym.

Wykop wykonuje się po pogrążeniu grodzic na projektowaną głębokość (rysunek). Przeprowadzać więc go trzeba wewnątrz wykonanej obudowy i służyć do tego mogą koparki z wyposażeniem podsiębiernym chwytakowym. Jeśli zestaw maszyn i urządzeń nie pozwala na wykonanie wykopu o zakładanej głębokości, trzeba umacniać wykopy na dwóch poziomach. Rozpieranie grodzic trzeba wykonywać po osiągnięciu przez wykop głębokości 2,5 m. Służą do tego podłużnice z zespawanych ceowników lub kątowników zawieszanych na grodzicach za pomocą zawiesi łańcuchowych oraz rozpory, rozsuwane mechaniczne lub hydraulicznie lub w nowszych rozwiązaniach rozpory płytowe. W tym przypadku najpierw wykonywany jest wykop wstępny, opuszczane rozpory płytowe, a następnie pogrążane grodzice.

Po ułożeniu rurociągu i sprawdzeniu jego szczelności wykop zasypuje się warstwowo z zagęszczaniem gruntu. Grodzice można wyciągać stopniowo, po zagęszczeniu kolejnych warstw lub po zasypaniu całości wykopu. W przypadkach gdy ścianka ma pełnić rolę ścianki oporowej, kotwi się ją za pomocą kotew. Technologię wykonania takich kotew prezentuje rysunek.

13.4. Obudowa wykopów wąskoprzestrzennych z płyt. Obudowa wykopów wąskoprzestrzennych z płyt znajduje szersze stosowanie od obudowy wbijanej ze względów gruntowo-hydrologicznych oraz głębokości na jakiej układa się przeważnie przewody instalacji. Obudowa z płyt jest zinwentaryzowana i składa się z płyt metalowych (stalowych lub aluminiowych) i urządzeń rozporowych (najczęściej śrubowych). Z zaplecza przewozi się urządzenia w stanie zdemontowanym, a montaż przeprowadza się na budowie. Wyróżnia się dwa zasadnicze sposoby umiejscowienia segmentów obudowy wewnątrz wykopu:

• metoda nastawiania;

• metoda stopniowego opuszczania tarcz.

Metoda nastawiania. Metodę tą stosuje się przy wykonywaniu wykopów w gruntach zwartych. Po wykonaniu pierwszego odcinka wykopu zawiesza się segment obudowy na haku żurawia lub łyżce koparki i umieszcza się wewnątrz wykopu. Następnie wydłuża się tarcze zwiększając długość rozpór przez obroty śrub dźwigników rozpór. Wydobywanie segmentów w metodzie nastawiania odbywa się następująco:

• skrócenie rozpór przez pokręcenie dźwigników, ograniczenie nacisku gruntu na tarcze obudowy;

• warstwowe wypełnienie wnętrza obudowy zasypywanym gruntem;

• wyciąganie segmentu obudowy na wysokość dokonanego zasypania i zagęszczenie tego gruntu;

• powtarzanie tych operacji aż do wydobycia segmentu obudowy z zasypanego wykopu.

Metoda stopniowego opuszczania tarcz. Metodę tą stosuje się w przypadku gruntów małozwartych i sypkich. (rysunek) Przede wszystkim należy na górne czoła tarcz założyć i zamocować profile ochronne. Po wykonaniu odcinka wykopu na głębokość ok. 1,25 m wprowadza się do jego wnętrza element obudowy. Tarcze wciska się na przemian łyżką koparki w środku ich rozpiętości. Przy głębokościach wykopów większych od wysokości segmentu obudowy, dokonuje się nadbudowy za pomocą segmentów nadstawkowych, łącząc oba segmenty zamkami złącznymi. W miarę pogłębiania wykopu wgłębia się obudowę naciskając na przemian tarcze obudowy. Wydobywanie segmentów w metodzie stopniowego opuszczania tarcz odbywa się następująco:

• wykop zasypuje się warstwo wypełniając wnętrze obudowy gruntem;

• wyciągnięcie segmentu na wysokość przeprowadzonego zasypania;

• zagęszczenie nasypanej warstwy gruntu;

• powtarzanie tych operacji aż do wydobycia segmentu obudowy z zasypanego wykopu.

Następnie demontuje się elementy obudowy. Po demontażu elementy muszą być starannie oczyszczone, zakonserwowane i zabezpieczone antykorozyjnie w miejscach uszkodzeń.

13.5. Obudowy rozdzielcze ramowo - płytowe. Stosuje się w wykopach w gruntach nawodnionych. Elementy systemu transportuje się w stanie zdemontowanym, więc na budowie zachodzi konieczność zmontowania obudowy. Montaż obudowy w wykopie przedstawiony jest na rysunku i powinien przebiegać następująco:

• wykop wykonuje się na poszczególnych jego odcinkach wyprzedzająco, koparką z łyżką o szerokości odpowiedniej do niezbędnej szerokości wykopu;

• obsadzenie ram i tarcz przeprowadza się koparką; konieczne jest zabezpieczenie głowic słupków ram przed uszkodzeniami na skutek nacisku lub uderzeń koparki;

• po wykonaniu wykopu na 1,0 do 1,25 w pierwszym odcinku wykopu obsadza się pierwszą ramę wciskając ją tak łyżką koparki aby sama utrzymała się w pozycji pionowej; pionowość należy kontrolować teodolitem;

• tarcze obudowy zabezpieczone przed uszkodzeniami za pomocą nałożonych na tarcze beleczek opuszcza się po prowadnicy słupka ramy (tarcze mogą być połączone z nadstawkami);

• opuszczenie kolejnej zintegrowanej ramy;

• w miarę postępu robót wciskanie tarcz i ram za pomocą łyżki koparki;

• w przypadku głębokich wykopów nadbudowanie tarcz obudowy nadstawkami i dalsze pogłębianie wykopu (nie dotyczy wcześniej scalonych tarcz obudowy.

Dalszy tok przeprowadzania obudowy jest analogiczny: wprowadza się kolejne tarcze i ramy. Demontaż obudowy polega na stopniowym wyciąganiu tarcz i ram po wyprzedzającym przeprowadzeniu warstwowego zasypywania i zagęszczania gruntu.

14. Bezodkrywkowe metody budowy infrastruktury podziemnej.

Budowanie zewnętrznych sieci przewodów instalacyjnych w wykopach otwartych napotyka szereg trudności w ośrodkach miejskich. Trudności te są spowodowane wysokim stopniem urbanizacji, koniecznością rekultywacji terenu oraz wprowadzeniem istotnych zakłóceń w komunikacji. Czynniki te zmuszają do prowadzenia budów bezodkrywkowo. Budownictwo podziemne, bo do tego rodzaju należy zaliczyć bezodkrywkowe miejskiej infrastruktury podziemnej wykorzystuje następujące metody technologiczne:

• wiertnic poziomych do kabli oraz rur stalowych i z tworzyw sztucznych o średnicy do 1200 mm;

• przecisków z komór roboczych lub powierzchni;

1. Technika pierwsza - kiedy maszyna przechodzi sama pod ziemią i zostawia po sobie otwór ø 140mm. Technikę tą stosuje się przy wykonywaniu przecisków o małych średnicach na potrzeby np. przyłacz wodociągowych, kablowych NN, telefonicznych, gazowych itp. Przy tej technice w pozostawiony otwór po przejściu maszyny pod ziemią wkładane są rury osłonowe - od razu za maszyną (w zależności od gruntu) - bądź później (przy zwięzłych nienawodnionych gruntach)

2. Technika druga - w tym przypadku stalowa nie zaślepiona niczym rura jest wbijana przez maszynę, następnie ziemię usuwa się z rury sprężonym powietrzem. Technika ta ma zastosowanie przy wykonywaniu przecisków o większych średnicach wykorzystywanych do sieci wodociągowych, sieci i przyłaczy kanalizacyjnych, sieci gazowych, sieci kablowych SN i WN, odwodnień, przykanalików burzowych, ciepłociągów... itp.

• drążenia górniczego;

• przepychania dźwignikami hydraulicznymi rur stalowych dużych średnic lub prefabrykowanych, segmentowych obudów żelbetowych.

Przeciskanie hydrauliczne polega na poziomym lub z określonym spadkiem wprowadzaniu w grunt prefabrykatów żelbetowych, rur żelbetowych, stalowych lub z tworzyw sztucznych o różnych średnicach. Do przemieszczania elementów w gruncie niezbędna jest znaczna siła, której reakcja jest przekazywana na grunt za pośrednictwem odpowiedniej konstrukcji oporowej wykonanej poza budowanym tunelem. Do przeciskania stosuje się poziomo działające zespoły dźwigników hydraulicznych. Metodą przecisku można wykonywać tunele prostoliniowe i z odpowiednio dużymi promieniami zmian kierunku ich przebiegu, a także wzajemnie krzyżujące się. Metodę przecisku zastosowano przy budowie kolektorów kanalizacyjnych, instalacyjnych tuneli (kanałów) zbiorczych, podziemnych przejść dla pieszych itp. Stosowane są dwa sposoby wykonania przycisków:

Jednostopniowe. Jednostopniowe wykonanie przecisku polega na tym, że rozpoczyna się go w tzw. wyjściowym, komorowym wykopie roboczym, a kończy w końcowym, podobnym wykopie służącym do kontroli prawidłowego prowadzenia wykopu. (rysunek)

Wieloetapowe. Przy sposobie wieloetapowym stosuje się dwie lub więcej komór roboczych wejściowych lub/i kontrolnych; komora wyjściowa, kontrolna w miarę postępu prac jest wykorzystywana jako wejściowa-robocza.

Przy sposobie jednoetapowym mogą występować trzy jego odmiany:

• bez stacji - komór pośrednich; Ta odmiana sposobu jednoetapowego polega na wtłaczaniu w grunt obudowy tunelu z jednoczesnym odspajaniem gruntu wewnątrz niej. Stosuje się przy relatywnie krótkich odcinkach - jednoetapowo można przeciskać rury stalowe o długości do 50 m lub ramy żelbetowe do 30 m.

• z pośrednimi, roboczymi komorami; Siła tarcia zewnętrznych powierzchni obudowy o grunt przy większej jej długości może doprowadzić do zniszczenia pierścieni stalowych na które działają dźwigniki w przypadku przeciskania rur stalowych, na które działają dźwigniki w przypadku przeciskania rur stalowych , lub ram przydźwignikowych przy przepychaniu obudów z prefabrykatów żelbetowych. Może także nastąpić zniszczenie kozła lub ściany oporowej. Przy komorach pośrednich (rysunek)przeprowadzenie przecisku polega na zastosowaniu w ciągu przepychanej obudowy jednego lub kilku roboczych komorowych wykopów pośrednich, wyposażonych w dźwigniki hydrauliczne. Przy przemieszczaniu rur stalowych o jednakowych średnicach, pierwsza komora przejściowa powinna znajdować się najdalej w odległości 30 m od komory wejściowej, a następne o dalsze 30 m. Natomiast przy obudowach z ramowych prefabrykatów żelbetowych, odpowiednio 30 i 20 m. Przy obudowie z rury stalowej, na stacji pośredniej instaluje się dźwigniki hydrauliczne opierane o pierścienie stalowe, założone na sąsiednich odcinkach rur przepychanego przewodu. Opaska wymaga przyspawania do pierwszego odcinka rury w przedzie, za stacją pośrednią. Schemat na rysunku przedstawia sposób przeprowadzenia przecisku sposobem jednoetapowym ze stacjami pośrednimi w znacznym stopniu zaawansowania. Przy pośrednich komorowych wykopach roboczych przemieszczanie przebiega następująco:

przepycha się odcinek najdalszy od komory wejściowej (pracują dźwigniki w komorze 1)

pracuję dźwigniki w wykopie komorowym stacji pośredniej 2, odcinek między stacjami 1 i 2 zostaje przemieszczony o skok roboczych dźwigników, a tłoki dźwigników stacji 1 wsuwają się na skok do wnętrza ich cylindrów;

uruchamia się dźwigniki stacji wejściowej; dopychają one odcinek przewodu między stacjami 2 i 3 na skok roboczy, na jaki w stacji 2 wsuwają się skoki do wnętrza cylindrów.

Stacje pośrednie umożliwiają wydłużenie przycisków bez zwiększenia nacisku na kozioł roboczy i ściany oporowe, jednak powoduje pewne utrudnienia w usuwaniu urobku gdyż wewnątrz tunelu znajduje się instalacja hydrauliczna.

• teleskopowa - wielośrednicowa. Teleskopowy sposób jednoetapowego drążenia jest schematycznie przedstawiony na rysunku. W pierwszej kolejności przeciska się odcinek o największych wymiarach zewnętrznych. Następnie przez wnętrze wykonanej obudowy wprowadza się rurę o odpowiednio mniejszej średnicy, pozwalającej na jej przemieszczanie i poza pierwszą rurą - przeciskanie z jednoczesnym odspajaniem gruntu. Postępuje się tak kilkakrotnie, aż dojdzie się do komory wyjściowej. Oczywiście, wnętrze ostatniej rury musi spełnić określone potrzeby użytkowe.

Wśród sposobów wieloetapowych rozróżnia się (rysunek):

• jednokierunkowy;

• z jedną komorą roboczą;

• dwustronny z dwiema komorami roboczymi.

W celu zmniejszenia siły wciskającej przy wciskaniu prefabrykatów żelbetowych stosuje się obok wcześniej omówionych następujące sposoby:

• stosowanie zawiesiny tiksotropowej - bentonitowej. Jest to metoda bardzo efektywna, poprzez wprowadzenie zawiesiny bentonitowej grunt staje się substancją smarującą. i wydatnie zmniejszone jest tarcie gruntu. Dodatkowo bentonit uszczelnia obudowę tunelu. Koncepcja przedstawiona jest na rysunku.

• specjalna faktura zewnętrznej powierzchni prefabrykatów obudowy tunelu. Uformowane prefabrykaty pokrywa się na ich powierzchniach specjalną tkanina syntetyczną utwardzając ją następnie żywicą epoksydową, co istotnie zmniejsza tarcie gruntu oraz uszczelnia obudowę tunelu. Metoda jest kosztowna, jednak stosowana w praktyce.

Technologia i organizacja prowadzenia przecisku.

Prace wstępne. Prace te dotyczą:

• przeprowadzenia rozpoznania warunków geologiczno-hydrologicznych;

• szczegółowej inwentaryzacji istniejącego uzbrojenia podziemnego i nadziemnego;

• usytuowanie i wytyczenie w sposób trwały osi przecisku oraz komór;

• przygotowanie zaplecza budowy.

Wykonanie komór wejściowych i wyjściowych. Wykonanie obu komór i ewentualnie komór przejściowych przebiega następująco:

• wykonanie obudowy za pomocą grodzic;

• wykonanie wykopu koparką (na odkład z późniejszym odwiezieniem w miejsce składowania);

• wyprofilowanie dna wykopu w celu zapewnienia odpływu wody;

• utwardzenie podłoża np. żużlem a na tym podłożu ułożenie płyt prefabrykowanych nawierzchniowych lub posadzki z betonu monolitycznego.

• Montaż wyposażenia w komorze wejściowej. Po skompletowaniu wyposażenia do przeprowadzenia przecisku, montuje się je w komorze wejściowej:

• ustawia się wielowarstwowo żelbetowe prefabrykaty nawierzchni drogowej, tworząc w ten sposób ścianę oporową dla zespołu dźwigników hydraulicznych; (rysunek)

• układa się na posadzce komory prowadnice;

• wykonuje się konstrukcję wsporczą i instaluje się dźwigniki;

• ustawia się przy płytach ściany oporowej blachę stalą grubości 6-10 cm przekazującą w trakcie przecisku nacisk dźwigników na blok oporowy (grunt + ściana z grodzic + prefabrykaty).

• Przeciskanie rur stalowych.

• za pomocą żurawia samochodowego układa się nóż prowadzący na wcześniej wypoziomowanych prowadnicach, w odległości 0,5 m od czołowej ściany komory roboczej;

• wprowadza się do wykopu i układa na prowadnicach odcinek rury o długości np. o dł. 3,0 m a następnie przyspawa do niego nóż;

• wprowadza się blachę naporową pomiędzy rurę i dźwigniki;

• wypala się otwór w ścianie komory wykonanej z grodzic, w celu wprowadzenia noża u czoła pierwszego odcinka rury,

• rura ta zostaje przeciśnięta na odległość skoku dźwigników np. 1 m. Długość tego odcinka jest również uzależniona od udźwigu zespołu stosowanych dźwigników, do którego trzeba odpowiednio zaprojektować ścianę lub kozioł oporowy;

• cofnięcie dźwigników i odsunięcie blachy naporowej;

• odspojenie gruntu i odtransportowanie urobku poza komorę roboczą. Przy rurach o średnicy do 2000 mm ręcznie, przy większych średnicach mechanicznie np. za pomocą ładowarki zasięrzutnej. Grunt odspaja się pozostawiając korek o co najmniej metrowej grubości;

• poza przeciśniętą rurą ustawia się blachę naporową, a poza nią metrowy odcinek rury i blachę naporową pod dźwigniki, po czym następuje kolejne przeciśnięcie na odległość 1,0 m, cofnięcie tłoków dźwigników, odstawienie blach naporowych, usunięcie pośredniczącego odcinka rury, odspojenie gruntu i odtransportowanie go na zewnątrz;

• ponowne ustawienie blachy naporowej i rury pośredniczącej (teraz 2,0 m) oraz blachy naporowej pod dźwigniki;

• przepchnięcie rur o dalszy 1,0 m i wykonanie wskazanych wyżej operacji;

• wprowadzenie 3 metrowego odcinka rury przeciskowej, zespawanie i dalsze przeciskanie.

Przedstawiony cykl powtarza się aż do osiągnięcia przez rurę komory końcowej.

Przeciskanie prefabrykatów żelbetowych. Przed wykonaniem przecisku prefabrykaty wymagają:

• dopasowania powierzchni czołowych stykowych kolejnych prefabrykatów obudowy; przed dopasowaniem ustalić należy kolejność wbudowania prefabrykatów i ponumerować je. Na powierzchnie stykowe prefabrykatu nakłada się warstwę żywicy epoksydowej i pokrywa folią. Następnie umieszcza się na nim prefabrykat następny (za pomocą żurawia) i pozostawia się go aż do stwardnienia żywicy.

• wykonanie izolacji przeciwwodnej na zewnętrznych powierzchniach prefabrykatów metodą natryskową lub/i ręcznie.(np. Askowil R i P)

• podanie żurawiem głowicy przeciskającej; (rysunek głowica w gruntach sypkich do I-II kat. do wyższych kategorii gruntu głowica bez półek);

• połączenie prefabrykatu zerowego z głowicą wraz ze starannym dopasowaniem do głowicy, podanie i naprowadzenie prefabrykatu pierwszego na zerowy, a następnie drugiego na pierwszy; na powierzchnie między prefabrykatami nanosi się pod ciśnieniem kit uszczelniający;

• po drugim prefabrykacie ustawia się ramę pośrednią i dociska drugi prefabrykat do pierwszego, po czym wymienia się pośrednią ramę na ramową konstrukcje dociskową (rysunki)

• montaż instalacji dźwignikowej.

• przepychanie obudowy, podanie następnego prefabrykatu i połączenie go z wykonaną już częścią tunelu przez dociśnięcie, a następnie przeciskanie;

• po osiągnięciu komory wyjściowej usuwa się głowicę i prefabrykat zerowy, a następnie przeprowadza ostateczne połączenie prefabrykatów obudowy tunelu przez sprężenie kablami lub prętami sprężającymi.

Procesy wykończeniowe budowy tunelu. Przed przystąpieniem do procesów wykończeniowych następuje demontaż wyposażenia do przecisku, grodzic stalowych itp. Rodzaj i zakres prac wykończeniowych zależą od przeznaczenia tunelu i określone są w projekcie. np. w przypadku tuneli instalacyjnych konieczne jest wykonanie komór wejściowych a przy tunelach kanalizacyjnych studzienek itp.

15. Warunki wykonania i odbioru robót ziemnych. Ogólne zasady bezpieczeństwa pracy przy robotach ziemnych

Warunki wykonania robót ziemnych precyzuje norma i warunki techniczne wykonania i odbioru robót budowlanych. Bezpieczeństwo pracy w robotach ziemnych uzależnione jest od następujących czynników: sprawności i niezawodności maszyn stosowanych w robotach ziemnych, dobrej organizacji wykonywania robót, kwalifikacji obsługi maszyn, stopnia przygotowania robót ziemnych, przestrzegania przepisów i zasad wykonywania robót.

Sprawność i niezawodność maszyn. Maszyny przeznaczone do wykonania robót ziemnych przed dostarczeniem ich na budowę powinny podlegać dokładnej kontroli stanu technicznego, obejmującego również elementy od których uzależniona jest ergonomia i bezpieczeństwo pracy. Maszyny na budowie muszą być poddane codziennej obsłudze technicznej, w trakcie której szczególną uwagę należy zwracać na przewody paliwowe, hydrauliczne i instalację elektryczną.

Kwalifikacje obsługi maszyn. Maszyny muszą być obsługiwane przez maszynistów o odpowiednich kwalifikacjach i wiedzy w zakresie technologii robót ziemnych, eksploatacji technicznej i produkcyjnej maszyn oraz bezpieczeństwa pracy.

Przygotowanie robót ziemnych. Prace poprzedzające wykonanie robót ziemnych są często mało doceniane, ale jak wykazuje praktyka, zaniechanie ich jest często przyczyną wypadków na budowie. Prace te obejmują: zbadanie kategorii gruntu, ustalenie poziomu wód gruntowych, usunięcie przeszkód, przeprowadzenie rozpoznania odnośnie istniejącego uzbrojenia terenu, zapewnienie dróg dojazdowych dla środków transportowych współpracujących z maszynami do robót ziemnych, odprowadzenie wód opadowych, ogrodzenie terenu robót ziemnych i ustawienie tablic ostrzegawczych.

Podstawowe warunki bezpieczeństwa robót ziemnych.

Przy pracy koparkami i ładowarkami należy:

• Wyznaczyć strefę bezpieczeństwa równą największemu zasięgowi maszyny plus 5m; odległość ta nie może być mniejsza od 15 m.

• Ustawić koparkę w odległości większej niż 0,6 m od wykopu poza prawdopodobnym klinem odłamu dla danej kategorii gruntu.

• Ładować urobek na środki transportu z wysokości nie większej nad dnem pojazdu niż 0,5 m przy gruntach sypkich i 0,25 m przy gruntach kamienistych.

• Magazynować odkłady gruntu w odległości nie mniejszej niż 5 m od górnej krawędzi wykopu przy gruntach nieprzepuszczalnych oraz 3 m przy gruntach przepuszczalnych.

• Ustawiać środki transportu pod załadunek w sposób wykluczający przechodzenie łyżki nad kabiną kierowcy.

Przy pracy spycharkami należy:

• Przestrzegać aby wzniesienia na których pracują spycharki były nie większe niż 25^o, spadki podłużne większe niż 30^o i pochylenie poprzeczne większe od 18^o.

• Zabroniona jest praca spycharkami w terenach podmokłych oraz gliniastych po ulewnych deszczach.

Przy pracy zgarniarkami należy:

• Przestrzegać aby spadki podłużne trasy zgarniarek nie były większe od 10^o, a poprzeczne większe od 5^o.

• Przygotować odpowiednie trasy transportowe i zapewnić na nich odpływ wód opadowych.

Wykład 7. Technologia robót montażowych.

Definicja, cel i zasady robót montażowych. Wpływ projektowania konstrukcji na jej montaż. Cechy procesu montażowego i jego skład. Metody i systemy montażu. Zasady transportu i składowania elementów prefabrykowanych. Sprzęt montażowy. Technologia montażu podstawowych elementów prefabrykowanych. Roboty montażowe w okresie zimowym. Warunki techniczne wykonania i odbioru robót montażowych, zasady bhp dotyczące robót montażowych.

1. Definicja, cel i zasady robót montażowych.

Roboty montażowe polegają na wzniesieniu budowli z elementów prefabrykowanych. Celem robót montażowych jest właściwe ustawienie lub ułożenie elementów prefabrykowanych i połączenie ich w całość budowli. Roboty montażowe mają najdłuższą tradycję w konstrukcjach stalowych, powszechnie stosowane są również w konstrukcjach betonowych oraz konstrukcjach drewnianych. Roboty montażowe rozpoczynają się od wybrania ze składowisk wytwórni potrzebnych elementów i ich przewozu na plac budowy. Elementy są składowane przy montowanych obiektach lub bezpośrednio pobierane przez urządzenia montujące, które przemieszczają elementy w miejsce wbudowania. Sam montaż polega na naprowadzeniu elementu we właściwe położenie i wykonaniu złączy.

Zasady montażu:

• Odpowiedni dobór metody montażu.

• Odpowiedni dobór maszyn i urządzeń do montażu.

• Montaż ciągły i rytmiczny. Realizacja tej zasady wymaga ażeby: obiekt został podzielny na działki montażowe, dostawy prefabrykatów były realizowane zgodnie z postępem montażu

• Synchronizacja procesów wykonywanych na obiekcie. Realizacja tej zasady wymaga ażeby: tempo procesów poprzedzających montaż i wykonywanych z nim równolegle oraz procesów montażowych musi być dostosowane do montażu konstrukcji.

• Koncentracja zasobów i środków do szybkiego montażu konstrukcji.

2. Wpływ projektowania konstrukcji na jej montaż.

Możliwość poprawnego rozwiązania montażu obiektów zależy nie tylko od projektu technologicznego danego obiektu i od zespołu opracowującego i przeprowadzającego montaż, lecz także od technologiczności konstrukcji. Niewłaściwie opracowany projekt konstrukcyjny sprawia, że montaż odbywać się będzie nierytmicznie, z niepełnym wykorzystaniem środków transportowych i montażowych, z ich znacznymi przestojami, co w konsekwencji może znacznie przedłużyć cykl realizacji i zwiększyć koszty. Za najważniejsze warunki, jakie powinny być uwzględnione przy projektowaniu obiektów prefabrykowanych uważa się:

• dokonanie właściwego, zgodnego z zasadami montażu, podziału całej konstrukcji na poszczególne elementy;

• zaprojektowanie elementów o odpowiednich kształtach ułatwiających montaż konstrukcji;

• przyjęcie właściwej wielkości i masy elementów, zgodnie z warunkami występującymi przy ich produkcji, transporcie i montażu.

Warunki te będą spełnione gdy przy projektowaniu obiektu uwzględnia się następujące zasady:

• zasada najmniejszej ilości typów elementów; podyktowana jest zarówno względami montażowymi, jak i produkcji elementów. Mała ilość elementów upraszcza montaż (bo łatwiej jest zorganizować dostarczanie prefabrykatów) i produkcję.

• zasada najmniejszej liczby połączeń i spoin montażowych; podyktowana jest chęcią zmniejszenia pracochłonności i stopnia trudności montażu obiektu.

• zasada zbliżonej masy poszczególnych elementów; jest szczególnie ważna ze względu na wykorzystanie maszyn montażowych. Najkorzystniejsze byłoby zaprojektowanie wszystkich elementów o jednakowej masie równej maksymalnemu udźwigowi urządzenia montażowego dla konkretnych warunków montażowych.

• zasady konstruowania elementów; elementy i konstrukcja muszą być stateczne w trakcie montażu

• zasady projektowania styków i połączeń montażowych; odpowiednie umiejscowienie połączenia z łatwym dostępem do niego, możliwość przejęcia przez złącze obciążeń bezpośrednio po ukończeniu robót montażowych, możliwość wykonania złącza prowizorycznego na czas montażu konstrukcji, łatwe naprowadzanie montowanego elementu i jego precyzyjne osadzanie w konstrukcji, jednorodność systemu złączy w całym obiekcie, możliwość wykonywania złączy niezależnie od warunków atmosferycznych.

• zasada prostoty uchwytów montażowych.

• zasada stateczności własnej elementu.

Czynnikami ograniczającymi wielkość i ciężar elementów prefabrykowanych są:

• w zakresie projektowania: możliwość wykonania właściwych styków i połączeń w konstrukcji obiektu wynikająca z przyjętego układu konstrukcyjnego oraz uzyskanie odpowiedniej stateczności poszczególnych elementów;

• w zakresie produkcji elementów: wielkość urządzeń produkcyjnych w wytwórniach elementów

• w zakresie dostawy elementów na budowę udźwig: urządzeń załadunkowych, nośność i rozmiary środków transportowych, wymagania ruchu na drogach publicznych (skrajnia, wysokości mostów itp.)

• w zakresie montażu konstrukcji: nośność i zasięg urządzeń obsługi placu składowego i montażu.

Technologiczność prefabrykatów

• technologiczność prefabrykatów w transporcie, załadunku u składowaniu. Przystosowanie prefabrykatów do transportu można rozpatrywać w aspekcie możliwości ich przewozu transportem kołowym drogami publicznymi lub koleją, w aspekcie przystosowania zaczepów do stosowanych zawiesi i ich osprzętu oraz w odniesieniu do możliwości składowania na budowie. W praktyce transport prefabrykatów jest realizowany transportem kołowym gdyż: pozwala na dostarczenie elementów bezpośrednio w strefę działania maszyny montażowej, niewielką ilością jednorazowo dostarczanych elementów (brak miejsca na składowanie i preferowany montaż z kół) i dużą zmienność asortymentu prefabrykatów. W związku z tym należy dostosować prefabrykaty do możliwości transportu drogami publicznymi powszechnie stosowanym taborem samochodowym. Wymagania technologiczności spełniają rozwiązania, w których prefabrykaty można przewozić stosowanymi powszechnie samochodami ciężarowymi, a ładunek mieści się w obowiązujących skrajniach. Użycie specjalistycznych środków transportowych, konieczność organizowania transportów specjalnych obniża technologiczność prefabrykatów. W ocenie technologiczności należy brać również pod uwagę dodatkowy czas potrzebny na odpowiednie zabezpieczenie i stabilizację prefabrykatu podczas transportu. Istotne znaczenie ma również sposób podwieszania prefabrykatów. Różnorodność zaczepów, różne wymagania transportu i składowania stwarzają konieczność częstej zmiany zawiesi. W dobrym technologicznie rozwiązaniu występuje jeden typ zaczepów i jeden typ zawiesi.

• technologiczność prefabrykatów w montażu. Kształt, wymiary gabarytowe, masa i inne cechy prefabrykatów, wielkość i rodzaj budowli, a przede wszystkim jej rozwiązanie konstrukcyjne warunkują wybór sposobu montażu. W analizie technologiczności rozwiązania konstrukcyjnego w aspekcie jego przystosowania do montażu bierze się pod uwagę: usytuowanie torowiska żurawia względem montowanego budynku; stopień wykorzystania parametrów roboczych maszyny montażowej; tempo robót montażowych; błędy montażu. Pod względem technologicznym uprzywilejowany jest montaż jednostronny nieograniczony, umożliwiający sytuowanie torowiska z dowolnej strony wznoszonego budynku; takie rozwiązanie pozwala na zminimalizowanie ilości dróg dojazdowych, składowisk, ramp wyładowczych i uzbrojenia terenu. Gorszy jest montaż zdeterminowany z jednej strony, największe obniżenie technologiczności wykazuje montaż dwustronny, znacząco utrudniający prowadzenie robót od strony organizacyjnej. Kolejnym kryterium przystosowania prefabrykatów do montażu jest wykorzystanie parametrów roboczych maszyny montażowej. Wyboru żurawia montażowego wykonuje się w wyniku analizy jego zasięgu, wysokości podnoszenia i udźwigu, jest wiec zależny od układu konstrukcyjnego obiektu prefabrykowanego i zróżnicowania masy asortymentu prefabrykatów montowanych w budynku oraz ich usytuowania(w poprawnych technologicznie rozwiązaniach współczynnik wykorzystania udźwigu wynosi ok. 80%, obniżając się do 60% w rozwiązaniach złych). Trzecim parametrem branym pod uwagę w analizie jest tempo robót, wynikające z liczby cykli pracy żurawia montażowego przypadającej na 100 m³ kubatury budynku. W poprawnych technologicznie rozwiązaniach konstrukcyjnych systemów wielkopłytowych występuje mniej niż 10 cykli na 100 m³, niekorzystna jest liczba cykli większa od 15. Rozwiązania konstrukcyjne prefabrykatów powinno eliminować szereg mankamentów występujących przy montażu z nich obiektu , a mianowicie: nieprzystawalność płaszczyzn stykających się prefabrykatów, co może obniżyć nośność budowli; przesunięcie płyt ściennych w płaszczyźnie, co wymusza wykonanie dodatkowych robót wykończeniowych; odchylenie ścian od pionu, naruszające schemat statyczny; niedokładne wykonanie styków, ułatwiające przenikanie wilgoci lub/i pogarszającą izolacje dźwiękową pomieszczeń. Możliwości powstawania takich błędów muszą być analizowane na etapie projektowania i łagodzone np. przez stosowanie montażu wymuszonego.

3. Cechy procesu montażowego i jego skład

Montaż konstrukcji budowlanej polega na ustawieniu i zamocowaniu elementów w przeznaczonym im miejscu.

Ogólnie roboty montażowe obejmują:

• roboty przygotowawcze - wyrównanie terenu budowy, wykonanie dróg dojazdowych, przygotowanie i wyposażenie placu składowego, zainstalowanie maszyn montażowych na stanowiskach roboczych, przygotowanie uchwytów linowych, usztywnień prowizorycznych itp..

• roboty podstawowe - scalanie elementów na placu składowym (tzw. montaż wstępny - prowadzony wtedy gdy elementy mają masę znacznie mniejszą od maksymalnego udźwigu urządzeń montażowych i istnieje możliwość scalania na placu budowy dostarczonych elementów przed ich ustawieniem w konstrukcji. Umożliwia pełne wykorzystanie udźwigu maszyny prowadzącej montaż i skrócenie czasu montażu. Nie jest prowadzony gdy elementy zaprojektowano w sposób uniemożliwiający ich scalenie przed ustawieniem w konstrukcji), dostarczanie elementów konstrukcyjnych na miejsce montażu, podnoszenie i ustawianie elementów w konstrukcji (tzw. montaż zasadniczy - obejmuje wszystkie czynności związane z ustawieniem elementów w konstrukcji na placu budowy a więc dostarczenie ich z placu składowego do miejsca montażu, ustawienie konstrukcji oraz połączenie z elementami już ułożonymi).

• roboty pomocnicze - prowizoryczne wzmacnianie elementów w trakcie montażu, prowizoryczne usztywnianie ustawionych elementów, zabezpieczanie połączeń, demontaż urządzeń montażowych itp..

Czasami przeprowadzany jest montaż próbny, mający na celu praktyczne sprawdzenie przyjętych rozwiązań konstrukcyjnych i koncepcji montażu.

4. Metody i systemy montażu

Ze względu na sposób pobierania elementów do montażu rozróżnia się montaż elementów ze:

• składowisk na placu budowy - montaż ze składowisk odbywa się wtedy, gdy elementy prefabrykowane wykonywane są na placu budowy lub po dostarczeniu z zakładu produkcji złożone zostają na placu składowym. Plac składowy elementów umieszczony jest wokół wznoszonego obiektu i urządzenia montażowe mogą podnosić elementy z tego placu, transportować je na miejsce przeznaczenia i ustawiać w konstrukcji. Składowiska prefabrykatów na placu budowy urządza się w przypadku gdy nie można zorganizować montażu z kół. Prefabrykaty układa się na podkładach nie na ziemi a składowane są w pozycji ich późniejszej pracy. Elementy stropowe układa się w stosach poziomych a ścienne pionowo w specjalnych kozłach. Jedynie słupy składuje się poziomo, ale w projekcie konstrukcji uwzględnia się ten fakt.

