Technológia betonáže výškových budov

 

V stavebnej praxi sa najčastejšie používajú dva základné druhy betonáže zvislých a vodorovných konštrukcií:

• klasická betonáž s vežovým žeriavom a betonárskym košom,
• použitie autočerpadla a čerpanie čerstvého betónu potrubím.

Pri výbere spôsobu spracovania čerstvého betónu pre konkrétnu stavbu sa musia zohľadniť ekonomické, organizačné a technologické kritériá.
 

Pri výbere technológie je dôležité prihliadať na všetky skutočnosti, ktoré sa premietnu do celkovej ceny betonáže, napr. technológia čerpania čerstvého betónu potrubím je finančne náročnejšia a pri nedostatočnej organizácii betonáže sa môže predražiť cena práce. Na druhej strane sa však pri použití tejto metódy neblokuje betonážou žeriav, ktorý sa potom môže použiť v inej časti staveniska. Aspektmi, ktoré vplývajú na cenu betonáže, sú aj čas výstavby a klimatické a poveternostné podmienky počas betonáže.

Organizačné kritérium

Systém organizácie práce a výstavby je veľmi dôležité zohľadniť už pri samotnom navrhovaní rozostavenia vežových žeriavov. Podľa rozlohy zariadenia staveniska sa potom určia miesta na postavenie autodomiešavačov na obidva spôsoby betonáže. Vhodné je, ak má každý žeriav pod sebou miesto na naberanie čerstvého betónu do betonárskeho koša. Počet žeriavov sa stanovuje podľa množstva debnených konštrukcií, počtu pracovníkov a času výstavby. Ak nie je technologicky možné nasadiť primeraný počet žeriavov, treba predĺžiť pracovný čas prácou na zmeny alebo celkovo predĺžiť čas výstavby. S urýchlením času výstavby priamo súvisí nasadenie čerpadiel betónovej zmesi.
 

Je to parameter, ktorý závisí od času spracovateľnosti čerstvého betónu – od prvého kontaktu cementu s vodou pri výrobe betónu po uloženie čerstvej betónovej zmesi do debnenia. Najmä pri výstavbe výškových budov čas potrebný na prepravu betónovej zmesi pomocou žeriava narastá priamo úmerne s výškou stavby. Vzniká pri tom riziko, že betónovú zmes žeriav načas nedopraví do debnenia.

Po zohľadnení týchto troch faktorov možno všeobecne povedať, že čerstvý betón pre všetky konštrukcie s objemom 40 m³ a viac je pri výškových budovách efektívnejšie dopravovať pomocou čerpadla. Samozrejme, záleží na konkrétnom projekte a rozfázovaní budovy na pracovné zábery. Ak sa budú čerpadlom betónovať len vodorovné konštrukcie – stropy, najjednoduchšie je postaviť autočerpadlo čo najbližšie k budove a betónovať, pokiaľ dočiahne výložník. Ak výložník nedočiahne na celý strop, pripájajú sa k potrubiu na výložníku ďalšie hadice alebo potrubia, ktoré sú položené priamo na strope. Treba však počítať s ťažkou ručnou manipuláciou.

Na Slovensku dočiahnu najpoužívanejšie veľké autočerpadlá do výšky 42 m, ak stoja pri budove. To zhruba zodpovedá deviatemu až desiatemu poschodiu. Pri betonáži konštrukcií vo väčších výškových úrovniach sa nedá zaobísť bez použitia vertikálneho potrubia. To sa vedie väčšinou v šachte alebo v prestupoch, ktoré sa opakujú nad sebou. Vertikálne potrubie musí byť v stene ukotvené špeciálnymi objímkami. Je to vlastne oceľové bezšvové potrubie, ktoré má priemer 80 až 200 mm. Spája sa rýchlospojkami s tesnením a jeho smer sa mení pomocou kolien. Montáž a prevádzku vertikálneho potrubia by mala zabezpečovať odborná firma.
 

Existuje niekoľko spôsobov, ako možno betón vtláčať do potrubia, a to piestovým, pneumatickým alebo hadicovým čerpadlom. Najčastejšie sa používajú piestové čerpadlá, ktoré sú aj najvýkonnejšie (teoretická výkonnosť je až 200 m³ za hodinu).

Rozdeľovač betónovej zmesi – tzv. pavúk	Betonáž pomocou potrubia s rozdeľovačom

Čerstvý betón nimi možno dopravovať do horizontálnej vzdialenosti 1 000 m a do vertikálnej vzdialenosti asi 500 m. Piestové čerpadlá bývajú namontované na automobilovom podvozku (spomínané autočerpadlá) alebo ich možno použiť ako stabilné – pripevnené na rámovej konštrukcii. Stabilné čerpadlá sa používajú, ak nie je možné rozložiť autočerpadlo alebo pri väčších stavbách, kde sa ráta s ich používaním viackrát týždenne a betónujú sa s nimi aj zvislé konštrukcie. Od čerpadla vedie horizontálne potrubie do stavby, kde sa napojí na vertikálne potrubie. Ak je potrubie nad úrovňou betónovanej konštrukcie, potrubia sa napájajú ďalšími horizontálnymi potrubiami alebo hadicami, prípadne rozdeľovačom betónovej zmesi, tzv. pavúkom. Pavúk je oceľový výložník bez pohonu s ramenom otáčajúcim sa okolo vlastnej osi (s dosahom podľa typu výložníka 10 až 12 m), na ktorom je zavesené potrubie. Oproti ramenu je umiestnené závažie s hmotnosťou 600 až 1 000 kg (podľa typu pavúka).

Rozdeľovač sa prekladá na strope podľa potreby betonárskych prác vežovým žeriavom. Na strope stojí na oceľových podperách, ktoré sa po zavesení rozdeľovača na vežový žeriav ručne prenášajú na ďalšie miesto betonáže. Jeho hmotnosť je 1 070 až 1 800 kg.

Ďalší spôsob, ako betónovať čerpaným betónom zvislé konštrukcie na výškovej budove, je použitie separátneho výložníka namontovaného na veži. Jeho využitie treba starostlivo zvážiť, no na stavbách, kde nie je dostatok miesta na autočerpadlo a tvrdé termíny realizácie, je neoceniteľný.

Betonáž pomocou autočerpadla napojeného na separátny výložník	Detail uchytenia vertikálneho potrubia v budove

Separátny výložník môže byť namontovaný už na základovej doske špeciálnymi kotvami na základovom kríži. Jeho veža sa namontuje na takú výšku, aby sa s ním dala čerpať čerstvá betónová zmes na minimálne tri podlažia nad základovou doskou. V strope sa okolo veže a potrubia vynechávajú otvory špeciálneho tvaru, do ktorých sa po zatvrdnutí betónu osádzajú demontovateľné kotevné rámy. Po vyzretí troch stropov nad sebou sa z veže výložníka odstránia kotvy, veža sa vežovým žeriavom nadvihne do výšky tretieho podlažia a zakotví sa v troch stropoch nad sebou. Kotevné rámy sa presúvajú spolu s vežou, takže s tromi rámami možno zabetónovať ľubovoľný počet podlaží. Potrubie k separátnemu výložníku sa montuje podľa predtým stanoveného postupu. S výložníkom na veži možno manipulovať rovnako ako s výložníkom na autočerpadle. Dosah závisí od typu výložníka. Najjednoduchšie výložníky majú tri ramená a dosah 20 m, zložitejšie výložníky so štyrmi ramenami a s väčším dosahom s protizávažím betónujú do vzdialenosti 50 m od veže. Dôležitým faktorom pri návrhu betonáže s použitím separátneho výložníka je dosah vežového žeriava a hmotnosť výložníka, aby sa dal vežovým žeriavom dvíhať.

Spomínaným spôsobom možno zabetónovať konštrukciu v akejkoľvek výške v dosahu čerpadla. V technických listoch špičkových čerpacích zariadení s tlakom piesta 260 barov sa spomína svetový rekord pri tlačení betónu do šikmého tunela v severnom Taliansku do výškovej úrovne 532 m od postaveného sériového stacionárneho čerpadla.
 

 

Ďalším dôležitým faktorom na úspešnú a plynulú betonáž je samotný čerstvý betón. Potrubím ho možno prepravovať, len ak má vyhovujúce zloženie a konzistenciu. Ak je tlačený na veľké vzdialenosti a teplota vonkajšieho prostredia je príliš nízka alebo vysoká, musia sa vykonať také opatrenia, aby sa počas prepravy neochladzoval alebo neprehrieval.

Všeobecne platí, že ako plnivo je vhodné prírodné ťažené kamenivo s maximálnym podielom drvených zŕn do 30 % a dostatočným obsahom drobného kameniva. Čerpaný čerstvý betón s kamenivom frakcie do 16 mm má mať podiel drobného kameniva 45 % a podiel zŕn do 0,2 mm vrátane cementu 450 kg/m³. V stavebnej praxi sa na doplnenie drobných častí používa popolček. Na čerpanie sú vhodné mäkké a veľmi mäkké betóny. Iné konzistencie nie sú vhodné, pretože veľké trenie medzi betónom a stenami potrubia bráni posunu zmesi. Pohyblivosť čerstvého betónu v potrubí pri malej rýchlosti závisí od jeho pevnosti v šmyku. Počas tuhnutia táto pevnosť narastá, takže rýchlosť spracovania a plynulosť betonáže sú veľmi dôležité. Kritická pevnosť v šmyku pri čerpaní betónu je 25 Pa.

Treba dodať, že manipulácia s potrubím, skladanie, rozoberanie a samotná betonáž je komplikovaný proces s množstvom premenlivých faktorov a s nebezpečenstvom prasknutia potrubia a úrazu. Preto je dôležité, aby betonáž vykonávala spoločnosť s kvalifikovanými pracovníkmi a vyhovujúcim technologickým vybavením.

Text: Ing. Rastislav Štefún
Foto: autor

Autor pracuje ako stavbyvedúci v spoločnosti SkyBau.