Как залить купол из бетона

Обновлено: 07.05.2024

Существует множество технологий бетонирования, особенности которых отличаются в зависимости о местности, предназначения и сложности конструкции, а также их места в постройке. Своды и арки работают под нагрузкой почти одинаково, то есть на сжатие, когда на опоры передаются как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки. Отличие свода от арки по большому счету заключается только в том, что у него ширина больше толщины. Также он является полноценной пространственной конструкцией.

Разновидности сводов и арок

Есть несколько основных типов форм сводов, которые чаще применяются в строительстве:

Цилиндрические. Это простейший тип конструкции, которая опирается на параллельные стены, столбы или другие элементы. В основе могут присутствовать дополнительные сводные части, которые называют распалубками.
Сомкнутые. В таких сводах есть части цилиндрических конструкций (лотки и так называемые щеки). Они опираются на стены по всему периметру. Такие конструкции могут перекрывать простые прямоугольные или более сложные многоугольные помещения. Если в сомкнутом своде верх срезан горизонтальной плоскостью, то такой тип называют зеркальным.

Бочарный (также называется свод двоякой кривизны). Обычно представляет собой купол, но могут быть и другие формы, которые зависят от формы распалубок.

Арки бывают трех основных видов: круглые, стрельчатые и плоские. В каждой разновидности есть множество подтипов. Например, круглые арки бывают полукруглыми, сегментными, подковообразными, эллиптическими, возвышенными и прочими, а стрельчатые могут быть треугольными, ступенчатыми, равносторонними и другими. В зависимости от типа конструкции будет отличаться и метод бетонирования, но есть несколько общих правил, применимых для элементов сооружений этого типа.

Общие правила бетонирования арок

При работе над арками и сводами стоит изучить ТК 04.07.07, где представлены типовые технические карты и другая полезная информация. Одним из общих правил для арок и сводов является уменьшение усадки бетона, чтобы исключить его сползание в процессе виброуплотнения. Для этого применяются бетоны малоподвижного типа с осадкой конуса 1-3 см. Заполнитель необходимо использовать крупнозернистый, до 30 мм.

При работе над арками необходимо придерживаться следующих условий:

Двухшарнирные арки пологого типа пролетом до 20 м необходимо бетонировать с обеих сторон. Если предполагается наличие 3-го шарнира, то выполняется одновременное бетонирование 2-х полуарок, двигаясь от опор к шарниру, расположенному посередине.
Если в проекте предусмотрен пролет более 20 м, то бетонирование необходимо выполнять участками. При возведении двухшарнирной арки количество участков нечетное, а для трехшарнирной предусматривается 3 участка. Между ними делаются разделительные полосы до 1,2 м. Каждый участок заполняется смесью непрерывно. Первой бетонируется та часть, которая прилегает к опорам, после этого заливается замковый участок. Это позволяет предотвратить выпучивание опалубки. Далее, осуществляется заливка бетона в рядовые зоны (равномерно). К разделительным полосам можно вернуться через 6-8 дней, когда бетон достаточно усядет.

Если арка крупная, то предусматриваются приопорные участки, которые необходимо бетонировать в четырехсторонней опалубке. Это предотвратить сползание смеси в процессе виброуплотнения. Подавать смесь лучше в бадьях, выполняя верхнюю загрузку. После этого можно выполнить трамбовку при помощи внутреннего вибратора. Если конструкция густоармированная, то предпочтение стоит отдать комбинированному способу (с помощью внутренних и навесных вибраторов).

Это основные нюансы, но также есть и несколько методов монтажа таких конструкций.

Методы возведения арок

Арка может быть изготовлена практически из любого материала: кирпича, камня, дерева, гипсокартона и, разумеется, из бетона. В последнем случае есть несколько вариантов.

С использованием несъемной опалубки из ячеистого бетона

Это простейший способ возведения перемычек и прочих арочных конструкций. В этом случае вместо привычной опалубки съемного типа используются U-образные элементы, изготовленные из ячеистого бетона. В полость между U осями закладывается арматура, а потом заливается бетон. Но, это дорогостоящее удовольствие, так как придется покупать готовые детали для создания плавной и ровной линии. Как правило, такой метод применяют, когда нужно закрыть проем от 2 м. Если он меньше, то создать полукруглую форму будет сложнее и останется очень много обрезков.