• z kół - montaż z kół odbywa się wtedy, gdy elementy prefabrykowane dostarczane są jednakowym środkiem transportowym z zakładu prefabrykacji na plac budowy w strefę działania urządzenia montażowego. Umieszczenie elementów na środku transportowym powinno być takie, aby nie zachodziła konieczność przekładania elementów przed uchwyceniem ich urządzeniem montażowym do montażu zasadniczego. Ponadto zestaw elementów dostarczonych jednorazowo przez jednostkę transportową powinien umożliwiać ich montaż bezpośrednio w konstrukcji bez konieczności odkładania elementów zbędnych. Terminy dostawy elementów muszą być zsynchronizowane z terminami ich montażu. Nie montuje się z kół słupów gdyż ze względu na ich długość zachodzi potrzeba ułożenia ich na sztywnym podłożu.

• z kontenerów - metoda ta polega na użyciu zespołów naczep kontenerowych z ciągnikami siodłowymi (lub przyczep niskopodłogowych z ciągnikami balastowymi). Kontenery są ładowane prefabrykatami w wytwórni wg harmonogramu i przewożone na plac budowy, gdzie są przesuwane na odpowiednio przygotowane rampy w zasięgu żurawia montażowego. W drodze powrotnej naczepa (przyczepa) zabiera pozostawiony kontener. W systemie tym na jeden zestaw przypada kilka (5-6) kontenerów.

Według kolejności postępowania rozróżnia się:

• montaż elementów jednego rodzaju (rozdzielny): polega na tym że na przestrzeni całego obiektu montuje się wszystkie elementy danego rodzaju np. prefabrykowane fundamenty kielichowe a następnie słupy. Metoda ta wymaga wielokrotnych przejazdów maszyny montażowej, umożliwia jednak montaż elementów z podparciem tymczasowym i pozwala na uniknięcie przerw w montażu związanych z przerwami technologicznymi;

• montaż elementów kilku rodzajów: polega na tym , że w czasie przejazdu następuje montaż kilku rodzajów prefabrykatów np. dźwigara i płyt dachowych;

• montaż kompleksowy: polega na montowaniu wszystkich elementów konstrukcji w czasie jednego przejścia maszyny montażowej. Ma na celu wyeliminowanie powrotów maszyn montażowych do wcześniejszych stanowisk, umożliwia po zakończeniu jednego fragmentu konstrukcji prowadzenie dalszych robót. Metoda jest szczególnie przydatna przy montażu hal przemysłowych. do wad metody należą ciągle zmieniające się warunki pracy maszyny montażowej co obniża wydajność, wolniejszy postęp montażu oraz gorsze wykorzystanie maszyny montażowej. Z tego względu stosuje się tą metodę wyłącznie w przypadkach koniecznych.

• montaż struktur zintegrowanych: polega na montowaniu zestawów elementów konstrukcji wcześniej scalonych na budowie w ten sposób że tworzą całe segmenty konstrukcji

W zależności od stopnia scalenia elementów konstrukcji w zespoły wyróżnia się:

• montaż konstrukcji z pojedynczych elementów konstrukcyjnych - czyli z elementów w postaci w jakiej zostały dostarczone z wytwórni na plac budowy lub zostały wyprodukowane na placu budowy.

• montaż konstrukcji z elementów scalonych - czyli z elementów które zostały scalone na placu budowy z części w postaci których zostały dostarczone na budowę. Podział prefabrykatów na części stosuje się ze względu na ich masę lub gabaryty. Typowy przykład - dźwigar kablobetonowy.

• montaż konstrukcji z zespołów konstrukcyjnych - stosowany jest wtedy gdy dysponuje się urządzeniem znacznie przekraczającym masę montowanych obiektów. W takim przypadku łączy się elementy prefabrykowane w zespoły konstrukcyjne na placu budowy a następnie przenosi je za pomocą urządzenia montażowego. Taki rodzaj montażu nosi nazwę blokowego lub konstrukcji zintegrowanych.

• montaż konstrukcji obiektów w całości - polega na początkowym jej zmontowaniu w terenie, w dogodnym do tego celu miejscu, a następnie na ustawieniu tej konstrukcji, względnie przesunięciu jej w całości na miejsce przewidziane w projekcie technicznym, stosując jeden z poniższych sposobów:

• przez wciągnięcie pionowo do góry całej konstrukcji za pomocą dźwigników, wciągarek lub przy użyciu masztów montażowych; metodę tą stosuje się przy montażu konstrukcji wielkowymiarowych przekryć dachowych, wielkich zbiorników, mostów przeładunkowych itp.;

• przez podniesienie pionowo do góry całej konstrukcji za pomocą dźwigników, opartych na wspornikach, tężnikach, lub bezpośrednio na słupach montowanej konstrukcji; konstrukcje jw.;

• przez kolejne podnoszenie i wciąganie pionowo do góry poszczególnych części konstrukcji całego obiektu (za pomocą wciągników lub dźwigników) z jednoczesnym montażem następnych części na terenie i podsuwaniem ich pod część konstrukcji już zmontowanej - tzw. metoda podbudowania; konstrukcje kominów;

• przez ustawianie kolejno poszczególnych scalonych w poziomie terenu części montowanej konstrukcji jeden nad drugim - tzw. metoda narastania;

• przez ustawianie w pozycji pionowej konstrukcji zmontowanej na leżąco metodą obrotu za pomocą masztów montażowych ruchomych i zespołu wciągarek, wciągników i lin odciągowych - maszty, wieże górnicze;

• przez nasuwanie w poziomie z wykorzystaniem części konstrukcji już ustawionych (konstrukcje przęseł, mostów i wiaduktów);

Ponadto w odniesieniu do poszczególnych rodzajów konstrukcji budowlanych istnieje wiele metod specjalnych i sposobów montażu poszczególnych elementów konstrukcji oraz całych konstrukcji, właściwych dla tych rodzajów konstrukcji.

Dokonując wyboru metody konstrukcji należy mieć na uwadze, że przyjęta metoda montażu musi spełniać następujące warunki:

• zapewniać dostateczną dokładność montażu nie obniżając wartości technicznej budynku przez zmniejszenie współczynnika pewności;

• zapewniać szybki i sprawny montaż;

• ograniczać do niezbędnego minimum stosowanie precyzyjnych metod pomiarów, sprzętu i urządzeń pomocniczych;

• zapewniać stateczność konstrukcji podczas montażu.

5. Sprzęt montażowy

5.1. Żurawie. Żurawie budowlane mogą przemieszczać materiały i elementy budynku nie tylko w kierunku pionowym lecz i w poziomym. Ciężar podnoszony jest na końcu ramienia żurawia nazwanego wysięgnikiem. Najpowszechniej stosowana klasyfikacja żurawi budowlanych dokonana jest ze względu na sposób przemieszczania żurawia w trakcie pracy. Z tego punktu widzenia żurawie dzieli się na:

• stałe - pracujące na jednym stanowisku, wymagające przy jego zmianie demontażu i montażu;

• przejezdne - wyposażone w mechanizm jezdny pozwalający przemieścić je na niewielkie odległości;

• samojezdne - wyposażone w mechanizm jezdny pozwalający przemieścić je na dowolne odległości.

Współczesne żurawie konstruuje się jako wieżowe lub z wysięgnikiem uchylnym kratowym lub teleskopowym.

5.2. Określanie podstawowych parametrów maszyn montażowych. Powszechnie przyjęto, że podstawowymi parametrami roboczymi żurawia są udźwig, zasięg działania (mierzony od osi obrotu do środka haka), wysokość użyteczna podnoszenia (mierzona od poziomu ustawienia do maksymalnej wysokości haka), moment roboczy i wydajność. Istotne znaczenie maja również parametry techniczne żurawia a mianowicie: prędkość jazdy, obrotu i podnoszenia - parametry te mają ścisły związek z tempem realizacji wznoszenia obiektów budowlanych.

Żurawie montażowe muszą odpowiadać następującym warunkom:

• udźwig żurawia nie może być mniejszy od ciężaru montowanego elementu powiększonego o ciężar zawiesia i możliwe zawilgocenie elementu. Udźwig żurawia określa się z nierówności;

Q ≥ G_e + G_z ; T, gdzie:

G_e - ciężar elementu powiększony o zawilgocenie elementu

G_z - masa zawiesia plus konstrukcja wzmacniające element

• moment roboczy żurawia nie może być mniejszy od iloczynu ciężaru montowanego elementu i niezbędnego wysięgu maszyny montażowej przy montażu tego elementu. Moment roboczy żurawia określa się z nierówności:

M_r ≥ G_i L_x ; Tm, gdzie:

G_i - ciężar podnoszonego elementu

L_x - niezbędny wysięg maszyny montażowej przy podnoszeniu ładunku G_i

• zasięg żurawia musi być taki aby mógł obsłużyć cały budynek lub przewidzianą projektem działkę i aby mógł pobierać elementy wprost ze składu przyobiektowego. Wysięg żurawia oblicza się ze wzoru:

L_z ≥ L_o + b; m, gdzie:

b - szerokość montowanego obiektu, m

L_o - najmniejsza odległość maszyny montażowej od lica montowanej konstrukcji, m

dla żurawia samochodowego L_o = h_m b/h_u - hm gdzie

h_m - wysokość na jakiej ma być ułożony element

h_u - wysokość podnoszenia aktualna dla danej maszyny montażowej

• wysokość podnoszenia musi być większa od wysokości montażowej budynku. Niezbędną wysokość montażowa wyznacza się ze wzoru :

h_z ≥ h_m + h_o; m, gdzie

h_m - wysokość montażowa, m

h_o - najmniejsza konieczna wysokość położenia haka maszyny montażowej nad konstrukcją

dla żurawia samochodowego ho = h_m b/L_z - b

dla żurawia wieżowego ho = h_bm + h_e + h_z ; gdzie:

h_bm - wysokość bezpiecznego manewrowania

h_e - wysokość elementu

h_z - wysokość zawiesia

5.3. Zawiesia. Zawiesia są urządzeniami do zawieszania montowanych elementów na hakach urządzeń podnośnych. Przy przenoszeniu i montażu elementów prefabrykowanych podwiesza się je do haka żurawia za pośrednictwem zawiesi. Od sposobu zawieszenia zależy łatwość montażu, bezpieczeństwo montażu. Zawiesia muszą zapewniać łatwe i stabilne zawieszenie elementu, odpowiedni sposób obciążenia elementu podczas przenoszenia, łatwe odczepienie elementu, ułatwiać manewrowanie montowanym elementem. Najczęściej stosowane są:

• pęta z lin stalowych zaopatrzone w pętle - używane mogą być tylko do przenoszenia elementów stalowych o niezbyt dużych wymiarach i masach;

• zawiesia linowe - stosowane najpowszechniej ze względu na małą masę , rozróżniamy zawiesia linowe dwu i czterocięgnowe. Dwucięgnowe służą do podnoszenia elementów długich i płaskich, czterocięgnowe do podnoszenia płyt stropowych, balkonowych, spocznikowych i dachowych. Zawiesia prętowo - dwucięgnowe mogą być stosowane do montażu słupów;

• zawiesia linowo belkowe stosuje się do przenoszenia elementów o dużych rozmiarach i w celu sił poziomych przy montażu elementów oraz ograniczenia momentów zginających. Stosuje się je do montażu elementów długich oraz płaskich;

• zawiesia linowo-ramowe stosuje się przy elementach przestrzennych;

• zawiesia specjalne - kleszczowe, szpilkowe, próżniowe itp.

5.4. Drobny sprzęt montażowy i urządzenia pomocnicze. Zaliczamy do nich urządzenia rektyfikacyjne (drągi, dźwigniki śrubowe i zębatkowe, stężenia montażowe - tymczasowe podparcie elementu do czasu wykonania stałych połączeń i rektyfikacja), urządzenia do wykonania połączeń montażowych (spawarki, deskowania, urządzenia do układania mieszanki betonowej, wibratory itp.) oraz pomosty, drabiny, zabezpieczenia.

5.5. Pomosty robocze.

6. Technologia montażu podstawowych elementów prefabrykowanych

6.1. Składowanie elementów prefabrykowanych.

Celem składowania elementów jest nie tylko ich przechowywanie ale również w wielu przypadkach przygotowanie ich do montażu. W związku z tym w miejscu składowania elementów prefabrykowanych powinno być przewidywane wykonanie następujących czynności i robót:

• wyładowanie ze środków transportowych elementów konstrukcyjnych dostarczonych z wytwórni oraz ich rejestracja;

• sortowanie i przechowywanie elementów;

• scalanie wstępne elementów na stałych stelażach;

• załadowanie przygotowanych do podnoszenia elementów i dostarczanie w miejsce ich ustawienia.

Prawidłowa organizacja składowania elementów ma wyraźny wpływ na technologiczny proces montażowy. Niedocenianie czynności składowania powoduje niejednokrotnie utrudnienia przebiegu montażu, a nawet powstawanie przestojów.

Wyładowanie elementów konstrukcyjnych dostarczonych na plac składowy wykonuje się za pomocą żurawi; najlepiej jezdniowych lub za pomocą żurawików w które wyposażone są środki transportowe. Dostarczone elementy powinny być niezwłocznie rejestrowane przez zaznaczenie na schemacie montażowym wg znaków widniejących na dostarczonym elemencie oraz odnotowanie w odpowiednim dzienniku. W ten sposób można niezwłocznie ustalić brak poszczególnych elementów konstrukcji oraz uszkodzenia jakie zaistniały przed ich wyładowaniem.

Ogólną zasadą składowania elementów konstrukcji jest, aby każdy element znalazł się jak najbliżej miejsca jego przyszłego wbudowania oraz w zasięgu pracy żurawia. Ogólna zasadą jest również, że elementy na składowisku umieszcza się w takim położeniu, jakie przyjmą one po ustawieniu ich w konstrukcji (poza słupami które należy składować w pozycji leżącej). Odstępstwa od tej zasady są możliwe tylko wtedy gdy wskazany zostanie wyraźnie inny sposób składowania w karcie technologicznej elementu. teren składowiska należy utwardzić i nadać mu spadek w celu odprowadzenia wody. Elementy nie mogą być składowane bezpośrednio na terenie, prawidłowe składowanie wymaga zastosowania specjalnych urządzeń pomocniczych jak stelaże, kozły, przekładki, rusztowania.

Scalanie konstrukcji elementów prefabrykowanych lub części konstrukcji odbywa się na prowizorycznych stanowiskach roboczych wyposażonych w stelaże montażowe lub klatki z podkładów kolejowych, stanowiące podporę elementów konstrukcyjnych w czasie scalania. Stelaże i klatki muszą być odpowiednio wypoziomowane w celu zapewnienia odpowiedniej dokładności montażu. W przypadku kratowych konstrukcji stalowych i drewnianych ich montaż można prowadzić stosując sposób obrysu lub szablonu.

6.2. Montaż elementów

• wyznaczenie położenia elementu na konstrukcji i przygotowanie i dopasowanie powierzchni stykowych;

przygotowanie złączy sprowadza się w przypadku konstrukcji z prefabrykatów betonowych do rozścielenia warstwy zaprawy na oporze płyty i odpowiedniego wygięcia wypustów zbrojenia; w przypadku konstrukcji stalowych dopasowania wymiarowego elementów, wygładzenia powierzchni stykowych i dopasowanie zazębień stykowych;

• podwieszenie elementu na haku żurawia - elementy podnoszone są za pomocą odpowiednich zawiesi zależnych od rodzaju elementu. Elementy poziome podwiesza się tak aby opuszczone oparły się najpierw jedną stroną. Ułatwia to naprowadzenie elementu we właściwe położenie. Projektant powinien podać sposób montażu elementu uwzględniający dodatkowe wzmocnienia np. belek stalowych.

• właściwy montaż (podnoszenie i naprowadzanie konstrukcji) oraz prowizoryczne zamocowanie elementu w konstrukcji - elementy pionowe i niektóre poziome wymagają wzmocnienia po ustawieniu w postaci rozpór, uchwytów lub zastrzałów. Służą one do rektyfikacji i podparcia elementu do czasu wykonania złącza stałego. Ustawiane są przed zdjęciem elementu z haka.

• sprawdzenie i ostateczne wyregulowanie elementu w konstrukcji;

• wykonanie ewentualnych złączy - spawa się wypusty zbrojenia i betonuje złącza konstrukcji betonowych; lub spawa i skręca konstrukcje stalowe.

Dobrze zaprojektowany element prefabrykowany powinien zapewniać montaż wymuszony. Charakteryzuje się on tym, że osadzanie elementów w prawidłowym położeniu w konstrukcji następuje w sposób wymuszony, dzięki zastosowaniu w elementach odpowiednich zazębień lub połączeń, a mianowicie:

• występów rektyfikacyjnych;

• czopów rektyfikacyjnych;

• trzpieni i bolców rektyfikacyjnych;

• śrub rektyfikacyjnych.

Sposób montażu różnych elementów konstrukcyjnych omówiono szczegółowo w pracach:

Dyżewski A.: Technologia i organizacja budowy. T. 2. Arkady, Warszawa, 1990

Rowiński L.: Montaż konstrukcji prefabrykowanych. Skrypt nr 1497. Politechnika Śląska, Gliwice, 1990

7. Roboty montażowe w okresie zimowym

W warunkach zimowych prowadzenie robót montażowych jest utrudnione gdyż warunki atmosferyczne utrudniają pracę robotników przy montażu i wykonywaniu złączy. W temperaturze poniżej -10^oC montażu nie prowadzi się. W temperaturze -5^oC +5^oC utrudnione jest spawanie konstrukcji stalowej i wykonywanie złącz betonowych - wymagane są specjalne zabiegi tzn. podgrzewanie miejsca pracy, przyśpieszanie dojrzewania betonu w złączach.

8. Warunki techniczne wykonania robót montażowych. Zasady bhp dotyczące robót montażowych.

Roboty montażowe stanowią trudny i skomplikowany proces technologiczny wykonywany przez sprzęt ciężki, występują w nim elementy o dużej masie i wymiarach a praca odbywa się na dużych wysokościach. Nic dziwnego, że roboty montażowe należą do najbardziej niebezpiecznych. Z tych też względów w projekcie wykonawczym montażu konstrukcji powinny być rozwiązane wszystkie metody i środki zapewniające dobrze zorganizowaną, bezpieczną i wydajną pracę. Jako regułę należy przyjąć, że roboty montażowe będą wykonywane na podstawie uprzednio przygotowanego i zatwierdzonego projektu.

Z analizy okoliczności powstawania wypadków przy robotach montażowych wynika, że podstawowym źródłem wypadków przy montażu jest wadliwa organizacja pracy. Dalszymi przyczynami wypadków są: nieznajomość przez robotników przebiegu procesu technologicznego, stosowanie niewłaściwych maszyn i urządzeń montażowych oraz nieprawidłowe ich używanie, wadliwe podwieszenie i zamocowanie podnoszonych elementów, brak lub niewłaściwe urządzenie pomostów roboczych, brak urządzeń zabezpieczających i ochronnych w czasie montażu, nieprzestrzeganie przepisów bhp.

Do robót montażowych należy dobierać specjalnie wyszkolonych robotników o dużej sile fizycznej i zdrowiu. Przed przystąpieniem do montażu wszyscy robotnicy muszą przejść badania lekarskie.

Z ważniejszych przepisów przy robotach montażowych należy wymienić:

• Zakaz przebywania robotników pod podnoszonym i przemieszczanym elementem, zakaz podnoszenia robotników przez urządzenia montażowe, zakaz chodzenia po zmontowanej konstrukcji bez specjalnych zabezpieczeń.

• Maszyny montażowe ustawione na stałe muszą spoczywać na odpowiednio przygotowanym fundamencie, dla maszyn przesuwnych należy przygotować odpowiednie torowiska lub utwardzone drogi przejazdowe. Maszyny powinny być zaopatrzone w tablice oraz znaki ostrzegawcze, a także w instalację sygnalizacyjną i zabezpieczającą. Urządzenia podnośne muszą być codziennie kontrolowane przez operatora.

• Strefy niebezpieczne oznaczyć tablicami ostrzegawczymi.

• Przed rozpoczęciem przenoszenia elementu należy sprawdzić prawidłowość jego zawieszenia.

• Nie wolno opierać drabin o elementy nie połączone na stałe.

• Montażu nie wolno prowadzić gdy:

• szybkość wiatru przekracza 14 m/s (dla 10 m/s należy zmniejszyć dopuszczalne obciążenie o 25%);

• w razie widoczności mniejszej niż 30 m;

• w czasie atmosferycznych i bezpośrednio po nich aż do wyschnięcia konstrukcji i pomostów;

• w wypadku gołoledzi;

• w temperaturze poniżej -10^oC.

• W przypadku pracy w godzinach nocnych i wieczorny należy oświetlić miejsce pracy tak aby zapewnić pełną widoczność bez ostrych cieni.

Wykład 8, 9, 10, 11, 12. Technologia robót zbrojarskich i betoniarskich

Cechy technologii budownictwa monolitycznego. Deskowania i rusztowania konstrukcji betonowych. Produkcja i montaż zbrojenia. Wytwarzanie mieszanki betonowej. Transport mieszanki betonowej. Układanie mieszanki betonowej. Zagęszczanie mieszanki betonowej. Przyśpieszanie dojrzewania betonu. Pielęgnacja betonu. Technologia robót betonowych w warunkach zimowych i letnich. Beton natryskowy. Beton wysokowartościowy. Warunki techniczne wykonania i odbioru robót zbrojarskich i betoniarskich. Zasady bhp dotyczące robót zbrojarskich i betoniarskich.

1. Cechy technologii budownictwa monolitycznego.

W technologii budownictwa monolitycznego roboty betonowe i żelbetowe dotyczą realizacji konstrukcji monolitycznych wykonywanych bezpośrednio na placu budowy. Udział robót betonowych w całokształcie robót budowlanych jest w budownictwie bardzo duży, i pomimo wprowadzania nowych materiałów nie zauważa się tendencji ograniczania zastosowania betonu jako tworzywa konstrukcyjnego, a wręcz przeciwnie, jego znaczenie wzrasta. Rośnie też ilość różnego rodzaju konstrukcji wykonywanych z betonu.

Budownictwo monolityczne ma następujące zalety:

• uniezależnienie realizacji obiektu od położenia zakładu prefabrykacji;

• niskie koszty amortyzacji urządzeń przy wielokrotnym użyciu tych samych deskowań;

• przewaga konstrukcyjna budowli monolitycznych nad prefabrykowanymi, a co za tym idzie możliwość uzyskania pewnych oszczędności przede wszystkim betonu i transportu;

• możliwość eliminacji sprzętu ciężkiego z realizacji i zastąpienie go sprzętem lekkim;

• możliwość wykonywania konstrukcji o dowolnym kształcie.

Zasadniczymi wadami budownictwa monolitycznego są:

• wystawienie go na działanie czynników atmosferycznych;

• długi czas trwania cyklu realizacji obiektu ze względu na czas dojrzewania betonu.

W każdym przypadku wznoszenia budowli monolitycznej występują następujące operacje:

• montaż deskowań

• przygotowanie i montaż zbrojenia

• przygotowanie, transport, układanie i zagęszczanie mieszanki betonowej

• pielęgnacja betonu

• demontaż deskowań

2. Deskowania i rusztowania konstrukcji betonowych

Urządzenia do formowania elementów i obiektów budowlanych realizowanych technologią budownictwa betonowego monolitycznego nazywane są deskowaniami. Nazwa ta pochodzi z czasów gdy do formowania konstrukcji używano głównie drewna, i chociaż obecnie tak już nie jest, nazwa ta używana jest do dziś. Prawidłowo powinno się jednak stosować nazwę urządzenia formujące, jako bardziej precyzyjną. W zależności od głównej cechy deskowań - wielokrotności użycia - można je podzielić na jednorazowe i wielokrotnego użycia.

2.1. Deskowania jednorazowe.

Można tutaj wyróżnić trzy grupy deskowań.

Deskowania jednorazowe z drewniak i sklejki służą do ukształtowania niepowtarzalnych elementów konstrukcji. Stosuje się je na ogół przy wznoszeniu obiektów skomplikowanych, np. mostów, masywnych fundamentów, sklepień wielokrzywiznowych itp. Po wykonaniu konstrukcji i rozebraniu deskowania jego elementy rozdziela się na poszczególne deski i krawędziaki, które mogą być ponownie wykorzystane do innych deskowań. Aby zabezpieczyć deskowania przed odkształceniami od pęcznienia drewna pod wpływem wilgoci zawartej w betonie, należy pozostawiać między deskami szczeliny szerokości 2-3 mm. Elementy deskowania nie mogą wystawać poza wewnętrzną jego powierzchnię, gdyż mogłyby zostać zabetonowane w wykonywanym elemencie, co znacznie utrudnia demontaż deskowania.

W dążeniu do zwiększenia efektywności robót monolitycznych wprowadzono deskowania jednorazowego użytku przeznaczone do wykonywania słupów o przekroju kołowym, kwadratowym, sześciobocznym itp. o powierzchni strukturalnej. Deskowania te zwane są potocznie tubami, wykonane są w postaci rury ze spiralnie skręconego impregnowanego i laminowanego kartonu. Ustawia się je ręcznie, a dokładną długość można je przyciąć piłą. Rozformowanie odbywa się przez przecięcie płaszcza za pomocą fabrycznie wtopionego w niego sznura, za który wystarczy mocno pociągnąć. Zużyte płaszcze mogą być dalej użyte jako czasowe zabezpieczenie zewnętrznej powierzchni słupów podczas robót budowlanych, nadają się też do recyklingu. Słupy o przekroju innym niż kołowy są wytwarzane przez umieszczenie w rurze wkładki dającej żądany przekrój.

Do deskowań jednorazowych zalicza się również tzw. deskowania tracone. Wykorzystuje się je do deskowania elementów nadproży, ścian, wieńców. Są one w postaci płyt z wełny drzewnej i pełnią w konstrukcji rolę izolacji cieplnej i akustycznej.

2.2. Deskowania wielokrotnego użycia.

Deskowania te służą do kształtowania elementów powtarzalnych i stanowią układ tarcz, podpór i elementów powiązanych specjalnymi łącznikami, tworząc specjalne, odpowiednio usztywnione, płaszczyzny deskowania. Zależnie od sposobu przemieszczania wyróżnia się deskowania przestawne, przesuwne i ślizgowe.

Deskowania przestawne składają się z tarcz i form przygotowanych wcześniej do zestawienia w celu wykonania powtarzalnych sekcji lub działek konstrukcji. Po stwardnieniu betonu rozbiera się poszczególne elementy deskowania i zestawia na następnej działce. Deskowania przestawne dzielą się na dwa rodzaje:

• deskowania przestawne zwykłe (tradycyjne), wykonywane na budowie w postaci tarcz drewnianych; tarcze należy konstruować w sposób umożliwiający ich wielokrotne użycie bez przerabiania;

• deskowanie przestawne inwentaryzowane, wykonywane również w postaci tarcz, lecz z materiałów gwarantujących dłuższą eksploatację (sklejka wodoodporna, metal). Wymiary i konstrukcja tarcz muszą być tak zaprojektowane, aby można było wykonać z nich deskowania elementów budowli o rożnych kształtach i kształtach i wymiarach. Deskowania przestawne inwentaryzowane składają się z płyt oraz konstrukcji pomocniczych (usztywnienia, rozparcia, łączniki). Szerokość i długość płyt wynosi zwykle od 50 do 250 cm. Deskowania mogą być wykonywane ręcznie lub po połączeniu w płyty średniowymiarowe za pomocą żurawia. W części rozwiązań deskowań inwentaryzowanych przyjmuje się, że tylko pewne fragmenty lub elementy budowli będą nimi deskowane, pozostałe zaś deskowaniami drewnianymi. Deskowania z płyt uzupełnia się zazwyczaj listwami i deskami szerokości do 20 cm. Płyty deskowania składają się z ramy nośnej, najczęściej stalowej lub aluminiowej oraz poszycia wykonywanego z e sklejki lub blachy; poszycie jako część najszybciej ulegająca zużyciu może być w prosty sposób wymieniane. Ściągi i łączniki wykonywane są ze stali. Koszt zakupu lub dzierżawy deskowań inwentaryzowanych jest bardzo znaczny, jednak przy wielokrotnym użyciu są znacznie tańsze niż deskowania jednorazowe. Wymagają bardzo szczegółowo opracowanego projektu organizacji robót deskowaniowych i wysokiej organizacji wykonania robót. W deskowaniach inwentaryzowanych wykonywane są konstrukcje budynków szkieletowych, ramowych, płytowych, fundamenty, ściany, stropu żebrowe i grzybkowe itp.

Deskowania przestawne przesuwne tworzące formę mogą być przemieszczane bez rozbierania w obiekcie lub wzdłuż linii betonowania obiektu. Rozróżnia się:

• deskowania ścian złożone z płyt o wysokości kondygnacji (lub ściany) i szerokości równej lub mniejszej od szerokości ściany;

• deskowania do jednoczesnego wykonywania ścian i stropów;

• deskowania kombajny do jednoczesnego wykonywania wszystkich ścian konstrukcyjnych budynku.

Deskowanie przemieszczane jest z miejsca na miejsce za pomocą żurawia lub wyposażone we własny układ jezdny pozwalający na przetaczanie deskowania ze stanowiska na stanowisko. Czas przerwy technologicznej po betonowaniu jest skracany dzięki dostarczeniu betonowi energii cieplnej (np. oddziaływanie ciepłem dostarczanym do wnętrza deskowania). Zakres użycia takich deskowań jest szeroki i obejmuje betonowanie wszelkich długich prostoliniowych budowli np. tuneli, kanałów, przekrycia budynków przemysłowych sklepieniami cienkościennymi.

Deskowania ślizgowe skonstruowane są w sposób umożliwiający przesuwanie ich w kierunku pionowym po stwardnieniu ułożonego w nich betonu. Ustawiane są tylko raz u podstawy budowli, a w trakcie betonowania podnoszone stopniowo wzwyż. Po zakończeniu betonowania obiektu rozbiera się je na szczycie budowli. Stosowane są w budownictwie naziemnym, podziemnym i wodnym. Wykonuje się w nich: zbiorniki, silosy, chłodnie kominowe, wieże obserwacyjne, ściany budynków wielokondygnacyjnych, studnie, mury oporowe, falochrony itp. Pod względem przekroju poziomego budowle wykonywane w deskowaniach ślizgowych mogą przyjmować formy kołowe, prostokątne, wielokątne i mieszane; jednak w kierunku pionowym ścian obiektu powinny być płaskie. Deskowanie ślizgowe składa się z pojedynczych tarcz łączonych na śruby, obejmujących z obu stron ściany wznoszonej budowli. Podnoszone jest w pionie w sposób ciągły, aby beton nie przywierał do deskowania. Zbrojenie i betonowanie ścian odbywa się oczywiście również w sposób ciągły. tempo betonowania wynosi do 5 m wysokości konstrukcji na dobę. Deskowanie oparte jest na tzw. prętach niosących i podnoszone za pomocą podnośników.

Deskowania ścian prostoliniowych. W systemach do deskowania ścian stosowane są ramowe i dźwigarkowo - sklejkowe tarcze formujące, przy czym te drugie są wzmocnione dodatkowo stalowymi ryglami, służącymi też do wzajemnego łączenia tarcz. Dla zapewnienia odpowiedniej odległości pomiędzy tarczami dwustronnymi i dla przejęcia parcia mieszanki betonowej stosuje się (poza zamkami łącznymi) śruby dystansujące. Niejednokrotnie przy dużej wysokości ściany i szybkim postępie betonowania zachodzi potrzeba uzupełniania śrub zastrzałami, które są wykorzystywane również do rektyfikacji pionowego ustawienia tarcz i utrzymania ich w czasie zbrojenia ściany gdy deskowanie ustawione jest tylko z jednej strony ściany. Wskazane jest stosowanie zastrzałów dwuramiennych - dolne ramię służy wówczas do dokładnego umiejscowienia wewnętrznej krawędzi tarcz, a w trakcie betonowania do przejmowania parcia mieszanki w dolnych partiach realizowanej ściany. Obydwa ramiona zastrzału wyposażone są w śruby rzymskie, zapewniające dokładną rektyfikację ustawienia deskowania w poziomie i w pionie. Tarcze formujące strony zewnętrznej są przygotowane do zawieszenia na nich lub zamocowania do ich pomostów roboczych i zainstalowania wibratorów. Należy zwrócić uwagę, na spotykaną na budowach praktykę rezygnowania z pomostów roboczych i pracę z przystawianych drabin i górnych profili tarcz formujących. Praca taka jest niebezpieczna i szkodliwa dla jakości wykonywanej konstrukcji. Prawidłowe i bezpieczne pomosty robocze stanowią wyposażenie wszystkich oferowanych na rynku systemów deskowań. Nowoczesne systemy deskowań uwzględniają wszystkie szczegóły prawidłowej technologii budownictwa betonowego, co jest efektem wieloletniej współpracy biur konstrukcyjnych firm z użytkownikami deskowań oraz ostrej konkurencji na tym rynku. Przekroje poziome budynków (rzuty) nie muszą być podporządkowane systemom modularnym i mogą mieć bardzo zróżnicowane kształty. Wymiary doprowadza się do dokładnych, zaprojektowanych wymiarów dzięki listwom formującym i blachom kompensującym, a elementy narożnikowe pozwalają na dokładne kształtowanie naroży budynku. Ze ściany prostoliniowej można bez problemów przejść w ścianę krzywoliniową o dowolnym promieniu krzywizny i odwrotnie.

Deskowania ścian krzywoliniowych. Ściany krzywoliniowe formuje się z zasady w tarczach dźwigarkowo - sklejkowych. Poszczególni producenci stosują w swoich tarczach różne dźwigarki, tak stalowe jak i drewniane. Zaprojektowane krzywizny uzyskuje się za pomocą śrub rzymskich, które zamocowane do tarcz i dźwigarków doprowadzają do odpowiednich krzywizn tarcz wewnętrznych i zewnętrznych. Większość rozwiązań wymaga perforacji ścian śrubami dystansowymi, są jednak odpowiednie zabezpieczenia zapewniające uszczelnienie otworów po śrubach. Wznoszenie ścian nieperforowanych umożliwiają deskowania ślizgowe oraz system Peri GRV. Wymagają one jednak realizacji pełnych, zamkniętych obwodów krzywizn - przy ich stosowaniu nie jest możliwa realizacja obiektów segmentami. Wysokość realizowanych obiektów nie stwarza trudności technologicznych - w odpowiednim deskowaniu można wykonać obiekt o dowolnej wysokości. Pozwalają na to np.: deskowania ślizgowe, deskowania przemieszczane pionowo za pomocą urządzeń hydraulicznych lub urządzeń zębatkowo - hydraulicznych. Metodami tymi można realizować obiekty o dowolnym kształcie zabudowy, także o ścianach krzywoliniowych oraz o zmiennych przekrojach na wysokości.

