3. Метод втрамбовывание бетонной смеси

4. Метод укладки бетонной смеси бункерами

5. Общие сведения при бетонировании в зимних условиях

6. Приготовление и транспортировка бетонных смесей в зимних условиях.

7. Бетонирование с применением противоморозных химических добавок.

8. Метод термоса

9. Электропрогрев бетонной смеси в конструкциях.

10. Бетонирование в термоактивной опалубке

Обратить внимание на технологию производства бетонных работ.

Знать способы укладки бетонной смеси.

Уметь рассказать технологию производства бетонных работ.

Специальные методы бетонирования.При невозможности или неэффективности использования традицион­ной технологии бетонирования применяют специальные методы, к кото­рым относятся вакуумирование и торкретирование бетона, подводное бе­тонирование, бе­тонирование методами вертикально перемещаемой трубы (ВПТ), восхо­дящего раствора (ВР) и ряд других.

Вакуумирование бетона.

Вакуумированием называют удаление из свежеуложенной бетонной смеси свободной воды при помощи разряженного воздуха. Вакуумированный бетон значительно быстрее набирает прочность, обладает повы­шенной водонепроницаемостью, менее подвержен трещинообразованию и истиранию.

Как известно, для затворения бетона требуется около 20% воды от массы цемента, но для лучшей удобоукладываемости водоцементное от­ношение обычно колеблется в пределах 0,35...0,55, иногда доходит до 0,8. Избыточная вода замедляет процесс схватывания и не позволяет достичь полного уплотнения бетона. Лишняя вода, испаряясь из бетона, способст­вует образованию трещин, снижает его прочность, изоляционные свойст­ва и т.д. Вибрирование способствует перемещению части лишней воды на поверхность бетона, вакуумирование позволяет более полно осущест­вить отсос лишней воды. Сущность метода вакуумирования состоит в уп­лотнении бетонной смеси с одновременным извлечением избыточной воды затворения и лишнего воздуха, имеющегося в пустотах бетона пу­тем создания в полости бетона разрежения, направленного к поверхности вакуума.

Вакуумирование обычно применяют при бетонировании полов, пере­крытий, сводов-оболочек и других конструкций с развитой горизонталь­ной поверхностью. Благодаря вакуумированию в бетоне не только снижа­ется водоцементное отношение, но и повышаются плотность и проч­ность, уплотнение бетона оказывается настолько высоким, что по свежеуложенному бетону можно ходить.

Вакуумирование способствует ускорению распалубливания, повы­шает итоговую прочность бетона на 20...25%, улучшает морозостой­кость, водонепроницаемость, снижает потребность в цементе на 12...20%, ускоряется распалубливание в 1,5...2 раза.

Разряжение в вакуум-полости составляет не менее 350 мм рт. ст. для крупных щитов и не менее 500 мм рт. ст. для мелких щитов. Продолжи­тельность вакуумирования зависит от толщины слоя бетона.

Толщина бетона, см..........................................10 20 30

Продолжительность вакуумирования, мин…10 25 55

Вакуум-установка с вакуум-насосом и 40 щитами за рабочую смену обрабатывает до 2000 м² поверхности.

Вакуумирование начинается не позднее чем через 15 мин после окон­чания бетонирования; после окончания вакуумирования и виброуплотне­ния бетона необходимо сразу обработать поверхность затирочными машинами.

Вакуумирование желательно проводить на режимах возможно более высокого разряжения. Время вакуумирования зависит от степени разряжения, толщины вакуумированной конструкции, расхода цемента, под­вижности бетонной смеси, температуры окружающей среды и других факторов.

Торкретирование

Торкретированием называют технологический процесс нанесения на бетонную или иную поверхность под давлением сжатого воздуха тонких слоев цементно-песчаного раствора или мелкозернистого бетона при помощи специальной установки-цемент-пушки для цементного раство­ра, бетон-шприц-машины — для бетонной смеси. Для этого сухая смесь песка, цемента и крупного заполнителя под действием струи воздуха сме­шивается с водой и наносится на поверхность обрабатываемой конструк­ции. Раствор в этом случае называют торкретом, а наносимая бе­тон-шприц-машиной бетонная смесь в свою очередь получила название набрызгбетона или «шприц-бетон».

Благодаря большой кинетической энергии, развиваемой частицами смеси, нанесенный на поверхность раствор (бетон) приобретает повы­шенные характеристики по плотности и прочности, водонепроницаемо­сти, морозостойкости, сцеплению с поверхностями нанесения.

В состав торкрета входят цемент и песок, в состав набрызг-бетона по­мимо цемента и песка входит крупный заполнитель размером до 30 мм. Растворы или бетонные смеси приготовляют на портландцементах не ниже М400.

Процесс нанесения слоя торкрета (набрызг-бетона) включает две ста­дии: на первой стадии на поверхности нанесения происходит отложение пластичного слоя, состоящего из раствора с самыми мелкими фракциями заполнителя. Толщина слоя цементного молока и тонких фракций, спо­собного поглотить энергию удара крупных частиц заполнителя и способ­ного удержать крупные частицы, составляет 5…10 мм; на второй стадии происходит частичное проникновение в растворный слой зерен более крупного заполнителя и таким образом образование слоя торкрета, или набрызг-бетона.