С несъемной опалубкой из термоблоков

Данный способ отличается простотой и подойдет тем, у кого нет большого опыта. Арочную конструкцию такого типа можно изготовить почти из всех строительных материалов. Наиболее бюджетным вариантом будут пенополистирольные блоки или керамоблоки. Для монтажа над аркой сначала делают армированную перемычку – сердцевину. Преимущество в том, что при таком монтаже отходов намного меньше, соответственно метод более дешевый.

Последовательность работ следующая:

В проеме, где будет начинаться дуга арки (на высоте около 1,5 м от пола) укладываются термоблоки и фиксируются подпорками.
Над аркой монтируют элементы из пенополистирола. Они будут выполнять роль несъемной опалубки.
В опалубку устанавливается арматура.
В боковых частях пенополистирольной опалубки делаются отверстия, через которые вставляют прокладки из стальных листов. Они необходимы для предотвращения попадания бетона в пустоты термоблоков, расположенных ниже арки.
Заливается бетон.
Через 2 недели можно убрать опоры доя арочной конструкции и убрать блоки, расположенные ниже свода арки.

Также бывают сборные арки из блоков ячеистого бетона. Это еще один довольно простой метод возведения арочной конструкции своими силами. Но в это случае арка не несет особой «смысловой» нагрузки и является скорее имитацией и декоративным элементом. Нагрузка в такой ситуации ложится на стандартные прямоугольные перемычки, к которой просто присоединяют блоки ячеистого бетона, формируя нужную форму.

После возведения арки любым методом также потребуется выполнить отделку. Она выполняется при помощи штукатурки и шпаклевки. Первый материал необходим для того, чтобы заделать крупные расширения и другие дефекты в поверхности. При помощи шпаклевки создается более плавная дуга. Чтобы упростит работу, можно купить специальные шаблоны.

Общие правила бетонирования сводов и куполов

При монтаже сводов необходимо учесть следующие моменты:

Если планируется возвести свод большой протяженности, то его нужно разделить на делянки и создать усадочные швы. При пролете до 15 м и толщине самого свода до 0,2 м делянки нужно бетонировать беспрерывно, смесь укладывать полосами одновременно с обеих сторон.

Полезно! Усадочные швы составляют от 300 до 500 мм. Их бетонирование выполняется только через 5-7 дней после бетонирования. Для их заполнения потребуется малоподвижная смесь, которую предварительно хорошо вибрируют.

При работе со сводами более 15 м каждую делянку дополнительно делят на нечетное количество зон, которые проходят параллельно образующей. Ширина каждой полосы должна соответствовать толщине свода.

Подачу бетона рекомендуется подавать в бадьях и порционно разгружать их по мере бетонирования. Если толщина свода менее 0,35 м, то после заливки бетону производится уплотнение смеси при помощи виброреек или вибраторов. При работе над более массивными сводами лучше использовать внутренние вибраторы.
Если свод довольно крутой, то участки около опор также нужно бетонировать с использованием двухсторонней опалубки. При этом верхняя часть опалубочной конструкции устанавливается по ходу заливки бетона отдельными щитами.

Если выполняется бетонирование купола, то:

Небольшие конструкции лучше бетонировать непрерывно, а смесь укладывать горизонтально круговыми движениями. Рабочих швов не требуется.
При монтаже больших куполов, их разделяю на отдельные участки, называемыми лепестками. Между ними необходимо создать разделительные полосы.
Бетонирование выполняется в двухсторонней опалубке. Ее наружные щиты можно устанавливать по мере бетонирования.
Для уплотнения малоподвижной смеси применяется метод виброуплотнения. Если осадка конуса составляет примерно 4-6 см, то лучше отдать предпочтение вакуумированию.

Дополнительные рекомендации

На последок, стоит выделить еще несколько общих рекомендаций для сводов и арок:

При возникновении опасности вспучивания опалубки в процессе бетонирования боковых частей, незаполненные участки опалубочной конструкции нужно загрузить. Например, для этого подойдут мешки песка.
Если в затяжках сводов или арок имеются натяжные приспособления, то бетонирование выполняется только после их подтягивания и процедуры раскружаливания покрытия. Если затяжки жесткие и натяжных приспособлений не предполагается, то можно выполнять заливку бетона одновременно с бетонированием покрытия.
В качестве поверхностного вибратора оптимально подойдет модель ИВ-2. При густом армировании больше подойдут модели ИВ-17, ИВ-25, ИВ-27, а также ИВ-59.