Deskowania słupów. Do formowania słupów o przekroju prostokątnym stosowane są dwie grupy deskowań: z tarczami ramowymi (tarcze uniwersalne, stosowane do naroży prostokątnych, tarcze z pasami sklejki o szerokościach odpowiednich do wymiaru przekroju realizowanych słupów); z tarczami dźwigarkowo - sklejkowo - ryglowymi. Wśród urządzeń do formowania słupów o przekroju kołowym wyodrębnia się trzy podgrupy: stalowe powłokowe formy zewnętrzne, stosowane do wykonywania słupów o ściśle określonych średnicach, aluminiowe do większych lub mniejszych średnic oraz dźwigarkowo - sklejkowe w których można formować słupy o różnych przekrojach, nie tylko kołowych. Na rynku znajdują się też urządzenia do formowania słupów z głowicami do stropów grzybkowych.

Deskowania płyt i powłok. Deskowania te można klasyfikować zgodnie z tablicą.

Kryterium	Rodzaj deskowań
Wysokość podłoża, na jakiej ma być wykonany element	deskowania na stojakach - stemplach deskowania na rusztowaniach wieżowych Przy przyjęciu rodzaju podparcia poza wysokością należy brać pod uwagę również obciążenia, jakie mają one przejąć podczas realizacji przekrycia
Element deskowania na którym bezpośrednio formowany jest element	deskowania ramowe deskowania dźwigarkowo - sklejkowe

Urządzenia do formowania płyt konstruowane są zwykle do montażu i demontażu ręcznego, dostępne są również urządzenia przyspieszające te procesy. Są to np. deskowania stolikowe i szufladowe, wymagające przemieszczania za pomocą żurawi budowlanych oraz stosowania zawiesia nazywanego popularnie kaczym dziobem. Do formowania płyt służą również deskowania na rusztowaniach przetaczanych. Przy ich użyciu wykonuje się przekrycia łupinowe, obudowy tuneli komunikacyjnych i zbiorczych tuneli instalacyjnych, magistral wodociągowych i kanalizacyjnych. Stropy żebrowe projektowane są dla większych obciążeń i rozpiętości niż stropy płaskie. Przy ich wykonywaniu stosuje się zwykle rusztowania wieżowe, rzadziej stojakowe. Do formowania żeber służą oferowane przez większość producentów niskie zastrzały (o wysokości odpowiedniej do wysokości żeber), montowane na poprzecznych ryglach stalowych lub drewnianych dźwigarkach klejonych. Na nich układa się deskowanie dna żebra lub podciągu i ustawia boczne tarcze formujące - montowane z tarcz ramowych, dźwigarkowo - sklejkowych lub dźwigarków i pasów sklejki o szerokości odpowiedniej do wymiarów przekroju poprzecznego elementów wykonywanej konstrukcji.

Przykładem nowoczesnego podejścia do deskowania jest wykonywanie stropów przy użyciu strukturalnych płyt żelbetowych (znanych jako Filigran). Istotą tej metody jest wykorzystanie prefabrykowanych płyt żelbetowych jako deskowanie tracone stanowiące jednocześnie konstrukcję stropu. Skraca to czas prac zbrojarskich. Stropy filigran umożliwiają przekrycie dowolnej powierzchni, posiadają bowiem gotowe otwory do prowadzenia przewodów instalacyjnych - mogą być wykonywane na zamówienie. Dolna powierzchnia płyt jest gładka i po wykonaniu stropu wymaga tylko zatarcia.

Urządzenia do równoległego formowania ścian i stropów. Obiekty żelbetowe wymagające dużej sztywności przestrzennej mogą być wykonywane w technologii równoległego (ale nie jednoczesnego) wykonywania ścian i stropów. Ściany mogą być formowane np. w deskowaniach ślizgowych, a stropy z opóźnieniem 2-3 dniowym w deskowaniach rozbieralno - przestawnych. Obecnie stosowane są stosunkowo rzadko, w Polsce w latach 70 prowadzono eksperymentalne prace nad tego typu deskowaniami - „ślizg ROW.

Systemy deskowań do obiektów specjalnych. Do obiektów specjalnych zaliczane są jedne z najwyższych konstrukcji żelbetowych - płaszcze kominów przemysłowych oraz hiperboidalnych chłodni kominowych. Do ich wykonania stosowane są specjalistyczne systemy deskowań.

Deskowania konstrukcji mostowych. Nie ma odrębnych systemów urządzeń formujących podpory mostowe. Do ich realizacji stosuje się wielkowymiarowe tarcze formujące i inne odpowiednie elementy z systemów do ścian prosto- i krzywoliniowych w miarę potrzeb uzupełniając je ryglami stalowymi. Do wykonywania wysokich podpór słupowych i ramowych stosuje się pionowo przemieszczane deskowania na rusztowaniach wspornikowych, przestawiane żurawiami lub samopodnoszące się.

Deskowania na rusztowaniach wieżowych. Deskowania do uformowania ustroju nośnego obiektu mostowego można oprzeć na rusztowaniach wieżowych. Deskowanie te wykonuje się elementami systemowymi do deskowania stropów żebrowych lub z tarcz formujących ściany do belek o dużych przekrojach poprzecznych. Elementy te są niejednokrotnie uzupełniane rusztowaniami wspornikowymi stosowanymi wzdłuż podłużnych krawędzi ustrojów jezdni.

Deskowania na rusztowaniach wieżowo - dźwigarowych. Rusztowania wieżowo - dźwigarowe stosuje się w przypadku gdy nie ma możliwości poprzestania tylko na rusztowaniach wieżowych, co wiąże się z trudnościami oparcia rusztowań w terenie. Rusztowanie wieżowe łącze się w zespoły, tworzących poprzeczne ustroje wsporcze dla dźwigarów. Ze względu na rodzaj ustroju nośnego mostu stosowane są dźwigary kratowe prostoliniowe lub krzywoliniowe. Deskowanie ustroju nośnego, z zasady o skrzyniowym przekroju poprzecznym, kompletuje się z elementów do formowania ścian i stropów. Znajdują tu też zastosowanie rusztowania wspornikowe. Przyjmuje się, że elementy deskowań systemowych należy uzupełniać konstrukcjami projektowanymi specjalnie na co najwyżej 10% zadeskowanej powierzchni.

Deskowania do segmentowego wykonania ustroju nośnego. Metodę wspornikowych deskowań przetaczanych do segmentowego wykonania ustroju nośnego mostu stosuje się po uprzednim wykonaniu podpór. Wymaga ona przygotowania stosunkowo ciężkiej konstrukcji stalowej o łącznej długości równej długości najdłuższych dwóch przęseł ustroju nośnego. Konstrukcja ta opierana jest na trzech podporach, a na niej montuje się deskowanie, którego długość również odpowiada rozpiętości dwóch przęseł mostu. Dźwigarowa konstrukcja podtrzymująca deskowanie musi mieć możliwość opuszczania, ażeby przetoczyć ją ponad kolejne podpory.

Deskowanie podwieszone na linach. Deskowania takie stosowane są przy realizacji obiektów mostowych o dużych rozpiętościach, szczególnie mostów wiszących. Deskowanie montuje się na ruszcie stalowym, które za pośrednictwem pionowych cięgien prętowych lub linowych zawiesza się na linach nośnych. Liny te są przerzucane przez maszty - pylony i odpowiednio kotwione w gruncie. Stosowanie deskowań wiszących jest trudne i szczególnie odpowiedzialne.

Do realizacji obiektów mostowych należy angażować odpowiednio dobrane, przeszkolone i doświadczone brygady robocze. Wskazane jest także angażowanie nadzoru naukowego.

2.3. Zakres usług firm deskowaniowych oraz ceny elementów deskowań.

Firmy deskowaniowe, poza swymi ofertami sprzedaży, zapewniają również opracowanie projektów urządzeń formujących dla konkretnych obiektów. Ponadto służą doradztwem techniczno - realizacyjnym, szkolą pracowników przedsiębiorstw budowlanych w zakresie użytkowania swoich systemów deskowań. Coraz częściej stosowane są również programy komputerowe do projektowania deskowania oraz do optymalizacji jego wykorzystania na placu budowy.

Koszt użycia deskowań zależy od ceny najmu (zakupu) i czasu ich użytkowania i w dużym stopniu zależy od organizacji pracy robotników i odpowiednio dobranej i sprawnej rotacji deskowań.

2.4. Odbiór deskowań.

Przy odbiorze deskowań należy sprawdzić:

• przekroje i rozstawy stojaków oraz ich usztywnienie (niezmienność w trakcie betonowania);

• szczelność deskowania;

• wartość roboczej strzałki ugięcia (jeśli taka była przewidziana);

• prawidłowość wykonania deskowania w pionie i poziomie;

• usunięcie z deskowań wszelkich zanieczyszczeń;

• powleczenie deskowań preparatami zmniejszającymi przyczepność betonu;

• sprawdzenie dopuszczalnych odchyłek wymiarowych.

W przypadku stwierdzenia nieprawidłowości w wykonaniu deskowań należy je rozebrać i wykonać ponownie.

3. Produkcja i montaż zbrojenia

Przygotowanie zbrojenia obejmuje następujące czynności: sortowanie, składowanie, czyszczenie, cięcie, gięcie, łączenie, układanie i montaż.

Z technologicznego punktu widzenia przygotowanie zbrojenia należy podzielić na dwa podstawowe rodzaje:

• przygotowanie zbrojenia ze stali prętowej o φ > 12 mm

• przygotowanie zbrojenia z drutów o φ < 12 mm

Różnice w technologii przygotowania obu rodzajów zbrojenia polegają przede wszystkim na stosowaniu różnych urządzeń i ich wielkości. Schemat technologiczny przygotowania zbrojenia przedstawiono na rysunku.

3.1.Przygotowanie zbrojenia na placu budowy.

Przy przygotowywaniu zbrojenia na placu budowy, szczególnie dla większych ilości zbrojenia, organizuje się warsztaty zbrojarskie. Ich wyposażenie i wielkość zależy od rodzaju zbrojenia i wielkości robót. Zasadą jest jednak pełna mechanizacja i równomierność produkcji.

Sortowanie i składowanie. Dostarczona stal powinna mieć atesty stwierdzające jej rodzaj i granicę plastyczności oraz specyfikację określająca jej średnicę i długości. Jeśli nie ma to stal należy posortować z podziałem na gatunki, średnice i długości. Podczas sortowania stal powinna być poddana oględzinom (czy występują zanieczyszczenia na powierzchni, czy pręty mają odpowiednią średnicy, czy pręty dostarczone w wiązkach są proste), oczyszczona i wyprostowana. Do 4 miesięcy stal może być składowana na wolnym powietrzu, jeśli czas składowania jest dłuższy należy ja składować w miejscu zadaszonym. Magazyny składają się z części rozładunkowej, gdzie stal jest rozładowywana i sortowana i z części składowania. Stal należy składować na specjalnych stelażach lub zasiekach.

Czyszczenie, prostowanie, cięcie i gięcie. Może być wykonywane ręcznie lub mechanicznie. Na małych budowach lub przy pracach remontowych wymienione czynności wykonywane będą ręcznie prostymi narzędziami, natomiast przy produkcji masowej zbrojenia używane są urządzenia mechaniczne.

Czyszczenie. Do czyszczenia stali ze złuszczeń i błota służą ręczne stalowe szczotki. Mechaniczne czyszczenie może być wykonywane mechanicznymi szczotkami obrotowymi lub piaskownicami. Czyszczenie prętów odbywa się na stołach, stali w kręgach podczas prostowania. Czyści się rdzę łuszczącą - nie należy czyścić prętów do połysku, nie usuwa się nalotu rdzawego. Stal zabrudzoną smarami i tłuszczem czyści się detergentami, a następnie wyciera na sucho.

Prostowanie. Ręczne prostowanie stali przeprowadza się dla prętów o średnicy do 20 mm i praktyce stosuje rzadko. Popularnym przyrządem do prostowania stali jest przyrząd Zamkowa, którego działanie polega na parokrotnym przeciąganiu pręta pomiędzy wałkami. Przegięcia są coraz mniejsze a pręt po przejściu przez zespół wałków staje się prosty. Prostowanie prętów połączone jest najczęściej z cięciem.

Cięcie. Ręczne cięcie stali stosuje się przy ograniczonych ilościach stali do przecięcia i średnic mniejszych od 20 mm. Do ciecia większych ilości stali o dużych średnicach stosowane są nożyce mechaniczne o napędzie elektrycznym bądź hydraulicznym. Umożliwiają cięcie stali o średnicy do 40 mm lub jednocześnie odpowiednio większej ilości prętów o mniejszej średnicy. Obsługa nożyc mechanicznych składa się najczęściej z dwóch robotników. W dużych zbrojarniach stosuje się maszyny do prostowania i cięcia. Są to maszyny półautomatyczne o wydajności do 1,5 t/h.

Gięcie. Ręczne gięcie za pomocą różnych przyrządów stosuje się w robotach remontowych lub na niewielkich budowach. Stosowane są również giętarki ręczne umożliwiające gięcie prętów o średnicy do 32 mm. Tam gdzie wykonuje się duże ilości zbrojenia stosuje się giętarki mechaniczne. Można je podzielić na następujące grupy: maszyny do gięcia prętów, maszyny do gięcia siatek zbrojeniowych, maszyny gnące zbrojenie spiralne. Większość maszyn skonstruowana jest wg jednego wzoru, w którym podstawowym elementem roboczym jest okrągła tarcza zaopatrzona w wymienne trzpienie robocze. Gięcie gotowych siatek spawanych odbywa się na maszynach widocznych na rys.

Montaż zbrojenia. Łączenie zbrojenia następuje przez wiązanie, spawanie oraz zgrzewanie. Wiązanie stosuje się rzadko w przypadku małych budów. Spawanie stosowane jest również stosunkowo rzadko, najbardziej rozpowszechnione jest zgrzewanie oporowe. Znajduje ono zastosowanie przede wszystkim do łączenia siatek drabinek i szkieletów, polega ono na dociśnięciu do siebie prętów stalowych i przepuszczeniu przez nie prądu elektrycznego, przez co pręty nagrzewają się do wysokiej temperatury i trwale łączą ze sobą. Wyróżniamy zgrzewarki doczołowe i punkowe - jedno i wielopunktowe.

3.2. Montaż zbrojenia w deskowaniach.

Zbrojenie należy układać po odbiorze deskowań. Gotowe szkielety lub zespoły szkieletów układa się w deskowaniu ręcznie lub za pomocą żurawi wg ściśle wg projektu. Dąży się do eliminacji ręcznego układania zbrojenia. W celu zapewnienia prawidłowego otulenia betonem prętów zbrojenia stosuje się specjalne podkładki z tworzyw sztucznych lub betonu. Ustawianie elementów zbrojenia powinno być wykonane według przygotowanych schematów zapewniających kolejność robót, przy której wcześniej ułożone elementy będą umożliwiały dalszy montaż zbrojenia. Zbrojenie powinno być trwale usytuowane w deskowaniu w sposób zabezpieczający od uszkodzeń i przemieszczeń podczas podawania materiału i zagęszczania mieszanki betonowej.

3.3. Kontrola i odbiór zbrojenia.

Zbrojenie wszystkich elementów żelbetowych powinno być poddane kontroli przed zabetonowaniem. Kontrola zbrojenia obejmuje:

• oględziny;

• badanie zgodności wykonania zbrojenia z obowiązującymi przepisami;

• badanie zgodności wymiarów zbrojenia z projektem;

• badanie zgodności usytuowania zbrojenia z projektem;

• sprawdzenie zaświadczeń jakości zgrzewanych siatek szkieletów wykonanych w specjalistycznych zakładach centralnych

• badanie jakości połączeń zgrzewanych wykonywanych na placu budowy.

4. Wytwarzanie mieszanki betonowej

Schemat technologiczny robót betonowych przedstawiono na rysunku. Roboty betonowe ze względu na pracochłonność i objętość wymagają mechanizacji. Konieczność mechanizacji wynika również z potrzeby uzyskiwania betonu jednorodnego, a przy ręcznym dozowaniu, mieszaniu układaniu i zagęszczaniu uzyskuje się beton niejednorodny i z reguły o mniejszej wytrzymałości. Tylko przy robotach remontowych o bardzo małym zakresie dopuszcza się wykonywanie ręczne mieszanki betonowej.

4.1. Przechowywanie składników.

Cement i dodatki mineralne. Mogą być dostarczane na plac budowy w workach lub luzem. W przypadku dostarczania w workach należy je składować w zamkniętym pomieszczeniu na podkładach z desek (nie bezpośrednio na ziemi). W przypadku dostarczania luzem magazynuje się je w specjalnych silosach do składowania cementu i dodatków mineralnych. Idealne warunki przechowywania cementu są następujące: temperatura normalna, powietrze o wilgotności względnej < 60%, ciśnienie < 0,8 atm. Należy pamiętać że cementu nie należy przechowywać dłużej niż 3 miesiące - potem mogą być kłopoty. Cement dostarczany jest samochodami ciężarowymi lub specjalnymi samochodami do przewozu cementu.

Kruszywo. Kruszywo powinno być przechowywane na posadzkach, w zasadzie pod dachem lub w silosach, każda frakcja osobno, z pełnym zabezpieczeniem przed brudem, zmiennym zawilgoceniem i wzajemnym przemieszaniem frakcji.

4.2. Dozowanie składników.

W celu uzyskania przewidywanych cech betonu zgodnie z wymogami technologii (receptą) podstawowym warunkiem jest dokładne odmierzanie poszczególnych składników mieszanki betonowej i zapewnienie niezmienności tego składu w czasie trwania produkcji. Odmierzanie składników może być dokonywane:

• objętościowo; Odmierzanie składników sposobem objętościowym jest proste, niekosztowne ale równocześnie nie zapewniające wymaganej dokładności. Nieścisłość ta wynika ze znacznych wahań ciężaru objętościowego nasypanego cementu (zależnie od sposobu nasypywania waha się w granicach 50%) oraz znacznemu spulchnieniu piasku w wyniku nawilgocenia. Dla otrzymania właściwego wskaźnika W/C przy stosowaniu odmierzania objętościowego zawilgoconego piasku należy uwzględniać zwiększanie się objętości tego materiału oraz brać pod uwagę ilość zawartej w nim wody przy dodawaniu jej do zarobu. Trudności przy określaniu tych danych wskazują na to że dozowanie objętościowe piasku nie powinno być w ogóle stosowane. Zawilgocenie kruszywa grubego nie wpływa na zmianę objętości jednak może mieć wpływ na wartość wskaźnika W/C.

• wagowo (ze sterowaniem ręcznym, półautomatycznym i automatycznym). Tylko dozowanie wagowe pozwala na osiągnięcie najkorzystniejszych wyników technologicznych betonów stosowanych szczególnie elementach konstrukcyjnych budowli. Odmierzanie wagowe ze sterowaniem ręcznym dobrze spełnia swoją funkcję ale jest niezbyt efektywne i stosowane jest rzadko. Odmierzanie wagowe ze sterowaniem półautomatycznym polega na automatyzacji sterowania napełniania zasobnika dozownika, opróżnianie zachodzi przy sterowaniu ręcznym. Przy odmierzaniu automatycznym wszystkie czynności związane z podawaniem składników, odważaniem wymaganej ilości oraz opróżnianiem dokonywane są bez udziału operatora. Operator nastawia urządzenia odmierzając według danej receptury oraz kontroluje pracę mechanizmów.

Stosowane w budownictwie tolerancje dokładności przy odmierzaniu składników mieszanki betonowej przyjmowane są w zależności od tego gdzie odbywa się przygotowanie mieszanki betonowej. Dla wytwórni centralnych tolerancje te wynoszą:

• dla cementu, wody i dodatków (wagowo, sterowanie automatyczne) 0,5 - 1%

• dla kruszywa (wagowo, sterowanie automatyczne) 1 - 2%

Nieprzekraczanie podanych powyżej tolerancji, szczególnie ilości cementu i wody pozwala zapewnić wymaganą jednorodność mieszanki betonowej.

W zależności od sposobu sterowania wagowymi urządzeniami odmierzającymi również zmienny jest czas trwania cyklu dozowania. Czas ten wynosi przy sposobie sterowania ręcznym 120 - 150 s; półautomatycznym 60 - 90 s; automatycznym 20 - 30 s. Przy krótszych cyklach jeden dozownik wagowy może obsługiwać 2 lub 3 betoniarki.

4.3. Mieszanie składników mieszanki betonowej

Właściwe wymieszanie składników mieszanki betonowej należy do podstawowych warunków produkcji i na równi z dokładnym dozowaniem zapewnia uzyskanie tych cech betonu które zakłada technologia. W czasie mieszania mieszanki betonowej (dowolnym sposobem), wskutek mechanicznego niszczenia adhezji między zaprawą, zaczynem i kruszywem doprowadza się do równomiernego rozdzielenia cząstek poszczególnych składników i prawidłowego otulenia kruszywa zaczynem cementowym. Procesowi mieszania stawia się również dodatkowe wymagania specjalne takie jak: uaktywnienie spoiwa, zapobieżenie rozkruszeniu ziaren kruszywa (szczególnie dotyczy to kruszywa lekkiego) a tym samym zmianie jego stosu okruchowego; równomierne ogrzanie wszystkich składników mieszanki itp.

Mieszanie przeprowadza się mechaniczne. Z uwagi na mechaniczny sposób mieszania rozróżniamy dwa rodzaje mieszania:

• wolnospadowe. Przez obrót bębna ze stałymi łopatkami porcje mieszanki unoszone są łopatkami w górę i po przekroczeniu pewnego kąta obrotu spadają do najniższego punktu. Następuje przy tym pewna segregacja: grubsze, cięższe kruszywo spada, a zaprawa i zaczyn zostają przyklejone do ścianek i łopatek bębna. Dlatego mieszanie wolnospadowe stosuje się dla mieszanek o wyższym W/C > 0,4 dla przeciętnych kruszyw. Nie występuje wydatniejsza mechaniczna aktywacja cementu. Mieszankę otrzymujemy niezbyt jednorodną, z częściowo rozsegregowanym kruszywem i niezbyt dobrze rozmieszaną zaprawą.

• wymuszone (przeciwbieżne). W mieszarkach tych mieszanie odbywa się za pomocą mieszadeł poruszających się wewnątrz ruchomego lub nieruchomego mieszalnika. Ruch mieszadeł zanurzonych w mieszance betonowej niszczy adhezję, siły elektrostatyczne i kapilarne oraz makrostrukturę zaczynu w stopniu zdecydowanie większym niż mieszanie grawitacyjne. Mieszanie wymuszone w stosunku do grawitacyjnego wykazuje szereg cech dodatnich: możliwość przygotowania mieszanek o dowolnej konsystencji, uzyskiwanie większej wydajności, możliwość dodatkowego uaktywnienia spoiwa, poprawę wytrzymałości betonu (nawet do 20%).

Ww. betoniarki zaliczają się do maszyn o pracy cyklicznej. Betoniarki o pracy ciągłej ze względu na skomplikowaną (stosunkowo) konstrukcję i rzadką konieczność technologiczną ich stosowania spotyka się stosunkowo rzadko.

Wydajność pracy betoniarki oblicz się ze wzoru:

Q_b = q_r n S_n S_w m³/h

gdzie: q_r oznacza pojemność roboczą betoniarki, n liczbę cykli pracy na godzinę, S_n współczynnik zmniejszenia objętości uzyskanego zarobu, S_w współczynnik wykorzystania czasu roboczego betoniarki.

Bezpośredni proces mieszania może odbywać się w układzie jednostopniowym lub wielostopniowym. Podstawowym czynnikiem wpływającym na efektywność procesu mieszania jest czas mieszania. Czas mieszania mieszanki betonowej zależy od rodzaju mieszarki, konsystencji mieszanki, ilości i proporcji składników. Zasadniczo dla danych warunków należy przeprowadzić próby. Przedłużanie mieszania poza pewne optimum jest nieekonomiczne, chyba że chodzi o dodatkowy przemiał. Im bardziej dezintegracyjny charakter ma dana technika (im większa jest intensywność mieszania) tym krótszy jest czas mieszania. Dla mieszarek o działaniu wymuszonym wynosi on 1,5 do 3 min. Dłuższe mieszanie w dowolnej betoniarce zawsze powoduje pewien wzrost wytrzymałości betonu dzięki pewnej aktywacji spowodowanej rozdrobnieniem ziaren cementu i piasku. Niebezpieczne jest przedłużanie mieszania w przypadku dostania się do mieszanki powietrza. W mieszarkach grawitacyjnych przedłużone mieszanie może prowadzić do segregacji mieszanki.

4.4. Punkty przygotowania mieszanki i betonownie.

Przygotowanie mieszanki betonowej odbywa się w punktach przygotowania mieszanki betonowej lub w betonowniach.

Punkt przygotowania mieszanki betonowej stanowi jednolity zespół maszynowy obejmujący betoniarkę oraz urządzenia wagowe odmierzające, umożliwiające uzyskanie należytej jednorodności i klasy betonu. Praca punktu przygotowania mieszanki betonowej ma następujący przebieg. Poszczególne frakcje kruszywa są gromadzone w zasiekach bezpośrednio przy rozdzielaczu na wysokość 2-3 metrów, w ilości wystarczającej na jedną zmianę. Frakcje kruszywa są rozdzielone promieniście ustawionymi ściankami rozdzielającymi. Ten sposób urządzenia i wyposażenia operacyjnego składu kruszywa eliminuje kosztowne stosowanie środków bliskiego transportu i pozwala je zastąpić łopatą mechaniczną, za pomocą której można przesuwać w poszczególnych zasiekach kruszywo na ścianę rozdzielacza. Kruszywo przez odsunięcie odpowiedniej zasuwy rozdzielacza dostaje się grawitacyjnie do dozowników wagowych a następnie również grawitacyjnie do kosza zasypowego mieszalnika. Cement podawany jest z silosu za pomocą przenośnika ślimakowego na osobną wagę, skąd przechodzi do osobnego przedziału w koszu zasypowym mieszalnika. Przy takiej organizacji pracy punkt przygotowania mieszanki może być obsługiwany przez 2-3 osoby. Przygotowanie punktu przygotowania mieszanki wymaga odpowiedniego zorganizowania stanowiska i przeprowadzenia prac wstępnych mających na celu odpowiednie ustawienie składowiska, dozowników, kosza zasypowego, betoniarki oraz odbioru mieszanki betonowej. Rozwiązań organizacyjnych punktów przygotowania mieszanki betonowej może być wiele, zależnie od zastosowanej betoniarki, wielkości produkcji, wymagań organizacyjnych odbioru i transportu mieszanki betonowej, warunków lokalizacyjnych na placu budowy. Generalnie jednak punkty przygotowania mieszanki betonowej organizowane są w przypadku małego zakresu robót betonowych.

Betonownią nazywany jest zespolony zestaw maszyn i urządzeń przeznaczony do produkcji mieszanki betonowej, w którego skład wchodzą maszyny i urządzenia niezbędne do zmechanizowania i zautomatyzowania procesu produkcji mieszanki betonowej od pobrania składników ze składowiska do wydania mieszanki betonowej. W skład betonowni wchodzą: betoniarki, dozowniki składników, zasobniki operacyjne na składniki, składowiska składników oraz urządzenia do transportu technologicznego. Betonownie mogą być również wyposażone w urządzenia do podgrzewania kruszywa.

Ze względu na transport technologiczny w betonowni, betonownie dzielimy na jednostopniowe i wielostopniowe (najczęściej dwustopniowe). W betonowniach jednostopniowych wszystkie składniki dostarczane są przenośnikami do zasobników umieszczonych na najwyższej kondygnacji betonowni. Z zasobników dalszy transport technologiczny składników i mieszanki odbywa się w sposób grawitacyjny. W przypadku betonowni wielostopniowych składniki przechodzą kilka stopni transportu technologicznego zależnie od konkretnego rozwiązania. Zwykle w betonowniach dwustopniowych pierwszy stopień obejmuje transport składników do zasobników operacyjnych, skąd grawitacyjnie przemieszczają się przez dozowniki do kosza zasypowego; natomiast drugi stopień obejmuje transport odmierzonych składników z kosza do mieszalnika skąd, po wyprodukowaniu, mieszanka betonowa jest odbierana przez środki transportu.

W zależności od okresu użytkowania w danym miejscu betonownie dzielimy na betonownie stałe, przejezdne i przestawne. Betonownie przejezdne przeznaczone są do wykonywania pracy w jednym miejscu przez krótki okres. W związku z tym betonownie konstruowane są w sposób umożliwiający łatwy montaż, demontaż oraz transport z miejsca na miejsce. Często betonownie takie wyposaża się we własne lub odejmowane podwozia, co umożliwia łatwy jej transport. Betonownie takie wyposaża się w zasobniki na kruszywo i cement, możliwie jest również przygotowanie niezależnego składowiska.

Betonownie przestawne przeznaczone są do pracy w jednym miejscu przez dłuższy okres (kilka lat), ale z myślą, że po pewnym czasie użytkowania zostaną przeniesione w inne miejsce pracy. Z tych względów konstrukcja betonowni przystosowana jest do rozebrania na elementy które mieszczą się na znormalizowanych środkach transportowych i których wymiary nie przekraczają skrajni drogowej. Często rozwiązania betonowni przejezdnych i przestawnych są bardzo podobne. Do przygotowania betonowni przestawnych do pracy konieczny jest często żuraw do zmontowania jej na miejscu pracy i przygotowania składowiska kruszyw.

Betonownie stałe wykonuje się przede wszystkim w zakładach produkcji prefabrykatów, charakteryzuję się one zwykle bardzo dużą wydajnością i pełną automatyzacją procesów.

Istotnym elementem przy przygotowywaniu mieszanki betonowej jest kontrola wilgotności kruszywa i korygowanie ilości dozowanej wody ze względu na ilość wody w kruszywie. Współczesne betonownie wyposażone są w systemy pomiaru wilgotności kruszywa w zasobnikach i możliwość automatycznej korekty ilości wody dozowanej do mieszalnika. W podobne urządzenia można wyposażyć również mieszalniki, co w połączeniu z pomiarem mocy pobieranej przez mieszarkę podczas procesu mieszania pozwala na ścisłe kontrolowanie ilości wody w mieszance. W przypadku wykonywania mieszanki w okresie zimowym może wystąpić konieczność podgrzewania kruszywa. Kruszywo można podgrzewać na składowisku, nowoczesne betonownie wyposażane są w moduły do podgrzewania kruszywa, można również podgrzewać kruszywo bezpośrednio w mieszalniku (lub mieszankę betonową).

5. Transport mieszanki betonowej

Technologia robót betonowych z reguły przewiduje transport mieszanki betonowej od miejsca jej wyprodukowania do miejsca ułożenia. Właściwości świeżej mieszanki betonowej poddanej transportowi mogą łatwo ulec zmianie. Mianowicie może ulegać ona, pod wpływem wstrząsów segregacji. Segregacja polega na tym, że cięższe ziarna kruszywa, które po zakończeniu mieszania są jednorodnie rozmieszczone w całej objętości mieszanki osiadają na dnie, natomiast zaprawa gromadzi się na wierzchu. Oczywiście tak rozsegregowane mieszanki nie nadają się do układania w deskowaniu i należy je poddać ponownemu mieszaniu. Może również nastąpić przy transporcie zmiana konsystencji mieszanki betonowej - w skutek padającego deszczu (obecnie raczej rzadko) lub na skutek wysychania. Podobne sytuacje mogą zaistnieć w trakcie wyładunku mieszanki. Nie bez znaczenia jest również stan techniczny sprzętu oraz jakość dróg (tych na placu budowy, gdyż na jakość tych dróg wykonawca robót ma wpływ). Dlatego ustalenie sposobu transportu jest ważne i zawsze powinno być bardzo starannie rozpatrzone. Ze względu na odległość transportu możemy wyróżnić transport daleki i bliski.

5.1. Transport daleki. Jest realizowany najczęściej za pomocą samochodów. Może być stosowany transport mieszanki betonowej w pojemnikach, pod warunkiem jednak, że przeładunek ograniczony zostanie do przeładunku z zasobnika do pojemnika i wyładunku mieszanki bezpośrednio do deskowań lub form. Transport powinien zachodzić po drogach o gładkiej powierzchni. Zaleca się instalowanie na pojemnikach wibratorów w celu ułatwienia wyładunku, konieczne jest również zapewnienie możliwości ponownego mieszania mieszanki.

Najwłaściwszym pod względem technologicznym jest transport mieszanki betonowej samochodami wyposażonymi w mieszalniki. Napełniane są one w betonowniach gotową mieszanką betonową lub w punktach dozowania składników, a zasięg technologiczny transportu mieszanki betonowej może wynosić nawet do kilkudziesięciu kilometrów - praktycznie zasięg ograniczony jest do ok. 20 km co spowodowane jest względami ekonomicznymi oraz siecią istniejących betonowni. Przy odległościach przewozu powyżej 10 km (lub raczej w odniesieniu do czasu transportu do ok. 1h) należy przewozić mieszankę w postaci suchych składników, dodając wodę bezpośrednio przed dojazdem do miejsca betonowania. Produkuje się mieszalniki o pojemności od 2 do 14 m³. Mieszalniki na podwoziu samochodowym są najczęściej wolnospadowe, typu nieuchylnego, dwukierunkowe. Mieszalniki napędzane są pompami hydrostatycznymi, umożliwiającymi bezstopniową regulację ilości obrotów niezależnie od prędkości jazdy samochodu (obrotów silnika samochodu). Prędkość obrotowa mieszalnika wynosi od 0 do 14 obr/min. Ich załadunek odbywa się przez otwór wsypowy, a wyładunek tym samym otworem. Rozładunek mieszalników może odbywać się w różny sposób. Mieszalnik najczęściej opróżniany jest grawitacyjnie (przy bezpośrednim betonowaniu do deskowań np. fundamenty, podłoża, nawierzchnie drogowe lub do zasobników z których poddany jest dalszemu transportowi), jednak można spotkać urządzenia wyposażone w pompę do betonu, w związku z czym mieszanka betonowa może być bezpośrednio z mieszalnika umieszczona w deskowaniach nawet w znacznej odległości od punktu jej dostarczenia. Samochody mieszalniki wyposażone są w układ wodny. Woda służy do mycia mieszalnika oraz do dozowania wody w przypadku przygotowywania mieszanki z suchych składników.

5.2. Przechowywanie przejściowe mieszanki betonowej.

Często występują na budowie sytuacje w których nie można od razu wbudować całej dowiezionej mieszanki. W związku z tym środki transportu dalekiego o dużej pojemności muszą oczekiwać na rozładunek, co nie jest uzasadnione ekonomicznie. Do przechowywania mieszanki betonowej na placu budowy stosuje się zasobniki przejściowe. Zasobniki te są grawitacyjnie załadowywane z betoniarek samochodowych, rozładunek może być prowadzony grawitacyjnie do pojemników do transportu betonu lub zasobników międzyoperacyjnych pompy. Produkowane są również zasobniki przejściowe umożliwiające mieszanie mieszanki w trakcie przechowywania.

