Prefabrykacja w budownictwie to technika projektowania, wykonywania elementów i wznoszenia budowli, charakteryzująca się:
• podziałem budowli na elementy
• podziałem i specjalizacją wykonawstwa obejmującą
produkcję elementów prefabrykowanych
transport elementów na miejsce przeznaczenia
montaż elementów
• specjalizacją w zastosowaniu materiałów oraz mechanizacją
pracy
• ograniczeniem robocizny na budowie wyłącznie do montażu
Prefabrykacja betonowa - proces wytwarzania prefabrykatów zwykle sposobami przemysłowymi, najczęściej poza miejscem budowy, w celu ułatwienia i przyspieszenia montażu konstrukcji
Zalety prefabrykacji
♦ duża szybkość wznoszenia budowli, wynikająca z :
krótkiego czasu montażu
ciągłości produkcji prefabrykatów i w efekcie ograniczenia do minimum przerw technologicznych
eliminacji bądź ograniczenia robót wykończeniowych na budowie
♦ optymalne zużycie materiałów osiągane dzięki:
wysokim parametrom eksploatacyjnym i jakościowym prefabrykatów możliwym do uzyskania w dobrze opanowanym procesie produkcyjnym, obejmującym także produkcję półfabrykatów tj. mieszankę betonową i zbrojenie
systematycznej i wysoko specjalizowanej kontroli jakości na poszczególnych etapach produkcji, możliwej dzięki znajdującemu się na miejscu zapleczu laboratoryjnemu
♦ wszechstronność wykończenia
- różnorodność wykończenia powierzchni ( faktury, beton architektoniczny)
wyposażenie prefabrykatów np. w przewody instalacyjne, stolarkę itp.
♦ mniejsze odchylenia wymiarowe w stosunku do konstrukcji
monolitycznych
Wady prefabrykacji
transport prefabrykatów
specjalistyczne środki transportu ze względu na masę, kształt, wymiary i wykończenie prefabrykatów
sprzęt do rozładunku i montażu
ograniczona odległość transportu
♦ wysokie koszty inwestycyjne i eksploatacyjne
Kierunki stosowania prefabrykatów betonowych
• w budownictwie przemysłowym
elementy hal fabrycznych - dźwigary i płyty przekryć dachowych, słupy, elementy ścian osłonowych, belki, elementy komunikacji
elementy konstrukcji wsporczych - dla instalacji przemysłowych, estakad transportowych, magazynów
• w budownictwie mieszkaniowym
elementy ścienne i stropowe, wentylacyjne
• w budownictwie rolniczym
elementy konstrukcyjne , osłonowe i wyposażenia budynków inwentarskich i magazynowych
elementy drobnowymiarowe i do melioracji
• w budownictwie drogowym
elementy konstrukcyjne mostów , wiaduktów , przejazdów i przejść, przepusty, płyty drogowe i chodnikowe, krawężniki i obrzeża, kostka brukowa, płyty torowisk tramwajowych i
przejazdów itp.
• w budownictwie kolejowym
podkłady kolejowe strunobetonowe, elementy wsporcze sieci trakcyjnej, elementy wyposażenia linii i stacji kolejowych
• w budownictwie komunalnym
rury wodociągowe, kanalizacyjne i sieci cieplnych, kręgi studzienne, słupy oświetleniowe i trakcyjne, elementy małej architektury itp.
• w górnictwie - elementy obudowy szybów i chodników oraz komunikacji podziemnej
Kryteria klasyfikacji i rodzaje prefabrykatów
♦kształt
elementy prętowe - o stałym lub zmiennym przekroju, prostoliniowe, krzywoliniowe i o linii łamanej . (np.belki, słupy, żerdzie, maszty, podkłady kolejowe )
elementy płytowe - o stałym, pełnym przekroju ( np. stropy, płyty drogowe, płyty ścienne); o przekroju zmiennym i ażurowe ( np. płyty żebrowe, korytkowe, wielootworowe, biegi schodowe, płyty drogowe ażurowe) ; płaskie i krzywoliniowe (np. tubingi, elementy obudowy szybów, elementy zbiorników); o linii łamanej ( np. mury oporowe)
elementy blokowe - np. bloki wentylacyjne, stopy fundamentowe, średnio- i drobnowymiarowe elementy ścian zewnętrznych, krawężniki, elementy małej architektury
elementy rurowe - o przekroju kolistym, owalnym lub wielobocznym ( np. rury, kręgi, przepusty, słupy, maszty )
elementy przestrzenne - o różnych bryłach ( np. kabiny sanitarne, szyby windowe, zbiorniki, garaże )
♦ wymiary i masa
elementy drobne
elementy średniowymiarowe
elementy wielkowymiarowe
♦przeznaczenie funkcjonalno - użytkowe
- elementy pełniące wyłącznie funkcję konstrukcyjną ( np. słupy,
belki, dźwigary, stopy fundamentowe)
- elementy pełniące jednocześnie funkcję konstrukcyjną oraz
użytkową ( np. płyty stropowe i dachowe, belki podsuwnicowe,
elementy nośnych przegród)
- elementy osłonowe ( np. osłonowe ściany zewnętrzne, kabiny
sanitarne)
- elementy konstrukcji wsporczych ( np. instalacji przemysłowych,
sieci energetycznych, maszyn)
- elementy urządzeń technologicznych ( np. elementy sieci
wodociągowych i kanalizacyjnych, kanałów wentylacyjnych i
dymowych , zbiorników)
- elementy budowlano architektoniczne nie konstrukcyjne ( np.
