Одноразова опалубка для будівництва

1. Одноразова опалубка для будівництва, яка має вигляд цілісної труби, отриманої методом пошарового навивання на оправку стрічок паперового матеріалу, яка відрізняється тим, що як паперовий матеріал використано папір або картон, або композицію картону та паперу, окремі шари матеріалу скріплено клеєм, при цьому кількість шарів складає значення, достатнє для досягнення товщини стінки, здатної забезпечити маніпуляційну та експлуатаційну міцність опалубки з урахуванням щільності навивання та різновиду використаного паперового матеріалу, передбачуваних довжини C2 2 79901 1 3 79901 а також в значній індустріалізації робіт на будмайданчику. У галузі можливий вибір між двома абсолютно різними напрямами. Один є добре відомою технологією збірки з готових деталей, при якому бетонні елементи конструкцій відливають в заводських умовах, а потім транспортують до місця будівництва, і з них на будмайданчику збирають остаточну конструкцію. Другий варіант полягає в здійсненні заливання бетону на місці використовуючи системи опалубок. Проте наявні в експлуатації системи опалубок були розроблені для звичайного, традиційного способу укладання бетону на місці, при якому робочими операціями є: очищення, ремонт та збірка опалубки, установка опалубки, розміщення арматури або стрижнів, заливка бетону, витримка бетону, розбирання опалубки, обробні роботи на відлитій конструкції. Здійснюване таким чином будівництво є повільним, необхідність використання громіздких елементів опалубки обумовлює необхідність використання додаткових площ для її зберігання, призводить до підвищення небезпеки виробництва, а наявність великого числа робітників на будмайданчику не сприяє високій продуктивності та раціональному використанню робочого часу. Для деяких обмежених областей були розроблені конструкції опалубок, для яких щонайменше частина з вищеописаних операцій не потрібна. В основному такі опалубки призначені для фундаментів. Одна з таких конструкцій, придатна для заливання бетонних споруд, розкрита у [фінському патенті №84926, опублікованому 23.05.1991р.]. Згідно з розкритим технічним рішенням, опалубка складається з елементів одноразового використання, які залишаються невід'ємною частиною відлитої бетонної конструкції і збираються в опалубку, ці опалубні елементи складаються з рифлених тонких сталевих листів. Такі опалубні елементи можна, наприклад, встановлювати по два один проти одного, сполучати їх за допомогою стягування для протидії тиску залитого бетону і, крім того, між цими елементами можна встановлювати стрижні арматури у необхідній кількості. При використовуванні конструкції відповідно до цього патенту можна уникнути виконання таких вищеописаних операцій, як очищення форми, розпалубку і обробні роботи на залитій конструкції, оскільки рифлений лист утворює закінчену зовнішню поверхню литого бетону. Проте залишаються такі трудомісткі операції, як установка опалубки і розміщення кріпильних стяжок особливим способом. Інший недолік полягає в тому, що зовнішня поверхня завжди виходить рифленою через рифлений лист, що не завжди прийнятно для додаткових елементів споруди чи можливого оздоблення. Відома опалубка, описана в [авторському свідоцтві СРСР №1544931, опублікованого 23.02.1990р.], в якій виконується палуба у вигляді рулонного полімерного матеріалу, що має низький коефіцієнт поглинання вологи. На формуючій поверхні матеріалу закріплені ребра жорсткості з пористого пластику. Дана опалубка є відносно недорогою і простіша у виготовленні і монтажі, але 4 має обмежене вживання, оскільки передбачена в основному для будівель заглибленого типу, наявність теплоізолюючих елементів в її складі передбачає специфічність використання, що придатне лише для окремих випадків. Хоча опалубка виготовлення з легких полімерних матеріалів її встановлення вимагає суттєви х часових та тр удових ресурсів для монтажу, оскільки передбачає розгортання на місці та підгонку за розміром