Монолитные бетонные колонны: назначение, виды и технология строительства

Монолитными железобетонными колоннами называю, цельные вертикальные стержневые элементы состоящие из бетона и стальной арматуры, служащими опорами для верхних элементов сооружения, балок и монолитных перекрытий, с отличным показателем несущей способностью. Такое решение несущей системы здания является надежным и долговечным, если при возведении не нарушена технология по их строительству.

Конструкционное назначение колонн

Система правильно расположенных монолитных колонн воспринимает на себя основную нагрузку верхних элементов и передает ее фундаменту. В монолитном доме с двумя и более этажами вертикальные опоры выступают как связующая система, поддерживающая каждый уровень.

Стоит отметить, что благодаря применению системы железобетонных колонн в монолитном строительстве, появляется возможность свободной планировки помещения, а после облицовки и другой отделки они становятся частью декора.

Типы колонн

В строительстве бетонные колонны классифицируются по двум параметрам.

1. Форма сечения: квадратные, круглые, прямоугольные, а благодаря технологии монолитного строения, форма колонны может быть любая. На конечный выбор в первую очередь влияют особенности конструкции: назначение здания, количество этажей. От формы колонны, и действующей на неё нагрузке будут зависеть требования к классу бетона и диаметру арматуры.
2. Способ строительства. Они могут быть как изготовлены в заводских условиях, так и непосредственно на стройплощадке. На заводе бетонные колонны  изготавливают для сборных конструкций, а на строительном объекте чаще всего при возведении монолитных домов. Главный плюс колонн заливаемых непосредственно на стройплощадке, в том что её возможно сделать своими руками без привлечения спецтехники.

Железобетонные колонны 300 на 500 мм, залитые на стройплощадке.

Правила для возведения монолитных колонн различных видов изложены в ГОСТ 18979-2014 и СНиП 3/03/0187.

Пошаговая инструкция по устройству монолитных колонн

Алгоритм действий несложный и доступный даже при самостоятельном возведении для частного дома. Порядок выполнения основных этапов следующий.

1. Разработка чертежа. Каждая колонна в конструкции строго рассчитывается и отражается в проекте.
2. Подготовка места установки.
3. Сборка армирующего каркаса.
4. Монтаж опалубки.
5. Бетонирование.
6. Просушка с мерами по уходу за сохнущим бетоном.
7. Демонтаж опалубки.

Армирование

Для армирования колонн применяют классы арматуры как с гладким так и с рифленым профилем, все зависит от её роли в армирующем каркасе.

1. Рабочая вертикальна арматура (продольная). Рекомендуется использовать стержни с прочностным классом 500 МПА (А500С и А500СП), так как совместная работа арматуры такого класса и бетона очень эффективна.
2. Конструктивная (поперечная). Для изготовления конструктивных элементов чаще всего используют арматуру А240, но это не значит что нельзя применять и стержни периодического профиля.

Минимальное количество стержней – 4, устанавливаются на каждом углу каркаса. Прямоугольную в сечении колонну, усиливают добавлением по длинным сторонам прутов диаметром минимум 12 мм, если расстояние между угловыми стержнями более 40 см.

Схема расположения стержней в арматурном каркасе, для бетонной колонны 300 на 500 мм.

Для соединения стальных стержней между собой в армирующий каркас нужной формы используют хомуты из арматуры. С помощью вязальной проволоки, хомуты соединяют с прутами продольного основного армирования в единый стальной каркас.

“Мертвый” узел вязки арматуры.

Между опалубкой и армирующими элементами монолитной колонны необходима организация защитного слоя бетона для арматуры – не меньше 4 см с каждой стороны. Для этого на каркас устанавливают пластиковые фиксаторы в виде звёздочек.

Минимальный диаметр арматуры – 16 мм, для колонн с меньшей из сторон больше 25 см, а если размер меньше 25 см, то допускается использование прутов диаметром 12 мм. Комплекты стержней должны быть с одинаковым диаметром. Можно использовать два разных сечения для разных участков каркаса – те, что толще, ставят на углы.

Пример связанного каркаса.

Лучший вариант для колонны – арматурные стержни без стыков, соответствующие высоте сооружения. Надставленную пруты соединяют между собой ванной сваркой. Если отсутствует возможность выполнить сварку арматуры, прутья устанавливают внахлест с минимальной длиной перехлеста в 60 диаметров или же соединяют с помощью муфт.

Финишный вид установленного каркаса.

Монтаж опалубки

Способ установки опалубки для монолитных колонн определяется типом здания и целевой задачей. Если вам необходимо выполнить заливку нескольких колонн, то можно применить одноразовую опалубку, а если у вас их не один десяток, то выгоднее использовать многоразовую.