5.3. Transport bliski. Poziomy transport za pomocą taczek lub japonek może być stosowany wyłącznie przy małym zakresie robót. Trasa transportu m.b. powinna być starannie przygotowana, tak aby uniknąć wstrząsów, a mieszanka betonowa nie może być zrzucana bezpośrednio z wysokości większej niż 1 m. W takich przypadkach mieszankę betonową opuszcza się do deskowań za pomocą rynien i lejów spustowych. Przy większym zakresie robót betonowych stosuje się taczki mechaniczne, wózki czterokołowe, wozidła terenowe oraz specjalne betoniarki przejezdne (mogą stanowić osprzęt ładowarek). Służą one do przewożenia pojemników z mieszanką betonową od betoniarki do wyciągu lub żurawia lub bezpośrednio do deskowań konstrukcji fundamentów. Transport pionowo-poziomy mieszanki żurawiem realizowany jest przy wykorzystaniu specjalnych zasobników do transportu betonu. Pojemniki konstruowane są z blachy, opróżnianie pojemnika odbywa się przez denne otwory wysypowe, zaopatrzone w różne zasuwy zamykające się napędem ręcznym, hydraulicznym lub z zastosowaniem sprężonego powietrza. Do betonowania ścian używa się pojemników z dnem stożkowym o małym otworze, zakończonym rękawem, umożliwiającym wpuszczenie go do wykonywanej ściany (w celu uniknięcia segregacji mieszanki betonowej). Do betonowania stropów używa się pojemniki z szerokim otworem dna, umożliwiającym rozłożenie mieszanki betonowej na większej powierzchni. W przypadku wykonywania mieszanki na placu budowy objętość zasobnika powinna odpowiadać objętości jednego zarobu (lub jego wielokrotności). W przypadku stosowania betonu towarowego konieczne jest dobieranie maksymalnych objętości zasobników lub stosowanie zasobników przejściowych. Zasobniki powinny być przystosowane do odbioru mieszanki bezpośrednio z samochodów mieszalników. Żuraw do podawania mieszanki betonowej musi być odpowiednio dobrany ze względu na minimalne niezbędne parametry: udźwig, zasięg, wysięg, wydajność pracy przy wykonywaniu robót betonowych.

Transport mieszanki betonowej za pomocą pomp do betonu jest w chwili obecnej najczęściej stosowanym i „bezpiecznym” sposobem transportu pionowo-poziomego, oraz przy zapewnieniu odpowiedniego frontu robót również najbardziej ekonomicznym. Przy stosowaniu transportu pompowego możliwe jest przemieszczanie mieszanki betonowej zarówno w pionie jak i poziomie na odległości sięgające ponad 300 m w poziomie i 100 i więcej m w pionie. Transport pompowy może być stosowany w każdym niemal przypadku, lecz jego stosowanie jest szczególnie uzasadnione, gdy na placu budowy ograniczona jest przestrzeń do stosowania innych rodzajów transportu mieszanki. Nie bez znaczenia jest również, że pompowanie mieszanki betonowej odciąża pracę innych urządzeń transportowych (np. żurawie) i mogą one być wykorzystywane równolegle z prowadzonymi robotami betonowymi do transportu innych materiałów. Pompy do betonu mogą transportować mieszankę betonową z wydajnością od 15 do 250 m³/h.

Ze względu na wielkość zadań i częstotliwość zmian stanowiska pompowania stosuje się sprzęt:

• mobilny, przejezdny i samojezdny, występujący w formie kompletnych, zunifikowanych zestawów o przeznaczeniu ogólnym; najczęściej wykorzystywany do pompowania na jednym stanowisku do kilkudziesięciu m³ mieszanki; zorganizowany na podwoziach samochodowych i specjalistycznych wraz z rurociągami na wysięgnikach lub przygotowany do połączenia z rurociągiem;

• stacjonarny, kompletowany w zestawy w dostosowaniu do warunków danego miejsca pracy; korzystny przy tłoczeniu z jednego stanowiska większej ilości mieszanki betonowej, przy wykorzystaniu zarówno w sposób ciągły, jak i z przerwami, w dłuższym, wielomiesięcznym okresie czasu.

Zestawy mobilne do pompowania mieszanki betonowej są skompletowane jako:

• pompy z rozdzielaczami (wysięgnikowymi) mieszanki samochodowe. Są najbardziej popularne na budowach. Pompy te ustawiane są na podwoziach samochodowych dostosowanych do poruszania się po drogach publicznych. Zastosowane w urządzeniach pompy charakteryzują się ciśnieniami tłoczenia 6 - 8,5 MPa i więcej (do 11 MPa) oraz wydajnością z przedziału 40 -70 m³/h i większą (do 200 m³/h). Część pomp i rozdzielaczy jest przystosowana do podłączenia do rurociągu lub zamontowania dyszy wyrzutowej do mieszanki. Wysięgniki rozdzielaczy zbudowane są z 3 do 5 członów i zwykle mają długość 30 -40 m, chociaż spotyka się również pompy o dłuższych wysięgnikach (ponad 60 m). Dla zagwarantowania stabilności w trakcie pracy podwozie zestawu zostaje uniesione i wsparte na podporach o rozstawie od 5 do 10 m. Rurociągi mają średnicę od 100 do 150 mm. Rury spustowe są długości od 4 do 6 m.

• pompy z rozdzielaczami mieszanki na przyczepach. Pompy te tworzą niewielką grupę. Na ogół ustawiane są przy obiektach wymagających częstego pompowania mieszanki w zaplanowanym czasie. Charakteryzują się wysięgami do około 15 m i wydajnością do 45 m³/h.

• betonomieszarki samochodowe z pompami i rozdzielaczami. Są one wykorzystywane przy mniejszych jednorazowych zapotrzebowaniach na mieszankę, przy znaczącym czasie dojazdu oraz przy braku bardziej sprawnych urządzeń do podawania na budowie. Generalnie pompą transportuje się mieszankę przywiezioną we własnym mieszalniku, możliwe jest jednak również transportowanie mieszanki dostarczonej innymi środkami. W tego typu zestawach stosowane są pompy tłokowe lub rotorowe o wydajności do 60 m³/h. Wysięgniki mają długość do 30 m.

• pompy do mieszanki samochodowe do podłączenia z rurociągiem. Są wykorzystywane przy tłoczeniu mieszanki na wysokie obiekty o dużej powierzchni zabudowy. Służą do tłoczenia mieszanki przez rurociągi stacjonarne z rozdzielaczami zamontowanymi na wznoszonych budynkach. Zależnie od typu charakteryzują się wysokimi ciśnieniami tłoczenia do 22 MPa oraz wydajnością od 20 do 150 m³/h.

Transport z wykorzystaniem sprzętu stacjonarnego stosuje się do pompowania mieszanek zarówno na małe odległości do kilkudziesięciu metrów jak i na duże: w poziomie na odcinkach do 300 m i więcej (nawet ponad 2 km), w pionie do 100 m i więcej (nawet do 500 m). Przy kompletacji zestawu sprzętu stacjonarnego do pompowania mieszanki określa się: stanowisko pompowania, pompę, rurociąg, rozdzielacz mieszanki, sposób usuwania mieszanki z rurociągu. Stanowiska pompowania organizowane są jako: stacje pomp w betonowniach scentralizowanych, pompy w węzłach przyobiektowej produkcji mieszanki, pompy na stanowiskach przyobiektowych. W dwóch pierwszych przypadkach pompy służą do tłoczenia na obiekt mieszanki wytwarzanej na budowie, różnica polega na wielkości zapotrzebowania na mieszankę. Pompy stacjonarne na stanowisku przyobiektowym służą do tłoczenia mieszanki dostarczonej na budowę betonomieszarkami. W zależności od zapotrzebowania może być stosowana jedna lub więcej pomp. Zestaw pompy stacjonarnej składa się z silnika napędzającego pompę, pompy wraz z zasobnikiem międzyoperacyjnym oraz układu sterowania. Pompy charakteryzują się ciśnieniem tłoczenia 5 - 26 MPa oraz wydajnością od 8 do 200 m³/h. Rurociągi montuje się z odcinków rur i łuków stalowych z kołnierzami na końcach. Kolejne odcinki są łączone obejmami i mocowane do podłoża lub konstrukcji wznoszonego obiektu. Stosuje się rurociągi o średnicy od 65 (przy natryskiwaniu mieszanki) do 200 mm. Rurociągi mogą być wyposażone w system rozdziału i kierowania przepływem mieszanki do poszczególnych miejsc odbioru. Rozdzielacze wysięgnikowe stosuje się na końcu rurociągu. Tylko w przypadku niewielkiego zakresu robót rozdział może być wykonany za pomocą rur giętkich wykonanych z gumy zbrojonej. Wśród rozdzielaczy rozróżniamy: rozdzielacze przestawne, o najprostszej konstrukcji, które bez demontażu mogą być przemieszczane na inne stanowisko robocze urządzeniami zewnętrznymi oraz rozdzielacze stacjonarne, montowane na budowie z przeznaczeniem do obsługi danego obiektu, które przy zmianie stanowiska pracy wymagają demontażu i montażu. Rozdzielacze przestawne są urządzeniami lekkimi, najczęściej dostosowanymi do obsługi ręcznej i przestawiania żurawiem. Są ustawiane w poziomie podawania mieszanki na terenie, stropie, deskowaniach. Ich zasięg nie przekracza 20 m, a wylot mieszanki jest ręcznie naprowadzany na miejsce wbudowania mieszanki. Rozdzielacze stacjonarne są montowane na budowie z przeznaczeniem do obsługi obiektów w zakresie zasięgu do 60 m. Wyróżnia się rozdzielacze stacjonarne mocowane do konstrukcji wznoszonego obiektu - pełzające po konstrukcji lub przytwierdzone do elementów konstrukcyjnych obiektu - oraz wolnostojące na odrębnych fundamentach. Zaraz po zakończeniu pracy rurociąg i urządzenia pompy muszą zostać oczyszczone. Mieszankę z rurociągu usuwa się tłocząc wodę pod ciśnieniem, wewnętrzną część rurociągu czyści się przez pneumatyczne przetłoczenie przez rurociąg elementu czyszczącego, najczęściej z gąbki umieszczonej w specjalnym koszu.

W przypadku urządzeń do pompowania mieszanki ich parametry jak: wysięg, wysokość tłoczenia i wydajność są wzajemnie sprzężone. Dlatego też w każdym przypadku podawania mieszanki sprawdzeniu podlegają równocześnie wartości wszystkich branych pod uwagę parametrów. W celu zapewnienia wymaganej monolityczności betonowanego elementu i związanej z tym ciągłości betonowania, pompa musi dostarczać mieszankę z niezbędną wydajnością, będącej konsekwencją czasu urabiania.

Niezbędną wydajność pompy przy betonowaniu elementu warstwami można określić ze wzoru:

Q_n = V/(t_pw - t_ur); t_pw>t_ur

gdzie: V - objętość układanej warstwy, t_pw - czas początku wiązania zastosowanego cementu, t_ur - czas urabiania mieszanki betonowej.

Zasięgiem tłoczenia w charakterystyce pompy nazywana jest największa odległość przemieszczania mieszanki przy transporcie w poziomym rurociągu prostoliniowym przy zadanych: średnicy przewodu, konsystencji mieszanki i wydajności pompowania. Dla takich warunków należy wyrazić niezbędny zasięg tłoczenia przy realizowanym zadaniu. Występujące w rzeczywistości zmiany kierunków rurociągu i transport mieszanki w górę powodują zwiększenie oporów, które uwzględnia się jako dodatkową odległość pompowania poziomego w linii prostej. Niezbędny zastępczy zasięg tłoczenia oblicz się ze wzoru:

l_zn = L_o + s_k α_k/90^o + h_ws_h

gdzie L_o - suma długości rzutów poziomych odcinków prostych rurociągu, α_k - suma kątów odchyleń trasy rurociągu, s_k - odległość zastępcza odpowiadająca oporom przemieszczania przy zmianie kierunku tłoczenia o 90^o; s_k = 10 - 12 m, h_w - różnica wysokości pomiędzy najwyższym i najniższym punktem przemieszczania mieszanki, s_h - odległość zastępcza odpowiadająca oporom tłoczenia mieszanki na wysokość 1 m; s_h = 4 - 8 m.

Niezbędny wysięg rozdzielacza jest to odległość od osi pionowej obrotu wysięgnika do wylotu rury spustowej, występująca przy podawaniu mieszanki w zaplanowane, najbardziej odległe miejsce jej ułożenia. O niezbędnym wysięgu decydują: ustawienie rozdzielacza względem obiektu, kształt i wysokość obiektu oraz kształt i wymiary obszaru układania mieszanki. Niezbędne wysokości podawania są to mierzone od poziomu ustawienia podpór rozdzielacza graniczne odległości w pionie, największa i najmniejsza, koniecznego przedziału regulacji położeń wylotu rury spustowej podczas układania mieszanki betonowej w zaplanowane miejsca. Niezbędny zasięg i wysięg rozdzielacza oblicza się podobnie jak dla żurawi. Podobnie jak dla żurawi dla rozdzielaczy określane są również nomogramy wysokości i zasięgu działania.

Pompy występujące w zestawach z rurociągami i rozdzielaczami na podwoziach samochodowych są dobrane do zastosowanych w urządzeniu średnic, długości i zakończeń rurociągów oraz zakończeń wysięgników. Na nomogramach sprawdza się tylko niezbędny zasięg i wysięg oraz według dodatkowego nomogramu sprawdza się wydajność pompy zależną od ciśnienia tłoczenia w rurociągu. W przypadku urządzeń stacjonarnych pompy dobiera się indywidualnie do całego zakresu robót w oparciu o nomogramy uwzględniające jednocześnie: niezbędną wydajność, niezbędny zasięg tłoczenia, średnicę rurociągu i konsystencję mieszanki.

Mieszanka betonowa pompowalna, podobnie jak każdy rodzaj inny mieszanki wymaga odpowiedniej kontroli jakości a szczególnie dobrania odpowiedniego stosu okruchowego i wielkości maksymalnej ziaren kruszywa (ziarna nie większe niż 1/3 średnicy rurociągu), odpowiedniej konsystencji (5 - 15 cm opadu stożka). Transportowi pompowemu należy zapewnić ciągłość dostaw mieszanki betonowej, niezwykle ważnym zagadnieniem jest również prawidłowe ułożenie rurociągu. Wzniesienia i zmiany kierunku rurociągu zwiększają opory ruchu mieszanki i zmniejszają zasięg transportu. Pompy do betonu zapewniają równomierny transport mieszanki betonowej ciągłym strumieniem.

Przed rozpoczęciem betonowania należy starannie zaprojektować proces dobierając odpowiednio do warunków pompę do betonu, średnicę i długość (z uwzględnieniem krzywizn i wzniesień) przewodów, skład mieszanki betonowej, organizację dostaw betonu (musi być betonowanie ciągłe gdyż beton wewnątrz przewodów może zesztywnieć i trudno będzie ponownie rozpocząć betonowanie) itd. Pompa do betonu powinna być ustawiona możliwie najbliżej miejsca betonowania. Betonowanie rozpoczyna się od miejsc położonych najdalej od pompy, w miarę postępu robót demontując części rurociągu. Jeśli odległość transportu jest duża stosuje się dwie lub więcej pomp, pompując mieszankę betonową odcinkami do zasobników roboczych. Mieszankę betonową pozostałą w rurociągu należy usuwać do samochodów mieszalników.

6. Układanie mieszanki betonowej

6.1. Czas urabiania mieszanki betonowej.

Mieszanka betonowa powinna być ułożona i zagęszczona w deskowaniu przed rozpoczęciem wiązania. Jeśli ten czas zostanie przekroczony mieszanka nie może być użyta do betonów konstrukcyjnych. Czas początku wiązania betonu jest różny od czasu wiązania cementu i zależy od wielu czynników z których najważniejszymi są ilość i rodzaj cementu, obecność dodatków mineralnych i domieszek chemicznych, współczynnik W/C oraz temperatura. Dotychczas, niestety, brak jest prostej i jednoznacznej metody określania czasu wiązania mieszanki betonowej, czas ten należy określać doświadczalnie. Przyjmuje się, że mieszanka betonowa po wytworzeniu powinna zastać ułożona w deskowaniach i zagęszczona w przeciągu 1,5 h. Orientacyjnie można przyjąć, że przy normalnej temperaturze i ilości cementu 200 - 400 kg/m³ czas urabiania mieszanki betonowej wynosi:

• mieszanka o konsystencji wilgotnej 2 - 4 godzin

• mieszanka o konsystencji plastycznej 3 - 5 godzin

• mieszanka o konsystencji ciekłej 4 - 6 godzin.

Temperatura bardzo istotnie wpływa na czas urabiania mieszanki betonowej. Obniżone temperatury wydłużają ten czas, natomiast podwyższone istotnie skracają.. Wydłużenie czasu urabiania jest z jednej strony zjawiskiem korzystnym, gdyż daje wykonawcy większą rezerwę czasową na transport, układanie i zagęszczanie mieszanki betonowej. Z drugiej strony może być zjawiskiem niekorzystnym np. przy wykonywaniu konstrukcji w deskowaniach ślizgowych lub podczas betonowania w czasie chłodów.

6.2. Sposoby układania mieszanki betonowej.

Wybór sposobu układania mieszanki betonowej zależy od jej konsystencji, kształtu i wymiarów elementu, ilości i gęstości zbrojenia, przeznaczenia konstrukcji, położenia elementów w przestrzeni, zakresu robót betonowych oraz przewidzianego sposobu zagęszczania. Zależnie od wielkości elementu betonujemy albo cały przekrój od razu, albo warstwami. Konstrukcje o dużej powierzchni i niewielkiej grubości są betonowane jedną warstwą. Układany beton jest wówczas jednolity gdy każda nowa porcja mieszanki betonowej łączy się z betonem, który jeszcze nie rozpoczął wiązać. Wtedy w wyniku zagęszczania nastąpi należyte połączenie nowej warstwy betonu z ułożoną poprzednio. W praktyce stosowane są trzy sposoby układania warstwowego:

• poziome warstwy ciągłe; stosowane w przypadku betonowania niezbyt dużych powierzchni, dla zapewnienia należytego połączenia poszczególnych warstw, każda następna warstwa musi być wykonana przed końcem wiązania poprzedniej.

• poziome warstwy ze stopniami; stosowane przy dużych powierzchniach betonowania i stosunkowo niedużej grubości; warstwy układa się w ten sposób, że niżej leżące mają wyprzedzenie 2 - 3 m w stosunku do wyżej leżących.

• pochyłe warstwy o nachyleniu 1:3 stosowane z reguły na całą wysokość elementu(na przykład w wysokich belkach o gęstym zbrojeniu.

Przy układaniu mieszanki betonowej należy przestrzegać następujących warunków zapobiegających segregacji mieszanki betonowej:

• do 1 m - żadnych urządzeń;

• do 2 m - rynny spustowe

• do 3 m na końcu rynny należy stosować dodatkowo lej zsypowy;

• ponad 3 m - rury zsypowe teleskopowe.

Rynny spustowe są wykonywane z drewna obitego blachą lub blaszane.

Układanie mieszanki betonowej powinno być wykonywane przy zachowaniu następujących warunków ogólnych:

• w czasie betonowania należy stale obserwować zachowanie się deskowań i rusztowań, czy nie następuje utrata prawidłowości kształtu konstrukcji;

• szybkość i wysokość wypełnienia deskowań powinny być określone wytrzymałością i sztywnością deskowania przejmującego parcie świeżo ułożonej mieszanki;

• w okresie upalnej, słonecznej pogody ułożona mieszanka powinna być zabezpieczona przed nadmierną utratą wody;

• w czasie deszczu układana i ułożona mieszanka betonowa powinna być niezwłocznie zabezpieczona przed wodą opadową; w przypadku gdy na świeżo ułożona mieszankę betonową spadła nadmierna ilość wody powodująca zmianę konsystencji mieszanki, należy ją usunąć;

• w miejscach gdzie skomplikowany kształt deskowania lub gęsto ułożone zbrojenie utrudnia mechaniczne zagęszczanie mieszanki należy dodatkowo stosować zagęszczanie ręczne za pomocą sztychowania.

6.3. Kolejność betonowania.

Kolejność betonowania z pkt. widzenia technologii betonu jest najczęściej dowolna; z reguły powinna być taka, aby zapewniała zachowanie ciągłości betonowania, gdyż w tym przypadku unika się słabych miejsc łączenia betonu stwardniałego z mieszanką betonową. W wielu przypadkach kolejność betonowania jest z góry ustalona względami wytrzymałości deskowania i rusztowań lub niekorzystnego odkształcania się deskowania obciążonego betonem.

6.4. Przerwy w betonowaniu.

Przerwy w betonowaniu w zależności od przyczyny ich występowania dzielą się na trzy grupy:

• dylatacyjne; są one przewidziane w projekcie jako forma zabezpieczenia budowli przed skutkami nierówno-miernych osiadań podłoża, wpływów termicznych i skurczu betonu i innych.

• skurczowo - termiczne; wykonuje się przejściowo w konstrukcjach monolitycznych oraz dużych powierzchniach dla zmniejszenia do minimum ujemnych skutków odkształceń skurczowych i termicznych. Po upływie pewnego okresu czasu pozostawione przerwy likwiduje się, z reguły nie zapewniając trwałego połączenia betonu w miejscach styków, pozostawiając szczelinę dylatacyjną.

• robocze; są one nieuniknione w trakcie wykonywania robót monolitycznych większych obiektów i masywów. Elementy mniejszych obiektów należy betonować bez przerwy chociaż nie zawsze jest to możliwe. Ogólną zasadą wykonywania przerw roboczych jest, aby:

• zakładać je w miejscach najmniejszych sił wewnętrznych;

• betonować razem te części budowli które do siebie statycznie należą, np. współpracujące części płyty i skosy razem z belkami;

• umieszczać prostopadle do przebiegu głównych naprężeń ściskających tak aby uniknąć w nich naprężeń rozciągających.

W konstrukcjach betonowych, w miejscu usytuowania spin roboczych stosuje się często wkładki stalowe dla przeniesienia występujących sił rozciągających, bez uwzględnienia pracy betonu na rozciąganie w spoinie.

6.5. Łączenie betonu stwardniałego ze świeżym.

Dla uzyskania możliwie jak najlepszego połączenia nowego betonu ze starym powierzchnia przerwy roboczej musi być nierówna i chropowata, należy z niej usunąć luźne ziarna kruszywa oraz zdrapać szczotkami drucianymi warstwę szkliwa, tj. stwardniałego zaczynu. Dobre efekty daje porysowanie powierzchni betonu bezpośrednio po jego związaniu. Bezpośrednio przed ułożeniem nowego betonu spłukuje się lub przedmuchuje sprężonym powietrzem i obficie zwilża wodą powierzchnię połączenia. Stosuje się także warstwę zaczynu lub zaprawy natryskowej o grubości do 5 mm. Przy dużych powierzchniach dobre połączenie uzyskuje się przez skucie wierzchniej warstwy betonu o grubości do 3 cm. Można to wykonać ręcznie, mechanicznie, za pomocą strumienia wody lub/i piasku albo tzw. blastrikowaniem. Na starą warstwę nałożyć należy warstwę betonu drobnoziarnistego lub zaprawy kontaktowej kontaktowego. Warstwę tę zagęszcza się razem z ułożoną warstwą betonu normalnego.

W przypadku dobetonowywania nowego betonu do starego w tym samym dniu, ale po dłuższym postoju należy zachować szczególną ostrożność przy układaniu mieszanki betonowej w pobliżu spoiny roboczej. Pręty zbrojeniowe tkwią wówczas w betonie, który jest w trakcie wiązania i przez niewłaściwe układanie można w sposób istotny naruszyć przyczepność betonu starego do stali zbrojeniowej.

Recykling mieszanki betonowej. Mieszankę betonową pozostałą po robotach można i należy poddać recyklingowi. Składowanie niepotrzebnego betonu na składowisku jest kosztowne i pracochłonne (beton jest układany w specjalnym miejscu, a po stwardnieniu kruszony). W wytwórniach betonu opłaca się stosować urządzenia przedstawione na rysunku pozwalające na odzyskanie części kruszywa i wody zarobowej.

7. Zagęszczanie mieszanki betonowej

Na wytrzymałość betonu, spośród wielu czynników, najintensywniej wpływa stopień zagęszczenia. Wynika to również z jednego z najstarszych wzorów technologii betonu (wzór Fereta): R_s = s² c R_c gdzie R_s - wytrzymałość na ściskanie stwardniałego betonu, s - szczelność betonu, c - ogólny współczynnik obejmujący wpływ rodzaju i ilości cementu, rodzaju kruszywa, sposobu wytwarzania, warunków pielęgnacji betonu, zabiegów specjalnych itp., R_c - normowa wytrzymałość zaczynu cementowego. Jak widać tylko szczelność betonu, będąca efektem zagęszczania mieszanki betonowej, wpływa w stopniu kwadratowym na wytrzymałość betonu. Inne czynniki wpływają w sposób liniowy. Zagęszczanie mieszanki betonowej w czasie jej układania ma więc podstawowe znaczenie dla jakości technicznej betonu. Znane dotychczas metody mechaniczne zagęszczania betonu dzielimy na dwie grupy:

• metody o stałym wskaźniku W/C przed i po uformowaniu do których zaliczamy: wibrowanie, utrząsanie, prasowanie;

• metody, w trakcie stosowania których zmniejsza się znacznie wartość wskaźnika W/C: odpowietrzanie, wirowanie.

7.1. Zagęszczanie wibracyjne.

Wibrowanie jest uniwersalną i najczęściej stosowaną metodą zagęszczania. Polega na wprawieniu cząstek mieszanki betonowej w drgania o małej amplitudzie i dużej częstotliwości. W wyniku drgań opór wewnętrzny mieszanki betonowej maleje niemal do zera i mieszanka betonowa zachowuje się jak ciecz ciężka. Cząstki kruszywa pod wpływem siły ciążenia przemieszczają się ku dołowi układając jak najszczelniej, zaczyn cementowy wypełnia przestrzeń miedzy ziarnami kruszywa, a powietrze wypychane jest ku górze. W ciągu kilkudziesięciu sekund można uzyskać szczelną i jednorodną masę wypełniającą dokładnie deskowanie i otulającą wkładki zbrojenia. Po zakończeniu wibracji mieszanka przyjmuje znowu stan wilgotnej, ale bardzo szczelnej bo zagęszczonej masy.

Częstotliwość drgań wibratorów stosowanych w budownictwie wynosi od 50 do 100 Hz, amplituda od 1,5 do 0,1 mm. Parametry te dobiera się zależnie od wielkości ziaren kruszywa. Jeśli amplituda drgań nie jest zgodna z odpowiednim dla danego uziarnienia optimum (zarówno jeśli jest mniejsza, jak i większa), wówczas skuteczność zagęszczania maleje. W pierwszym przypadku powstaną gniazda niedostatecznie zagęszczone, w drugim zamiast drgań harmonicznych wywołane zostaną ruszy turbulentne prowadzące do rozluźnienia mieszanki betonowej. wielkość amplitudy drgań powinna być powiązana z wielkością cząstek betonu. Zasadą jest, że im większe ziarna kruszywa tym amplituda drgań musi być większa, a częstotliwość mniejsza. Cechą charakterystyczną procesu wibrowania jest również czas jego trwania, który musi odpowiadać sumie czasu niezbędnego do wprowadzenia mieszanki w stan ciekły (faza I wibracji), zagęszczenia mieszanki (faza II w której formuje się mikrostruktura betonu, a zawarte powietrze jest usuwane, aktywacji cementu (faza III w której drgania udzielają się najdrobniejszym cząstkom, a woda może swobodnie otoczyć ziarna cementu, a nawet wniknąć w ich szczeliny i nierówności). Czas wibrowania dobiera się doświadczalnie. Skrócenie optymalnego czasu znacznie zmniejsza skuteczność wibrowania (wytrzymałość betonu), jego przekroczenie - nieznacznie ją zwiększa. Optymalny czas wibrowania zależy nie tylko od konsystencji mieszanki ale również od sposobu przeprowadzania wibrowania np. przez nałożenie dodatkowego obciążenia można czas wibrowania skrócić. Dla betonów o konsystencji wilgotnej i gęstoplastycznej o W/C = 0,3 - 0,4 graniczny czas wibrowania, potrzebny do uzyskania pełnego zagęszczenia wynosi 4 - 5 min. Przyrost wytrzymałości przy dalszej wibracji trwającej nawet 20 min wynosi kilka procent i wibrowanie jest nieefektywne i nieuzasadnione. Dla konsystencji plastycznych i bardziej ciekłych maksymalny czas wibracji ulega skróceniu z uwagi na możliwość rozwarstwienia już zagęszczonego betonu.

Najlepsze wyniki osiąga się przy wibrowaniu mieszanek o konsystencji wilgotnej i gęstoplastycznej, mniejsze przy wibrowaniu mieszanek plastycznych. Optymalna ilość wody w mieszance po kilkudziesięciu sekundach wibrowania wytwarza na powierzchni betonu mokry nalot. Jeśli konsystencja mieszanki jest zbyt rzadka, następuje segregacja grubego kruszywa, a zaprawa i powietrze zbierają się w górnej warstwie. Nadmiar wody powoduje występowanie zaprawy na powierzchni betonu już po kilku sekundach wibrowania (warstwa ta staje się coraz grubsza w miarę wibrowania), rozpryski, występowanie pęcherzy na bocznych ścianach formy. Z drugiej strony niedobór wody powoduje brak mokrej warstwy na powierzchni wibrowanej masy, niewystępowanie cienkiej (do 1 mm) warstewki zaczynu, odstawanie betonu od formy, małą zwartość, a nawet bryłowanie się mieszanki betonowej.

Rozróżniamy następujące rodzaje wibratorów:

• wibratory wgłębne (pogrążane) - przekazują drgania do wnętrza mieszanki betonowej. Wibratory wgłębne stosuje się do zagęszczania masywów i fundamentów, płyt o dużej grubości, belek, słupów o przekroju większym niż 30 cm i wszędzie tam gdzie na to pozwala zagęszczenie zbrojenia. Są to obecnie powszechnie stosowane wibratory z tzw. wałem giętkim. Napęd wibratorów wgłębnych może być pneumatyczny lub mechaniczny. Podstawowym parametrem wibratora wgłębnego jest jego promień skutecznego działania. Jest on zmienny i zależy od amplitudy drgań wibratora i średnicy jego buławy. Praktycznie promień działania wibratora wynosi od 0,25 do 0,5 m. Grubość wibrowanej warstwy jest równa w przybliżeniu promieniowi działania wibratora. Maksymalna grubość wibrowanej warstwy powinna wynosić nie więcej niż 1,25 długości części roboczej wibratora wgłębnego. Wibratory powinny być rozstawione w takich odległościach, aby promienie skutecznego działania sąsiednich wibratorów zachodziły na siebie. Zwykle przyjmuje się, że odległość między osiami wibratorów powinna być równa 1,5 - krotnemu promieniowi skutecznego działania, lecz nie mniej niż 30 cm. Czas trwania wibracji w jednym miejscu wynosi do 60 s i zależy od typu wibratora i odległości pomiędzy stanowiskami. Za długi czas wibracji może prowadzić do rozsegregowania się mieszanki betonowej. Oznakami zawibrowania są: zakończenie procesu osiadania mieszanki, wystąpienie na powierzchni mleka cementowego, ustanie wydobywania się na powierzchnię baniek powietrza. Dostatecznie zagęszczona mieszanka wypycha wibratory wgłębne do góry. Konsystencja mieszanki betonowej zagęszczanej wibratorami wgłębnymi powinna być dobrana tak, aby grubość mleczka cementowego na jej wierzchu wynosiła po zawibrowaniu ok. 1 mm, aby wibrator zagłębiał się pod własnym ciężarem oraz aby przy powolnym podnoszeniu nie pozostawały w mieszance betonowej zagłębienia po głowicy wibratora.. Wydajność zagęszczania mieszanki betonowej przez wibratory wgłębne wynosi 3-16 m³/h.

• wibratory przyczepne przekazują drgania na mieszankę betonową za pośrednictwem deskowania lub formy. Można je przytwierdzać również do zbrojenia w przypadku elementów o dużych rozmiarach. Znajdują one powszechne zastosowanie na budowie, w zakładach prefabrykacji. Używa się ich również często do wywoływania drgań w celu przesuwania i spływu materiałów sypkich w zasobnikach i rynnach. W budownictwie monolitycznym powinny być jednak stosowane rzadko, ze względu na stosunkowo małą skuteczność (pas przylegający do deskowania jest lepiej zagęszczony niż pas wewnętrzny) i konieczność wzmacniania deskowań (co z drugiej strony osłabia efektywność wibrowania, gdyż sztywne deskowanie słabiej przenosi drgania).

• wibratory powierzchniowe zagęszczają mieszankę betonową na zasadzie przekazywania jej drgań przez płytę na której umieszczony jest mechanizm wibrujący. Płyta spoczywa bezpośrednio na mieszance betonowej. Wibratory te działają w głąb mieszanki betonowej na głębokość 12 - 40 cm i stosowane są do zagęszczania mieszanki betonowej w płytach stropowych, stropach żebrowych, niskich ławach fundamentowych. Czas wibrowania na jednym stanowisku wynosi 30 - 60 s. O dostatecznym zagęszczeniu świadczy pojawienie się mleka cementowego na powierzchni betonu. Nie wolno przesuwać wibratora po powierzchni, należy go przestawiać. Rzeczą zasadniczą jest utrzymanie wibratora na powierzchni betonu w momencie działania sił odśrodkowych skierowanych pionowo ku górze. Siłę stabilizacyjną w tym przypadku jest oprócz ciężaru własnego przyczepność do powierzchni betonu. Z tego powodu mieszanka betonowa musi być dobrana jako gestoplastyczna. Mieszanki suche lub wilgotne są trudne do wibrowania powierzchniowego, gdyż następuje odrywanie się płyty od powierzchni, przy znaczniejszej ciekłości wibrator zanurza się, powodując rozpryskiwanie się mieszanki betonowej. Szybkość zagęszczania zależy od konsystencji mieszanki betonowej i grubości warstwy i waha się od 8 - 40 m²/h. Ponieważ ciężar wibratora nie przekracza 50 - 100 kg obsługiwany może być przez jednego lub dwóch robotników. Do napędu stosowane są wibratory elektryczne bądź spalinowe.

7.2. Odpowietrzanie.

Zagęszczanie mieszanki betonowej przez odpowietrzanie odbywa się na zasadzie usunięcia zbędnej wody i powietrza. Nadmiar wody i powietrza zostaje usunięty na skutek działania podciśnienia. Praktyka wykazała, że najracjonalniejsze jest podciśnienie rzędu 0,6 - 0,8 atm. Czas odpowietrzania jest zależny od następujących czynników: konsystencji mieszanki betonowej (ilości wody do usunięcia), grubości odpowietrzanej warstwy, wielkości podciśnienia oraz temperatury mieszanki. W praktyce jeśli grubość warstwy odpowietrzanej mieszanki nie przekracza 15 cm przyjmuje się czas odpowietrzania 1 min/cm grubości warstwy. Powyżej tej grubości czas odpowietrzania gwałtownie wzrasta, a sam proces staje się dzięki temu mało efektywny (np. odpowietrzenie warstwy betonu o grubości 25 cm trwa prawie 40 min). Obniżenie temperatury zarówno zewnętrznej jak i mieszanki powoduje konieczność wydłużenia czasu trwania procesu. Korzyścią ze stosowania odpowietrzania jest oprócz zagęszczenia skrócenie okresu utrzymywania betonu w deskowaniu (1,5 - 2 razy). Odpowietrzanie płaskich powierzchni dokonywane jest płytami odpowietrzającymi, połączonymi z urządzeniem próżniowym. Stosowane są także płyty odpowietrzające, którym nadano kształt elementu (tzw. deskowania aktywne). Urządzenia mogą być stałe lub przenośne. Wydajność pomp do odpowietrzania dla urządzeń stałych wynosi 40-200 m²/h przy grubości betonu 10-12 cm, dla przenośnych jest mniejsza.