рулонного матеріалу, кріплення до арматурних каркасних елементів, підгонку стиків, зварювання торців. [Із заявки ФРН № 3815858, опублікованої 03.08.1989], відома опалубка, яка виконана у вигляді ґрат, покритих плівкою. Дана опалубка є простою по конструкції, не потребує вантажопідйомного устатк ування великої потужності, великої кількості робітників, забезпечує високу якість формуючої поверхні і низьке зчеплення з бетоном. Проте, для утворення якісної формуючої поверхні плівка повинна бути укріплена на гратах з натягом, при цьому потрібне рівномірне натягнення плівки по всій робочій поверхні палуби, що є складним і трудомістким процесом. Встановлення ґрат та натягування плівки потребує додаткового, іноді специфічного устаткування, що призводить до затягування здійснення підготовчих операцій та підвищення кошторису будівельних робіт в цілому, до того ж таке технічне рішення не позбавляє від необхідності проведення складних операцій по монтажу і демонтажу палуби. Аби уникнути використання масивних матеріалів та спростити монтаж опалубки для заливання бетонних колон авторами [англійської патентної заявки №805437, опублікованої 3 грудня 1958р], було виявлено, що для виконання зазначених елементів будівельних конструкцій можливо використовувати паперові форми. Зокрема пропонується використовувати трубчаті паперові секції, які встановлюють навколо дерев’яної чи металевої колон і закріплюються в цілісну трубу за допомогою сталевої стрічки. Запропоноване технічне рішення завдяки застосуванню паперового матеріалу значно спрощує роботи по монтажу опалубки для заливання колон, особливо, як відмічено, при високих її розмірах, усуває необхідність очистки опалубки, значно полегшує демонтаж. Однак запропонована конструкція розроблена для технології будівництва, що на теперішній час є застарілою, опалубка недосконала і має багато вад, пов'язаний з необхідністю її складання з окремих половинок, дотримання вимоги рознесення подовжніх стикових з'єднань зовнішньої та внутрішньої частин опалубки, процес закріплення сталевою стрічкою вимагає додаткових витрат на їх придбання. Всі перелічені операції по складанню опалубки виконуються в ручну з використанням звичайних підсобних інструментів, що призводить до значних затримок у часі та залучення додаткових робітників. Багато в чому перелічених недоліків позбавлена опалубка, вибрана як найближчий аналог запропонованого винаходу, описана в [патенті ФРН на корисну модель № 8905989 від 17.08.1989р.]. Зображена опалубка є готовим до застосування трубчастим виробом, виготовленим 5 79901 методом спірального навивання паперу. Багато в чому ця опалубка вирішує перелічені вище недоліки відомих аналогів, її перевагою є використання для виготовлення легкого та відносно дешевого матеріалу, це обумовлює зручність, яка полягає в можливості уникнути використання допоміжних механізмів та пристосувань для монтажу, монтаж полягає лише у встановлені в необхідному місці, яке може швидко виконуватися одним чи декількома працівниками без складних інструментів та небезпеки травматизму. Завдяки використання паперу значно спрощується демонтаж, оскільки в подальшому така опалубка не використовується, а відповідно усувається необхідність розборки, чищення та ремонту. Запропоноване авторами зазначеної корисної моделі удосконалення, що полягає в закладанні в тіло виробу пластикової стрічки, яка дозволяє по закінченню заливання та схоплювання бетону розрізати опалубку, зводить трудомісткість та тривалість демонтажу до мінімуму. З огляду вагомих переваг зазначена конструкція все ж має суттєві недоліки, які проявляються в тому, що зовнішня та внутрішня поверхні є незахищеними від впливу вологи, яка, як відомо, катастрофічним чином впливає на механічні властивості паперу. Вода неодмінно присутня в бетонному розчині, може потрапляти на опалубку внаслідок природних опадів, на що особливо слід вважати при монтажі на відкритих майданчиках, натягуватися з ґрунту і, навіть, з