Это основная часть правил и требований по монтажу арочных конструкций и сводов. Более подробную информацию вы найдете в нормирующих и проектных документах.

Купольный каркасный дом – достаточно сложное строение из-за своей геометрии. Особенно во внутренней отделке. Дом получается уникальный на вид, но стоимость его никак не меньше классического каркасника. Об этом я писал здесь: Купольный дом – самый дешевый каркасник? Проверяем на реальном примере

Может ли монолитный бетонный купольный дом быть дешевле или сопоставим с ценой каркасного? Расчет будет ниже, но, а пока посмотрим на технологию.

В 60-х годах архитектор Данте Бини разработал технологию как в буквальном смысле надуть дом из бетона (как мыльный пузырь). Для этого на круглую площадку определенным способом укладывалась мембрана, на нее укладывали арматурный каркас, все это заливали ровным слоем бетона. Сверху укрывали еще одним слоем мембраны. И в течение часа, пока бетон не схватился, мощным компрессором, подавали воздух в центр под нижнюю мембрану – строение надувалось и получался купол. Технология называется бинишелл .

Потом по всей поверхности проходили небольшими виброплатформами, устраняя образовавшиеся трещины. В течение суток выдерживалось давление внутри купола. После того как бетон схватился – снимали верхнюю мембрану и прорезали входы и окна. Это мог быть дом, ангар, торговый комплекс.

Схематично процесс изобразить можно так:

Видео строительства здания в то время:

Процесс хоть и быстрый, но сложный. Нужно предусмотреть герметичность мембран, арматура должна гнуться вместе с ростом здания. Не смотря на быстроту возведения монолитного купольного здания – подготовительные работы достаточно сложные и нужен очень мощный компрессор, способный создать большое давление для подъема массы бетона в форму купола.

Дом режиссера Микеланджело Антониони, построенный в 1969 году по этой технологии на берегу Средиземного моря (сейчас заброшен).

Таких примеров много. Но не все они построены по изначальной технологии ее автора.

Позже сын Данто Бини, Николо, разработал способ, как упростить эту технологию. Для этого на объекте надувался купол из плотной обрезиненной ткани, как надуваются детские горки в летних парках:

Поверх укладывается арматура (с зазором от поверхности надувного купола). Далее, с помощью бетононасоса вся поверхность купола обливается бетонной смесью по технологии торкретирования бетона. Бетонный состав под большой скоростью уплотняется и не сползает под собственным весом:

Достаточно известная в промышленности технология укладки бетонной смеси. Не нужны вибрирующие платформы.

Если строение в теплом климате, то остается загладить поверхность бетона, покрыть гидроизоляцией или гидрофобизатором. Если здание в холодном климате, то нужно через неделю покрыть поверхность слоем утеплителя – например, пенополиуретаном. Как это делают при утеплении зданий:

Изнутри наносить не рекомендуется. Это все-таки химия и химия огнеопасная, ее нужно чем-то закрывать. Лучше утеплить снаружи и залить еще одним слоем бетона толщиной 5-7 см с арматурной сеткой. Получится теплый пирог купольного дома.

Но напыление ППУ – дорогая услуга. 1500 руб./м2. Гораздо дешевле наклеить на пену с фиксацией пластиковыми дюбелями сегменты из листов пенопласта толщиной по 5 см в два слоя. Цена пенопласта – до 2000 руб./м3

Посчитаем примерные затраты на купольный дом в диаметре 12 м. Площадь полусферы – 226 м2 (окна и дверные проемы не вычитаем). Объем бетона на внутренний купол с толщиной 10 см – 22,6 м3. С услугой торкретирования бетона марка М400 и доставкой стоимость пусть будет 6000 руб/м3. Итого: 135600 руб. Арматура: 1,5 тонны диаметр 10 мм– 60000 руб. Пенопласт 23 м3 – 46000 руб. и наружный купол толщиной бетона 5 см меньшей марки с арматурной сеткой - пусть будет 72000 руб. Итого за теплый монолитный купол: 313600 руб. Плюс работа строителей и цена будет приближаться к полумиллиону. А еще гидроизоляция, кровельное покрытие, окна, внутренняя штукатурка. И такой купольный дом площадью 113 м2 выйдет в 1 млн. руб. Что вполне неплохо.