Często proces odpowietrzania jest stosowany równocześnie z zagęszczaniem wibracyjnym. Metody takie są szczególnie przydatne przy wykonywaniu płyt i posadzek. Mieszanka betonowa jest najpierw układana i zagęszczana wibracyjnie, dzięki czemu z mieszanki betonowej usuwane jest powietrze. Następnie na powierzchni betonu rozkładane jest urządzenie do odpowietrzania i odprowadzany jest nadmiar wody.

8. Rozdeskowanie konstrukcji z betonu.

Rozdeskowanie jest jedną z faz realizacji konstrukcji z betonu. Termin rozdeskowania konstrukcji wpływa w poważnym stopniu tempo wznoszenia konstrukcji oraz na wielokrotność użycia deskowań, a tym samym koszty budowli. Rozdeskowanie budowli przeprowadza się dopiero wtedy, gdy beton osiągnie odpowiednią wytrzymałość dla przeniesienia ciężaru własnego i przypadającego w tym momencie obciążenia zewnętrznego (ciężar materiałów składowanych dla wznoszenia następnej kondygnacji, obciążenie związane z transportem materiałów itp.). Deskowania i rusztowania powinny pozostawać tym dłużej, im większy jest stosunek obciążenia, które przypada na daną część konstrukcji zaraz po usunięciu deskowania do obciążenia całkowitego, na jakie dana część budowli jest obliczona. Szczególną ostrożność należy zachować przy takich częściach budowli, które po zdjęciu deskowania i rusztowania dźwigają od razu niemal pełny ciężar, na jaki zostały obliczone, np. stropy, dachy. Okres rozdeskowania jest niejednakowy dla rozmaitych konstrukcji betonowych i żelbetowych. Tak np. deskowanie ograniczające boczne powierzchnie elementów konstrukcji można usunąć wcześniej niż deskowanie poziomych powierzchni, deskowanie płyt o niewielkich rozpiętościach wcześniej niż dna belek. Jest to zrozumiałe, gdyż płyty boczne deskowań belek sklepień, łuków i słupów przenoszą w zasadzie tylko ciśnienie świeżego betonu, które po ukończeniu procesu wiązania, gdy beton staje się ciałem stałym, maleje do zera. Natomiast poziome elementy deskowań przenoszą wraz z rusztowaniem cały ciężar betonowanej konstrukcji i wyłączają ją z pracy statycznej aż do momentu rozdeskowania. Terminy rozdeskowania zależą ponadto od warunków atmosferycznych i temperatury otoczenia oraz rodzaju użytego cementu.

8.1. Termin rozdeskowania konstrukcji.

Wymagania normowe wymagają od rozdeskowanych konstrukcji dość wysokich wytrzymałości betonu, co podyktowane jest niewątpliwie względami bezpieczeństwa. Wg PN przy prawidłowej pielęgnacji betonu i temperaturze otoczenia powyżej 15^oC można dla betonów z cementów portlandzkich i hutniczych, dojrzewających w sposób normalny, przewidywać następujące terminy usunięcia deskowań, licząc od dnia ukończenia betonowania:

• 2 dni albo wytrzymałości na ściskanie 2,5 Mpa - dla usunięcia bocznych deskowań belek, sklepień, łuków oraz słupów o przekroju powyżej 1600 cm²;

• 4 dni albo wytrzymałości na ściskanie 5 Mpa - dla usunięcia deskowań filarów i słupów o powierzchni przekroju do 1600 cm² oraz ścian betonowych wykonywanych w deskowaniach przestawnych;

• 5 dni albo wytrzymałość na ściskanie 0,5 R₂₈ - dla deskowań płyt o rozpiętości do 2,5 m;

• 10-12 dni albo wytrzymałość na ściskanie 0,7 R₂₈ - dla deskowań płyt, belek i łuków o rozpiętości do 6,0 m;

• 28 dni albo wytrzymałość na ściskanie R₂₈ - dla deskowań budowli o większych rozpiętościach.

Jeśli beton twardnieje w temperaturach innych niż 15^oC (zarówno wyższych jak i niższych) należy deskowania i rusztowania pozostawić dopóty, dopóki beton nie osiągnie wyżej podanych wytrzymałości. Zaleca się przy tym aby do okresów poprzedzających usunięcie deskowania wliczać tylko dnie o średniej temperaturze dobowej wyższej od 8^oC (lub normowe 0^oC). W przypadku wykonywania próbek kontrolnych z betonowanych części konstrukcji - terminy rozdeskowania mogą być przesunięte w zależności od rzeczywistych wytrzymałości betonu i przewidzianego obciążenia konstrukcji po rozdeskowaniu. Znając przewidziane obciążenie konstrukcji po rozdeskowaniu obliczamy poszukiwaną wartość wytrzymałości rozdeskowania. Wartość tę porównujemy z rzeczywistą wytrzymałością betonu określaną sukcesywnie na próbkach dojrzewających w warunkach analogicznych jak beton w konstrukcji.

8.2. Kolejność rozdeskowania elementów konstrukcji.

Przy rozdeskowaniu konstrukcji betonowych obowiązuje zasada, w myśl której najpierw zdejmuje się deskowanie elementów drugorzędnych, obciążonych tylko ciężarem własnym w okresie budowy, a następnie elementów nośnych konstrukcji jak żebra, podciągi itp. Wyjątek stanowią tu słupy które z reguły rozdeskowuje się najwcześniej, pomimo że stanowią elementy nośne konstrukcji. Dzieje się tak dlatego, że do czasu usunięcia podpór spod belek nośnych są one obciążone tylko ciężarem własnym. Przy rozdeskowywaniu elementów nośnych wskazane jest wcześniejsze usuwanie bocznych deskowań, w celu poprawy warunków dojrzewania betonu. Całkowite rozmontowanie deskowania konstrukcji może nastąpić po ustaleniu rzeczywistej wytrzymałości konstrukcji. Można przy tym stosować metody nieniszczące. Rusztowanie należy demontować stopniowo, unikając jednoczesnego usunięcia większej liczby podpór. Usuwanie podpór rusztowań należy przeprowadzić w takiej kolejności aby nie wywołać szkodliwych naprężeń w konstrukcji.

9. Pielęgnacja betonu

Beton od momentu ułożenia aż do chwili uzyskania odpowiedniego stopnia stwardnienia wymaga szczególnej opieki. Pielęgnowanie betonu ma na celu taka ochronę, aby zachodzące w nim procesy fizykochemiczne mogły rozwijać się w sposób prawidłowy i aby uzyskany beton stanowił pełnowartościowy materiał budowlany. Decydujący wpływ na przebieg tych procesów mają dwa parametry, a mianowicie ilość wody będącej do dyspozycji uwadnianego cementu oraz temperatura wiązania i twardnienia. Ponadto świeży beton o niskiej wytrzymałości może być łatwo uszkodzony mechanicznie, co dodatkowo uzasadnia konieczność jego ochrony w tym okresie. Właściwe pielęgnowanie betonu jest zagadnieniem dużej wagi, nie mniejszym niż odpowiedni dobór jego składników, właściwy projekt mieszanki czy też należyte mieszanie, układanie i zagęszczanie mieszanki betonowej. W wielu przypadkach niewłaściwe pielęgnowanie lub też brak pielęgnacji świeżego betonu niweczą cały trud włożony w uzyskanie betonu o odpowiednich parametrach; w efekcie uzyskuje się beton o niskiej wytrzymałości, posiadający często technologiczne rysy i pęknięcia. Długość koniecznego okresu pielęgnacji zależy od składu betonu i warunków w jakich tężeje. W złych warunkach wykonania należy dbać przede wszystkim o dobrą jakość betonu, gdyż źle rozumiana oszczędność może prowadzić do awarii konstrukcji.

9.1. Czynniki zewnętrzne działające szkodliwie na tężejący beton.

Ogólnie czynniki zewnętrzne działające na beton dzielimy na:

• czynniki natury chemicznej. Do zewnętrznych należą te czynniki, które oddziaływają na świeży beton bezpośrednio po jego ułożeniu. Z reguły sprowadza się to do przypadku, kiedy roboty betonowe prowadzone są na głębokości poniżej poziomu wody gruntowej lub pod wodą. Wówczas płynąca woda omywa świeżo ułożony beton, a substancje w niej rozpuszczone (np. siarczany) współdziałają w powierzchniowej warstwie w procesie wiązania i twardnienia. Podobnie, aczkolwiek w mniejszym stopniu, mogą oddziaływać na świeży beton związki zanieczyszczające powietrze. Jeżeli woda będąca w ruchu zawiera nawet niewielką ilość substancji szkodliwych dla związków twardniejącego spoiwa, ich wpływ może być niebezpieczny gdyż do reakcji wchodzą coraz to nowe ilości tych substancji. Powstające w ten sposób związki wpływają na osłabienie betonu gdy są rozpuszczalne w wodzie i wypłukiwane albo są pęczniejące i mogą rozsadzać beton. Działanie szkodliwych zanieczyszczeń wody zarobowej jest doraźne, do chwili neutralizacji zanieczyszczeń, która następuje jeszcze w mieszance betonowej podatnej na zmiany objętościowe.

• czynniki natury fizycznej. Do czynników tych zalicza się ubytek wody z betonu w wyniku parowania, bezpośrednie działanie promieni słonecznych, wiatr, ulewny deszcz, zalewanie brudną wodą, zasypanie gruntem, chłód, mróz, nagłe zmiany temperatury zewnętrznej.

• Ubytek wody z betonu w wyniku parowania. Parowanie wody z powierzchni betonu powoduje spadek wyjściowego wskaźnika W/C co z reguły pociąga za sobą zahamowanie procesów hydratacji i obniżenie wytrzymałości betonu. W podobny sposób działa odciąganie wody przez podłoże (np. przy betonowaniu nawierzchni drogowych) lub przez deskowanie. Odparowanie wody z betonu jest szczególnie szybkie w okresie ciepłym. W wyniku odparowania powstaje wewnątrz betonu niejednorodne pole wilgotności, które jest przyczyną powstawania naprężeń skurczowych - warstwy zewnętrzne o mniejszej wilgotności charakteryzują się większym skurczem niż bardziej wilgotne wewnętrzne. Zatem niezależnie od pogorszenia się warunków hydratacji cementu i osiągnięcia zaniżonej wytrzymałości, utrata wody przez parowanie prowadzi do powstania w młodym betonie niebezpiecznych naprężeń skurczowych, niezależnie czy element ma czy nie ma możliwość swobodnego odkształcenia. Oczywiście szkodliwy wpływ ubytku wody z betonu w wyniku parowania jest zależny od powierzchni parowania i jest mniejszy w przypadku elementów masywnych.

• Bezpośrednie działanie promieni słonecznych. Działanie promieni słonecznych na powierzchnię tężejącego betonu powoduje znaczna intensyfikację procesu parowania wody (strat wody są 5-10 razy większe niż w tej samej temperaturze bez nasłonecznienia), co prowadzi przy braku pielęgnacji do znacznego skurczu strefy powierzchniowej w wyniku wysychania i powstania rys i pęknięć, a w konsekwencji uzyskania niepełnowartościowego tworzywa. Szkodliwy wpływ nasłonecznienia dotyczy przede wszystkim cienkich elementów o dużej powierzchni.

• Wiatr. Wiatr działa podobnie jak upalna pogoda przyśpieszając parowanie wody z betonu. W wyniku ruchu powietrza nad betonem powstają prądy unoszące, które powodują szybszą wymianę pomiędzy betonem a otaczającą go atmosferą. Podobnie wiatr przyśpiesza wymianę ciepła pomiędzy betonem a otoczeniem, co powoduje szybkie ostyganie betonu. Ma to szczególne znaczenie w okresie chłodów i betonowaniu w okresie zimowym.

• Ulewny deszcz, zalewanie brudną wodą. Działając na beton w stanie świeżym krople deszczu uszkadzają jego powierzchnię, powodując wypłukiwanie cementu i rozmycie warstwy powierzchniowej. Silny deszcz może rozmyć beton na głębokość kilku centymetrów, dopóki na powierzchni nie powstanie ochronna warstwa wody. Taka rozmyta warstwa jest bezwartościowa i musi być zastąpiona przez nową. Podobnie niekorzystne jest zalewanie świeżego betonu woda (np. w wykopie), zwłaszcza zanieczyszczoną. Strata wytrzymałości betonu ułożonego w wodzie stojącej w skutek rozmycia może dochodzić do 65%, i jest tym większy im szybciej nastąpiło zalanie. Zjawisko jest spotęgowane gdy woda zalewająca beton jest w ruchu.

• Zasypanie ziemią. Przysypanie świeżego betonu ziemią ma tę zaletę że zapobiega parowaniu wody, z drugiej strony cześć wody jest odciągana z betonu kapilarnie przez stykający się z nim grunt. Mniej groźne jest przysypanie ziemią dla betonu o konsystencji wilgotnej czy gęstoplastycznej niż dla betonu o konsystencji ciekłej. W tym przypadku może nastąpić zanieczyszczenie betonu gruntem na pewną głębokość, czyniąc warstwę stykowa nieprzydatną do celów budowlanych. Niekorzystny jest również brak dostępu powietrza powodujący wyraźne obniżenie wytrzymałości spowodowane zahamowaniem pewnych procesów chemicznych i fizycznych w cemencie (karbonizacja, wysychanie i krystalizacja gelu).

• Chłód i mróz. Chłodna pogoda powoduje zahamowanie procesów hydratacji cementu i wydłuża znacznie czas osiągnięcia przez beton wytrzymałości pozwalającej na rozdeskowanie konstrukcji czy też jej eksploatację, przez co opóźnia tempo robót i podraża budowę. Natomiast mrozy wyrządzają w tężejącym betonie poważne szkody, zwłaszcza występujące na przemian z odwilżą, gdyż w okresie cieplejszym następuje wiązanie betonu, w czasie zaś mrozu zamarzająca w betonie woda zwiększa swą objętość, rozsądzając beton lub osłabiając jego spoistość. (więcej przy okazji omawiania betonowania w okresie zimowym).

• Nagłe zmiany temperatury zewnętrznej. Nagłe zmiany temperatury zewnętrznej wywołują w betonie naprężenia termiczne, zwłaszcza przy elementach masywnych, mogą wywołać rysy i pęknięcia termiczne. Nagłe oziębienie powoduje rozciąganie zewnętrznych warstw elementu co prowadzi do rys i pęknięć. Zjawisko to obserwowane jest w pomiędzy 1 a 5 dniem twardnienia znacznie częściej jesienią niż latem. Pęknięcia mogą sięgać w dużych masywach na głębokość 1 i więcej metrów.

• czynniki natury mechanicznej

• Wstrząsy, drgania i uderzenia przekazywane z zewnątrz w czasie wiązania betonu. Podczas wykonywania robót betonowych źródłem szkodliwych wstrząsów mogą być środki transportu betonu, urządzenia do zagęszczania betonu, procesy technologiczne w przyległych zakładach przemysłowych, oddziaływanie ruchu ulicznego i kolejowego, prace minerskie w kamieniołomach i kopalniach oraz robotach wynurzeniowych. Dla mieszanki betonowej drgania i wstrząsy nie są niebezpieczne. Czynniki te stają się szkodliwe wtedy gdy przypadają w początkowym okresie wiązania i twardnienia betonu, gdyż naruszają podstawowe wiązania strukturalne i osłabiają przyczepność betonu do zbrojenia. Zaznaczyć należy że dla betonu niebezpieczne są źródła drgań i wstrząsów położone w bezpośredniej bliskości oraz drgania o dużych amplitudach.

• Ruchy form i deskowań. Ruchy form i deskowań powstają najczęściej w wyniku miejscowego przeciążenia (np. ciężar japonki z ładunkiem betonu), w wyniku wstrząsów, na skutek zmiany wilgotności drewna w wyniku wysychania lub pęcznienia, osiadania terenu na którym oparte są stemple (np przy zamarzaniu i odtajaniu gruntu). Wywołuje to okresowe deformacje deskowań i pociąga za sobą przemieszczanie cząstek stałych zagęszczonego betonu, co może prowadzić do zniekształcenia elementu, powstania w betonie jam i kawern lub też pęknięć.

• Przedwczesne obciążenie konstrukcji. Obciążenie młodego betonu może prowadzić do trwałych uszkodzeń jego struktury i powstania niebezpiecznych deformacji. Podobny efekt wywołuje zbyt wczesne rozdeskowanie konstrukcji.

• Uszkodzenia przy usuwaniu deskowania. Uszkodzenia te są następstwem przyczepności betonu do powierzchni deskowania.

9.2. Ochrona betonu przed działaniem szkodliwych czynników.

Ochrona prze działaniem czynników natury chemicznej. Zabezpieczenie przed szkodliwym działaniem czynników chemicznych zawartymi w wodach omywających świeży beton, jest dość kłopotliwe. Najlepiej na czas betonowania i wiązania betonu odciąć do niego dopływ wody przez wykonanie ścianek szczelnych i wypompowanie wody z tak wydzielonej przestrzeni. Beton należy ułożyć na 3-5 warstwach papy bitumicznej, naklejonej na chudym betonie. W celu uniemożliwienia kontaktu betonu z wodą agresywną należy po jego związaniu i początkowym okresie twardnienia pokryć jego powierzchnię (suchą i czystą) powłoką ochronną. Stosuje się następujące powłoki:

• wchodzące w związki chemiczne z cementem, a mianowicie wiążące wapno w warstwach powierzchniowych betonu w trudno rozpuszczalne związki np. szkło wodne;

• uniemożliwiające zwilżanie powierzchni betonu np. powłoki z parafiny;

• powłoki wytwarzające błonę ochronną na powierzchni betonu np. powłoki bitumiczne.

Zamiast powłok ochronnych można stosować okładziny z papy bitumicznej, z płytek klinkierowych lub w postaci szczelnej gładzi cementowej wypalanej lub z opiłkami metalowymi. Ponadto należy stosować cementy odporne chemicznie oraz starać się minimalizować powierzchnię elementów narażonych na działanie agresji.

Ochrona przed działaniem czynników natury fizycznej.

Ochrona przed nadmiarem parowania wody z betonu. W okresie letnim aby uniknąć rys i pęknięć skurczowych a zarazem zapewnić niezbędną w procesie tężenia wilgotność, należy powierzchnię betonu zabezpieczyć przed nadmiernym odparowaniem wody. Szczególnie jest to ważne w upalne dni letnie, przy silnym nasłonecznieniu oraz przy wietrznej pogodzie. Środki służące do tego celu można podzielić na cztery grupy:

• Nawilżanie betonu. Nawilżanie betonu przez pierwsze dni tężenia jest podstawowym i najczęściej stosowanym w praktyce środkiem zabezpieczającym. Powinno trwać min. 7 dni w przypadku cementów portlandzkich i 14 dni w przypadku cementów hutniczych. Przy blokach betonowych ze względu na możliwość powstania dużych naprężeń skurczowych i termicznych czas nawilżania betonu należy zwiększyć. Podobnie sytuacja wygląda w przypadku dużych powierzchni betonowych nawierzchni dróg, parkingów i lotnisk. Do czasu związania betonu należy go osłaniać za pomocą płyt brezentowych. Nawilżanie betonu należy rozpocząć z chwilą zakończenia wiązania nie później jednak niż po jednym dniu. Nie należy stosować zimnej wody gdyż powoduje gwałtowne ochładzanie zewnętrznej warstwy betonu i napięcia termiczne prowadzące do powstania rys i pęknięć. Nawilżanie należy wykonywać tak często aby powierzchnia betonu nie wysychała. Polewanie powinno być łagodne, strumieniem rozproszonym. W celu zwiększenia efektu nawilżania zaleca się pokrywanie powierzchni betonu grubą tkaniną lub warstewką piasku, mokrej słomy lub trocin drzewnych. Zbyt długie nawilżanie nigdy nie jest szkodliwe, natomiast zbyt krótkie nie pozwala na osiągnięcie przez beton oczekiwanej wytrzymałości. Słuszna jest w tym przypadku zasada A. Abramsa: „Jak najmniej wody do betonu, jak najwięcej na beton”.

• Stosowanie powłok ochronnych z materiałów nanoszonych lub natryskiwanych. Droższe lecz bardziej skuteczne zabezpieczenia betonu przed utratą wilgoci może być stosowanie powłok ochronnych lub natryskiwanych na jego powierzchnię. Dobra powłoka powinna być nieprzepuszczalna dla pary wodnej, przy czym powłoka tym lepiej spełnia swoje zadanie im wcześniej można ją nałożyć na powierzchnię świeżego betonu. Stosowanych jest kilka środków do otrzymywania powłok np.: Hydrolit, emulsje żywiczne, asfaltowe, parafinowe zawiesiny szkła wodnego, kauczuku lub mleka cementowego oraz błonki z tworzyw sztucznych natryskiwanych na powierzchnię betonu. Do tych sposobów zaliczyć również można powłoki z piasku, trocin lub wilgotnej słomy.

• Stosowanie powłok ochronnych z folii z tworzyw sztucznych. Drogi ale bardzo skuteczny sposób. Folię można kłaść na betonie bezpośrednio po zagęszczeniu, co jest korzystne gdyż zabezpiecza beton w okresie największych strat wilgoci. Straty wody przez folię są nieznaczne, należy jednak zwrócić uwagę na możliwość wystąpienia naprężeń termicznych w upalne dni wskutek przegrzania betonu. Folię należy utrzymywać przez 7 dni, a po jej zdjęciu powierzchnię betonu, zwłaszcza w dni upalne, pokryć wodą.

• Stosowanie domieszek utrudniających parowanie wody z betonu. Domieszka takie działają na zasadzie higroskopijności lub uszczelniania betonu. Zalicza się do nich np. chlorek wapniowy, szkło wodne itp. Stosować je należy bardzo ostrożnie gdyż cechuje je szereg działań ubocznych. Nadają się do stosowania przy robotach gdzie pielęgnacja ww. metodami jest utrudniona.

Odciąganie wody przez podłoże i deskowania. W celu zabezpieczenia betonu przed szkodliwym wpływem tego czynnika zaleca się impregnację drewna oraz jego wstępne nasączenie wodą.

Ulewny deszcz, zalewanie brudną wodą. Zabezpiecza się za pomocą powłok szczelnych nie dopuszczając do rozmywania zewnętrznych warstw betonu. W ostateczności można beton zabezpieczać za pomocą desek, papierowych worków, papy. Zazwyczaj nie wstrzymuje to od zalania betonu lecz poważnie osłabia skutki spływania wody ze zbyt dużą prędkością.

Zasypanie ziemią. Wykonanie dziur pozwalających na dostęp powietrza.

Chłód i mróz. Należy powierzchnię zabezpieczyć matami słomianymi, deskami, warstwą piasku, płytami wiórowo-cementowymi, wełna mineralną itp. W przypadku materiałów przenikliwych należy dodatkowo stosować powłoki szczelne na z brezentu lub folii itp.

Ochrona przed działaniem czynników natury mechanicznej.

Ochrona przed działaniem czynników natury mechanicznej polega przede wszystkim na starannym i prawidłowym, zgodnym z zasadami sztuki wykonaniu deskowania i przeprowadzeniu robót betonowych. Unikać należy posadowienia stempli i podpór na nieubitej, wilgotnej lub marznącej ziemi. W tych przypadkach stemple należy opierać na podwalinach leżących na słupach wbitych w ziemię na odpowiednią głębokość.

Szczególnie ważne jest stosowanie odpowiednich środków zmniejszających przyczepność deskowania do betonu.

10. Przyśpieszanie dojrzewania betonu.

Elementy budowlane wykonywane w deskowaniu na budowie uzyskują przy naturalnym twardnieniu betonu dostateczną wytrzymałość do rozformowania dopiero po kilku lub kilkunastu dniach. Przyśpieszanie narastania wytrzymałości betonów umożliwia maksymalizację rotacji urządzeń formujących w ciągu całego roku, a ponadto w okresie obniżonych temperatur zapewnia uzyskanie wytrzymałości bezpiecznej na zamrożenie. Stosowane dotychczas metody przyspieszania dojrzewania betonu opierają się na:

• wzmocnieniu i przyspieszeniu procesów hydratacji;

• stworzeniu optymalnej dla przebiegu wiązania i twardnienia struktury betonu.

Metody i zabiegi podejmowane w tym celu w budownictwie monolitycznym są bardziej ograniczone niż przy produkcji elementów prefabrykowanych i można je podzielić na metody chemiczne i metody termiczne - metody rozgrzewu mieszanki betonowej, metody zachowania ciepła betonu, metody cieplnej obróbki betonu w konstrukcji.

Metody chemiczne. W metodach chemicznych decydująca rolę w przyspieszaniu dojrzewania betonu odgrywają procesy chemiczne. Do metod chemicznych zalicza się przed wszystkim: zastąpienie cementu niższej klasy cementem wyższej klasy lub cementem szybkosprawnym; zmianę klasy niższej betonu na klasę wyższą; stosowanie domieszek do betonu przyśpieszających i twardnienie.

Metody termiczne przyspieszania dojrzewania. Oparte są zwykle na procesach chemicznych i fizycznych, przy czym główna role odgrywają tu reakcje chemiczne powstające w wysokich temperaturach. Metody termiczne polegają na zastosowaniu w procesie dojrzewania betonu podwyższonych i wysokich temperatur, w wyniku czego następuje szybkie uwodnienie cementu w betonie, przy czym mogą być tu użyte różne sposoby nagrzewania i różne źródła ciepła. Ogólnie biorąc wszystkie metody obróbki termicznej możemy podzielić na:

• metody normalnej obróbki termicznej (o cyklu > 8 h),

• metody skróconej obróbki termicznej (o cyklu ,8 h).

Wśród metod termicznego przyspieszania dojrzewania możemy wyróżnić:

• Metody rozgrzewu mieszanki betonowej przed wbudowaniem. Metody rozgrzewu mieszanki betonowej przed wbudowaniem obejmują: przygotowanie ciepłych mieszanek betonowych; przygotowanie gorących mieszanek betonowych; elektronagrzew mieszanki betonowej w pojemnikach bezpośrednio przed wbudowaniem. Poważną trudnością przy stosowaniu rozgrzewu mieszanki betonowej przed wbudowaniem jest konieczność natychmiastowego jej ułożenia w konstrukcji z uwagi na bardzo szybkie rozpoczynanie procesu wiązania. Efekty jednak stosowania ciepłych i gorących mieszanek są duże i w pewnych warunkach mogą eliminować konieczność stosowania nagrzewu betonu w konstrukcji.

• Metody zachowania ciepła betonu. Metody wykorzystania skumulowanego ciepła w betonie polegają na pozostawieniu dojrzewającego betonu w urządzeniach formujących bez ocieplenia lub ocieplonego osłonami stropowymi i kurtynowymi do chwili uzyskania wytrzymałości rozformowania (względnie wytrzymałości bezpiecznej na zamrożenie). Układana w urządzeniach formujących mieszanka betonowa powinna posiadać skumulowaną energię cieplną w wyniku zastosowania betonu ciepłego lub gorącego. Przy stosowaniu metod zachowania ciepła mogą być również stosowane mieszanki, które uzyskano w wyniku dodatkowych zabiegów chemicznych lub po wbudowaniu poddano zabiegom mechanicznym.

• Metody cieplnej obróbki betonu w konstrukcji. Metody cieplnej obróbki betonu dzielimy na dwie zasadnicze grupy:

• metody powierzchniowe. W metodach powierzchniowych energia cieplna do nagrzewania mieszanki betonowej przekazywana jest poprzez kontakt tej powierzchni z ośrodkiem lub elementem nagrzewającym. Ciepło przekazywane powierzchni betonu stopniowo przenika od warstw zewnętrznych do wewnętrznych, do czasu wyrównania temperatur tych warstw. Czas potrzebny do wyrównania temperatur zależny jest od wysokości temperatury ośrodka nagrzewającego, masy i kształtu elementu oraz parametrów fizycznych betonu. Oznacza to, że przy metodach powierzchniowych istnieje pewne minimum czasowe, poniżej którego nie można skrócić obróbki termicznej betonu. Z metod powierzchniowych stosuje się: nagrzewanie betonu przy użyciu gorącego powietrza, nagrzewanie betonu przy użyciu pary niskoprężnej, naparzanie betonu przy użyciu pary niskoprężnej, nagrzewanie betonu promieniami podczerwonymi, nagrzewanie betonu promieniami podczerwonymi, nagrzewanie betonu poprzez instalację elektryczną zainstalowaną w urządzeniach formujących.

• metody skrośne. W metodach skrośnych energia cieplna jest doprowadzana do betonu lub wytwarzana w nim taką techniką, że nagrzewanie betonu następuje równomiernie w całej jego masie (skroś całej pojemności). Nie powstaje tu zatem zjawisko stopniowego przenikania ciepła od zewnątrz do wewnątrz masy betonu. Do metod skrośnych należą przede wszystkim: metoda termosu, nagrzewanie oporowe prądem elektrycznym, elektroaktywacja prądem stałym, nagrzewanie dielektryczne oraz nagrzewanie poprzez kanały wykonane wewnątrz konstrukcji betonowej.

Metody obróbki termicznej są najefektywniejszymi i najszerzej stosowanymi metodami sztucznego dojrzewania elementów betonowych i żelbetowych. Umożliwiają uzyskanie po 1 dniu wytrzymałości betonu w granicach 0,5 do 1,0 R₂₈. Metody chemiczne są mniej efektywne, jednak znacznie tańsze. Pozwalają one na osiągnięcie po 1 dniu dojrzewania 0,3 do 0,6 R₂₈.

Najbardziej ekonomiczne w naszych warunkach klimatycznych jest wykonywanie robót betonowych i żelbetowych przy łączeniu metod chemicznych z metody zachowania ciepła. Metoda ta polega na pielęgnacji wbudowanej mieszanki betonowej bez dodatkowego podgrzewania. Metoda ta może być połączona z gorącym formowaniem. Metoda nie może być stosowana w przypadku cementów hutniczych, których kaloryczność jest niska. Niezwłocznie po zaformowaniu mieszankę betonową należy osłonić przed utratą ciepła. Efektywność metody zależy od szczelności zastosowanych osłon oraz dokładności ich ułożenia. Osłony mogą być proste np. z brezentu lub bardzo skomplikowane np. przekrycia płaskie z ram z ceowników, wypełnione materiałem izolacyjnym i osłonięte z obu stron blachą lub sklejką. Metoda może być stosowana zarówno do przyspieszania rozwoju wytrzymałości bez stosowania nagrzewu jak i do betonowania w warunkach zimowych.

Przyspieszone dojrzewanie betonu przez nagrzewanie powinno być stosowane wtedy gdy wymagana wytrzymałość nie może być osiągnięta przy stosowaniu metody zachowania ciepła.

Nagrzewanie betonu w temperaturze 30 - 40^oC. Przy stosowaniu nagrzewania konstrukcji w temperaturze 30 - 40^oC nie zachodzi potrzeba ustalania ścisłego cyklu cieplnego i szybkości wzrostu temperatury betonu. Zaleca się jednak, przy stosowaniu zimnych mieszanek, aby początkowe twardnienie przebiegało przez 5 - 10 godzin w temperaturze około 15^oC, a po tym czasie następowało podniesienie temperatury do 30 - 40^oC. Przy stosowaniu nagrzewania, zasadniczy wpływ na wzrost wytrzymałości betonu wywiera, oprócz temperatury, również rodzaj cementu. Zaleca się stosować przy nagrzewie betonu takie rodzaje cementów, które mają kaloryczność wystarczającą do podniesienia temperatury betonu. Cementy wysokokaloryczne i szybkotwardniejące są bardziej przydatne niż cementy portlandzkie, wykazując istotną przewagę w zakresie wymaganych parametrów obróbki cieplnej i nagrzewu. Dostarczone z zewnątrz ciepło (para, ciepłe powietrze) pokrywa wówczas tylko straty wynikające z wymiany ciepła pomiędzy betonem a otoczeniem. Podkreślić należy, że ważne jest zachowanie szczelności osłon i minimalizowanie strat ciepła.

Nagrzewanie betonu w temperaturze 60 - 100^oC. Przy nagrzewaniu betonu w temperaturze 60 - 100^oC (jednak maksymalna temperatura betonu nie powinna przekroczyć w czasie obróbki cieplnej nie powinna przekroczyć 70^oC), należy brać pod uwagę czas trwania i sposób obróbki cieplnej, układ poszczególnych faz cyklu cieplnego, rodzaj cementu, konsystencję mieszanki betonowej i wielkość wskaźnika W/C. Występujące w czasie obróbki termicznej zmiany cieplne i wilgotnościowe wywołują pojawienie się naprężeń i odkształceń w betonie, które oddziałują destrukcyjnie na beton. Najważniejszymi czynnikami decydującymi o wielkości naprężeń w betonie podczas termo obróbki są:

• czas wstępnego dojrzewania i wytrzymałości betonu w momencie rozpoczęcia podnoszenia temperatury;

• szybkości wzrostu temperatury i jej maksymalnej wartości;

• zawartości wody i powietrza.

Ogólny cyklu obróbki cieplnej metodą powierzchniową dzieli się na cztery fazy.

• Faza I - wstępne dojrzewanie betonu. Powinno trwać około 8 h lecz nie mniej niż 3 godziny. Zgodnie z zaleceniami normowymi podnoszenie temperatury powyżej 20^oC od chwili betonowania konstrukcji lub jej fragmentu powinno nastąpić nie wcześniej niż po upływie:

• 4 godzin przy temperaturze początkowej betonu +20^oC;

• 6 godzin przy temperaturze początkowej betonu +10^oC;

• 8 godzin przy temperaturze początkowej betonu + 5^oC.

Skrócenie tej fazy jest możliwe tylko przy bardzo gęstej konsystencji mieszanki. Skrócenie czasu wstępnego dojrzewania może bez szkody dla wytrzymałości betonu tylko wtedy, gdy doprowadzi się beton pod względem jego wytrzymałości fizycznej do stanu osiąganego w normalnych warunkach po 6 h, np. przez stosowanie domieszek chemicznych, podwyższenie początkowej temperatury mieszanki betonowej itp.

• Faza II - podnoszenie temperatury. W fazie podnoszenia temperatury następuje w betonie pod wpływem różnić temperatury migracja wody od powierzchni ku środkowi, a pęcherzyki powietrza powiększają swoją objętość lub wywierają ciśnienie na otaczający je ośrodek. Jeśli proces podnoszenia temperatury będzie zachodził zbyt szybko to powyższe czynniki spowodują powstanie naprężeń wewnętrznych oraz mikrorys, w wyniku czego nastąpi obniżenie wytrzymałości i trwałości betonu. Przyrost temperatury w czasie jest zależny od sposobu oddziaływania czynnika grzejnego, konsystencji mieszanki betonowej, czasu trwania fazy I i wymiarów elementu poddawanego obróbce. I tak np. wzrost temperatury przy podgrzewaniu dużych, masywnych elementów nie powinien przekraczać 20^oC/h, elementów o cienkich ścianach 25^oC/h, a elementów o niskim W/C 30-35^oC/h.

• Faza III - nagrzewanie w temperaturze maksymalnej. Za optymalną temperaturę w fazie nagrzewania przy stosowaniu cementów portlandzkich uważa się 80^oC. Czas utrzymywania temperatury maksymalnej temperatury jest różny w zależności od rodzaju cementu oraz konsystencji mieszanki betonowej, czas nagrzewu betonu o niskim W/C można z reguły skrócić. Na ogół czas utrzymywania betonu w maksymalnej temperaturze wynosi 6 - 8 h.