повітря при високій вологості. Незахищений папір бучавіє, піддається абразивному впливу бегону, що заливається, що в свою чергу призводить погіршення геометрії чи поверхні бетонної колони, частковому налипанню паперу на її поверхню. Дещо уникнути знеміцнення опалубки можливо за рахунок створення її з певним запасом міцності, що вирішується шляхом збільшення товщини та щільності навивання але очевидно, що це призведе до невиправданих перевитрат матеріалу та негарантованості досягнення необхідного результату. На основі відомих переваг та набутих досягнень існуючого рівня техніки, в основу представленого винаходу поставлено задачу розробити просту та універсальну опалубку для будівництва нові вдосконалення якої враховували б та уникали б недоліків перелічених аналогів, а також передбачали усунення додаткових можливих негативних факторів впливу при її використанні, що будуть нівельовані засобами нижченаведених пропозицій удосконалення заявленого технічного об'єкту, що дадуть змогу розширити можливості та привабливість її використання. Авторами технічного рішення було досліджено властивості паперової опалубки і встановлено, що її властивості залежать від комплексу взаємопов'язаних чинників, які в загальній сукупності визначають характеристики готового виробу та основні його переваги. Також запропоновані можливі різні форми виконання представленого технічного рішення, що розширять асортимент та можливості для виготовлення опалубки, які полягають в додатковій можливості вибору та варіації матеріалів для створення виробу. 6 Згідно представленого винаходу запропоновано одноразову опалубку для будівництва, яка має вигляд цілісної труби, отриманої пошаровим навиванням на оправку стрічок паперового матеріалу. Згідно з запропонованими удосконаленнями, особливості опалубки визначаються сукупністю експлуатаційних та виробничих факторів, які передбачають використання різного виду паперового матеріалу, який може бути вибрано з паперу або картону або композиції картону та паперу. Шари обраного матеріалу скріплено придатним для цієї мети клеєм, а кількість шарів складає значення, необхідне для досягнення товщини стінки, здатної забезпечити маніпуляційну та експлуатаційну міцність опалубки, з урахуванням щільності навивання та різновиду використаного матеріалу, передбачуваних довжини опалубки, об'єму необхідного для заливання будівельного розчину та створюваного ним тиску. Обов'язковою умовою технічного рішення є наявність на зовнішній та внутрішній поверхні опалубки полімерного покриття. Перелічені ознаки заявленого передбачуваного винаходу є необхідними та достатніми для досягнення мети відносно поставленої в даній заявці задачі, а саме: з використанням простих засобів створити максимально надійну, економічно та екологічно привабливу опалубку, мінімізуючи витрати матеріалу на її виготовлення. Врахування наведених параметрів та умов дозволить максимально наблизитись до вирішення поставленої мети з отримання максимального зиску та зручності від використання описаного об'єкту. Неврахування хоча б однієї з перелічених ознак призводить до невиправданих перевитрат сировинних та трудових ресурсів або негарантованого результату, що в будь-якому випадку не дозволяє максимально реалізувати основні переваги опалубки. Більш зрозумілим заявлене технічне рішення буде виходячи з наведених нижче докладніших пояснень окремих його деталей та можливих або переважних варіантів виконання. На сьогоднішній день відомо про множину різноманітних видів паперу чи картону різного ґатунку. Основним показником, що необхідно враховувати і який визначає міцність стінки опалубки є щільність та міцність використовуваного паперу чи картону. Коли щільність паперу чи картону сама по собі визначає жорсткість матеріалу, то висока міцність дозволяє отримати відповідно додатково підвищену щільність прилягання між шарами в процесі навивання за рахунок більшого натягу стрічкового матеріалу. Зазначена вимога однаково стосується та справедлива як для паперу так і для картону. Під терміном папір або картон також розуміється той випадок, коли кожен шар складається з стрічок картону або паперу, що можуть мати однакові або різні фізичні та механічні характеристики, завдяки чому можливо досягти підвищеної міцності при невеликій товщині стінки. В окремих випадках існує доцільність та певні переваги використання композиції картону і паперу. Зокрема, таким чином можна підвищити загальну щільність навивання також з мінімізацією при цьому товщини стінки та витрат використовуваного матеріалу або використовува ти таку композицію виходячи з наявності або доступності сировини. Структура ком 7 79901 позиції папір/картон може бути будь-якою, з пошаровим чергуванням, з структурою пів на пів або мати вигляд оточеного одного матеріалу іншим з зовнішньої та внутрішньої сторін. Під ознакою „труба, отримана методом пошарового навивання” мається на увазі структура стінки опалубки, отримана внаслідок укладання спіральним або прямим навиванням стрічки паперового матеріалу на оправку. Конкретне навивання, з огляду цілей заявленого винаходу, не принципове і може бути обране виходячи з міркувань раціональності, довжини намотуваного виробу та ширини використовуваної стрічки або технічних можливостей. Особливо важливим параметром представленого технічного рішення є вибір товщини стінки виходячи з взаємопов'язаних параметрів необхідної довжини опалубки, об'єму необхідного для заливання будівельного розчину та створюваного нимтиску. Звісно, що з урахуванням відмічених обставин опалубка має гарантовано витримати залитий в неї розчин без порушення геометрії. Крім зазначених експлуатаційних вимог опалубка повинна бути зручна та надійна при маніпуляціях, пов'язаних з її перевезенням та монтажем. При великій довжині опалубки та невеликому діаметрі, що обумовлює відносно невеликі об'єми заливання розчину, оптимальна товщина опалубки може цілком витримувати спричинений будівельним розчином тиск але існує ймовірність, що вона виявитися недостатньою для зберігання власної геометрії піддаючись викривленню відносно своєї поздовжньої осі. Навіть при значній міцності паперу чи картону, визначеної розтягуванням на розрив, паперовий матеріал є дуже вразливим при навантаженнях на згин. Відмічена обставина може викликати необхідність певної обережності або заходів по недопущенню прогинання чи утворення так званих переломів опалубки або вм"ятин. що не завжди прийнятно в умовах масового виробництва. Зважаючи на те, що зазначені випадки трапляються відносно не часто, являються поодинокими варіантами і, як правило, не спостерігаються для найбільш поширених сортаментів об'єкту, врахування такої обставини все ж не позбавлено раціональності з огляду переслідування мети створення надійного будівельного обладнання і має прийматися до уваги в будь-якому випадку. В наведених умовах створення запропонованого виду опалубки таким визначенням як „окремі шари картону або паперу або композиції картону і паперу скріплено клеєм” не висувається вимога використання для цієї мети клею певного чи конкретного різновиду. Для досягнення технічного результату може бути використано будь-який придатний клей або клеюча речовина, здатні забезпечити стабільними отримані при виробництві фізичні та механічні показники опалубки впродовж всього необхідного терміну зберігання та експлуатації опалубки. Встановлено, що для склеювання шарів паперового матеріалу може бути використано як органічний так і неорганічний різновид клею. При доцільності, можливо також використовува ти будь-які придатні для змішування комбінації органічних, неорганічних або органічних 8 клеїв з неорганічним в будь-якій раціональній для зазначеної мети пропорції. Суттєвою перевагою запропонованого технічного рішення є покриття зовнішньої та внутрішньої поверхні опалубки полімерною плівкою. Під полімерною плівкою у даному винаході мається на увазі будь-яка придатна для покриття стінок опалубки плівка, що гарантовано може захистити паперовий матеріал від потрапляння вологи. Вказівка та те, що стінка вкрита полімерною плівкою означає, що вона надійним чином закріплена на стінках опалубки у спосіб, що дає гарантоване зчеплення з папером протягом всіх передбачених з опалубкою операцій. Найчастіше плівка закріплюється за допомогою придатного для цієї мети клею, зокрема як і паперові стрічки вона може наноситись шляхом спірального або прямого навивання, при необхідності, з застосуванням того ж устаткування або з незначною його адаптацією. В окремих випадках опалубка може бути запаяна в плівку або вкрита способом на зразок ламінування, рідше обтягнута та закріплена за допомогою механічних пристосувань. Покриття стінок виробу полімерною плівкою має важливе значення оскільки дозволяє зберігати стабільними фізичні та механічні властивості опалубки протягом всього терміну використання. В свою чергу це дає змогу виготовляти опалубку з заздалегідь визначеними параметрами її стінки не дотримуючись умови забезпечення надмірного і часто невиправданого запасу міцності. Зазначені переваги дають змогу використовува ти опалубку при будь-яких погодних умовах та при різноманітніших умовах будівництва; раціональне використання паперової сировини на створення виробу оптимізує її вагу, що важливо при транспортувальних та монтажних роботах на будівництві, а також підвищує економічну та практичну доцільність застосування. Крім того, використання полімерної плівки значно полегшує демонтаж опалубки, оскільки усувається небажане явище схоплювання бетонної та паперової поверхонь. Завдяки легкому відшаруванню плівки від будівельної поверхні час знімання опалубки зводиться до мінімуму, а сама поверхня отриманої конструкції має гладкий та чистий вигляд. Додаткові переваги винаходу можуть бути досягненні завдяки подальшому удосконаленню, що переслідують мету більшої універсальності, зручності та полегшення роботи з виробом. Зокрема для полегшення знімання опалубки по завершенню застигання будівельного розчину пропонується оснастити опалубку розрізувальним елементом на зразок того, що використовується в опалубці за найближчим аналогом. Розрізувальний елемент може бути стрічкою, ниткою або дротиною або виконаним в іншому, придатному для цієї мети вигляді, і може бути створений із будь-якого доступного матеріалу природного чи штучного походження. Основна вимога, що висувається до цього елементу опалубки - мати га зберігати достатню міцність для розрізування чи розривання наявної кількості шарів паперового матеріалу та полімерної плівки. Розрізувальний елемент встановлюється в опалубку на всю її довжину в процесі навивання і перебуває в ній до кінця терміну 9 79901 експлуатації. Використовується він шляхом необхідного натягування виступаючого кінця, що завбачливо лишають в процесі встановлення. В цілому принцип дії схожий на відкривання упаковки на пачці сигарет. Можливості використання запропонованої опалубки можуть бути розширені завдяки різному виконанню її форми в поперечному перетині. Звісно, що найпоширенішими можуть бути варіанти кола, квадрату, прямокутника, трикутника але це не є обмеженням, оскільки відповідно до технологічних можливостей чи необхідності можливо виготовити опалубку у формі будь-якого многокутника. За необхідності, по довжині опалубки, на різних її проміжках, форма поперечного перетину може змінюватися або переходити з однієї в іншу. Такий варіант визначається лише технологічними чи естетичними потребами. Наочна демонстрація запропонованого технічного рішення пропонується за допомогою наведеної графічної фігури (Фіг.), де проставлені позиції означають такі елементи: 1 - арматура, 2- бетон, 3 - внутрішня полімерна плівка, 4 - формоутворююча стрічка паперового матеріалу, 5 - зовнішня полімерна плівка, 6 - розрізна стрічка. Уявлення про конкретне втілення технічного рішення можна скласти виходячи з наведених прикладів реалізації винаходу, що подаються нижче у демонстрації різних варіантів та наведених закономірностях, що прослідкуються в результаті зміни технологічних параметрів. Одноразову опалубку виго товляють з стрічок картону або паперу шириною від 100 до 300 мм. Товщина картону або паперу в залежності від призначення та міцності опалубки змінюється від 0,05 до 0,8 мм. Характеристики паперу або картону, який найбільш частіше використовується у виробництві опалубки разового використання наведено в таблиці 1. Таблиця 1 сила відриву товщина кількість матебалк ріалу гр./м 2 кар- см 3/гр.