Единственный вопрос – где взять надувной шатер для пневмоопалубки? Существуют вот такие мягкие газгольдеры для биогазовых установок:

Для уменьшения усадок бетона и исключения его сползания при виброуплотнении для возведения арок и сводов применяют малоподвижные бетонные смеси с осадкой конуса 1—3 см и крупностью заполнителя до 30 мм.

Рис. 9-17. Бетонирование арок Пологие двухшарнирные арки пролетами до 20 м бетонируют непрерывно с двух сторон — от пят к замку. При наличии третьего шарнира бетонируют одновременно обе полуарки от опор к среднему шарниру (рис. 9-17, а, б).

Арки пролетами более 20 м с большими сечениями бетонируют участками. Для двухшарнирных арок количество таких участков должно быть нечетным, а для трехшарнирных — четным. Между участками оставляют разделительные полосы шириной 0,8—1,2 м. Укладывать смесь на каждом участке нужно непрерывно. Первыми бетонируют участки, прилегающие к опорам. Затем во избежание выпучивания опалубки в вершине арки бетонируют замковый участок. После этого укладывают бетонную смесь в рядовые участки равномерно с двух сторон арки (рис. 9-17, в). Разделительные полосы бетонируют через 6—8 сут после того, как произойдет усадка бетона основных участков. Для разделительных полос применяют жесткую смесь (ОК=0?1 см).

Приопорные участки крутых арок бетонируют в четырехсторонней опалубке, чтобы смесь не сползала при виброуплотнении (рис. 9-17, г). Смесь подают в бадьях, загружая ее в открытую опалубку сверху или в специальные окна при четырехсторонней опалубке. Уплотняют смесь внутренними вибраторами, а при густом армировании и большой высоте сечения арок — комбинированным способом, применяя внутренние и навесные вибраторы.

Затяжки арок, имеющие натяжные приспособления, бетонируют после раскружаливания арок и подтягивания этих приспособлений. Жесткие затяжки омоноличивают одновременно с бетонированием арок.

Своды большой протяженности членят по длине на отдельные делянки с устройством рабочих швов, перпендикулярных образующей свода. При небольших пролетах (до 15 м) и малой толщине свода (до 0,2 м) делянки бетонируют непрерывно, укладывая смесь полосами, параллельными образующей, одновременно с двух сторон от пят к замку.

Рис. 9-18. Бетонирование сводов Массивные своды пролетами более 15 м в пределах каждой делянки членят на нечетное количество участков, параллельных образующей. Ширину разделительных полос между ними принимают равной толщине свода.

Бетонную смесь подают в бадьях, разгружая ее порциями в отдельных точках по фронту бетонирования. При толщине сводов до 0,35 м смесь уплотняют поверхностными вибраторами или виброрейками (рис. 9-18, а), в более массивных сводах — внутренними вибраторами.

При крутых сводах участки у опор во избежание сползания бетона при вибрировании бетонируют в двусторонней опалубке (рис. 9-18, б). Наружные щиты устанавливают по ходу бетонирования.

Рис. 9-19. Бетонирование куполов Небольшие купола бетонируют непрерывно два-три звена, работающие непрерывно. Укладывают смесь горизонтальными круговыми полосами без образования рабочих швов (рис. 9-19, а). Большеразмерные купола делят на участки-«лепестки», образуя разделительные полосы между ними (рис. 9-19, б). Бетонируют купола, как правило, в двусторонней опалубке, наружные щиты которой устанавливают по ходу бетонирования.

Оболочки, четырехугольные в плане, бетонируют в односторонней опалубке полосами, параллельными наружным их граням, а круглые — концентрическими полосами. Уплотняют смесь вибрированием площадочными вибраторами, виброрейками или вакуумированием. Для малоподвижных смесей (ОК=1?3 см) применяют виброуплотнение, а более подвижные с осадкой конуса 4—6 см уплотняют вакуумированием.

Главная особенность купольного дома – купол выполняется на сегодняшний день по двум технологиям. Одна из них – изготовление монолитного купола.

Устройство монолитного купола имеет аналоги. Таким же образом выполняются своды некоторых ангаров, спортзалов и целых стадионов. Чаще всего для выполнения купола применяется пневмоопалубка.

Работы начинаются с устройства фундамента. Это может быть любой вариант основания – ленточный, монолитный из железобетона и другие. Если выбирается ленточный фундамент, то пол заливается после выполнения купола. И, наоборот, при устройстве монолитного фундамента пол первого этажа дома можно заливать сразу. На этой стадии к дому подводятся все коммуникации и выполняются все необходимые для этого отверстия, а также устраивается теплый пол первого этажа.