elementy elewacyjne i małej architektury)
♦ rozwiązanie konstrukcyjne
elementy betonowe nie zbrojone
elementy zbrojone: żelbetowe, siatkobetonowe
elementy sprężone : kablobetonowe, strunobetonowe
♦ zróżnicowanie budowy wewnętrznej
zróżnicowanie budowy przekroju poprzecznego : elementy
jednowarstwowe, wielowarstwowe, otworowe
zróżnicowanie zbrojenia elementów
zróżnicowanie rozwinięcia powierzchni elementów przy stałych gabarytach zewnętrznych: różne kształty obrzeży elementów, otwory w elementach
♦ rozwiązania materiałowe
rodzaj materiału podstawowego np. beton zwykły, lekki wysokowartościowy, komórkowy
rodzaj materiałów wykończeniowych : np. kruszywo ozdobne, płytki ceramiczne
stopień wykończenia
elementy o stanie surowym powierzchni
elementy z powierzchnią wykończoną
elementy wymagające dodatkowych powłok malarskich, tynkarskich, antykorozyjnych
elementy w pełni lub częściowo wyposażone w dodatkowe akcesoria ( np. stolarka, instalacje) bądź bez wyposażenia
Wytwórnie prefabrykatów
♦ wytwórnie stałe - mają charakter zakładów przemysłowych o wysokim stopniu uprzemysłowienia. Produkcja, z zasady całoroczna, dużych serii prefabrykatów głównie określonych typów
♦ wytwórnie polowe (poligonowe) - mniejszy stopień zmechanizowania niż w wytwórniach stałych . Produkcja prowadzona na otwartej przestrzeni , często z wykorzystaniem jako podkładu odpowiednio przygotowanego podłoża. Wytwarzanie prefabrykatów odbywa się okresowo.
♦wytwórnie przyobiektowe ( na placu budowy) - są wytwórniami wyłącznie przenośnymi i służą do wykonywania elementów nietypowych , uciążliwych przy wykonywaniu jako monolityczne
Proces produkcyjny - zespół czynności mający na celu otrzymanie gotowego wyrobu. Stanowią go procesy:
główne ( podstawowe)
pomocnicze
Procesy podstawowe w produkcji prefabrykatów :
• montaż, czyszczenie i smarowanie formy
• ułożenie zbrojenia
• formowanie tj. układanie i zagęszczanie mieszanki
betonowej
• dojrzewanie betonu
• rozformowanie elementu
• spedycja elementu do magazynu wyrobów gotowych
Procesy pomocnicze
• rozładunek i magazynowanie materiałów
• przygotowanie zbrojenia
• przygotowanie mieszanki betonowej
Podstawowe metody produkcji prefabrykatów
• metoda potokowa - ruchome przedmioty produkcji. Istotą jest rozdzielenie procesu technologicznego na operacje lub grupy operacji i ich realizacja przez specjalistyczne brygady robocze na określonych stanowiskach produkcyjnych , na które przemieszczany jest przedmiot produkcji w takim samym lub zbliżonym rytmie
• metoda stacjonarna - nieruchome przedmioty produkcji. Charakteryzuje się stałym położeniem przedmiotów produkcji w całym procesie produkcyjnym, przetwarzanych przez brygadę roboczą przygotowaną do wykonania wszystkich czynności
• metoda mieszana ( potokowo - stacjonarna)- część procesu przebiega według modelu potokowego a część według stacjonarnego np. potokowy proces roboczy i stacjonarne dojrzewanie
Formy do produkcji prefabrykatów
Forma - konstrukcja stanowiąca część składową stanowiska produkcyjnego elementów prefabrykowanych , której zadaniem jest uformowanie wyrobu o określonym kształcie z zachowaniem zadanych tolerancji i wyglądu zewnętrznego
Wybór materiału uzależniony jest od założonej krotności użycia formy oraz jej przeznaczenia użytkowego. W produkcji prefabrykatów najczęściej stosuje się formy:
• metalowe - najczęściej stosowane; zapewniają dużą dokładność prefabrykatu; wykonywane z blach i kształtowników stalowych, rzadziej jako żeliwne
• drewniane - stosowane przy produkcji małych partii wyrobów, elementów o szczególnych kształtach i naturalnym dojrzewaniu betonu ( odkształcenie drewna przy obróbce cieplnej ); dla przedłużeni żywotności najczęściej formy z drewna obija się blachą i wzmacnia płaskownikami a formy ze sklejki pokrywa się tworzywem sztucznym
• z tworzyw sztucznych - ograniczony zakres stosowania; najczęściej wykonuje się niektóre części form
W zależności od rodzaju elementów, przyjętej technologii i organizacji produkcji i zapotrzebowania na elementy formy można sklasyfikować następująco:
stacjonarne
niestacjonarne
pojedyńcze lub wielo sztukowe ( bateryjne)
poziome, pionowe, obrotowe, uchylne
przystosowane do różnych technik zagęszczania np. przez wibrowanie objętościowe, wibrowanie bezpośrednie ( wibratory wgłębne), wibrowanie pośrednie ( wibratory przyczepne), wirowanie, prasowanie, wibroodpowietrzanie itd.
przystosowane do realizacji różnych technik obróbki cieplnej np. w komorach, dołach , tunelach oraz formy wyposażone w układy grzewcze
Klasyfikacja form wg, rozwiązania konstrukcyjnego uwzględnia następujące czynniki:
sposób montażu i demontażu
sztywność
zamki
zamocowanie podczas zagęszczania mieszanki betonowej
sposób przemieszczania na linii produkcyjnej