* шару від мм тону (паперу) шару Дж/м 2 0,5 305 1,65 250 0,7 425 1,65 250 0,5 315 1,60 300 0,7 440 1,60 300 0,6 385 1.55 400 0,6 400 1,50 500 0,6 430 1,40 600 0,6 500 1,20 830 0.55 490 1,12 950 Стрічки картону або паперу намотували на оправку різного діаметру, розміри внутрішнього діаметру отриманої опалубки наведені в таблиці основних технічних характеристик №2. Виходячи з передбачуваного гідростатичного тиску, що чинить бетон, його витрати на 1м опалубки та характери 10 стик паперу визначали необхідну товщин у намотування, отримані значення товщин та пов'язані технологічні показники наведені в таблиці 2. Таблиця 2 витрата товщина гідровнутрішній вага, бетону, статичний стінок діаметр, м 3/м опалубки, кг/м.п. опалубтиск, мм мм KN/м 2 ки 200 5 2,15 0,031 46,07 250 5 2,67 0,049 56,74 300 5 3,20 0,070 68,38 350 5 3,72 0,096 80,02 400 5 4,30 0,125 91,18 450 5,6 5,46 0,159 102,82 500 6 6,60 0,196 113,97 600 6 8,00 0,282 136,77 700 7 10,30 0,384 159,56 800 7 12,08 0,502 182,84 За результатами створення опалубки з врахуванням всіх те хнологічних особливостей її виробництва та умов експлуатації для найбільш поширеного сортаменту колон за діаметром, що наведений в таблиці 2, вдалося створити опалубку, з товщиною стінки, що не перевищує 7мм, тоді як у відомого аналогу цей показник наближається до 13мм. Досягнутий результат обумовлює само собою зрозумілі переваги технічного рішення, що полягають зменшенні собівартості опалубки і, відповідно, її економічної привабливості та розширення застосування. Використання меншої кількості основного матеріалу для створення опалубки знижує її вагу, що дозволяє уникнути використання вантажопідйомних механізмів, транспортних засобів значної потужності, спеціального кріплення, а також дозволяє залучити для різних маніпуляцій з нею меншу кількість робочого персоналу. Значно спрощуються роботи на будівельному майданчику, оскільки монтаж опалубки не потребує спеціального устаткування для його здійснення, вона є повністю готовою до кріплення, додатково поліпшується безпека виробництва. Після використання опалубка легко утилізується і може бути перероблена як звичайна макулатура, використовувані матеріали є екологічно безпечними, що певною мірою сприяє вирішенню питань охорони довкілля. Перелічені переваги та безпосереднє використання запропонованого технічного рішення на будівництві дозволять підвищенню рентабельності будівництва в цілому, яке буде ще більді помітне в умовах промислового будівництва. Незважаючи на те, що використання описаної опалубки є найбільш ефективне в умовах масштабного будівництва, вона може бути незамінною в умовах дрібного, наприклад садибного будівництва, де залучення додаткових робітників чи вантажопідйомного устаткування для виконання необхідного виду робіт не завжди є можливим чи доцільним. Для фахівця є очевидним, що даний винахід не обмежується наведеними втіленнями та може використовува тись і в інших специфічних формах без втрати загальних тенденцій та його суттєвих 11 79901 атрибутів. Тому описані втілення треба розглядати у всі х відношеннях лише як ілюстративні, а не як такі, що обмежують обсяг винаходу, який визначено у наведеній далі формулі, а не у прикладах, і Комп’ютерна в ерстка Н. Лисенко 12 усі зміни, що можуть бути запропоновані як еквівалентні у межах формули, потрібно розглядати як такі, що містяться у ній. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601