Затем в качестве опалубки по периметру дома крепится ПВХ полотно со специальной пропиткой, и насосом опалубку надувают до расчетного давления. Это давление определяется проектировщиком здания. Изнутри на опалубку наносится слой пенополиуретана . Толщина такого слоя должна быть около 10см. Этот слой играет и роль утеплителя в будущем доме, и роль каркаса. На этот слой монтируются арматурные стержни. Как только армированный каркас будет готов, на него под давлением распыляется бетонный раствор. Толщина слоя бетона выбирается в зависимости от размеров купола и в соответствии с получением расчетной прочности конструкции. Для расчета купола монолитного дома существует компьютерная программа, которой может воспользоваться каждый желающий такой дом построить. Эта же программа рассчитает толщину стен дома и их гидро-и пароизоляционные свойства.

Обычно толщина стен получается неравномерной, и это даже проектируется. У основания слой напыленного бетона делается толще в два раза, чем у вершины купола, так как именно на основание стен купола ложится вся нагрузка. А весит армированный и забетонированный купол немало. Прочность же самого купола получается такой, что он может даже выдержать падение легкого самолета

Бетонный дом-купол внешне напоминает серьезное оборонительное сооружение. Но на самом деле это дешевое, удобное и практичное жилье, которое можно расположить где угодно, хоть у подножия вулкана.

Дома купольной конструкции давно проходят испытания в разных климатических зонах и погодных условиях. Активно интересоваться ими стали с 60-х гг. прошлого века, когда сооружения в виде полусферы должны были стать основным жильем участников космических экспедиций. Тогда же были разработаны принципиальные основы, позволявшие построить обитаемый купол в любом месте и в любое время.

Как изобрели дом-купол

Дома из бетона в виде полусферы строят без швов и стыков, поскольку отсутствуют панели и другие детали, привычные для стандартных домов. Впервые о постройке таких домов (впоследствии их стали называть "бинишеллами" от англ. Binishell) задумались еще в начале 1960-х гг., а к началу семидесятых в общих чертах была разработана и технология строительства. Общественности ее представил архитектор Николо Бини, он же стал первым обитателем необычного жилища.

Отец Николо построил первый купольный дом в 1964 году. Здание расположилось у подножия вулкана Этна на Сицилии (Италия) и за полвека выдержало не только землетрясения и ураганы, но и мощные извержения беспокойного вулкана. Николо Бини уверен, что противостоять катаклизмам зданию помогла его уникальная аэродинамическая форма. Архитектор предлагает использовать бетонные купола в качестве временного жилья в районах стихийных бедствий и катаклизмов.

Как строят бинишеллы

Бетонную полусферу возводят в несколько этапов. Вначале на фундамент устанавливают огромный шар из плотного материала. Поверх него монтируют деревянную опалубку со стальной арматурой. Впоследствии всю конструкцию заливают бетонной смесью с добавками. После этого в шар мощными насосами накачивают воздух, и бетон постепенно растягивается и принимает форму купола. Когда состав затвердеет, шар спускают и отправляют к следующему зданию.

Каждый дом обходится всего в 3,5 тыс. долларов, крышу можно дополнить кровлей, установить на ней солнечные батареи или выкрасить в яркий цвет.

Особенности купольного дома

Несмотря на очевидные преимущества (простота, дешевизна и высокая скорость строительства, энергоэффективность, пассивный солнечный обогрев всей площади дома), есть у полусфер и несколько недостатков. В частности, в отделке таких домов нельзя применить некоторые элементы декора, сложно найти мебель с закруглениями. Также возникают трудности при прокладке коммуникаций – ведь "надувной" дом состоит из цельного куска бетона, и проложить в нем силовые кабели и водопровод без риска разрушить постройку непросто.

Но все эти минусы с легкостью перекрывает абсолютная сейсмоустойчивость здания. Внутри такого бетонного "дота" не страшны никакие катаклизмы и погодные явления.

На сегодняшний день в 23 странах построено около 1 600 бинишеллов. Площадь стандартного домика – 85 кв.м. В будущем "надувные" бетонные купола могут понадобиться при возведении терминалов аэропортов, зон отдыха и других похожих конструкций. Но и в частном домостроительстве им предрекают большое будущее.

Читайте также: