Сроки снятия опалубки: когда снимать и риск ранней нагрузки

На стройплощадке опалубка — это материал, ожидающий своей очереди; все хотят как можно скорее её снять и поднять на следующий этаж. Это давление — источник самых незаметных ошибок в железобетонном строительстве. Слишком раннее снятие опалубки редко приводит к громкому обрушению; оно оставляет после себя несколько миллиметров остаточного прогиба балки, тонкую сеть трещин под плитой перекрытия, отколотый угол колонны. Ничего из этого нельзя исправить. Снятие опалубки — это не календарное решение, а решение, основанное на прочности: вопрос не в том, сколько дней прошло, а в том, достиг ли бетон прочности, необходимой для восприятия нагрузки, которая на него ляжет.

Когда опалубка заканчивает свою работу?

У опалубки три отдельные задачи, и они не заканчиваются одновременно. Первая — придание формы: свежий бетон текуч и не может сохранять собственную форму. Вторая — несение нагрузки: пока бетон не наберёт прочность, достаточную для того, чтобы выдерживать собственный вес и строительные нагрузки, эту нагрузку несут опалубка и опоры. Третья — защита: опалубка удерживает влагу бетона внутри, защищает его от солнца и ветра, то есть обеспечивает своего рода уход за бетоном.

Функция формообразования завершается раньше всего: как только бетон схватывается и достигает состояния, при котором может держать себя сам, боковые поверхности больше не нуждаются в опалубке. Несущая функция длится намного дольше и зависит от пролёта элемента, его сечения и нагрузки на него. Защитная же функция не зависит от прочности: если опалубку снять слишком рано, поверхность резко высыхает и охлаждается, а в толстых сечениях это напрямую повышает риск термических трещин. Поэтому правильный подход — не «опалубку сняли, работа закончена», а «опалубку сняли, но уход за бетоном продолжаем другим способом».

Ещё один момент, который следует учитывать при принятии решения о снятии опалубки, — это нагрузка, с которой элемент столкнётся после её снятия. Если плита будет нести только собственный вес, требуемая прочность значительно ниже, чем для плиты, на которую сразу же будут складывать стеновые материалы или устанавливать опалубку для верхнего этажа. На стройплощадке чаще всего встречается именно второй случай: бетон, будучи ещё молодым, сталкивается со строительной нагрузкой, превышающей эксплуатационную нагрузку, предусмотренную проектом. При составлении графика распалубки задавайте себе вопрос: «какую нагрузку этот элемент будет нести завтра?»

Боковая опалубка, несущая опалубка и опоры: три разных графика

Разделение элементов опалубки по их функциям устраняет путаницу на площадке.

Ненесущая боковая опалубка. Боковые щиты колонн и стен, боковые поверхности балок, боковые щиты фундаментов. Они не воспринимают вес бетона, а лишь удерживают боковое давление свежего бетона. Их можно снимать, когда бетон достигает такой поверхностной твёрдости, при которой рёбра не откалываются, а поверхность не повреждается при распалубке. В умеренную погоду это обычно занимает от одного до трёх дней; однако решающим фактором является не время, а состояние поверхности. Признак слишком рано снятой опалубки колонны — отколотые куски бетона на нижних рёбрах колонны и царапины, оставляющие следы на поверхности.

Несущая опалубка. Плита перекрытия, нижняя поверхность балки, нижняя поверхность консоли. Они несут собственный вес элемента и монтажные нагрузки. Чтобы их можно было снять, бетон должен достичь прочности на изгиб и срез, достаточной для восприятия этих нагрузок. Распространённая практика на стройплощадке требует достижения определённой доли целевой прочности; для консольных элементов эта доля заметно выше, чем для остальных, поскольку у консоли нет резервного пути передачи нагрузки, и обрушение происходит без предупреждения. Опоры балконов и консольных козырьков — последние, которые снимаются на стройплощадке.

Подпорки (стойки). Даже после снятия щитов опалубки стойки могут оставаться на месте; в многоэтажном строительстве это почти правило. В современных опалубочных системах благодаря головкам раннего снятия определённые стойки остаются на месте, ни разу не опускаясь, пока снимается опалубка перекрытия. Сроки снятия стоек зависят от пролёта перекрытия, продолжающихся работ на верхних этажах и набора прочности бетоном.

Частая ошибка на площадке — объединять три разных графика под одним заголовком: говорят «настал день снятия опалубки» и вместе с плитой перекрытия убирают и стойки. Правильный подход — поэтапная разопалубка: сначала боковые щиты, затем несущие поверхности, и в последнюю очередь, отдельным решением, — опоры.

Примечание: сроки распалубки определяются в проектной спецификации и соответствующих нормативных документах. Если в спецификации указан срок, это минимальный предел, а не цель; при неблагоприятных условиях срок увеличивается и никогда не сокращается.

Зрелость: не дни, а температура, умноженная на время

Бетон набирает прочность не по календарю, а благодаря гидратации, а скорость гидратации определяется температурой. Понятие, объединяющее эти две переменные в одном числе, называется зрелостью. Согласно наиболее распространённому подходу, зрелость представляет собой сумму произведений температуры бетона и прошедшего времени и выражается в градусо-часах. При расчёте из температуры бетона вычитается базовая температура, при которой гидратация считается фактически остановившейся; это базовое значение зависит от состава смеси, но чаще всего принимается равным минус десяти градусам Цельсия.

На практике это означает следующее: бетон, выдержанный три дня при 20 °C, и бетон, выдержанный шесть дней при 10 °C, достигают примерно одинаковой зрелости, а значит, и примерно одинаковой прочности. Точно так же зрелость бетона, выдержанного семь дней при 5 °C зимой, может оказаться ниже зрелости, достигаемой за два дня при 25 °C летом. Стройплощадка, ориентирующаяся только на календарь, зимой снимает опалубку слишком рано и не замечает этого.

Применение метода зрелости бетона на площадке несложно. Сначала в лаборатории для заливаемой смеси строится калибровочная кривая: измеряется прочность образцов при разных значениях зрелости и выводится зависимость между зрелостью и прочностью. Затем на площадке в залитую конструкцию закладывается датчик температуры; он непрерывно фиксирует температуру бетона, а прибор рассчитывает степень зрелости. Когда достигается целевое значение зрелости, принимается решение о распалубке. Главное преимущество метода в том, что решение принимается уже не на основе предположений, а на основе измерений; кроме того, в благоприятную погоду метод позволяет безопасно сократить сроки и тем самым ускорить оборот опалубки.

Если прибор для измерения зрелости бетона отсутствует, есть альтернативы. Первая — полевые образцы: часть кубиков, отобранных для испытания на прочность, оставляют не в лабораторных условиях ухода, а рядом с залитой конструкцией, в тех же погодных условиях. Такие образцы отражают условия, в которых находится сама конструкция, и их разрушение на раннем возрасте служит основанием для принятия решения о распалубке. Второй способ — как минимум фиксировать ежедневные максимальную и минимальную температуру воздуха и увеличивать срок выдержки в опалубке в соответствии с этими данными. Стандартный 28-суточный образец, прошедший лабораторный уход, не является подходящим критерием для решения о распалубке: такой образец отражает условия лаборатории, а не условия конструкции на площадке. Неразрушающие методы измерения, такие как склерометр, дают вспомогательную информацию, но не могут служить единственным основанием.

Влияние температуры воздуха: один и тот же бетон, разный график

Набор прочности заметно зависит от температуры. Грубое правило таково: при снижении температуры бетона на 10 °C скорость гидратации падает примерно вдвое. Это напрямую отражается на графике распалубки: несущую опалубку, снимаемую летом через три дня, в холодную зимнюю неделю может потребоваться выдерживать более недели. Зима в Бодруме мягкая, но в периоды, когда ночная температура падает, а ветер не утихает, температура конструкции может опуститься даже ниже температуры воздуха — особенно в тонких плитах. Меры предосторожности при укладке бетона в холодную погоду и понятие критической прочности мы подробно рассмотрели в статье укладка бетона зимой.

Жаркая погода действует в двух направлениях. Ранняя прочность набирается быстро, и опалубку можно снять раньше; однако горячий бетон в долгосрочной перспективе, как правило, достигает более низкой конечной прочности, а риск усадки возрастает. Раннее снятие опалубки создаёт в этом случае вторую проблему: опалубка также удерживает влагу, и в жаркую и ветреную погоду открытая поверхность высыхает быстро. Если после снятия опалубки уход за бетоном не продолжается, на поверхности появляются сетка волосяных трещин и пыление.

В массивных конструкциях вступает в действие отдельный механизм. В плитных фундаментах, толстых стенах и колоннах большого сечения тепло гидратации накапливается внутри; внутренняя температура значительно превышает наружную. В этом случае опалубка работает как теплоизоляционный слой. Раннее снятие опалубки приводит к резкому контакту горячей поверхности с холодным воздухом; поверхность сжимается, а горячее ядро этому препятствует, в результате возникает термическая трещина. При массивных конструкциях решение о снятии опалубки учитывает не только прочность, но и разницу температур между ядром и поверхностью; если разница превышает безопасный предел, опалубку оставляют на месте или сразу же накрывают открытую поверхность теплоизоляционным покрытием. Подробнее об этом типе трещин можно узнать в нашей статье трещины в бетоне.

Сам состав смеси также влияет на график. Бетоны, изготовленные на шлаковых или зольных цементах, набирают раннюю прочность медленнее, а долговременную прочность — как правило, лучше; при таких смесях сроки распалубки увеличиваются. Ускоряющие схватывание добавки повышают раннюю прочность. Не зная, какая смесь используется, невозможно составить график распалубки; указанный в заказе класс прочности сам по себе недостаточен. О связи количества воды в бетоне с набором прочности читайте в нашей статье о водоцементном отношении и прочности бетона; вода, добавленная на объекте, также удлиняет график распалубки.

Цена ранней распалубки: прогиб, трещины, повреждение поверхности

Ранняя распалубка чаще всего приводит не к внезапному происшествию, а к необратимому дефекту. Наблюдаются четыре основных последствия.

Необратимый прогиб. Модуль упругости молодого бетона низок; под одинаковой нагрузкой он деформируется сильнее, чем затвердевший бетон. К этому добавляется ползучесть: бетон продолжает деформироваться под постоянной нагрузкой с течением времени, причём ползучесть значительно выше у бетона, нагруженного в раннем возрасте. Прогиб балки или плиты перекрытия, нагруженной на раннем этапе, не восстанавливается, даже если бетон впоследствии наберёт полную прочность. Результат — заклинивающие двери и окна, заметный провис плиты перекрытия, а в тяжёлых случаях — трещины в отделке и перегородках.

Раннее раскрытие трещин изгиба. Бетон трескается в зоне растяжения — это заложено в самой природе железобетона. Но если трещина раскрывается, когда бетон ещё слаб, а сцепление с арматурой не сформировалось полностью, ширина трещины увеличивается необратимо. Широкая трещина открывает путь воде и хлоридам; в зоне воздействия моря это становится началом коррозии арматуры.

Повреждение поверхности и рёбер. При раннем снятии опалубки колонн и стен рёбра откалываются, поверхностный слой отслаивается, а куски бетона, прилипшие к поверхности опалубки, повреждают и конструкцию, и саму опалубку. Хотя такие повреждения выглядят косметическими, они уменьшают защитный слой бетона и требуют ремонта.

Недостаточная несущая способность и обрушение. Это самое тяжёлое последствие, и оно обычно возникает при наложении двух ошибок: слишком раннего снятия опалубки и последующей сразу же нагрузки конструкции тяжёлой строительной нагрузкой. Складирование поддона кирпича на перекрытии в тот же день, когда сняли опалубку, или начало монтажа опалубки этажа выше означает, что бетон в ещё «молодом» возрасте сталкивается с нагрузкой, превышающей эксплуатационную нагрузку по проекту. Это сочетание наиболее опасно на консолях и плитах перекрытий большого пролёта.

Сама распалубка также является формой нагружения. Опоры должны сниматься последовательно и постепенно; резкое снятие нагрузки в одной точке создаёт концентрацию напряжений в этом месте. Сбрасывание опалубки вниз одновременно наносит удар по конструкции и изнашивает материал опалубки. Распалубка проводится от центра к краям, под контролем, с наблюдением за деформацией элемента. Неожиданный прогиб или новая трещина, замеченные во время распалубки, — повод остановить процесс.

Повторная установка стоек (Reshoring) и многоэтажное бетонирование

При многоэтажном строительстве опалубка верхнего этажа устанавливается до того, как бетон нижнего этажа достигнет полной прочности. В этом случае нагрузку нового этажа нельзя передавать на одно молодое перекрытие; нагрузка должна распределяться на несколько этажей. Эту задачу выполняет повторная установка стоек, более известная как решоринг.