• Faza IV - studzenie betonu. Szybkość studzenia zależy od wielkości elementów konstrukcyjnych i ich wytrzymałości na ściskanie. Im wytrzymałość betonu jest większa, a przekroje mniejsze, tym studzenie betonu może następować szybciej. Szybkość studzenie małych lub płaskich elementów z betonu plastycznego nie powinna być większa niż 35^oC/h, a elementów masywnych 30^oC/h. Szybkość studzenia betonów o niskim W/C może być większa - 40 - 50^oC/h. Ochłodzenie winno się prowadzić do momentu gdy różnica temperatury elementu i otaczającego środowiska nie przekroczą 10^oC.

W omawianej metodzie beton powinien być nagrzewany mieszaniną pary wodnej i powietrza. Najwyższy współczynnik oddawania ciepła ma para nasycona, może się ona utrzymać jednak w temperaturze 100^oC, co w praktyce na budowie nie jest możliwe. Współczynnik oddawania ciepła pary nasyconej jest wielokrotnie wyższy od współczynnika oddawania ciepła mieszaniny pary i powietrza. Jeszcze niższy współczynnik oddawania ciepła ma gorące i nawilżone powietrze. Beton może być też nagrzewany urządzeniami elektrycznymi w urządzeniach formujących. Niezwykle ważne w procesie nagrzewania betonu jest zachowanie przez beton odpowiedniej ilości wody. Aby to zadanie mogło być osiągnięte muszą być spełnione dwa warunki:

• proces dojrzewania powinien być tak przeprowadzony, aby podczas jego przebiegu zachowała się w betonie pełna ilość wprowadzonej wody zarobowej;

• w czasie sztucznego dojrzewania musi być umożliwione adsorbowanie przez beton wilgoci z pary lub atmosfery naparzalni i jej przedostawanie się do wnętrza betonu.

Szczególnie istotne jest spełnienie pierwszego warunku. Utrata części wody sprawia, że hydratacja nie osiągnie takiego stopnia, jaki mogłaby osiągnąć przy zachowaniu przez beton pełnej ilości wody zarobowej. Niestety w warunkach placu budowy zachowanie tego warunku jest trudne, a wielu przypadkach ekonomicznie nieuzasadnione, bądź nawet niemożliwe. Dlatego przy stosowaniu metod termicznych należy liczyć się z obniżeniem wytrzymałości betonu w stosunku do betonu twardniejącego w warunkach naturalnych. Obróbkę termiczną powietrzem lub parą prowadzi się pod przykryciem folią lub gdy elementy znajdują się w zamkniętych pomieszczeniach. Wymaga się wtedy stosowania specjalnych osłon i ekranów umożliwiających prawidłowych ruch czynnika grzewczego w pomieszczeniu. Dobre efekty uzyskuje się przez stosowanie wełny mineralnej jako płyt przykrywających. Czas obróbki cieplnej i uzyskane temperatury zależą od temperatury zewnętrznej.

Nagrzewanie betonu prądem elektrycznym. Do metod nagrzewania betonu prądem elektrycznym zalicza się metody nagrzewu indukcyjnego, metody elektroogrzewcze oraz elektronagrzew rezystancyjny. Metody nagrzewu indukcyjnego polegają na wykorzystaniu zjawiska nagrzewania się metali (formy, zbrojenia) umieszczonych w polu magnetycznym i stosowane są rzadko. Metody elektroogrzewcze polegają na ogrzewaniu betonu grzejnikami przetwarzającymi energię elektryczną na energię cieplną. Grzejnikami takimi mogą być specjalne urządzenia formujące lub zbrojenie. Np. w systemie SBM-75 stosowano specjalne ogrzewane płyty formujące stropów, w celu poprawy warunków dojrzewania stosowano specjalne osłony termiczne zarówno od dołu deskowania jak i na powierzchni betonu. Czas obróbki termicznej wynosił 10-12 h maksymalna temperatura 80^oC, a uzyskiwane wytrzymałości końcowe 0,5-0,75 R₂₈. Elektronagrzew rezystancyjny polega na wykorzystaniu zjawiska przewodzenia prądu elektrycznego przez niezwiązaną mieszankę betonową. Ponieważ nie związany beton jest elektrolitem o pewnym oporze przy przepływie prądu część energii elektrycznej zmienia się w ciepło. Ponieważ opór elektryczny wzrasta wraz z twardnieniem betonu i wzrostem jego wytrzymałości. Dlatego dla utrzymania założonej temperatury konieczne jest zwiększenie napięcia prądu w czasie obróbki termicznej. Po przeprowadzeniu elektronagrzewu wytrzymałość może wynosić 0,7 R₂₈. Elektronagrzew przeprowadza się za pomocą różnego rodzaju elektrod. Może być łagodny (w okresie zimowym dla utrzymania odpowiednich warunków dojrzewania betonu) lub intensywny.

11. Technologia robót betonowych w warunkach zimowych i letnich

11.1. Betonowanie w warunkach obniżonych temperatur.

Rozpatrując pogodę w okresie zimowym należy uwzględniać: temperaturę, wiatr, śnieg, deszcz i wilgoć.

• temperatura - podstawowy czynnik wpływający na betonowanie w okresie zimowym, tego czynnika dotyczy cały wykład.

• wiatr - przyśpiesza oziębianie betonu i przyśpiesza parowanie wody z betonu.

• śnieg - jeśli pada bezpośrednio na mieszankę betonową oziębia ją. Jednak warstwa śniegu nałożona na dojrzały beton stanowi pewną izolację cieplną - warstwa śniegu grubości 15 cm odpowiada izolacji z maty słomianej o grubości 5 cm.

• deszcz i wilgoć - okresie robót prowadzonych w temperaturze powyżej 0^oC deszcz i wilgoć nie stanowią zagrożenia - należy tylko zabezpieczyć mieszankę betonową przed rozmywaniem zewnętrznej niezwiązanej warstwy. W okresie przymrozków woda deszczowa i wilgoć mogą powodować oblodzenie materiałów składowych, deskowań i elementów konstrukcji.

Ponieważ o klimacie i jego właściwościach decyduje głównie temperatura powietrza okres zimowy przyjmuje się w zależności od średnich temperatur dobowych. W Polsce za okres zimowy w budownictwie przyjęto okres od 16.11 do 15.03, ponieważ średnie dobowe temperatury w tym okresie są niższe od +10^oC i mieszanka betonowa wymaga specjalnego traktowania.

Ze względu na wpływ, jaki niska temperatura wywiera na beton, dzieli się ją na trzy zakresy:

• 10 do 0^oC - chłód - opóźniają się procesy wiązania i twardnienia cementu. Beton osiąga po 28 dniach 30-60% wytrzymałości którą uzyskałby w temperaturze 15^oC. Należy stosować metody chemiczne i modyfikować mieszankę betonową. Unikać należy nadmiaru wody. Można stosować metody zachowania ciepła.

• 0 - -5^oC - lekki mróz - metody jw. + metody zachowania ciepła i stosowanie ciepłej mieszanki betonowej.

• -5 - -15^oC - silny mróz - jw. + dodatkowo nagrzewanie elementu powierzchniowe lub skrośne, ewentualnie stosowanie cieplaków.

Poniżej temperatury 15^oC robót betonowych nie prowadzi się.

Analizując problem oddziaływania temperatur ujemnych na beton pod kątem postępowania przy betonowaniu, trzeba rozróżnić trzy kwestie, a mianowicie:

• ochłodzenie mieszanki betonowej i betonu - powoduje następujące zjawiska: opóźnienie początku i końca wiązania mieszanki betonowej; wydłużenie procesu tężenia betonu; obniżenie wytrzymałości betonu; zwiększenie skurczu betonu.

• działanie temperatury ujemnej nie powodującej zamrożenia wody w betonie np. przy krótko działającej temperaturze ujemnej. Jest to przypadek jedynie ochłodzenia betonu i wpływ jego właściwości betonu jest taki sam jw.;

• działanie temperatury ujemnej, powodującej zamrożenie wody w betonie;

• wielokrotne zamrażanie i odmrażanie betonu.

Stopień szkodliwości zamarznięcia betonu, oceniany jako wpływ zamarzania na wytrzymałość 28 dniową betonu, zależy nie tyle od czasu trwania i od nasilenia mrozu, ile od stanu stężenia betonu kiedy nastąpiło zamarznięcie. Występują trzy charakterystyczne okresy szkodliwości zamrożenia:

• okres przed rozpoczęciem wiązania - strefa umiarkowanej szkodliwości gdyż zamarznięcie powoduje głównie zwiększenie porowatości betonu. Proces dojrzewania jest zahamowany, po ogrzaniu trwa dalej.

• okres pomiędzy początkiem a końcem wiązania - lód nie tylko rozluźnia beton, ale i zakłóca wiązanie, ponadto rozsadza świeżo utworzone kryształy produktów hydratacji. (beton jest za słaby by przenieść obciążenia)

• okres od końca wiązania do tzw. wytrzymałości bezpiecznej - im później nastąpi zamarznięcie betonu tym szkodliwość mniejsza. Przyjmuje się, że wytrzymałość bezpieczna wynosi 7 - 10 MPa zależnie od rodzaju cementu. Praktyka wykazała, że czas potrzebny do uzyskania odporności bezpiecznej betonu można ocenić według temperatury dojrzewania. Dla betonu z cementu portlandzkiego 32,5 o W/C < 0,55 zależność ta przedstawia się następująco:

średnia temperatura twardnienia, ^oC	18	15	10	5	1
konieczny czas trwania temperatury, h	18	22	30	40	65

Podstawowe zasady prowadzenia robót betonowych w zimie.

Należy dążyć aby beton którego temperatura spadnie poniżej krytycznej, wykazywał odporność na działanie zamarzającej w nim wolnej wody. Jako temperaturę krytyczną zwykło się przyjmować tę temperaturę przy której zamarza 50% wody wolnej do zamarznięcia. Temperatura krytyczna zależy od właściwości betonu, wytyczne krajowe zalecają przyjmować temperaturę -1^oC jako krytyczną.

Należy prowadzić roboty betonowe tak, aby beton możliwie najszybciej uzyskał odporność na ujemne temperatury.

Należy prowadzić roboty betonowe tak, aby mimo obniżonych temperatur beton uzyskiwał żądane właściwości w żądanym czasie.

Należy przyjąć taki sposób układania i pielęgnowania mieszanki betonowej, aby odpowiadał faktycznym potrzebom. Zbytnia przesada prowadzi do zawyżenia kosztów budowy.

Metody postępowania. Wyróżnić można cztery podstawowe metody postępowania w przypadku wykonywania i układania mieszanki betonowej w okresie obniżonych temperatur:

• metoda modyfikacji wykonywania mieszanki betonowej:

• zastosowanie odpowiedniego cementu - cementy stosowane do betonów w okresach chłodów, szczególnie gdy temperatura jest niska, powinny charakteryzować się: wysokim ciepłem hydratacji; krótkim czasem wiązania; szybkim postępem twardnienia; małą wrażliwością procesów chemicznych na niskie temperatury; możliwie małą zmiana objętości przy zmiennych temperaturach; małym wskaźnikiem wodożądności; uzyskiwaniem wysokich wytrzymałości w krótkim czasie. Zalecane są cementy portlandzkie, cementy szybkosprawne, natomiast ze względu na niskie ciepło hydratacji i przyrostu wytrzymałości cementy hutnicze stosować należy tylko w szczególnych przypadkach.;

• zastosowanie cementu wyższej klasy;

• zwiększenie ilości cementu;

• wprowadzenie betonów wyższych klas, zakładając spadek ich wytrzymałości 28 dniowej;

• stosowanie domieszek chemicznych przyśpieszających wiązanie;

• stosowanie domieszek chemicznych obniżających temperatury zamarzania wody w betonie;

• stosowanie domieszek zmieniających odpowiednio strukturę betonu;

• stosowanie mieszanek o mniejszej ilości wody;

• przedłużenie czasu mieszania składników;

• wprowadzenie usprawnień eliminujących odpowiednio stygnięcie betonu podczas przeładunku, transportu i betonowania. W okresie od zarobienia mieszanki w betoniarce do jej ułożenia w deskowaniach można wydzielić co najmniej pięć charakterystycznych momentów, w których niskie temperatury i wiatr mogą szczególnie silnie oddziaływać na obniżenie temperatury tej mieszanki. Są to: mieszanie w betoniarce; przeładunek mieszanki; transport; układanie i zagęszczanie; oziębienie mieszanki w wyniku zetknięcia się z deskowaniem.

• metoda zachowania ciepła:

• wykonywanie ciepłej mieszanki betonowej. Mieszanka betonowa po przygotowaniu w betoniarce powinna mieć taką temperaturę, aby w momencie rozpoczęcia wiązania - po uwzględnieniu strat cieplnych - była równa temperaturze założonej lub pożądanej. Nie wskazane jest stosowanie mieszanek zbyt ciepłych ze względu na: gwałtowne straty ciepła przy zetknięciu z zimnym powietrzem; zapotrzebowanie większej ilości wody zarobowej; obniżenie urabialności mieszanki betonowej; zwiększenie skurczu termicznego. Maksymalne dopuszczalne temperatury wynoszą 35 - 40^oC. W tym celu należy podgrzewać mieszankę betonową bezpośrednio w mieszarce lub podgrzewać składniki bezpośrednio w mieszarce. Sposób pierwszy jest stosowany rzadko ze względu na utrudniania procesu mieszania, trudności w równomiernym nagrzaniu składników, utrudnia zachowanie właściwej ilości wody w mieszance i wymaga długiego czasu mieszania. Metoda druga jest za to stosowana powszechnie. Woda jest składnikiem, który najłatwiej można podgrzewać i najprościej można ocenić jego rzeczywistą temperaturę (kruszywo może być ciepłe z zewnątrz natomiast zimne wewnątrz). Ponieważ jednak ogólna ilość wody w betonach wykonywanych w okresie zimowym nie jest duża, jej wpływ na podniesienie temperatury całego betonu jest ograniczony. Samo podgrzewanie wody może wystarczyć jedynie przy niezbyt niskich temperaturach pozostałych składników, niezbyt niskiej temperaturze otoczenia i przy stosunkowo niskiej wilgotności kruszywa. Aby nie zakłócić właściwego procesu wiązania cementu, temperatura wody nie powinna być wyższa od 60^oC, jeśli wlewana jest do betoniarki zawierającej już pozostałe składniki, w przypadku stosowania wody o wyższej temperaturze należy wodę wymieszać najpierw z kruszywem, a dopiero potem dodać cement. Podgrzewanie kruszywa może odbywać się za pomocą różnych sposobów: przez przepuszczanie pary lub ciepłego powietrza; iglicami perforowanymi doprowadzającymi medium grzewcze pogrążonymi wibracyjnie w składowisku, przez nagrzewanie od zewnątrz np. promiennikami; przez nagrzewanie prądem elektrycznym, przez zastosowanie płomienia. O przyjęciu metody ogrzewania kruszywa decyduje ilość ogrzewanego kruszywa, czas w jakim kruszywo musi być dostarczone, temperatura powietrza, temperatura faktyczna i żądana kruszywa, posiadany sprzęt i inne. Cement należy stosować w temperaturze dodatniej, uzyskanej w wyniku przechowywania go w odpowiednich warunkach. Nie wolno cementu podgrzewać ze względu na jego negatywny wpływ na przebieg wiązania.

• okrywanie elementów konstrukcji materiałami chroniącymi beton przed utratą ciepła;

• metoda podgrzewania:

• ogrzewanie betonu parą lub wodą;

• ogrzewanie betonu ciepłym powietrzem;

• ogrzewanie betonu prądem elektrycznym.

• metoda cieplaków:

• wykonywanie betonów w ciepłych pomieszczeniach;

• wprowadzenie osłoniętych przestrzeni. Wnętrza cieplaków mogą być ogrzewane za pomocą ciepłego powietrza lub za pomocą koksowników. Ze względów ekonomicznych temperatura wewnątrz cieplaków winna wynosić nie więcej niż +5^oC.

11.2. Betonowanie w okresie letnim.

Wysokie temperatury mogą prowadzić do problemów w mieszaniu, transporcie, układaniu, zagęszczaniu i pielęgnowaniu betonów w istotny sposób wpływając na późniejsze właściwości użytkowe i trwałość betonu. Większość z tych kłopotów związana jest ze zwiększonym stopniem hydratacji cementu w podwyższonej temperaturze i zwiększonym stopniem odparowania wilgoci ze świeżo wykonanej mieszanki betonowej. W okresie letnim występują warunki pogodowe wpływające ujemnie na jakość mieszanki betonowej lub/i be-tonu poprzez przyspieszenie odparowania wody i przyspieszenie hydratacji cementu. Do czynników wpływających ujemnie na właściwości mieszanek betonowych i betonów wykonywanych w okresie letnim zaliczają się:

• wysoka temperatura powietrza (otoczenia);

• wysoka temperatura mieszanki betonowej i betonu;

• niska względna wilgotność;

• wiatr;

• oddziaływanie promieni słonecznych.

Potencjalne problemy związane z betonowaniem w lecie. Problemy związane z mieszanką betonową: zwiększone zapotrzebowanie na wodę; zwiększona utrata urabialności spowodowana przez odparowanie wody oraz z wiązana z tym tendencja do dodawania wody na placu budowy; przyspieszone wiązanie betonu i związane z tym trudności w wykonywaniu procesów związanych z betonowaniem, a także możliwość powstania tzw. zimnych spoin roboczych; trudności w kontrolowaniu napowietrzenia w przypadku stosowania mieszanek z dodatkami napowietrzającymi; zwiększona tendencja do powstawania mikropęknięć i rys w wyniku skurczu plastycznego. Problemy związane z betonem: obniżenie 28 dniowej i późniejszych wytrzymałości wynikające zarówno z konieczności stosowania większej ilości wody oraz z wyższymi temperaturami w trakcie betonowania i pierwszych dni dojrzewania; zwiększona tendencja do powstawania rys w wyniku skurczu i wewnętrznych naprężeń termicznych; obniżenie trwałości w efekcie powstałych zarysowań i pęknięć; ryzyko zróżnicowania wyglądu powierzchni zewnętrznych w wyniku powstania nieprawidłowych i słabych połączeń roboczych, różnice w kolorze powierzchni spowodowane przez różny stopień hydratacji cementu i różny wskaźnik W/C; zwiększone ryzyko korozji zbrojenia, przede wszystkim z powodu zwiększonej ilości pęknięć, co pozwala na penetrację konstrukcji przez związki powodujące korozję; zwiększona przepuszczalność zarówno powietrza jak i wody przez beton.

Aby zredukować lub uniknąć znacznej części problemów związanych z betonowaniem w okresie letnim (wymienionych powyżej) należy:

• używać betonów wykonanych ze sprawdzonych składników o właściwościach odpowiednich do betonowania w warunkach letnich;

• odpowiednio zaprojektować skład betonu;

• stosować ochłodzoną mieszankę betonową;

• stosować mieszanki betonowe o odpowiedniej urabialności co zapewni szybkie układanie i zagęszczanie mieszanki;

• wszystkie procesy betonowania muszą być wykonane bez zbędnych przerw;

• należy zaplanować roboty w takim okresie kiedy warunki pogodowe są najlepsze; harmonogram robót powinien pozwalać na pewną elastyczność w wykonywaniu robót betonowych, pozwalającą na wybór odpowiedniej pory betonowania; można też zaplanować wykonywanie robót w nocy;

• zabezpieczyć mieszankę betonową i beton przed utratą wilgoci.

Dobór składników mieszanki betonowej. Wzrost temperatury mieszanki betonowej powoduje, że większa ilość wody jest niezbędna do uzyskania takiego samego opadu stożka. Wzrost temperatury o 10^oC powoduje zmniejszenie opadu stożka o 2,5 cm. Z drugiej strony dodatkowa woda powoduje obniżenie właściwości mechanicznych i trwałościowych betonu. Z tego względu ilość dodanej wody winna być kontrolowana jeszcze ściślej niż w normalnych warunkach. Dobre efekty można uzyskać stosując dodawanie do betonu zimnej wody lub wody z lodem. W ten sposób można obniżyć temperaturę mieszanki o ok. 5^oC. Należy przy tym zwrócić uwagę aby proces mieszania zakończyć po całkowitym roztopieniu lodu. Lód musi być dodawany w postaci rozkruszonej razem z wodą zarobową i nie może stanowić więcej niż 75% całej wody dodawanej do mieszanki. Podwyższona temperatura zewnętrzna i betonu powoduje szybszą hydratację cementu, co wpływa na skrócenie czasu wiązania (skraca czas ułożenia mieszanki betonowej), powoduje zwiększone wydzielanie się ciepła (powstają naprężenia termiczne, również przy ochładzaniu, może prowadzić do bardzo wysokiego nagrzania się masywów). Procesy te są potęgowane przez zwiększanie ilości cementu, tak więc ilość cementu winna być szczególnie dokładnie przyjęta i powinna pozwalać na uzyskanie wymaganej wytrzymałości i nic ponad to. Bardzo trudne jest do przewidzenia, jak dany cement będzie wpływał w określonej temperaturze na czas twardnienia betonu. Generalnie należy stosować cementy o wolniejszym czasie wiązania co pozwala na wydłużenie czasu betonowania oraz zmniejsza ryzyko wystąpienia pęknięć termicznych. Ze względu na fakt że cement stanowi tylko ok. 10 - 15% procent wagi mieszanki betonowej kwestia jego temperatury jest drugorzędna. Jednak wzrost temperatury cementu o 4^oC może prowadzić do wzrostu temperatury mieszanki betonowej o 0,5^oC. W związku z tym należy zwracać uwagę aby temperatura dostarczanego cementu nie była zbyt wysoka (czasami producent sprzedaje cement przed dostatecznym jego wychłodzeniem). Stosowanie popiołów lotnych i pyłów krzemionkowych jako częściowego zamiennika cementu generalnie wpływa na spowolnienie czasu wiązania i obniża rozwój wytrzymałości w początkowym okresie dojrzewania, co wpływa korzystnie na betony wykonywane w wysokich temperaturach. Stosowanie takich dodatków może spowodować, że również betony z cementami o szybszym czasie wiązania i szybką utratą urabialności w warunkach wysokich temperatur będą zachowywać się poprawnie. Szczególnie dodatek popiołów lotnych poprawia urabialność mieszanek betonowych w warunkach wysokich temperatur. W warunkach wysokich temperatur może być stosowanych szereg różnych domieszek chemicznych korzystnie wpływając na warunki wykonania i właściwości betonu wykonywanego w wysokich temperaturach. Korzyści mogą się odnosić do zarówno obniżenia ilości wody, wydłużenia czasu użycia i obniżeniu ciepła hydratacji cementu. Efekty te zależne są zależne przede wszystkim od ich reakcji z cementem. Jeśli domieszka nie była wcześniej stosowana w warunkach wysokich temperatur, jej zastosowanie należy poprzedzić badaniami laboratoryjnymi, obejmującymi próby formowania w dużej skali. Dopiero jeśli w takich warunkach zachowanie się mieszanki betonowej jest prawidłowe w trakcie całego procesu można testowaną domieszkę wprowadzić do stosowania. Najpowszechniej przy betonowaniu w okresie wysokich temperatur stosowane są domieszki opóźniające wiązanie lub o działaniu kompleksowym opóźniająco - uplastyczniające. Można jest stosować w szerokim zakresie dawek oraz w kombinacji z innymi domieszkami, tak więc zmieniając dawkę można dostosowywać właściwości mieszanki betonowej do warunków pogodowych. Właściwości pozwalające na zredukowanie ilości wody zazwyczaj pozwalają na pokrycie zwiększonego zapotrzebowania wody przez mieszankę w wyższych temperaturach. W rezultacie mieszanka betonowa cechuje się odpowiednim opadem stożka, a beton nie wykazuje pogorszenia właściwości mechanicznych. Opóźnione wiązanie oraz wolniejszy przebieg procesu hydratacji zmniejsza ryzyko uszkodzeń w wyniku naprężeń termicznych. Często przy betonowaniu w warunkach wysokich temperatur stosowane są superplastyfikatory. Poprzez istotną poprawę urabialności można wydłużyć czas użycia i szybkość wykonania betonowania, bleeding może poprawić warunki dojrzewania, lecz skurcz będzie prawdopodobnie większy. Ponieważ kruszywo stanowi ok. 70% wagi betonu, jego temperatura istotnie wpływa na temperaturę mieszanki betonowe. Obniżenie temperatury kruszywa o 1^oC może spowodować obniżenie temperatury mieszanki betonowej o 0,5^oC. W określonych warunkach chłodzenie kruszywa może być efektywnym dodatkiem w celu otrzymania założonej niskiej temperatury betonu.

Skład mieszanki. Oczywiście beton musi spełniać wszystkie typowe wymagania jak beton zwykły. Należy utrzymywać niską zawartość cementu, tylko taką która pozwoli na otrzymanie odpowiedniej wytrzymałości, a także stosować dodatki mineralne i domieszki chemiczne. Jeśli nie sformułowano dodatkowych wymagań opad stożka powinien być większy niż 7,5 cm. Należy koniecznie przeprowadzić próby zaprojektowanego betonu w warunkach zbliżonych do przewidywanych na budowie w celu zweryfikowania zaprojektowanego składu.

Produkcja i transport mieszanki. Przede wszystkim urządzenia stosowane do produkcji i transportu betonu winny zapewniać prawidłowe wykonanie betonu w warunkach żądanych w projekcie. Należy zapewnić pełną kontrolę produkcji i transportu mieszanki, zwracając szczególną uwagę na przestoje związane z awariami sprzętu, gdyż ryzyko uszkodzenia sprzętu jest nieporównywalnie wyższe niż w normalnych warunkach. Ze względu na częsty fakt wykonywania robót w okresie nocnym, należy zwrócić szczególną uwagę na bezpieczeństwo pracy.

Temperatura betonu. Temperaturę betonu trzeba utrzymywać na możliwie najniższym poziomie. Ponieważ kruszywa w betonie jest najwięcej najważniejsze jest utrzymanie na niskim poziomie właśnie temperatury kruszywa, najlepiej przez składowanie w cieniu oraz spryskiwanie kruszywa grubego wodą (parowanie obniża temperaturę), może to jednak utrudniać kontrolę ilości wody w mieszance. Woda jeśli nie jest dozowana z wodociągu musi być składowana w zasobnikach pomalowanych na jasny kolor w zacienionym miejscu. Jeśli jest to możliwe zbiorniki z wodą można ocieplić. Mieszarka, zasobniki oraz mieszalnik na samochodzie powinny być pomalowane na jasny kolor (jeśli są pomalowane na czarno temperatura mieszanki betonowej tylko w trakcie mieszania może wzrosnąć nawet o 2^oC). Pewne korzyści może przynieść polewanie zasobników lub bębnów mieszarek wodą przed umieszczeniem w nich mieszanki i w trakcie procesów, jednakże ma to marginalne znaczenie. Wszystkie procesy obniżania temperatury mieszanki betonowej muszą być odpowiednio wcześniej zabezpieczone a dostarczanie ochłodzonych materiałów i mieszanki betonowej musi przebiegać bez zakłóceń.

Dozowanie składników, mieszanie i transport. Procesy te nie różnią się zasadniczo od tych wykonywanych przy betonowaniu w warunkach normalnych. Intensywność mieszania musi być jednak niższa, aby mieszanka betonowa nie uległa ogrzaniu w trakcie mieszania. Również w trakcie transportu samochodem mieszalnikiem należy ograniczyć liczbę obrotów w takcie transportu (wg zaleceń USA nie więcej niż 300 obr, chyba że konieczne jest dodatkowe mieszanie np. w wyniku dodania domieszek). W okresie betonowania w gorących warunkach należy unikać mieszania składników w mieszalnikach samochodowych ze względu na trudności w uzyskaniu mieszanki betonowej o odpowiedniej konsystencji (nie ma możliwości kontroli zmian wilgotności kruszywa, a nawet niewielka zmiana rzędu 0,5% może istotnie wpływać na konsystencję mieszanki). Szczególną uwagę należy zwrócić na zgodność opadu stożka z zaprojektowanym. Jeśli po dostarczeniu mieszanki na plac budowy konsystencja mieszanki betonowej nie jest właściwa, można ją uzyskać stosując domieszki chemiczne i dodatkowo mieszając w mieszalniku. Wodę można dodawać tylko w tedy jeśli w projekcie robót przewidziano taki proces i w ilości nie przekraczającej dozwolonej w projekcie ilości.

Układanie i pielęgnacja. Wykonywanie robót betonowych w okresie wysokich temperatur winno spełniać wszystkie konieczne warunki jak przy wykonywaniu robót w warunkach normalnych (należy uniknąć segregacji w trakcie transportu, mieszankę umieszcza się we właściwym miejscu, w sposób umożliwiający jego prawidłowe zagęszczenie i prawidłowe wykonanie połączeń, z zastosowaniem odpowiednich do warunków metod pielęgnacji. Występuje jednak szereg różnic i obostrzeń. Kolejność betonowania, jeśli to jest możliwe powinna dążyć do zminimalizowania ekspozycji konstrukcji na niesprzyjające warunki. Należy również pamiętać o możliwości szoku termicznego spowodowanego przez różnice temperatury w dzień i w nocy lub deszcz spadający na nagrzane powierzchnie betonu. Personel wykonujący pracy musi być w pełni świadomy niszczycielskiej siły kombinacji czynników pogodowych. Konieczne jest przygotowanie systemu obserwacji pogody w miejscu betonowania aby na bieżąco reagować na jej zmiany. Organizacja betonowania musi być przygotowana w najdrobniejszych szczegółach, aby uniknąć przestojów a betonowanie wykonać możliwie jak najszybciej. Częstym przypadkiem jest bowiem dostarczenie mieszanki betonowej nim miejsce betonowania jest gotowe (dotyczy to szczególnie pierwszego zarobu w danym dniu). Trzeba również zwrócić uwagę na ruch uliczny, który może być przyczyną istotnych zakłóceń. Jeśli to możliwe, dostawy należy planować w trakcie minimalnego ruchu drogowego lub zabezpieczyć bezkolizyjną dostawę. Stosowane urządzenia muszą zapewniać sprawne wykonanie betonu i gwarantować efektywną pracę nawet w przypadku stosowania mieszanek betonowych o obniżonej urabialności, szczególnie dotyczy to wibratorów o odpowiedniej intensywności. Wszystkie urządzenia w miarę możliwości powinny być w trakcie wykonywania robót w cieniu. Dodatkowo rurociągi winny być pomalowane na biało i chronione przez przykrycie np. wilgotną wełną mineralną. Istotne znaczenie ma również zapewnienie odpowiedniej łączności między pracownikami. Przed betonowaniem należy zgromadzić materiały i przygotować warunki do intensywnej pielęgnacji. Należy zwrócić uwagę, że mieszanka betonowa staje się po ułożeniu bardzo szybko trudno urabialna, w związku z tym ilość podawanej mieszanki musi być dostosowana do możliwości układania i zagęszczania. Deskowania i rejon betonowania można chłodzić wytwarzając mgłę wodną, intensywność zraszania musi być taka aby nie uszkodzić ułożonego betonu. Po ułożeniu beton należy natychmiast osłonić np. za pomocą folii. To działanie może podnieść temperaturę betonu, lecz ważniejsze jest niedopuszczenie do odparowania wody. Odparowanie wody jest przyczyną powstania skurczu plastycznego i pęknięć. Pielęgnacja musi być bardzo intensywna, szczegółowo omówiona wcześniej

13. Beton natryskowy.

Technologia wykonywania betonu natryskowego charakteryzuje się specyficznym sposobem układania mieszanki betonowej, polegającym na jej natryskiwaniu na podłoże (np. skała, mur, beton, tynki, izolacje, deskowanie, stal). W trakcie natryskiwania mieszanka betonowa wyrzucana jest z dyszy natryskowej z dużą energią kinetyczną, przez co po ułożeniu uzyskuje właściwą przyczepność do podłoża, dobrą stabilność wewnętrzną oraz należyte zagęszczenie. Dzięki temu natryskiwanie stwarza duże możliwości dotyczące wykonywania cienkościennych konstrukcji betonowych i żelbetowych, powłok ochronnych, a także remontów i rekonstrukcji wszelkiego rodzaju obiektów budowlanych. Schemat technologii betonu natryskowego przedstawia rysunek. w procesie natryskiwania występuje zespolenie kilku oddzielnych operacji technologicznych: transportowania, układania i zagęszczania mieszanki betonowej. Natryskiwanie mieszanki betonowej na podłoże odbywa się cienkimi warstwami, zwykle grubości kilku centymetrów. Wyróżnia się dwie podstawowe metody wykonywania betonu natryskowego metodę suchą i metodę mokrą.

13.1. Metoda sucha. (schemat technologiczny) Proces technologiczny w metodzie suchej jest ciągiem następujących operacji, w skład których wchodzi:

• dokładne wymieszanie cementu, piasku i kruszywa (maksymalna wilgotność 3 -6%);

• dozowanie suchej mieszanki cement - kruszywo do specjalnego pojemnika pneumatycznego (maszyny do natrysku);

• dozowanie z podajnika suchej mieszanki do węża transportującego;

• transport suchej mieszanki za pomocą sprężonego powietrza (tzw. strumieniem rozrzedzonym) wężem podającym do dyszy natryskowej;

• dozowanie wody; dysza ma zamontowany wewnątrz perforowany rozdzielacz (komorę wodną), przez który wprowadza się wodę pod ciśnieniem i miesza z innymi składnikami przelatującymi przez dyszę w strumieniu sprężonego powietrza; dopływ wody zarobowej jest regulowany ręcznie przez operatora dyszy, a woda dostaje się do przewodu tłocznego w postaci kurtyny wodnej; mieszanie wody z suchą mieszanką betonową odbywa się w końcowym odcinku dyszy natryskowej o długości zwykle ok. 0,2 m oraz poza nią; ze względu na bardzo krótki czas mieszania składników suchych z wodą w dyszy celowe jest doprowadzenie 50% wody w rurociągu elastycznym pierścieniem umieszczonym 5 m przed dyszą;

• wyrzucenie zaprawy lub mieszanki betonowej z dużą prędkością z dyszy natryskowej na powierzchnię, która jest betonowana.

Metodę suchą stosuje się z powodzeniem od ponad 50 lat.

13.2. Metoda mokra. (schemat technologiczny) Proces technologiczny w metodzie mokrej jest ciągiem następujących operacji, w skład których wchodzi:

• mieszanie wszystkich składników mieszanki betonowej łącznie z wodą i ewentualnymi domieszkami i dodatkami;

• wprowadzenie mokrej mieszanki betonowej do komory urządzenia podającego (maszyny do natrysku);

• dozowanie z podajnika mieszanki do węża transportującego;

• transport mokrej mieszanki betonowej pneumatycznie (strumieniem z niską koncentracją materiału) lub hydraulicznie (pełnym przekrojem) wężem podającym do dyszy natryskowej;

• doprowadzenie w przypadku transportu hydraulicznego w dyszy sprężonego powietrza w celu zwiększenia prędkości wylatującej mieszanki i jej rozpylenia;

• wyrzucenie zaprawy lub mieszanki betonowej z dużą prędkością z dyszy natryskowej na powierzchnię, która jest betonowana.

