8.6. Технология производства бетона

Производство бетонной смеси осуществляется на приобъектных бетоносмесительных узлах, автоматизированных бетонных заводах или в бетоносмесительных цехах заводов железобетонных изделий, которые в централизованном порядке снабжают бетонной смесью не­сколько строительных объектов. Основными технологическими про­цессами производства являются приготовление, транспортирование, укладка и уплотнение бетонной смеси с последующим уходом за уло­женным бетоном и контролем его качества.

Приготовление бетонной смеси включает две основные опе­рации — дозирование всех компонентов бетонной смеси и перемеши­вание их до получения однородной массы.

Дозирование материалов, т.е. отмеривание расхода материалов на замес бетоносмесителя, производят по массе. К этой операции ма­териалы всегда подготавливаются путем дробления, измельчения, обогащения и при необходимости высушивания или даже подогрева (при работах в зимнее время). На современных бетонных заводах ис­пользуют полуавтоматические и автоматические весовые дозаторы которые взвешивают цемент и воду с точностью до ±1%, заполните­ли — с точностью ±2%, при этом происходит автоматическая коррек­тировка воды затворения, так как установлено, что отсутствие кон­троля влажности заполнителей приводит к колебаниям значений прочности бетона до 15%, а подвижности смеси — до 3 раз. Количест­во материалов на один замес бетоносмесителя определяют с учетом расхода материалов на 1 м³ бетонной смеси и значения коэффициен­та выхода бетонной смеси.

Перемешивание компонентов бетонной смеси производят в бе­тоносмесителях механизированным путем. Бетоносмесители могут иметь разную вместимость: малую (100...250 л), среднюю (375...500 л), большую (1200, 2400, 4500 л). Вместимость бетоносмесителей часто определяется не выходом готовой бетонной смеси, а суммой объемов загружаемых материалов. При перемешивании пустоты заполняются и объем готовой бетонной смеси будет меньше суммы объемов загру­жаемых материалов. Например, бетоносмеситель вместимостью 1200 л в среднем дает около 800 л бетонной смеси за один замес. В зависимо­сти от вида и характеристик бетонной смеси применяют различные способы перемешивания. Бетоносмесители бывают периодического (порционные) и непрерывного действия. В бетоносмесителях перио­дического действия рабочие циклы машины протекают с перерывами, т.е. в них периодически загружают порции материалов, перемешива­ют и выгружают бетонную смесь. В бетоносмесителях непрерывного действия все три операции производятся непрерывно, а готовая бе­

тонная смесь через разгрузочное устройство непрерывным потоком поступает на транспортные средства. Производительность бетоносме­сителей непрерывного действия до 120 м³/ч, в то время как бетоносме­ситель периодического действия емкостью 2400 л имеет производи­тельность до 36 м³/ч. В зависимости от конструкции различают бетоносмесители со свободным падением материалов (гравитацион­ные) и с принудительным смешиванием В смесителях первого типа перемешива ют пластичные смеси. Перемешивани< происходит при вращении барабана смесителя (рис. 8.4), к стенкам которой внутри приделаны лопасти. Лопасти npi вращении барабана захватывают мате риалы, поднимают их на некоторую вы соту, откуда смесь свободно падает вниз перемешиваясь и образуя однородную бе тонную смесь. В бетоносмесителях при нудительного перемешивания внутр! барабана вращается вал с лопастями, пе ремешивающими бетонную смесь. В такие смесителях приготовляют жесткие смес! и легкобетонные смеси на пористых заполнителях. Перемешивани< должно обеспечить сплошное обволакивание зерен заполнителя i равномерное распределение раствора в массе крупного заполнителя.

Большое влияние на качество бетонной смеси оказывает про должительность перемешивания.

Прй перемешивании тяжелых бетонных смесей (с плотность» более 2200 кг/м³) в бетоносмесителях свободного падения продолжи тельность перемешивания при объеме барабана до 425 л составляв' 1 мин, 1200 л — 2 мин, 2400 л — 2,5 мин. При приготовлении низко пластичных и жестких смесей время перемешивания следует увели чить в 1,6...2 раза. В бетоносмесителях принудительного действия пе ремешивание крупнозернистых смесей обычно продолжается 2...3 мин, мелкозернистых — 3...5 мин. Хорошо перемешанная бетон ная смесь, однородная по составу и цвету, при выгрузке из бетоносме сителя выходит сплошным потоком, не расслаиваясь. По условиям эксплуатации бетоносмесители подразделяются на передвижные i стационарные Передвижные смесители используют при неболыпи: объемах строительных работ, они имеют емкость до 250 л, а большего объема — бетоносмесители стационарные.