Часто путают два разных подхода; важно знать разницу:

• Непрерывное подпирание: Опалубочные щиты снимаются, однако стойки демонтируются по одной, поочерёдно, и сразу устанавливаются обратно. Перекрытие ни на миг не несёт собственный вес самостоятельно. Этот метод предпочтителен для «молодого» бетона и перекрытий большого пролёта.
• Повторное подпирание: Опалубка и стойки полностью демонтируются; перекрытие однократно прогибается под собственным весом. Затем стойки устанавливаются заново. С этого момента стойки воспринимают уже не собственный вес перекрытия, а только новые нагрузки, поступающие сверху.

Самый критичный момент на практике — стойки не должны быть предварительно нагружены. Стойка устанавливается так, чтобы лишь касаться нижней поверхности плиты; если её винт или клин затянуть слишком сильно, на нижний этаж передаётся нагрузка, и в ещё молодой плите снизу возникают нежелательные напряжения. Логика «затянуть потуже — будет крепче» здесь приносит вред.

Количество этажей, которые остаются на подпорках, определяется пролётом перекрытия, скоростью возведения этажей, скоростью набора прочности бетоном и строительными нагрузками. На площадке повторяются две ошибки. Первая — преждевременный демонтаж подпорок ради ускорения оборота опалубки; вторая — несовпадение расположения стоек на нижнем этаже с расположением стоек на верхнем при их установке. Если стойки не находятся на одной вертикальной оси по этажам, нагрузка не идёт по ожидаемому пути и вызывает изгиб в молодом перекрытии. Не менее важно, чтобы поверхность, на которую опираются стойки, была ровной и прочной, а при необходимости под них подкладывались распределяющие нагрузку подкладки.

Ещё один часто упускаемый источник нагрузки — это сам заливаемый бетон. Пока на верхнем этаже заливается бетон, свежий бетон, бригада, насосная линия и материалы одновременно создают нагрузку на нижний этаж. Эти нагрузки отличаются от эксплуатационных нагрузок проекта и требуют отдельной оценки на этапе строительства. В крупных и повторяющихся проектах гораздо безопаснее, когда схему опалубочных стоек планирует автор проекта конструкций, а не когда это оставляется на усмотрение строительной площадки.

На чём должно основываться решение о снятии опалубки?

Порядок принятия решений должен быть следующим.

1. Проект и техническое задание. Если автор конструктивного проекта или технические условия определяют порог прочности или срок, именно это служит отправной точкой. Указанные сроки являются минимальными; при неблагоприятных условиях они продлеваются.
2. Подтверждение прочности. Решение должно опираться не на предположения, а на измерения. По приоритету: контроль зрелости бетона встроенным на объекте датчиком; ранние испытания полевых образцов, твердевших рядом с конструкцией в тех же условиях; если ни то, ни другое недоступно — увеличение срока в запас, основанное на данных о температуре воздуха.
3. Тип элемента и его нагрузка. Боковая опалубка, несущая поверхность или подпорка? Консоль или простой пролёт? Что будет размещено на этом элементе после снятия опалубки? Если в тот же день ожидается тяжёлое складирование или монтаж опалубки верхнего этажа, требуемый порог прочности повышается.
4. Погода и сечение. В холодную погоду срок увеличивается. При толстом сечении учитывается разница температур между ядром и поверхностью. В жаркую и ветреную погоду план ухода за бетоном после распалубки должен быть готов заранее.
5. Ответственность. Решение о снятии опалубки не принимается устно. Измерение, дата и время, на основании которых принято решение, фиксируются документально; начальник участка или уполномоченный технический сотрудник подписывает документ. Эта запись защищает вас в случае возникновения проблемы в будущем и показывает, что и как было сделано.

Повторим: работа не заканчивается после распалубки — уход за открытой поверхностью продолжается в соответствии с возрастом бетона и погодными условиями. Влажное укрытие, состав для ухода за бетоном или водный уход заполняют защитный пробел, оставленный опалубкой. В противном случае вы потеряете качество поверхности, даже если не сняли опалубку раньше срока.

График снятия опалубки можно планировать вместе с проектированием состава смеси: смесь с высокой ранней прочностью безопасно ускоряет оборот опалубки и сокращает график работ на площадке. Чтобы подобрать класс бетона и состав смеси, соответствующие циклу опалубки вашего проекта, обратитесь к технической команде Bodrum Beton перед заливкой; подходящие классы бетона вы можете посмотреть на нашей странице продукция.

Часто задаваемые вопросы