13.3. Porównanie metod mokrej i suchej. Wybór metody natryskiwania zależy głównie od miejsca, rodzaju i wielkości robót oraz wymaganego zasięgu podawania rurociągiem do dyszy natryskowej. Beton konstrukcyjny może być wykonywany jedną jak i drugą metodą. Różnice w cechach technologicznych, które mogą być brane pod uwagę przy wyborze jednej z podanych metod są następujące:

Metoda sucha:

• możliwość dostawy gotowych suchych mieszanek (w workach) do miejsca prowadzenia robót;

• brak dokładnej kontroli ilości dozowanej wody zarobowej (konsystencji mieszanki), a jakość betonu zależy od kwalifikacji operatora dyszy dozującego wodę;

• możliwość uzyskania minimalnego współczynnika W/C, co daje pozytywny wpływ na jakość gotowego betonu;

• niewrażliwość lub mała wrażliwość na przerwanie procesu, również na dłuższy okres, wynikająca z możliwości przechowywania w instalacji suchej mieszanki;

• duży zasięg transportu rurociągiem z maszyny do dyszy natryskowej;

• pneumatyczny transport suchej mieszanki;

• większa ilość odskoku;

• niejednorodność - wyraźne uwarstwienie, ponieważ homogenizacja suchej mieszanki z wodą w momencie osiągnięcia powierzchni natryskiwanej nie jest zakończona;

• większe zapylenie (szczególnie w pomieszczeniach zamkniętych).

Metoda mokra:

• mniejsza ilość odskoku;

• mieszanka w wyniku uprzedniego lepszego wymieszania jest bardziej jednorodna;

• stałość współczynnika W/C w trakcie procesu natryskiwania betonu;

• wyższy niż w metodzie suchej wskaźnik W/C;

• możliwość stosowania transportu pneumatycznego lub hydraulicznego;

• ograniczony zasięg transportu rurociągiem do dyszy natryskowej;

• często pulsacyjny charakter wytrysku mieszanki betonowej z dyszy natryskowej i związane z tym trudniejsze operowanie dyszą;

• trudności w przerwaniu procesu - możliwość wiązania mieszanki betonowej w instalacji maszyny do natrysku i mogąca stąd wynikać konieczność czyszczenia maszyny przy każdej dłuższej przerwie.

Podsumowując, metoda sucha jest odpowiedniejsza do prowadzenia niewielkich robót, do wykonywania warstw ochronnych, przy konieczności częstych zmian miejsca i czasu wykonywanych robót. Metoda mokra jest wskazana przy wykonywaniu konstrukcji monolitycznych o dużym froncie robót, zapewniającym utrzymanie ciągłości procesu natrysku oraz w pomieszczeniach zamkniętych.

13.4. Parametry technologiczne procesu natryskiwania betonu. Podstawowymi parametrami procesu natryskiwania, które w decydującym stopniu wpływają na przebieg i efekt procesu natryskiwania betonu są: prędkość wylotowa mieszanki betonowej z dyszy natryskowej oraz odległość dyszy natryskowej od powierzchni natryskiwanej. Ustalenie optymalnych wartości tych parametrów, wobec dużej różnorodności stosowanych maszyn oraz warunków prowadzenia robót jest praktycznie niemożliwe. Na podstawie przeprowadzonych badań i z praktyki wykonywania procesu natrysku można określić jedynie przedział zalecanych parametrów procesów:

w metodzie suchej:

• prędkość wylotu mieszanki betonowej z dyszy natryskowej: 15 - 30 m/sek

• odległość dyszy natryskowej od powierzchni natryskiwania: 0,75 - 0,9 m

w metodzie mokrej:

• prędkość wylotu mieszanki betonowej z dyszy natryskowej: 20 - 50 m/sek

• odległość dyszy natryskowej od powierzchni natryskiwania: 0,75 - 0,9 m

Optymalne parametry technologiczne dotyczące różnych rodzajów i typów urządzeń podaje zwykle producent w instrukcji eksploatacji; w razie niepodania - należy je ustalić doświadczalnie.

13.5. Zastosowanie betonu natryskowego. Beton natryskowy ze względu na jego cechy fizyko-mechaniczne (wodoszczelność, mała porowatość, mrozoodporność i dobra przyczepność) oraz technologię wykonania, jest szeroko stosowany w budownictwie światowym. Beton natryskowy niejednokrotnie jest bardziej ekonomiczny niż beton tradycyjny z powodu mniejszych wymagań związanych z formowaniem, a także ze względu na to, że wymaga jedynie małego, przenośnego sprzętu do jego produkcji i układania.

Stosuje się go do wykonywania:

• konstrukcji monolitycznych żelbetowych i betonowych, prefabrykowanych, krzywoliniowych, cienkościennych, powłokowych (bez użycia lub z użyciem jednostronnych deskowań), basenów, zbiorników na wodę, oczyszczalni ścieków itp

• powłok ochronnych na murach ceglanych, betonie, skale i stali;

• osłon stali konstrukcyjnych w celu zabezpieczenia przed ogniem i wzmocnienia;

• wzmacniania płyt betonowych oraz ścian betonowych i ceglanych;

• remontów i rekonstrukcji obiektów budowlanych, np. naprawy betonów uszkodzonych przez korozję, napraw konstrukcji uszkodzonych ogniem, wzmocnienia wytrzymałości konstrukcji, naprawy mostów i wiaduktów, tam, zapór, a także jako ochronę przed wpływem czynników atmosferycznych.

13.6. Zespół roboczy wykonujący beton natryskowy - skład i wymagane kwalifikacje. Zespół roboczy powinien być podzielony na pracowników obsługujących poszczególne urządzenia lub wykonujących poszczególne czynności. Zespołem kieruje brygadzista. Zespół obsługujący sprzęt powinien pracować w następującym składzie:

brygadzista 1 pracownik

przygotowanie mieszanki 2-4 pracowników

natryskiwanie mieszanki

operator dyszy natryskowej 1 pracownik

pomocnik operatora dyszy natryskowej 1 pracownik

obsługa urządzenia do natrysku 1 pracownik

wykończenie i pielęgnacja powierzchni 1-3 pracowników

Razem 7-11 pracowników

Ponieważ jakość betonu natryskowego w dużym stopniu zależy od doświadczenia wykonującego zespołu zatrudnieni pracownicy (a w szczególności operator dyszy natryskowej) powinni być odpowiednio przeszkoleni i mieć duże osobiste doświadczenie w wykonywaniu betonu natryskowego.

13.5. Warunki techniczne wykonania betonu natryskowego.

Przygotowanie powierzchni pod beton natryskowy. Prawidłowe i staranne przygotowanie powierzchni jest jednym z zasadniczych elementów poprawnego wykonania betonu natryskowego. Powierzchnia musi być oczyszczona z zanieczyszczeń, nie może być sucha, zmrożona, gąbczasta lub z wodą na powierzchni. W przypadku natrysku na grunt jego powierzchnia musi być zagęszczona i nawilżona. W przypadku natrysku na powierzchnię istniejących konstrukcji, musi być ona najpierw oczyszczona z luźnych fragmentów materiału partii skorodowanych, a następnie oczyszczona przez piaskowanie lub strumieniem wody. Aby uzyskać dobre połączenie nowej konstrukcji ze starą, należy nadać istniejącej powierzchni odpowiednią szorstkość. Natryskiwana powierzchnia powinna być nawilżona, przy układaniu kolejnych warstw, warstwy poprzednie powinny być oczyszczone sprężonym powietrzem. Podczas natrysku podłoże lub konstrukcja nie może być wprawiana w drgania, a w przypadku natrysku betonu na deskowanie należy stosować warstwy środków antyadhezyjnych.

Określanie grubości warstwy natryskiwanej. Wykonuje się za pomocą specjalnych marek zamocowanych do konstrukcji lub naciągniętego w maksymalnym stopniu drutu w kierunku poziomym i pionowym równolegle do podłoża.

Zbrojenie. Podobne jak zbrojenie w konstrukcjach wykonywanych w zwykły sposób. Wkładki należy umocować tak do podłoża i ustabilizować, aby uniemożliwić przemieszczanie się i nadmierne drgania przy natryskiwaniu.

Natryskiwanie mieszanki betonowej. Przed przystąpieniem do wykonywania konstrukcji należy wykonać w warunkach rzeczywistych próby natryskiwania w celu sprawdzenia składu mieszanki, wyregulowaniu ilości wody dozowanej do dyszy, ustalenia optymalnych parametrów natrysku, sprawdzenia działania maszyn i urządzeń, kwalifikacji i zgrania zespołu.

Podczas natrysku należy przestrzegać następujących zaleceń:

• natrysk mieszanki wykonywać za pomocą płynnych, kołowych lub wahadłowych ruchów dyszy natryskowej stopniowo zwiększając grubość warstwy;

• dysza natryskowa powinna być trzymana prostopadle do powierzchni natryskiwanej i w odpowiedniej odległości; przy natryskiwaniu na powierzchnie zbrojone strumień mieszanki powinien mieć odpowiednią energię. Jeśli dysza jest zbyt daleko lub prędkość wylotowa mieszanki jest zbyt mała to za prętami zbrojenia mogą się tworzyć pustki nie wypełnione zaprawą.

• natryskiwanie płaszczyzn pionowych należy prowadzić od dołu pasami o szerokości ok. 1 m.

Nie należy prowadzić natrysku w trakcie deszczu, upałów oraz przy silnym wietrze. Po wykonaniu natrysku należy do pielęgnacji ułożonej warstwy. Do natryskiwania kolejnej warstwy można przystąpić po 8 - 24 h.

Odskok. Skład mieszanki betonowej przed natryskiem odbiega od składu ułożonego betonu. Wielkość odskoku zależy od prędkości natrysku, odległości dyszy od powierzchni natryskiwania, rodzaju zbrojenia, kwalifikacji obsługi. Zmiany składu są na tyle istotne (tablica) że muszą być brane pod uwagę przy projektowaniu betonu. Pomimo, że odskok grubszych frakcji jest znaczny ich obecność jest konieczna ze względu na uzyskanie odpowiedniego stopnia zagęszczenia betonu (cząstki uderzając zagęszczają ułożoną wcześniej mieszankę). Wielkość odskoku w zależności od powierzchni natryskiwania przedstawia tablica. Oczywiście mieszanka betonowa z odskoku nie może być powtórnie użyta, można ją poddać recyklingowi w celu odzyskania kruszywa. Powierzchnie sąsiadujące z powierzchnią natryskiwaną należy chronić przed odskokiem.

Wykończenie powierzchni. Z pkt widzenia technologii betonu nie jest konieczne specjalne wykończenie powierzchni betonu natryskowego. Jeśli konieczne jest specjalne wykończenie powierzchni, natryskuje się dodatkową warstwę z drobnoziarnistej zaprawy.

14. Beton wysokowartościowy.

14.1. Istota BWW. Teoretyczne podstawy uzyskiwania BWW są znane już od dawna. Wytrzymałość i trwałość betonu uzależnia się od wskaźnika W/C, stopnia hydratacji cementu  oraz wskaźnika porowatości betonu. Generalnie dla określonego stopnia hydratacji cementu o wytrzymałości betonu decyduje stosunek W/C. Zakładając pełne zagęszczenie mieszanki betonowej, dla danego wieku i normalnej temperatury, wytrzymałość betonu może być określona jako odwrotnie proporcjonalna do wskaźnika W/C.

O urabialności mieszanki betonowej betonu zwykłego decydują, pomijając metodę technologiczną realizacji procesu (układ obciążeń) która jest z reguły narzucona, właściwości reologiczne mieszanki betonowej. W mieszance betonowej betonu zwykłego głównymi czynnikami wpływającymi na właściwości reologiczne są stosunek ilości wody do cementu, stosunek ilości kruszywa do zaczynu cementowego, uziarnienie kruszywa, oraz zawartość wody w mieszance betonowej. Dobra urabialność jest zazwyczaj utożsamiana wprost z dużą ilością wody w mieszance betonowej, a początkowa ilość wody w mieszance betonowej (z reguły wyższa od ilości potrzebnej do pełnej hydratacji) jest dobierana dla uzyskania odpowiedniej urabialności.

W rezultacie, o wytrzymałości betonu decyduje ten sam czynnik który kontroluje urabialność mieszanki betonowej - ilość wody w mieszance betonowej. Otrzymanie BWW wymaga założenia niskiego wskaźnika W/C, jednakże wraz ze zmniejszaniem ilości wody zarobowej w mieszance betonowej staje się ona coraz mniej podatna na powszechnie stosowane technologie formowania, co uniemożliwia prawidłowe wykonanie betonu. W technologii betonu zwykłego z tego powodu powszechnie stosowano mieszanki o W/C od 0,45 do 0,60, nie pozwalające na uzyskanie wysokich wytrzymałości. Utrudnione również było stosowanie mikrowypełniaczy poprawiających mikrostrukturę betonu, lecz wyraźnie pogarszających urabialność, w wyniku ich dużej wodożądności. Betony o wytrzymałości większej od 60 MPa uzyskiwano stosując specjalne techniki zagęszczania, np. prasowanie, walcowanie. Są to jednak technologie drogie i możliwe właściwie do stosowania tylko przy formowaniu prefabrykatów.

W efekcie rozwój i praktyczne stosowanie BWW były skutecznie zahamowane barierą urabialności - brakiem możliwości wykonania mieszanki betonowej o niskim W/C i odpowiedniej urabialności. Sytuację tą zmieniło dopiero wprowadzenie superplastyfikatorów, pozwalających na obniżenie wskaźnika W/C przy zachowaniu odpowiedniej urabialności betonu. Wraz z dodatkiem pyłu krzemionkowego, aktywnego mikrowypełniacza poprawiającego mikrostrukturę betonu, pozwoliło to na uzyskiwanie betonów o wytrzymałości ponad 100 MPa.

Silny związek pomiędzy wytrzymałością na ściskanie, urabialnością i ilością wody w mieszance betonowej powoduje że kontrola składu i właściwości mieszanki betonowej BWW nabiera szczególnego znaczenia. Właściwości mieszanki betonowej mogą być różne w różnych zarobach z powodu zmian jej składu, warunków mieszania i transportu, warunków zewnętrznych itp. BWW jest szczególnie wrażliwy na niewielkie nawet zmiany ilości wody. Jej ubytek utrudnia wykonanie betonu z powodu zmian właściwości reologicznych mieszanki betonowej, natomiast nawet nieznaczny nadmiar (mało istotny dla betonów zwykłych) znacznie obniża jego wytrzymałość na ściskanie.

14.2. BWW jest to kompozyt cementowo-kruszywowy o gwarantowanej wytrzymałości na ściskanie R_bG co najmniej 60 MPa. Definicja ta obejmuje również beton lekki o gęstości większej niż 1200 kg/m³. BWW może być wykonywany na budowie lub w wytwórni za pomocą powszechnie stosowanych technologii. Do jego produkcji stosowane są tradycyjne składniki o wysokiej jakości (cement, kruszywo naturalne, kruszywo lekkie itd.), domieszki uplastyczniające i upłynniające, aktywne mikrowypełniacze oraz inne domieszki i dodatki. BWW jest zazwyczaj projektowany do spełnienia określonych wymagań użytkowników, a zakres jego stosowania wynika ze spełnienia wymagań użytkowych oraz z uzyskiwanych korzyści ekonomicznych, gdyż pomimo wyższej ceny jednostkowej w porównaniu do betonów zwykłych koszt konstrukcji może być niższy.

BWW znalazł zastosowanie przede wszystkim w konstrukcjach budynków wysokich, mostów, wiaduktów i budowlach morskich. Ponadto stosowany jest do obudów tuneli, w nawierzchniach drogowych i w budownictwie przemysłowym. W większości przypadków wysoka wytrzymałość na ściskanie nie jest jedynym, a nawet głównym, powodem jego zastosowania. Przede wszystkim o przydatności BWW decydują wymagania trwałości. Właściwości BWW mające podstawowe znaczenie w różnych zastosowaniach konstrukcyjnych przedstawiono w tablicy 1. Właściwości BWW, ze względu na dużą jednorodność struktury, różnią się istotnie od właściwości betonu zwykłego.

14.3. Właściwości mieszanki betonowej BWW.

Urabialność. Wymóg dobrej urabialność jest podstawowym warunkiem przy projektowaniu BWW. Zależnie od potrzeb stosuje się mieszanki BWW o urabialności mierzonej opadem stożka od 6 (roboty drogowe) do 20 i więcej cm. Mieszanka betonowa BWW z powodu niskiego wskaźnika W/C, dodatku superplastyfikatora i dodatków mineralnych zachowuje się jednak inaczej niż mieszanka betonowa betonu zwykłego, a tradycyjne testy urabialności nie są w stanie oddać tych różnic. Konieczne jest stosowanie testów reometrycznych.

Ciepło hydratacji. Ze względu na niski wskaźnik W/C i szybkie zakończenie procesu hydratacji (brak wody w betonie), całkowite ciepło hydratacji na kilogram cementu jest znacznie mniejsze w BWW niż w betonie zwykłym. Jednakże, z powodu znacznej zazwyczaj ilości cementu, występuje zwiększone ryzyko mikropęknięć termicznych, przede wszystkim w masywnych elementach.

14.4. Właściwości BWW.

Wytrzymałość na ściskanie. Wytrzymałość na ściskanie BWW mieści się w granicach 60-130 MPa. Szybkość wzrostu wytrzymałości na ściskanie jest w początkowym okresie dojrzewania dużo większa niż w betonie zwykłym. Po 28 dniach dojrzewania BWW wykazuje generalnie niższy przyrost wytrzymałości na ściskanie, spowodowany brakiem wolnej wody do dalszej hydratacji oraz osiągnięciem możliwości wytrzymałościowych kruszywa.

Trwałość. BWW charakteryzuje się szczelną i jednorodną strukturą, oraz prawie całkowitą eliminacją otwartych porów kapilarnych i z tego względu jest bardziej trwały niż beton zwykły. O trwałości BWW decyduje przede wszystkim dodatek pyłu krzemionkowego i inny dodatków mineralnych. W chwili obecnej dostępna jest ograniczona ilość informacji dotyczących trwałości BWW, zagadnienie z nią związane są jednak przedmiotem intensywnych badań.

Odporność na agresję chemiczną. Odporność na agresję chemiczną BWW jest znacznie wyższa niż betonu zwykłego dzięki zastosowaniu pyłu krzemionkowego. Pył krzemionkowy powoduje zmniejszenie przenikalności chlorków, zwiększenie odporności na działanie kwaśnych wód oraz wzrost odporności na korozję alkaliczną, głównie dzięki uszczelnieniu struktury betonu, zwiększonej zdolności do wbudowywania obcych jonów (Cl^-, Na⁺, K⁺) oraz zmniejszeniu ilość wodorotlenku wapniowego.

Mrozoodporność. Ogólnie, dla BWW o niskim W/C, ze względu na brak wody zdolnej do zamarzania, mrozoodporność jest wysoka. Uzyskano pełną mrozoodporność dla betonów bez dodatku środka napowietrzającego dla 140-250 cykli zamrażania. Jednakże szereg badań wskazuje na konieczność dodawania środka napowietrzającego nawet przy wskaźniku W/C = 0,25 ze względu na możliwość termicznego zniszczenia zmęczeniowego, spowodowanego przez zbyt duże różnice współczynnika rozszerzalności cieplnej kruszywa i matrycy zaczynu.

Korozja zbrojenia. Szczelna struktura BWW utrudnia wnikanie CO₂ w głąb betonu, a szereg badań wykazało niemal całkowity brak karbonizacji. Zastosowanie pyłu krzemionkowego w BWW obniża wprawdzie jego pH do poziomu 11, co może zwiększać podatność zbrojenia na korozję, jednak odporność BWW na dyfuzję chlorków jest, dzięki większej szczelności, wyższa niż betonu zwykłego. Ponadto dodanie pyłu krzemionkowego istotnie zwiększa oporność elektryczną betonu zwiększając odporność na korozję.

Ścieralność. Ścieralność BWW jest znacznie mniejsza niż betonu zwykłego i dorównuje ścieralności granitu.

Ognioodporność i ogniotrwałość. BWW charakteryzuje się większą utratą wytrzymałości w temp. 100-350^oC niż beton zwykły. W związku z tym, oraz dzięki mniejszej przepuszczalności, ryzyko zniszczenia konstrukcji z BWW jest większe.

14.5. Skład BWW i zasady jego doboru.

Skład BWW oraz zasady jego doboru oparte są na podobnej koncepcji jak betonu zwykłego. Podstawowym celem jest osiągnięcie kompozytu o minimalnej porowatości i mikrostrukturze bardziej jednorodnej niż w betonach zwykłych. Praktyczną drogą do uzyskania BWW jest maksymalne obniżenie ilości wody przy zachowaniu dobrej urabialności z wyeliminowaniem bleedingu, segregacji i wtrąceń pęcherzy powietrza, stosowanie cementów wysokich marek i aktywnych mikrowypełniaczy (najlepiej pylastej amorficznej krzemionki). Zapewnienie odpowiedniej urabialności przy niskim wskaźniku W/C wymaga stosowania domieszek uplastyczniających i upłynniających

Cement. Założenie niskiego wskaźnika W/C mieszanek betonowych BWW wymaga zastosowania cementu w ilości 400-500 i więcej kg/m³. Najczęściej do BWW stosowane są zwykłe cementy portlandzkie dobrej jakości, staranne dobrane ze względu na skład chemiczny i mineralny oraz stopień rozdrobnienia. Cementy specjalne są do BWW stosowane rzadko.

Kruszywo o normalnej gęstości. Jakość kruszywa jest podstawowym czynnikiem wpływającym zarówno na właściwości mieszanki betonowej BWW jak i stwardniałego betonu. W BWW kruszywo często decyduje o wytrzymałości betonu. Kruszywa łamane dobrej jakości (np. granit, sjenit) pozwalają na uzyskiwanie wytrzymałości 120-140 MPa, kruszywa najwyższej jakości (diabaz, jaspis) nawet do 170 MPa.

Kruszywo lekkie. Do BWW stosowane są kruszywa lekkie pochodzenia sztucznego, najczęściej ceramiczne porowate, o wytrzymałości od 60-120 MPa i większej. Kruszywa te charakteryzują się dużą ilością otwartych porów, porowatością od 45 do 60% oraz gęstością objętościową od 1,00 do 1,54 g/cm³. Niektóre z kruszyw lekkich odznaczają się zeszkliwioną gęstą powłoką na powierzchni, co istotnie zmniejsza ilość otwartych porów. Zazwyczaj kruszywem lekkim zastępowane są frakcje od 4 mm wzwyż.

Dodatki mineralne. Spośród wielu stosowanych domieszek mineralnych zdecydowanie najefektywniejszym i najczęściej stosowanym dodatkiem umożliwiającym uzyskanie BWW jest pył krzemionkowy. Pył krzemionkowy do BWW jest stosowany najczęściej w dawce do 20% ilości cementu i zapewnia prawie dwukrotny wzrost wytrzymałości na ściskanie betonu. Najważniejsze z efektów dodania pyłu krzemionkowego to: ograniczenie wewnętrznego bleedingu, bardziej szczelne upakowanie drobnych cząstek na powierzchni ziaren kruszywa eliminujące efekt ściany, zmniejszenie wielkości i wskaźnika orientacji powstających na powierzchni ziaren kruszywa kryształów CH oraz częściowe zastąpienie CH i ettringitu przez strukturę zawierającą głównie gęsty amorficzny CSH. Obok pyłu krzemionkowego stosowane są również różne popioły lotne, metakaolin o podobnym działaniu lecz mniejszej zawartości krzemionki i mniejszej powierzchni właściwej.

Domieszki uplastyczniające i upłynniające. Domieszki uplastyczniające i superplastyfikatory dodawane są do BWW w celu zachowania wymaganej urabialności mieszanki betonowej przy znacznym obniżeniu wskaźnika W/C. Ze względu na zdecydowanie słabsze działanie plastyfikatory są stosowane do mieszanek betonowych BWW rzadko, a jeśli, to w kombinacji z superplastyfikatorem. Superplastyfikator dozowany jest do mieszanki betonowej BWW najczęściej w dawce 1-5% ilości spoiwa (cement +pył krzemionkowy). Stosowanie tak dużych dawek superplastyfikatora, szczególnie typu SNF może powodować zwiększone napowietrzenie mieszanki betonowej oraz wyraźne opóźnienie czasu wiązania cementu. Efektywność działania superplastyfikatorów jest zależna od ich dawki, rodzaju i procedury dozowania, a także od wskaźnika W/C, rodzaju i składu chemicznego stosowanego cementu, rodzaju i uziarnienia kruszywa, obecności innych domieszek i dodatków oraz czynników zewnętrznych. Dawka superplastyfikatora również powinna być określane doświadczalnie.

Inne domieszki. Domieszki i dodatki przyśpieszające lub opóźniające czas wiązania cementu, napowietrzające, uszczelniające i in. stosowane są do BWW podobnie jak do betonów zwykłych. Zazwyczaj jednak, wobec zwiększonej szczelności i wytrzymałości BWW, ich stosowanie nie jest potrzebne.

14.6. Projektowanie BWW. Różnorodność nowych czynników branych pod uwagę przy projektowaniu BWW sprawia, że tradycyjne metody określania optymalnego składu (np. metoda trzech równań) są mało przydatne. Przykładowo przy stosowaniu dodatków mineralnych (pyłu krzemionkowego czy popiołu lotnego) nie ma bezpośredniej relacji pomiędzy wytrzymałością na ściskanie a współczynnikiem W/(C+pył), gdyż różna ilość bądź rodzaj dodatku przy stałym W/(C+pył) może powodować bardzo istotne zmiany wytrzymałości. Specyfika stosowania BWW sprawia ponadto, że podstawowym wymogiem podczas jego projektowania jest wymóg zapewnienia mu odpowiedniej urabialności. Najczęściej zalecane jest poszukiwanie proporcji składników za pomocą statystycznych metod optymalizacji. Uzyskane w ten sposób składy wymagają sprawdzenia w konkretnych warunkach, a możliwość ich stosowania, ze względu na specyfikę zastosowanych materiałów (superplastyfikator, pył krzemionkowy, popioły lotne, rodzaj cementu), jest wąska. Należy jednak oczekiwać, że rosnąca wiedza w zakresie rozwiązań optymalnych i wpływu poszczególnych składników na właściwości betonu pozwoli z czasem na ograniczenie liczby doświadczeń.

14.7. Technologia wytwarzania BWW. Technologia wytwarzania BWW nie różni się od technologii wytwarzania betonów zwykłych. Różnice wynikają z ograniczeń związanych ze specyfiką składu i stosowanych materiałów, a szczególnie domieszek i dodatków. Przy produkcji BWW konieczna jest bardzo dobra jakość wszystkich składników i ścisłe zachowanie ustalonych ich proporcji (przede wszystkim wskaźnika W/C i dawki superplastyfikatora), zgodnie z zaprojektowanym składem. Do tego celu niezbędna jest stała, ścisła kontrola składników i mieszanki betonowej we wszystkich etapach produkcji. W celu otrzymania mieszanki betonowej o odpowiedniej urabialności niezbędne jest podczas mieszania przestrzeganie ustalonej kolejności i sposobu dozowania składników, w szczególności dotyczy to momentu dozowania superplastyfikatora. Łatwość wypełniania deskowań, gęstość zbrojenia konstrukcji (dochodząca nieraz do 1000 kg zbrojenia/m³ betonu), a także możliwość pompowania mieszanki betonowej wymaga aby urabialność mierzona opadem stożka wynosiła 20 i więcej cm. Urabialność powinna być zachowana przez cały proces betonowania tj. przez co najmniej godzinę. W związku z tym, w wypadku transportu, dla zachowania odpowiedniej urabialności może okazać się konieczny większy dodatek superplastyfikatora w wytwórni, lub dodawanie superplastyfikatora w dwóch fazach: do wody zarobowej i do mieszanki bezpośrednio przed betonowaniem. Ponadto niezbędna jest kontrola utraty wody przez parowanie przez mieszankę betonową w trakcie transportu i betonowania. Zjawisko to ma niewielkie znaczenie w przypadku mieszanki betonowej betonów zwykłych o dużej ilości wody, jednakże urabialność mieszanki betonowej BWW pogarsza się bardzo silnie w wyniku nawet niewielkiej zmiany ilości wody.

Dzięki uzyskaniu przez BWW znacznej wytrzymałości w pierwszych dniach dojrzewania i twardnienia, możliwe jest dużo szybsze usunięcie deskowań oraz rusztowań i przenoszenie częściowych obciążeń przez elementy betonowe odpowiednio do wymagań po 1 - 7 dniach. Pielęgnacja świeżego BWW jest odmienna niż tradycyjnie stosowana 7-dniowa pielęgnacja betonu zwykłego przez nawilżanie. Wobec braku bleedingu i szybkiego przyrostu wytrzymałości może wystąpić skurcz. Aby uniknąć zarysowań na powierzchni konieczne jest całkowite zabezpieczenie BWW przed utratą wilgoci w ciągu pierwszych dni po betonowaniu. Okres i intensywność pielęgnacji BWW z dodatkiem pyłu krzemionkowego w celu pełnego wykorzystania jego potencjału powinny być zwiększone, o ile to możliwe, do co najmniej 28 dni, jednakże z drugiej strony BWW są mniej wrażliwe na brak pielęgnacji niż betony zwykłe. Zróżnicowanie składów BWW oraz wpływ lokalnych warunków dojrzewania powoduje, że brakuje sprawdzonych zaleceń co do pielęgnacji, terminów rozformowania, dopuszczalnych obciążeń we wczesnych terminach itp. Z tego względu szczególne znaczenie ma staranne przeprowadzenie wstępnych prób i obserwacji na budowie.

15. Warunki techniczne i zasady bhp dotyczące robót zbrojarskich i betoniarskich.

Dostarczone materiały muszą być atestowane i poddane odpowiednim badaniom. Beton musi być wykonany wg recepty i mieć określoną konsystencję. Właściwości betonu należy sprawdzać zgodnie z wymaganiami szczególnej realizacji oraz wymaganiami ogólnymi. Technologię robót należy przyjmować w sposób optymalny dla danych warunków realizacji, biorąc pod uwagę warunki atmosferyczne i temperaturę w trakcie wykonywania robót. Praca wszystkich urządzeń musi być prowadzona zgodnie z instrukcjami ruchowymi dla tych urządzeń. Maszyny należy oczyszczać bezpośrednio po zakończeniu robót oraz przy dłuższych przerwach w pracy.

Złożoność procesu technologicznego, różnorodność występujących materiałów, maszyn i urządzeń, znaczne wymiary i masy przemieszczanych w czasie pracy ładunków, znaczna często wysokość, na której wykonywane są prace, i temu podobne czynniki powodują, że roboty betonowe i żelbetowe zaliczane są do szczególnie niebezpiecznych.

W procesie betonowania należy zwracać szczególną uwagę na:

• Krawędzie deskowań zabezpieczyć poręczami, sprawdzać na bieżąco stan deskowań i pomostów.

• Deskowania i rusztowania powinny być odpowiednio wytrzymałe i nasmarowane środkami antyadhezyjnymi. Odpowiednie ułożenie i zabezpieczenie rurociągów, konieczna jest stała kontrola ich szczelności.

• Podczas rozbierania rurociągów należy bezwzględnie wyłączyć pompę.

• Nie wolno dopuścić do zwiększenia ciśnienia w rurociągu ponad dopuszczalne.

• Ewentualne zatory można usuwać jedynie od strony pompy.

• W trakcie betonowania należy stale obserwować deskowania i bezzwłocznie przerwać roboty w wypadku wystąpienia jakichkolwiek jego przemieszczeń lub uszkodzeń.

• Rozdeskowanie może nastąpić dopiero po uzyskaniu przez beton odpowiedniej dla danego rodzaju elementu wytrzymałości na ściskanie. Pobierać należy również próbki betonu do badań. Rozdeskowanie wykonywać stopniowo poczynając od drugorzędnych elementów konstrukcji.

• Odbiór robót betoniarskich - sprawdza się wymiary elementów i jakość betonu pod względem zagęszczenia i jednolitości struktury, zbrojenie nie może być odsłonięte.

Wykład 13. Technologia robót murowych.

Roboty wstępne i pomocnicze. Narzędzia i urządzenia do robót murarskich. Ogólne zasady wykonywania murów. Roboty murowe w okresie zimowym.

Roboty murowe należą do najstarszych w budownictwie. Mogą być wykonywane najczęściej w całości ręcznie i są stosunkowo trudne do zmechanizowania - zmechanizowane mogą być głównie procesy pomocnicze. Mury wznosi się z cegieł pełnych i drążonych, pustaków, bloków z betonów komórkowych, wiórobetonu, gipsu itp.

1. Roboty wstępne i pomocnicze.

W skład robót wstępnych i pomocniczych przy wykonywaniu murów wchodzą: przygotowanie zapraw, transport materiałów i ustawienie rusztowań.

Przygotowanie zapraw. Przed przystąpieniem do przygotowania zaprawy trzeba ustalić jej proporcję, czyli stosunek ilości jej składników. Obecnie coraz częściej znajdują zastosowanie mieszanki zapraw o specjalnych właściwościach, przygotowywane i konfekcjonowane fabrycznie. Często tego typu zaprawy są integralną częścią systemu budowania wykorzystywanego do wykonania murów. Czynności związane z opracowaniem składu i przygotowaniem zapraw są wtedy ograniczone do minimum. Składniki zapraw i gotowe zaprawy powinny być przechowywane w sposób analogiczny jak składniki betonu. Przy wykonywaniu zapraw należy stosować dozowanie wagowe (co jest ułatwione w przypadku konfekcjonowanych gotowych zapraw), jednakże na budowach stosowane jest dozowanie objętościowe (może być przyczyną uzyskiwania zapraw o różnych właściwościach i tynków o różnych kolorach). Zależnie od przeznaczenia zaprawa powinna charakteryzować się odpowiednią konsystencją. Konsystencję zaprawy mierzy się stożkiem pomiarowym. Zły dobór konsystencji może powodować trudności przy transporcie (powstawanie korków) i układaniu zapraw (spływanie zaprawy lub zbyt mała przyczepność do podłoża). Mieszanie wykonywane jest najczęściej w różnego rodzaju mieszarkach najczęściej grawitacyjnych, mniejsze ilości zapraw mogą być mieszane w wiadrach za pomocą elektronarzędzi. Na większych budowach zaprawy mogą być przygotowywane w centralnych wytwórniach betonu. Ogólne zasady przygotowania zapraw są takie same jak omówione wcześniej zasady mieszania betonów. Transport zapraw może odbywać się w zasobnikach o pojemności 0,25-0,75 m³ i skrzyniach podawanych przez np. żurawie budowlane bezpośrednio na stanowiska robocze, jednak najodpowiedniejsze do transportu poziomo-pionowego zapraw są pompy. Przy zastosowaniu pomp bez sprężarki transport zaprawy jest ciągły, przy użyciu urządzeń pompowo-sprężarkowych cykliczny. Pompy o wydajności ok. 6 m³/h pozwalają na tłoczenie zaprawy poziomo na odległość 200 m lub pionowo na wysokość do 40 m. Pompy o mniejszej wydajności nadają się nie tylko do tłoczenia, ale również do układania zaprawy, wówczas na końcu przewodu umieszcza się specjalną końcówkę - do układania zaprawy lub końcówkę tynkarską pozwalającą na narzucanie zaprawy na powierzchnie tynkowane. Oprócz zaprawy mogą być również narzucane masy tynków cienkich, zaprawy szpachlowe, zaprawy gipsowe. Transport może się odbywać w sposób bezpośredni (do ok. 5 kondygnacji) i pośredni. Sposób pośredni wymaga instalowania zbiorników pośrednich. W dużych obiektach zaprawę podaje się dwustopniowo, najpierw wypełnia się zasobniki na stropach, potem z zasobników pompami o mniejszej wydajności podaje się zaprawę bezpośrednio na mury.

Rusztowania. Celem ustawiania rusztowań jest stworzenie nowej, usytuowanej na odpowiedniej wysokości płaszczyzny roboczej a czasem również składowej. Rusztowania ze względu na miejsce ich stosowania możemy podzielić na wewnętrzne i zewnętrzne, choć podział ten jest nieco sztuczny gdyż trudno jednoznacznie wskazać rusztowanie przeznaczone wyłącznie do robót wewnętrznych.

Rusztowania wewnętrzne przeznaczone są przede wszystkim do robót murowych i wykończeniowych, a ich wysokość zazwyczaj nie przekracza 2 m. Najpowszechniejszym typem takiego rusztowania są rusztowania na kozłach. Kozły lub inaczej stojaki podporowe mogą być wykonane z drewna lub stali. na nich układany jest z desek pomost roboczy. W przypadku konieczności częstego i szybkiego przestawiania rusztowań stosuje się składane rusztowania stolikowe. Poziom pomostu rusztowania w stosunku do poziomu wykonywanej warstwy muru ma decydujący wpływ na wydajność pracy murarza. Mury na każdej kondygnacji w związku z tym dzieli się na poziome pasy o wysokości 1,00-1,20 m. Odpowiednio do tych pasów należy ustawiać pomosty rusztowań. Odpowiednio do tych pasów należy ustawiać pomosty rusztowań. Szerokość pomostów wynosi 1,20-2,50 m. Między licem muru a pomostem pozostawia się szczelinę szerokości 5 cm w celu umożliwienia pionowania muru. Generalnie rusztowania do robót murowych powinny być przenoszone bez użycie żurawi. Przy dużej ilości robót stosuje się rusztowania przestawiane za pomocą żurawi lub przejezdne.

Rusztowania zewnętrzne wznoszone są do wykonywania robót elewacyjnych i tynkarskich. Rusztowania zewnętrzne dzielą się ze względu na konstrukcję na: stojakowe, ramowe, na wysuwnicach oraz mechaniczne pomosty robocze. Ze względu na sposób przemieszczania wyróżniamy rusztowania: przestawne i przejezdne. Rusztowania stojakowe zbudowane są z pionowych podpór - stojaków, odpowiednio usztywnionych i zakotwionych do ściany, oraz z ułożonych na tych podporach pomostów roboczych. W rusztowaniach stojakowych jednorzędowych (obecnie niemal nie stosowanych) pomosty robocze wspierają się na ścianie budynku z jednej strony i na konstrukcji rusztowania z drugiej. W przypadku rusztowań dwurzędowych, ściana budynku jest jedynie stabilnym elementem do którego kotwi się rusztowanie stanowiące samonośną konstrukcję. Najprostszym typem rusztowania stojakowego jest, obecnie coraz rzadziej stosowane, rusztowanie drabinowe. Elementem nośnym rusztowania są tutaj ustawione prostopadle do ściany i zakotwione drabiny, na szczeblach których układane są pomosty robocze. Najnowocześniejsze systemy stalowe dwurzędowe umożliwiają wykonywanie rusztowań o wysokości do 30 m i więcej. Głównymi elementami takich rusztowań są ramy wykonane z rur stalowych lub aluminiowych, rurowe stężenia pionowe i poręcze boczne. Elementy stalowe są zabezpieczane przed korozją poprzez pokrycie warstwą cynku. System uzupełniają podesty robocze wykonane w postaci lekkich blatów pełnych lub perforowanych, z drewna lub metalu. Problem komunikacji, a przy wysokich obiektach może to stanowić istotny problem, rozwiązują specjalne podesty z klapą przełazową i drabiną. Niektórzy producenci, aby nie ograniczać powierzchni roboczej oferują specjalne piony komunikacyjne, w formie klatki schodowej. Szerokość pomostu należy dostosować do rodzaju wykonywanych robót, a do dyspozycji mamy pomosty o szerokości od 70 do 120 cm. Niektóre systemy umożliwiają dodatkowe poszerzenie pomostów za pomocą specjalnych konsol. Przy pracach na niewielkich wysokościach , zarówno wewnątrz jak i na zewnątrz budynku, bardzo pomocne są rusztowania ramowe (np. typu „Warszawa”) Rusztowania takie zbudowane są z ram z rur stalowych lub aluminiowych zaopatrzonych w złączki. Ramy zestawia się w kwadrat, którego kolejne par przeciwległych boków leżą na coraz wyższym poziomie. W ten sposób powstaje wieża o podstawie kwadratu, która może stanowić samodzielne rusztowanie lub jeden z jego elementów składowych. Pomosty robocze mogą być układane na dowolnym poziomie.. Rusztowania takie do pewnej wysokości nie wymagają kotwienia, są również wyposażane w kółka umożliwiające przemieszczanie ich ze stanowiska na stanowisko. Rusztowania na wysuwnicach pozwalają na wykonanie pomostu roboczego na zewnątrz budynku na dowolnej kondygnacji po warunkiem wystąpienia okoliczności umożliwiających zakotwienie wysuwnicy wewnątrz budynku. Maksymalny wysięg wysuwnicy wynosi 1,5 m, a jej minimalna długość wewnątrz budynku powinna być co najmniej 1,5 raza większa. Konstrukcje wysuwnicowe wykonywane są zazwyczaj z drewna i mają zastosowanie do prac elewacyjnych o niewielkim zasięgu. Rusztowania wiszące - stanowią pomost roboczy zawieszony na linach mocowanych do wysięgników ułożonych na stropie lub dachu budynku i odpowiednio obciążonych przeciwwagą lub zakotwionych. Pomost roboczy w rusztowaniach lekkich przemieszcza się po linach dzięki ręcznym wciągarkom wyposażonym w dwie korby. W rusztowaniach wspinających podnoszenie i opuszczanie pomostu odbywa się dzięki silnikom elektrycznym sterowanym ze skrzynki zawieszonej na barierze pomostu. Rusztowania takie można stosować w obiektach o wysokości 100 i więcej metrów. Mechaniczne pomosty robocze mają zastosowanie przy robotach elewacyjnych i mogą pracować przy budynkach o wysokości dochodzącej do 100 m. Mechaniczne pomosty robocze to pomosty robocze zaopatrzone w balustrady, przemieszczające się na pionowym maszcie kratownicowym za pomocą zespołu napędowego. Podstawa masztu jest często wykształcana w formie wózków co istotnie ułatwia przemieszczanie z jednego stanowiska na drugie. Ponieważ praca na rusztowaniach należy do jednej z najbardziej niebezpiecznych prac, przeto niezwykle ważne jest zapoznanie pracowników z zasadami BHP i ich przestrzeganie, oraz rzetelny odbiór wykonanych rusztowań przed rozpoczęciem prac. Niezbędnymi wyposażeniem rusztowań są również plandeki i siatki zabezpieczające, chroniące pracujących przed wpływem warunków atmosferycznych jak i zabezpieczające otoczenie prze niespodziewanym upadkiem narzędzia lub innego przedmiotu.

2. Narzędzia i urządzenia do robót murarskich

Do wyznaczania kierunku pionowego służy pion murarski. Sprawdzanie równości krawędzi i płaszczyzn wykonuje się łata murarską. Do wyznaczania i sprawdzania płaszczyzn służy linia pozioma tzw. ważna linia. Przy robotach murowych używane są poziomnice wężowe i uniwersalne. Warstwomierze stalowe służą do określania za pomocą sznura murarskiego, poziomów poszczególnych warstw muru, a także do zaczepiania sznura i wyznaczania kierunku pionowego krawędzi narożnikowej. Do układania i wyrównywania zaprawy na murze używany jest czerpak murarski lub wiadra blaszane z prostą krawędzią. Poza wymienionymi wyżej urządzeniami i narzędziami murarze korzystają z kielni, młotków murarskich. Do wykonywania skomplikowanych wyprofilowanych słupów i filarów wykorzystuje się specjalne szablony z desek. W przypadku nowoczesnych technologii budownictwa udoskonalonego stosowane są również specjalne urządzenia do rozściełania zaprawy warstwami o odpowiedniej grubości.

3. Ogólne zasady wykonywania murów.

Układanie cegieł na zaprawie składa się z czterech podstawowych czynności:

• położenie kielnią zaprawy w miejsce gdzie będzie leżała cegła i rozłożenie zaprawy tak aby tworzyła warstwę jednakowej grubości;

• nałożenie kielnią niewielkiej ilości zaprawy na boczną powierzchnię cegły, która będzie przylegać do spoiny pionowej;

• wciśnięcie cegły w rozłożoną zaprawę i lekkie przesunięcie jej ku spoinie pionowej, tak aby wycisnąć nadmiar zaprawy ze spoiny, jeśli cegła jest położona zbyt wysoko w stosunku do naciągniętego sznura, cegłę należy delikatnie postukać trzonkiem młotka lub uchwytem kielni,

• zebranie wyciśniętej zaprawy kielnią i wrzucenie jej do kastry.

Przy wznoszeniu murów należy zachować prawidłowe wiązania cegieł (pustaków i bloków), jednakową grubość spoin oraz zgodność z rysunkami konstrukcyjnymi w pełnym zakresie. Murowanie zaczyna się od narożników. W wyciągniętych na kilka warstw do góry narożnikach pozostawia się strzępia. Mury wykonuje się pasami o wysokości 1 - 1,2 m, wznosząc je równomiernie. Warstwy muru układa się wg rozciągniętego sznura lub za pomocą łaty kierującej. Przed ułożeniem cegły i pustaki należy zamoczyć w wodzie w celu uniknięcia odciągania wody z zaprawy. Izolacje wodochronne w murze układa się na wyrównanej warstwie zaprawy cementowe. Wszelkie wnęki i bruzdy wykonuje się równocześnie ze wznoszeniem murów. Kotwie, ściągi i belki obmurowuje się zaprawą cementową lub opiera na wieńcu żelbetowym. W przypadku murów tynkowanych tradycyjnie (zwykłą zaprawą) należy pozostawić nie zapełnione spoiny. Mury nieotynkowane muszą być wykonywane ze szczególną uwagą (wysokość spoin, zabrudzenie itp.) Murowanie następnej kondygnacji można rozpocząć po upływie 3 - 5 dób zależnie od grubości muru, rodzaju zaprawy i warunków jej dojrzewania.

Murowanie na cienką spoinę za pomocą zapraw klejowych prowadzi się wg podobnych zasad. Murarz rozpoczyna pracę od wykonania izolacji poziomej z papy. Na niej kielnią rozprowadza się grubszą warstwę zwykłej zaprawy, gdyż pierwszy rząd musi być idealnie równy. Należy zniwelować wszelkie różnice. Kolejne rzędy muruje się szybko stosując specjalne kielnie pace lub dozownik do rozprowadzania zaprawy. W przypadku murowanie bloczkami z betonu komórkowego do korygowania położenia bloczków stosuje się młotek gumowy.

4. Organizacja robót murowych.

Podstawowe elementy organizacji robót murarskich to:

• praca w zespołach złożonych z murarzy i pomocników o przydziale prac zgodnie z kwalifikacjami;

• racjonalne urządzenie i zaopatrzenie stanowiska roboczego;

• wznoszenie murów pasami o wysokościach dających korzystne warunki pracy;

• użycie rusztowań umożliwiających przestawianie i podnoszenie pomostów roboczych zależnie od poziomu pracy murarza;

• wyposażenie pracowników w odpowiednie narzędzia i sprzęt;

• dostarczanie materiałów na stanowiska w sposób wykluczający przestoje spowodowane brakiem materiałów;

• premiowanie za ilość i jakość robót.

Pracę murarzy organizuje się indywidualnie lub zespołowo. W pierwszym przypadku murarz wykonuje wszystkie czynności związane z murowaniem, zaś pomocnicy donoszą mu materiały i przestawiają rusztowania robocze. Wydajniejsze jest murowanie zespołowe - zespoły w zależności od grubości muru składają się od 2 do 5 osób. W murowaniu zespołowym murarz układa cegły, natomiast pozostałe czynności wykonywane są przez pomocników.

5. Roboty murowe w okresie zimowym.

W temperaturze otoczenia poniżej 0^oC powstają niekorzystne warunki do murowania, przede wszystkim ze względu na niemożność osiągnięcia odpowiedniej wytrzymałości zaprawy przed jej zamarznięciem. W związku z tym stosuje się specjalne zabiegi w celu doprowadzenia muru do wymaganej wytrzymałości przed zamarznięciem:

• metoda zachowania ciepła (metoda termosu), polega na doprowadzeniu zaprawy przed zamarznięciem do wytrzymałość 0,2 R₂₈ dzięki stosowaniu ciepłej zaprawy cementowej, używaniu podgrzewanej cegły, dodaniu do zaprawy domieszek, okrywaniu muru matami słomianymi, trzcinowymi itd. Nadaje się do stosowania w temperaturach do -10^oC.

• metoda podgrzewania murów z zewnątrz; wykonane odcinki muru są podgrzewane tak długo aż zaprawa nie osiągnie wymaganej wytrzymałości. Potrzebne ciepło uzyskuje się z agregatów grzewczych. Stosować można tą metodę w zasadzie tylko w pomieszczeniach zamkniętych.

• metoda murowania w cieplakach; polega na murowaniu wewnątrz specjalnej obudowy o charakterze tymczasowym.

6. System „TECHBUD”

Podstawowym elementem jest pustak CS-24, którego szerokość (40 cm) jest zarazem grubością ściany. Pustak CS-24 posiada trzy otwory konstrukcyjne, które mogą być wypełniane betonem w/g projektu. W budynkach wielokondygnacyjnych otwory są zbrojone i betonowane. Dodatkowo posiada dwie komory, które dla polepszenia wsp. "K" są wypełniane materiałem izolacyjnym np. wełną mineralną, ekofibrem, lub innym materiałem izolacyjnym, którego
<= 0,1 W/mK. Pełny program produkcji obejmuje 27 pozycji pustaków o różnych kształtach i wymiarach. Pustaki trocinobetonowe można przewozić dowolnymi środkami transportu, zabezpieczone przed uszkodzeniami, zabrudzeniami itp. Załadunek i wyładunek pustaków powinien odbywać się bardzo ostrożnie, aby nie spowodować pęknięć oraz uszkodzenia naroży i krawędzi. Pustaki trocinobetonowe mogą być transportowane po 30 dniach dojrzewania, ze względu na uzyskiwaną wytrzymałość oraz zachodzące w nich skurcze. Pustaki należy składować na wyrównanym, utwardzonym podłożu, w pozycji wbudowania, w stosach do wysokości 1,5 m, ułożone jeden obok drugiego. Pierwszą warstwę pustaków należy ułożyć na podkładach (paletach).

W systemie „Techbud” można wznosić ściany konstrukcyjne zewnętrzne i wewnętrzne obiektów o wysokości do trzech kondygnacji. Powyżej trzech kondygnacji pustaki trocinobetonowe mogą stanowić wypełnienie ścian osłonowych. Nie dopuszcza się stosowania trocinobetonowych pustaków:

• w miejscach narażonych na bezpośrednie działanie wody oraz czynników agresywnych (np. kwasy i ich opary),

• w miejscach bezpośrednio narażonych na działanie ognia lub wysokiej temperatury (np. ścianki przewodów dymowych),

• w pomieszczeniach, w których wilgotność względna powietrza przekracza 75%,

• w elementach, na które działają obciążenia dynamiczne.

Ściany z pustaków wznosi się na wysokości 40 cm. od poziomu przylegającego terenu. Na fundamencie i ścianach piwnic należy ułożyć poziomą i pionową izolację przeciwwilgociową. Ściany konstrukcyjne zewnętrzne i wewnętrzne należy wykonać z pustaków CS-24 i pochodnych. Pierwszą warstwę pustaków należy układać na zaprawie cementowej, a następnie na ciepłochronnej. Pustaki w kolejnych warstwach należy układać mijankowo, tak aby zapewnić prawidłowe ich przewiązanie w murze. Łączenie ścian wewnętrznych z zewnętrznymi należy wykonywać na wpusty. W przypadku budynków wielokondygnacyjnych, powstałe otwory wypełnia się mieszanką betonową i ewentualnie dodatkowo zbroi prętami stalowymi. W ten sposób powstaje konstrukcja nośna w postaci słupów żelbetowych. Kolejność wykonywanych robót przy betonowaniu słupów:

• betonowanie słupów należy rozpocząć po ułożeniu trzech warstw pustaków,

• w otworach należy umieścić wymagane zbrojenie,

• betonowanie należy prowadzić na całej długości ściany z jednoczesnym zagęszczaniem mieszanki betonowej,

• mieszanka betonowa powinna mieć konsystencje plastyczną, podawana z niewielkiej wysokości,

• każda górna powierzchnia betonu powinna być niższa od ścianek pustaka i mieć nierówną powierzchnię,

• przerwa w betonowaniu na poziomie stropu,

• ilość betonowanych otworów powinna wynikać z obliczeń konstrukcyjnych, pozostałą liczbę otworów wypełnia się materiałem izolacyjnym,

• wypełnienie materiałem izolacyjnym (np. styropian samogasnący, granulat lub wkładki) powinno odbywać się po ułożeniu każdej warstwy pustaków,

• w poziomie stropów mury powinny być zwieńczone wieńcem żelbetowym.

7. System „VELOX”

Ściany wykonywane są jako monolityczne w deskowaniu tracony z płyt drewniano - cementowych. Płyty z których buduje się deskowanie, wytwarzane są ze zrębków drewna - pociętych na małe kawałki pni młodych drzew i gałęzi. Rozdrobniony materiał nasycany jest szkłem wodnym, zapewniającym wodoodporność, i mieszany z cementem. Masę pod wysokim ciśnieniem zagęszcza się, a po stwardnieniu - tnie na płyty. Produkowane są płyty o grubości 3,5 i 5 cm (na potrzeby budownictwa jednorodzinnego wykorzystuje się te cieńsze) i wymiarach - 200 x 50 cm. Płyty są niezapalne i odporne na działanie grzybów pleśniowych. Dają się one łatwo ciąć, można je łączyć przy użyciu gwoździ. Zapewniają dobrą przyczepność mineralnych zapraw tynkarskich. Z tego samego materiału - zrębków drewna - produkuje się też kształtki stropowe, stanowiące wypełnienie konstrukcji opartej na belkach typu fert lub teriva.

Płyty należy transportować w pozycji pionowej. Podczas załadunku i rozładunku należy zwrócić szczególną uwagę aby płyty nie uległy uszkodzeniu. Płyty należy składować w pozycji pionowej tak aby nie miały możliwości odkształcenia się.

Płyty VELOX są płytami izolującymi drewniano-cementowymi o wysokiej wytrzymałości.

Płyty te stanowią deskowanie dla konstrukcji betonowej monolitycznej, które pozostaje jako część składowa powstałej ściany. Ściany w systemie „Velox” wykonuje się jako trójwarstwowe. Konstrukcją nośną jest szkielet żelbetowy, izolację termiczną stanowi warstwa styropianu. Konstrukcja nośna umieszczona jest pomiędzy płytami „Velox” stanowiącymi deskowanie a także podkład pod tynki wewnętrzne i zewnętrzne.

Płyty „Velox” dodatkowo spełniają rolę izolacji termicznej, zabezpieczają elementy konstrukcyjne i izolacyjne przed szkodliwymi wpływami czynników atmosferycznych oraz umożliwiają mocowanie urządzeń oraz elementów wyposażenia wewnątrz.

WYKŁAD 14, 15. TECHNOLOGIA ROBÓT WYKOŃCZENIOWYCH.

Roboty dekarskie. Roboty tynkowe. Roboty malarskie, tapetowanie. Roboty posadzkowe. Roboty szklarskie. Zasady bhp dotyczące robót wykończeniowych.

Do robót wykończeniowych zaliczamy m. in.:

• roboty dekarskie - związane z wykonaniem izolacji przeciwwodnej dachu z różnych materiałów - papy, blachy, dachówek ceramicznych i betonowych itp.

• roboty tynkowe - związane z wykonaniem tynków zewnętrznych i wewnętrznych

• roboty malarskie - związane z wykonaniem powłok malarskich, również tapetowanie

• roboty posadzkowe - związane z wykonaniem podłóg i posadzek z różnych materiałów - tworzyw sztucznych, drewna (deski, płyty, mozaiki, deszczułki itp.), betonu, kamienia cegły, płytek , zapraw cementowych i innych.

• roboty izolacyjne - związane z wykonaniem różnych izolacji np.: cieplnych, akustycznych, przeciwwodnych, przeciwwilgociowych, itp.

Jest to podział umowny, stworzony głównie ze względów organizacyjnych, a nie technicznych. Asortyment robót wykończeniowych jest bardzo szeroki i zróżnicowany zarówno pod względem techniki wykonania, jak też stosowanych materiałów. Z tego względu roboty wykończeniowe należą do grupy robót o największej pracochłonności (do 60% nakładów pracy ponoszonych na budowie przy wznoszeniu budynku) oraz są wyjątkowo trudne do zmechanizowania. Obecnie mechanizacja polega głównie na szerokim stosowaniu ręcznych uniwersalnych elektronarzędzi.

1. Roboty dekarskie.

Dach składa się z konstrukcji nośnej, podkładu i pokrycia. Dekarze zajmują się tylko pokryciem.

Pokrycie blaszane. Pokrycia blaszane wykonuje się z blach stalowych, stalowych ocynkowanych (płaskich, panwiowych, falistych), cynkowych, miedzianych, aluminiowych.

Sortowanie. Bezpośrednio po dostarczeniu blachy na budowę należy ją posortować, gdyż arkusze dostarczone z huty najczęściej nie mają odpowiednich wymiarów. Arkusze proste przeznacza się do krycia dachu, inne na obróbki blacharskie. Nieposortowanie blach może odbić się niekorzystnie na tempie robót.

Czyszczenie blachy. Czyszczenie ma na celu usunięcie z blachy brudu za pomocą pakuł i suchych szmat.

Gruntowanie. Gruntowanie dotyczy blach ze stali czarnej i polega na obustronnym pokryciu blachy pokostem lub farbą antykorozyjną. Gruntowanie wykonuje się ręcznie lub mechanicznie (np. pistoletami malarskimi. Po zagruntowaniu arkusze ustawia się w celu przesuszenia w specjalnie przygotowanych wentylowanych i przesuszonych komorach.

Prostowanie. Arkusze blachy wymagają często wyprostowania, gdyż uległy w czasie transportu i magazynowania pogięciu. Nie stosuje się prostowania ręcznego gdyż jest to proces uciążliwy, pracochłonny i wymaga wysokich kwalifikacji. Blachy prostuje się mechanicznie w prasie przez prasowanie lub prostownicy. Do prostowania blach cienkich stosuje się też zwijarki.

Trasowanie. Polega na naniesieniu na blachę warsztatowego rysunku technicznego za pomocą punktaków i rysików. Do trasowania szeregu takich samych elementów wykonuje się szablony z blachy lub tektury. Trasowanie wymaga szczególnej staranności.

Cięcie blachy. Cięcie blachy wykonuje się ręcznie lub mechanicznie. Do cięcia ręcznego (stosowanego raczej rzadko stosuje się przecinaki, nożyce ręczne. Wygodne w użyciu są przenośne nożyce elektryczne. Przy większych zadania w zakresie cięcia blachy stosuje się nożyce gilotynowe ręczne i mechaniczne.

Gięcie. Gięcie podobnie jak cięcie odbywa się ręcznie lub maszynowo. Gięcie ręczne wykonuje się przez pobijanie młotkiem blachy ułożonej na desce z krawędzią obitą blachą, na specjalnych zginadłach dachowych i blacharskich lub specjalnymi szczypcami. Do gięcia maszynowego stosowane są krawędziarki. Na skalę przemysłową gięcia dokonuje się na prasach.

Zwijanie blachy wykonuje się również ręcznie lub mechanicznie. Ręczne zwijanie dokonuje się na okrąglaku drewnianym, rurze stalowej lub dwurogu blacharskim. Polega na stopniowym przesuwaniu blachy po ww. przedmiocie z jednoczesnym oklepywaniem młotkiem. Zwijanie ręczne stosuje się bardzo rzadko. Zwijanie mechaniczne dokonywane jest na zwijarkach walcowych. Zasadę pracy zwijarki wyjaśnia rysunek. Na zwijarkach można zwijać nie tylko walce, ale również stożki. Blachę można również zwijać na prasach.

Łączenie arkuszy blach. Blachy łączy się na zakłady, nity lub za pomocą spawania i lutowania. W robotach pokrywczych powszechny jest sposób 1, nitowanie rzadko (płyty panwiowe i trapezowe), lutowanie przede wszystkim obróbki. Przy układaniu pokryć stosowane są specjalne żurawiki do pionowego transportu półfabrykatów blacharskich. Elementy pokrycia mocuje się za pomocą specjalnych żabek przybitymi gwoździami do podłoża. Roboty blacharskie wykonywane są przez zespół 2-4 robotników.

Pokrycie z papy. Wykonuje się z papy asfaltowej lub smołowej ułożonej na lepiku bitumicznym lub korzystając z pap termozgrzewalnych (obecnie coraz częściej).

Roboty przygotowawcze. Przed przystąpieniem do krycia należy usunąć kurz i zanieczyszczenia. Podłoże betonowe należy wysuszyć za pomocą specjalnych urządzeń do suszenia podłoża.

Gruntowanie. Należy wykonać po oczyszczeniu emulsją gruntującą. Emulsja nanoszona jest ręcznie lub specjalnymi urządzeniami do natrysku. Krycie można rozpocząć po upływie min. 12 h.

Przygotowanie lepiku. Lepiki stosowane na gorąco wymagają podgrzewania. Podgrzewanie lepiku jest przeważnie bardzo prymitywne i polega na gotowaniu lepiku w kotle o otwartym lub zamkniętym palenisku. Powoduje to bardzo duże zużycie drewna (1m³ drewna na 1 m³ lepiku) i stwarza niebezpieczeństwo pożaru i poparzeń. Stosowane są również wanny do gotowania lepiku opalane olejem napędowym. Lepik na zimno w zasadzie nie wymaga przygotowania.

Transport lepiku. Lepik transportowany jest w specjalnych zamkniętych pojemnikach. Lepik nie powinien być transportowany w wiadrach (ze względu na BHP). Można spotkać specjalne zestawy do transportu rurowego lepiku, nie są jednak rozpowszechnione.

Układanie pokrycia. Lepik rozprowadza się ręcznie lub za pomocą urządzenia do natrysku. Jeśli nastąpi przestudzenie lepiku to rozesłaną warstwę można podgrzać specjalnym wałkiem elektrycznym. Papę rozwija się ręcznie lub stosując wózek do rozściełania papy. Po rozłożeniu papy można ją docisnąć specjalnym walcem (często zamiast walca udeptuje się ją nogami). W przypadku papy termozgrzewalnej papę układa się na podłożu po jej podgrzaniu w trakcie rozwijania palnikami gazowymi. Przy dekarskich robotach pokryć papowych zatrudnia się zespół dwuosobowy, uzupełniony odpowiednimi zespołami do prac transportowych.

Pokrycie z dachówki. Nie jest możliwa mechanizacja robót. Dachówki układa się na łatach, mocując do podkładu drutem lub gwoździami. Przy bezpośrednich pracach zatrudnionych jest 2 robotników. Istotne znaczenie dla czasu wykonywania robót ma odpowiedni sposób transportu dachówek.

2. Roboty tynkowe.

Roboty tynkowe są dotychczas najbardziej pracochłonnymi wykończeniowymi robotami budowlanymi. Ręczne tynkowanie ścian budynków pochłania do 20% robocizny wzniesienia budynków.

Roboty wstępne i pomocnicze. Omówione wcześniej wykład 17.

Wykonanie tynków. Tynki wykonywane są często ręcznie, lecz jest to proces bardzo pracochłonny i powinien być eliminowany. Do mechanicznego wykonania tynków stosowane są agregaty tynkarskie. Agregat tynkarski mechanizuje podstawowe czynności związane z tynkowaniem: wytwarzanie zaprawy tynkarskiej, transport zaprawy do miejsca tynkowania, narzut zaprawy na tynkowaną powierzchnię. W czasie 8 h pracy agregatem można wykonać do 500 m2 tynku o gr. 2 mm.

Narzut mechaniczny przeprowadza się w pierwszej kolejności na stropy, a potem na ściany. Końcówkę tynkownicy trzyma się pod kątem 60-90o do tynkowanej powierzchni i w odległości 0,5 - 2,0 m. Grubość pierwszej warstwy winna wynosić do 5 mm, dalszych 5-6 mm. Obrzutki nie wyrównuje się, pozostałe warstwy wyrównuje się długą pacą od dołu ku górze po listwach prowadniczych.

Ostatnią warstwę zaciera się na gładko, najczęściej ręcznie, czasami stosuje sięręczne zacieraczki.

Rusztowania. Omówione wcześniej wykład 17.

3. Roboty malarskie, tapetowanie

Malowaniem nazywa się pokrywanie ciał stałych płynem o dobranej lepkości który wnika w pory i wchodzi z powłoką ciała w związek chemiczny lub mechaniczny albo stanowi trwałą powłokę ochronną. Malowanie służy do ochrony powierzchni przed szkodliwymi wpływami i zabrudzeniem oraz nadania powierzchni ładnego wyglądu. Malowanie służy też do zabezpieczenia budowli lub jej części od uszkodzeń i zniszczeń np. stal lub drewna. Roboty malarskie obejmują następujące procesy: przygotowanie materiałów, przygotowanie podłoża, transport farb na budowie i naniesienie farb. Zależnie od rodzaju podłoża roboty malarskie można podzielić na malowanie tynków, stolarki budowlanej i elementów drewnianych, różnych konstrukcji i elementów metalowych itp. Roboty malarskie nadają się w znacznym stopniu do zmechanizowania, zwłaszcza czyszczenie powierzchni, przygotowanie farb i rozpylanie farb rozpylaczami i agregatami. Mechanizacja nie jest jednak łatwa bo wiąże się także w wysokim stopniu z higieną pracy malarzy.

Przygotowanie podłoża. Przygotowanie podłoża polega na oczyszczeniu, wyrównaniu i wygładzeniu powierzchni. Stosuje się szlifowanie i skrobanie, pokrywanie podłoży szpachlówkami, kitami itp. oraz ich wygładzanie i gruntowanie przed naniesieniem farb. Prace te są wykonywane ręcznie lub z wykorzystaniem specjalnych elektronarzędzi. W przypadku malowania tynków trzeba je przed malowanie doprowadzić do odpowiedniego stopnia wysuszenia. Suszy się gorącym powietrzem wytwarzanym przez agregaty grzewcze.

Przygotowanie farby. Materiały malarskie są przywożone na plac budowy w postaci gotowej, na budowie dostosowuje się ich konsystencję do potrzeb. Przy prawidłowej organizacji materiały te przywozi się w specjalnych pojemnikach w postaci gotowej do użycia.

Nanoszenie powłok malarskich. Nanoszenie farb malarskich przeprowadza się ręcznie za pomocą pędzli lub wałków oraz mechanicznie metodami natrysku. Malowanie ręczne odbywa się na małych budowach, mechaniczne najczęściej na większych. Malowanie ręczne odbywa się przez wielokrotne krzyżowe rozprowadzenie farby po malowanej powierzchni pędzlem lub wałkiem. Mechaniczne pokrywanie odbywa się przez mechaniczne rozpylenie względnie natrysk pneumatyczny. Rozpylanie polega na stosowaniu specjalnej końcówki z odpowiednim otworem. Farba podawana jest pod niskim ciśnieniem i jest wprowadzana w bardzo szybki ruch wirowy, tak, że po wyjściu z końcówki rozpyla się pod wpływem siły odśrodkowej, tworząc mgłę układającą się w stożek. Metodę tę można stosować przy farbach wodnych, rzadkich i chudych. Przy natrysku pneumatycznym sprężone powietrze doprowadzone ze sprężarki, zetknąwszy się z farbą wewnątrz pistoletu porywa ją i wyrzuca na zewnątrz z dużą szybkością na malowaną powierzchnię. Ten sposób natrysku stosuje się przy farbach o różnych gęstościach. Istotna jest odległość końcówki od ściany co ilustruje rysunek. Prawidłowa odległość natrysku winna wynosić 20-30 cm. Aparat obsługuje dwóch robotników.

W robotach malarskich dąży się do przeniesienia ich na zaplecze przedsiębiorstw lub zakładów prefabrykacji. Dotyczy to np. stolarki okiennej, elementów stalowych itp. Podnosi to przede wszystkim jakość robót i zmniejsza ich koszt (mniejsze zużycie farby, mniejsza pracochłonność, mniejszy transport, brak magazynów, nikt nie kradnie)

Tapetowanie. Przygotowanie ścian jak do robót malarskich i zagruntowane rozcieńczonym klejem.. Tapety najlepiej przygotowywać na zapleczu i transportować w specjalnych kontenerach (szafach). Smarowanie ścian i tapet ręcznie lub za pomocą specjalnego urządzenia do smarowania tapety klejem.

4. Roboty posadzkowe

Podłoga jest elementem wykończenia budowli ułożonym na podłożu, składającym się z jednej, dwóch lub więcej warstw. Posadzka jest to górna, użytkowa warstwa połogi.

Roboty posadzkowe wykonuje się po zakończeniu robót budowlanych i instalacyjnych. Dolne warstwy wykonywane są najczęściej z betonu lub zaprawy. Technologia wykonania tych podłoży nie odbiega istotnie od technologii wykonania np. wykonania tynków. Ostatnia warstwa podkładu cementowego wymaga dokładnego zatarcia zacieraczkami. Dolne warstwy posadzek wymagają odbioru przed ułożeniem posadzki - przede wszystkim należy sprawdzić czy są poziome. Podłoża przed układaniem posadzki należy wysuszyć (podobnie jak tynki przed malowaniem).

Technologia wykonania robót posadzkowych zależy od materiału z jakiego podłoga jest wykonywana. Np. podłogi drewniane z deszczułek.

• Przygotowanie lepiku lub kleju i zagruntowanie podłoża. Omówiono przy robotach dekarskich, należy jednak podkreślić że proces ten wykonywany jest ręcznie, rzadko za pomocą urządzeń natryskowych.

• Przycinanie i wyrównywanie deszczułek. Wykonuje się ręcznie za pomocą elektronarzędzi lub stolikach parkieciarskich.

• Nanoszenie kleju na podłoża. Wykonuje się podobnie jak gruntowanie.

• Układanie posadzki z deszczułek. Ręcznie.

• Cyklinowanie posadzki. Wykonuje się specjalnymi urządzeniami do cyklinowania - tzw. cykliniarkami lub lepiej szlifierkami wykonuje się po 24 h od ułożenia parkietu.

• Szlifowanie tylko wtedy gdy posadzka była cyklinowana.

• Roboty wykończeniowe - malowanie posadzki, pastowanie, froterowanie.

Podobnie wykonuje się posadzki z innych materiałów. Jak widać jest to proces trudny do zmechanizowania, ponadto dążenie do mechanizacji odbijać się będzie na estetyce wykończenia.

6. Zasady bhp dotyczące robót wykończeniowych.

Z pkt. widzenia BHP roboty wykończeniowe stwarzają wiele różnorakich zagrożeń wynikających ze:

• stosowania różnych substancji chemicznych (lotnych, łatwopalnych lub szkodliwych dla zdrowia);

• stosowania natryskowych metod układania powłok;

• szerokiego stosowania elektronarzędzi;

• pracy na wysokości itd.

---