В настоящее время есть 5 вариантов опалубки для колонн из бетона.

1. Самодельная из досок, бруса и фанеры.
2. Металлическая.
3. Комбинированная. Изготавливается из металлического профиля и влагостойкой фанеры. Считается самой популярной на масштабных строительных объектах.
4. Пластиковая.
5. Картонная. Чаще всего используется для заливки колонн необычных форм.

Принцип установки у всех видов опалубки одинаковый, с различиями лишь в технологии сборки опалубки. Разберем пошагово на примере как происходит монтаж, на строительном объекте.

1. Разметка. Её можно сделать своими руками, или же нанять геодезиста, он с помощью теодолита по чертежу размерит все колонн до миллиметра.
2. Засверлившем перфоратором маяки по контуру колонны, для того чтобы опалубка зафиксировалась и никуда не сдвигалась.
   
3. Устанавливаем щиты. Есть 2 варианта, монтаж заводской комбинированной опалубки таких марок как PERI, DOKA и других такого вида, но будет необходим кран, или сделать опалубку своими руками из досок или фанеры.
   
   
4. Выравнивание по уровню. При установке опалубки важно укрепить ее так, чтобы исключить перекосы. Щиты с 2 сторон колонны фиксируют подкосами, их крепят шурупами или же арматурой к основанию. После проверяют уровнем.
   
5. После выравнивания колонны, под ней часто появляться щели, их следует заделать монтажной пеной. Так опалубка будет герметична, и низ монолитной колонны будет без раковин.

При возведении высокой колонны необходимо следовать инструкциям, допускающим сбрасывание бетона с высоты не больше 5 метров. Для большей высоты делают трехстороннюю опалубку, которую достраивают по мере заливки.

Бетонирование

Монолитная колонна заливается бетоном класса С20/25 (В 25), ближайшая марка по прочности – М350. При большом объёме, лучше заказать доставку с завода, бетон там качественнее. При небольшом количестве, бетон можно приготовить своими руками, с помощью бетономешалки. Пропорции бетонной смеси для монолитной колонны следующие:

1. Цемент 1 часть.
2. Песок 2 части.
3. Щебень 2,5 части.
4. Вода 0,5 части.

Для заливки бетононасосом опалубка должна быть очень прочная, сделанная своими руками может не выдержать давление создаваемое при подаче бетона.

Заливку бетона производят постепенно, за один заход. Залитые участки уплотняют виброуплотнителем чтобы удалить воздух из бетонной смеси, так колонна будет прочнее и без пор (воздушных раковин).

Глубинный виброуплотнитель бетонной смеси.

Для снижения вероятности образования пустот в основании колонны ее первые 30-40 см рекомендуется заливать бетоном с гравием самой мелкой фракции. Для последующих слоев в бетон вводят крупные камни. Оказавшись в колонне, они будут перемещаться вниз, в смесь с мелким камнем, создавая прочный слой без воздуха.

Арматурный каркас в процессе заливки необходимо проверять и выравнивать, чтобы расстояние от него до опалубки было со всех сторон одинаковым.

Бетонные колонны высотой в 1 этаж заливаются без перерывов.

Демонтаж опалубки и рекомендации по уходу

Для того чтобы произвести демонтаж опалубки необходимо чтобы бетон набрал 50% прочности. Для бетона класса С20/25, при температуре 20-25 градусов, это 2-3 дня.

График набора прочности бетона.

Опалубку рекомендуется снимать поэтапно, в порядке, обратном сборке. Демонтаж проводят максимально аккуратно, чтобы в процессе не разрушить углы колонны. При возникновении сложностей между монолитом и щитом осторожно вбивают тонкий деревянный клин. Съем идет только сверху вниз. Сначала подпоры и крепеж, а затем сниматься щиты.

Во время твердения бетона необходимо создать условия для нормального протекания процесса: плюсовую температуру и нормальный уровень влажности. В жаркую погоду открытые участки смачивают водой, защищают от прямых солнечных лучей, а в зимнее время при отрицательных температура устанавливаю прогрев.

После того как опалубку сняли, железобетонную колонну необходимо обмотать стретч-пленкой, для того чтобы замедлить испарение влаги из бетона, так в процессе она наберет прочность гораздо быстрее, а её показатель будет выше.

Соблюдая все требования и правила возведения монолитных железобетонных колонн, по армированию, монтажу и демонтажу опалубки, а также бетонированию и уходу за бетоном, колонны любого вида обязательно получаться качественными, с необходимым показателем несущей способности. А пошаговая инструкция строительства, позволит выполнить все работы своими руками.

Если у вас, после изучения материала по устройству монолитных колонн остались вопросы, задавайте их в комментариях, мы обязательно на них ответим.