На автоматизированных бетонных заводах применяют бетоно смесители непрерывного действия. При приготовлении жестких i сверхжестких бетонных смесей созданы вибросмесители, в которы:перемешивание материалов осуществляется в сочетании с вибрацией, а в некоторых конструкциях — только вибрацией. При соответствую­щем режиме вибрации происходит интенсивное перемешивание смеси.

Транспортирование бетонной смеси. При перевозке бетон­ной смеси основным технологическим условием является сохранение однородности и обеспечение требуемой для укладки подвижности смеси. Транспортирование бетонных смесей заводом-изготовителем осуществляется в виде затворенной водой смеси, доставленной к мес­ту потребления в готовом для укладки виде; сухой смеси цемента с заполнителями, затворяемой водой в автобетоносмесителях в пути следования или непосредственно на строительном объекте. К месту укладки бетонную смесь доставляют различными видами транспорта. Транспортирование смеси на короткие расстояния производят лен­точными конвейерами, бетононасосами, вагонетками и др. Для гори­зонтальной и вертикальной подачи бетонной смеси в бетонируемые конструкции применяют также транспортеры и пневмонагнетатели (пневмотранспортные установки), подвесные бадьи. В отечественной практике до 80% всех бетонных смесей доставляют в автосамосвалах, автобетоносмесителях.

Обычно при температуре бетонной смеси 20...35 °С время пере­возки не должно превышать 45 мин, при 10...20 °С — 90 мин и при 5... 10 °С — 120 мин, в жаркую погоду — не более 30 мин, иначе це­мент начинает схватываться. Готовые бетонные смеси, доставленные на стройплощадку, необходимо немедленно использовать, не добав­ляя воды. Смесь сухих компонентов бетона можно перевозить в тече­ние длительного срока, поэтому в настоящее время практикуют доставку на объект сухих смесей, которые перемешиваются непосред­ственно на стройплощадке.

Укладка и уплотнение бетонной смеси. От способа укладки и уплотнения бетонной смеси в значительной мере зависит качество бетонных и железобетонных конструкций.

Перед бетонированием заранее готовят опалубку (форму). Ее очищают от грязи и строительного мусора. Деревянную опалубку за 1 ч до укладки бетона обильно смачивают водой, щели законопачи­вают, в металлической опалубке заделывают зазоры.

В настоящее время на стройках, где ведутся бетонные работы, и на заводах сборного железобетона применяется механизированная укладка и уплотнение бетонной смеси вибраторами. Бетонная смесь укладывается в опалубку с установленной в ней арматурой горизон­тальными слоями с использованием специальных механизмов: бето- нораздатчиков и бетоноукладчиков. Такая укладка не только повы­шает производительность и облегчает труд, но и способствует увеличению плотности, прочности, водонепроницаемости и долговеч­ности бетона, уменьшает его усадку. Уплотняют бетонную смесь виб­рированием. Сущность вибрирования заключается в том, что вибра­торами бетонной смеси передаются колебания высокой частоты. Являясь структурированной системой, бетонная смесь под влиянием механических воздействий изменяет свои реологические свойства: те­ряет структурную прочность, приобретает свойства тяжелой жидкости и под действием силы тяжести равномерно распределяется в форме, заполняет все промежутки между арматурой и хорошо уплотняется. В технологии бетона это свойство — тиксотропия — широко использу­ется для формования изделий из малопластичных и жестких смесей путем воздействия на них вибрации, встряхивания, толчков. После прекращения механических воздействий структурная прочность вос­станавливается и бетонная смесь загустевает. Для уплотнения бетон­ной смеси применяют вибраторы различных типов.

Эффект уплотнения бетонной смеси вибрированием зависит от частоты и амплитуды колебаний и продолжительности вибрирова­ния. По диапазону вибрационных параметров различают вибраторы низкочастотные с числом колебаний до 3500 колебаний в минуту и амплитудой до 3 мм, среднечастотные с частотой колебаний 3500... 9000 колебаний в минуту и амплитудой 1,5 мм, высокочастотные с частотой колебаний 10...20 тыс. колебаний в минуту и амплитудой 0Д...1 мм. Для каждой бетонной смеси при принятых параметрах ко­лебаний имеется оптимальная продолжительность вибрирования. Продолжительность вибрирования может колебаться от 30...40 с до 3...5 мин. Продолжительность вибрирования должна обеспечивать достаточное уплотнение бетонной смеси, основными показателями которого являются появление цементного молока на поверхности бе­тонной смеси, прекращение ее оседания и выделения воздушных пу­зырьков. Слишком большие амплитуды колебаний, длительное виб­рирование не дают повышения плотности и прочности бетона, может произойти разрыхление бетонной смеси. При недостаточной продол­жительности вибрирования наблюдается недоуплотнение бетона и снижение его прочности. По виду привода вибраторы разделяются на электромеханические и пневматические.

По способу передачи колебаний на бетон различают вибраторы глубинные, погружаемые корпусом в бетонную смесь; поверхностные, устанавливаемые на бетонируемую поверхность; площадочные, при­крепляемые к опалубке и передающие через нее колебания на бетон (рис. 8.5). Выбирают вибратор в зависимости от вида, формы и разме­ров бетонируемой конструкции. Глубинный вибратор относится к груп­пе внутренних вибраторов. Его применяют при бетонировании массив-191

ных конструкций-фундаментов, колонн, балок, крупных блоков и т.п. При уплотнении бетонной смеси глубинными вибраторами (вибробулава и вибраторы с гиб­ким валом) толщина уплотняемо­го слоя не должна превышать 1,25 длины рабочей части вибра­тора, а шаг перестановки вибра­тора не должен быть больше 1,5 радиуса действия вибратора. Поверхностные вибраторы при­меняют при бетонировании кон­струкций с большими поверхно­стями — плиты покрытий, полы, дороги и т.д. Они обеспечивают распространение колебаний в толщу бетона на глубину 200...250 мм. Площадочные вибраторы ис­пользуют при бетонировании густоармированных колонн и тонко­стенных конструкций.

На заводах сборного железобетона изделия обычно формуют на специальных виброплощадках, монолитный бетон в конструкциях уплотняют глубинными (пластичные бетонные смеси) и поверхност­ными вибраторами. Для уплотнения сверхжестких смесей применяют вибрирование с пригрузом, вибропрессование и виброштампование. Для формования труб часто используют центрифугирование.

Твердение бетона, уход за бетоном, распалубка конст­рукций. Для получения качественного бетона необходимо обеспечить правильный уход за твердеющим бетоном, так как рост прочности бе­тона возможен только при определенных температурно-влажностных условиях. При нормальных условиях твердения (температура воздуха +20 °С и относительная влажность воздуха 95 ±5%) марочную проч­ность бетон набирает через 28 сут после укладки и уплотнения бетон­ной смеси. При повышении температуры среды до 60...85 °С и сохра­нении влаги в бетоне твердение значительно ускоряется. Бетон, твердеющий во влажных условиях, будет иметь значительно большую прочность, чем бетон, твердеющий в сухой среде (на воздухе), так как быстрая потеря влаги бетоном приводит к прекращению его тверде- < ния, а значит, и росту прочности. Условия выдерживания бетона и сроки распалубки определяют на основании требований, установлен­ных действующими строительными нормами и правилами.

В течение первых 7 сут бетон набирает 60...70% марочной проч­ности, поэтому в первые дни после его укладки особенно важен пра­вильный уход.

Свежеуложенный бетон предохраняют от сотрясений, ударов, каких-либо повреждений, а также резких изменений температур, вы­держивая его во влажном состоянии и защищая открытые поверхно­сти бетона от прямого воздействия солнечных лучей во избежание вы­сыхания, а в первые часы твердения и от дождя. Для этой цели горизонтальные поверхности по окончании укладки покрывают спе­циальными паронепроницаемыми пленками или пленкообразующи­ми веществами. В качестве последних применяют битумные эмуль­сии, латекс, синтетический каучук и др., посыпают песком слоем 5 см, укрывают мешковиной, рогожей, опилками и периодически увлаж­няют. В первые дни вертикальные поверхности от высыхания защи­щает опалубка, которую также следует увлажнять. Поливать бетон водой начинают не позднее чем через 10.. Л2 ч после бетонирования, а в жаркую ветреную погоду через 2...3 ч. При температуре воздуха выше 15 °С бетон первые 3 сут поливают через каждые 3 ч днем и один раз ночью обильно. В последующие дни полив может быть со­кращен до 3 раз в сутки. Длительность срока увлажнения зависит от атмосферных условий и вида цемента, используемого для приготов­ления бетонной смеси. Бетон на портландцементе поливают в тече­ние 7 сут, на глиноземистых цементах — в течение 3 сут, на прочих цементах —14 сут.

Как только бетон набирает прочность, при которой обеспечена при распалубке сохранность поверхностей и граней конструкции, распалубливают боковые элементы опалубки.

Бетонирование в зимних условиях. Широкому развитию зимнего бетонирования способствовали исследования русских ученых Б.А. Крылова, С.А. Миронова, В.М. Сизова, Б.Г. Скрамтаева, И.Г. Со- валова и др.

Как известно, твердение бетона при температурах ниже 5...10 °С значительно замедляется, а при отрицательных температурах бетон замерзает. Свободная вода, содержащаяся в капиллярах и теле, за­мерзая, увеличивается в объеме примерно на 9%. В результате обра­зований льда нарушается структура еще не затвердевшего цементного камня, которая в дальнейшем при твердении в нормальных темпера­турных условиях уже не восстанавливается. Поэтому при бетонирова­нии в зимнее время основным условием является обеспечение в уложенном бетоне определенной положительной температуры, ис­ключающей замерзание бетона в раннем возрасте до достижения им к моменту замерзания 50% марочной прочности. В настоящее время

наиболее распространенными являются: способ «термоса», паро- и электропрогрев, применение бетона с химическими добавками, спо­собствующими твердению бетона при минусовых температурах.

Способ «термоса» является безобогревным способом. Внутрен­ний запас теплоты в бетоне создают путем подогрева материалов, со­ставляющих бетонную смесь (воды, песка, крупного заполнителя) и теплоты, выделяющейся при химической реакции, происходящей между цементом и водой. В зависимости от массивности конструкции и температуры наружного воздуха подогревают только воду либо воду и заполнители. Воду можно подогревать до 90 °С, заполнители — до 40 °С, цемент не подогревают. Температуру подогрева выбирают с та­ким расчетом, чтобы температура бетонной смеси при выходе из бето­носмесителя была не выше 30 °С, так как при более высокой темпера­туре смесь быстро загустевает, при этом теряется ее подвижность, затрудняется укладка, а добавлять воду нельзя, так как вода снижает прочность бетона. При твердении цемента выделяется значительное количество теплоты, зависящее от вида цемента, тонкости помола. Теплота выделяется в основном в первые 3...7 сут твердения. Для со­хранения теплоты в бетоне на определенный срок конструкции из свежеуложенного бетона покрывают хорошей теплоизоляцией (мине­ралов атными и соломенными матами, опилками, шлаком и др.) От­сюда и название способ «термоса», так как подогретая бетонная смесь твердеет в условиях теплоизоляции. Этот способ наиболее прост и экономичен: не требуется специального оборудования; уход за бето­ном предусматривает наблюдение за исправностью теплоизоляции и контроль за температурой бетона. Способ «термоса» применяют при бетонировании массивных конструкций (фундаментов и др.). Немас­сивные конструкции (колонны, балки, перекрытия и т.п.) в зимнее., время должны бетонироваться с подачей теплоты извне. Для этого применяют паро- и электроподогрев.

Пароподогрев бетона позволяет обеспечить мягкий режим вы­держивания с наиболее благоприятными тепловлажностными усло­виями для твердения бетона. Пар пропускают между стенками двой­ной опалубки, окружающей бетон.

Обычная температура пара 50...80 °С. Прогрев в паровой ру­башке убыстряет твердение бетона, что дает возможность достигнуть в течение 2 сут такой прочности, которую бетон набирает за 7 сут нор­мального твердения (50...70% марочной прочности). Однако этот вид прогрева требует большого расхода пара (0,5...2 т на 1 м³ бетона).

Электропрогрев бетона основан на превращении электриче­ской энергии в тепловую при прохождении электрического тока через свежеуложенный бетон, который с помощью электродов включается в

13. Зак. 1684.

электрическую цепь в качестве сопротивления. Электропрогрев осу­ществляется с помощью переменного тока с использованием электро­дов, индукционным нагревом, различными электронагревательными устройствами. Применение электротермообработки бетона позволяет в течение 1...2 сут получать прочность, равную 70% марочной.

Химические или противбморозные добавки — это химические соединения, вводимые в бетонную смесь в количестве 2... 10% массы цемента и способствующие твердению бетона при отрицательных температурах. К противоморозным добавкам относятся хлористый кальций СаС1₂, хлористый натрий NaCl, нитрит натрия NaNOg,

поташ KgCOg. Эти соли снижают точку замерзания воды и обеспечи­вают твердение бетона на морозе.

При бетонировании армированных конструкций чаще всего применяют поташ или нитрит натрия, которые не вызывают коррозии арматуры. При приготовлении бетонной смеси с противоморозными добавками можно использовать холодные заполнители, укладывать бетонную смесь с температурой до -5 °С. Этот способ простой и эконо­мичный. Однако большое количество соли, вводимой в бетон, может ухудшить его структуру, долговечность и некоторые другие свойства. Его не рекомендуется применять в ответственных конструкциях, в бе­тонных конструкциях, предназначенных для эксплуатации во влаж­ных условиях.