Торкретирование обычно сопровождается потерей некоторого коли­чества материала, отскакивающего от поверхности нанесения (так назы­ваемый «отскок»). Величина отскока частиц зависит от условий произ­водства работ, состава смеси, размера крупных частиц заполнителя и ки­нетической энергии частиц при ударе. В начальной стадии нанесения почти все частицы крупного заполнителя отскакивают от поверхности, и только цемент и зерна мелких фракций заполнителя удерживаются на ней. Поэтому первоначально наносимый слой толщиной до 2 мм состоит в основном из цементного теста. По мере увеличения толщины наносимого слоя более крупные частицы заполнителя начинают задерживаться в нем, после чего устанавливается постоянный процент отскока. Количест­венно величина отскока при торкретировании вертикальных поверхностей составляет 10...20%, а при торкретировании потолочных поверхно­стей—20...30%. Уменьшение объема отскока достигается выбором оп­тимальных скоростей выхода смеси из сопла и расстояния от сопла до по­верхности нанесения торкрета или набрызг-бетона.

Рис.9.1. Оборудование для торкретирования: 1- компрессор; 2- воздушные шланги; 3- воздухоочиститель; 4-цемент-пушка; 5- материаль-ный шланг; 6-сопло; 7-шланг для воды; 8-емкость для воды

В настоящее время существуют две разновидности нанесения на по­верхности под давлением рабочих составов — сухой и мокрый.

При сухом способе исходная сухая смесь во взвешенном состоянии подается в насадку (сопло), где осуществляется перемешивание смеси с водой затворения, т.е. торкретирование. В сопле происходит перемеши­вание смеси с последующей подачей ее под давлением сжатого воздуха на бетонируемые поверхности.

При мокром способе в сопло под давлением сжатого воздуха поступа­ет готовая бетонная смесь или раствор. В сопле смесь переходит во взве­шенное состояние и под давлением наносится на бетонируемые поверх­ности. Наносимую смесь называют пневмобетоном, что связано с рабочи­ми установками — пневмоустановками и пневмонагнетателями.

Сухой способ применяют для нанесения торкрета, а мокрый—для торкрета и набрызг-бетона. Каждый из способов характеризуется своими техническими средствами и особенностями выполнения операций.

Основными техническими средствами для торкретирования сухими смесями являются цемент-пушка и бетон-шприц-машина. Установка включает агрегат для нанесения смеси, компрессор, сопло, шланги для подачи к соплу сухой смеси, воздуха и воды (рис. 9.1) и при необходимо- ста дополнена воздухоочистителем, емкостью для воды, цилиндриче­ским резервуаром для сухой смеси. Принцип работы агрегатов одинаков.

Сухая смесь загружается в цилиндрический резервуар и через кониче­ский затвор попадает в нижнюю часть резервуара, откуда под давлением воздуха от компрессора подается по гибкому шлангу в сопло це­мент-пушки, к которому также под давлением сжатого воздуха по друго­му шлангу подается вода. В сопле цемент-пушки вода смачивает смесь цемента и песка, а в бетон-шприц-машине — еще и крупного заполните­ля; процесс окончательного смешивания завершается у выходного отвер­стия сопла. Мокрая смесь, выбрасываемая из сопла со скоростью от 100 до 140 м/с, наносится на обрабатываемую поверхность, образуя на ней слой или намет раствора.

Раствор или бетонная смесь наносятся на поверхность слоями за 2...3 раза при толщине каждого слоя до 25 мм. Для бетонной смеси для первого наносимого слоя максимальный размер фракции крупного заполнителя не должен превышать 10 мм. Последующие слои наносятся после схваты­вания предыдущего, общая толщина намета составляет 50...75 мм, приме­няется раствор состава от 1:2 до 1:4,5. Если предусмотрено проектом, то этими агрегатами можно наносить на поверхность и гидроизоляцию из водонепроницаемого цементного раствора слоем 5... 10 мм.

Обычно расстояние от цемент-пушки до обрабатываемой поверхно­сти — 0,7... 1,0 м, для бетон-шприц-машины— 1,0...1,2 м. Для лучшего сцепления с наносимым составом поверхность предварительно очищают сухим воздухом или песком под давлением из цемент-пушки, а затем по­верхность насекают.

Направление струи обычно принимается перпендикулярно поверхно­сти. Давление воздуха в цемент-пушке и бетон-шприц-машине от 0,15 до 0,35 МПа в зависимости от расстояния, вида и размера заполнителей, тре­бований к конкретному торкретному слою. Вода к соплу подается под давлением, на 0,05.. .0,1 МПа выше давления воздуха для сухой смеси.

Для торкрета применяют песок и мелкий щебень крупностью до 8 мм, а для набрызг-бетона — щебень крупностью до 25 мм, цемент для тор­кретирования принимается только высших марок.

Перерыв в работе допускается 1 ...2 ч, швы бетонирования устраивают вразбежку, затирку производят до начала схватывания цемента. Укрытие и поливку выполняют как у обычного бетона, можно устраивать паронепроницаемые пленочные покрытия.

При помощи одного агрегата за смену можно нанести торкрет слоем 15...20 мм на вертикальную поверхность площадью 280...320 м при про­изводительности до 1,5 м³ смеси в час.

В отечественной практике в качестве агрегата для нанесения смеси преимущественно применяют двухкамерные цемент-пушки (СБ-117 и СБ-67А производительностью по сухой смеси соответственно 2 и 4 м³/ч). Колокольные затворы верхней и нижней камер обеспечивают шлюзова­ние. В то время как сухая смесь из нижней камеры подается питателем к разгрузочному отверстию и сжатым воздухом выносится в материальный шланг, верхняя камера заполняется новой порцией сухой смеси. Таким образом, обеспечивается непрерывность торкретирования.

Технологическая последовательность выполнения операций при дан­ном способе:

-загрузка приготовленной сухой смеси в цемент-пушку;

-дозированная подача сухой смеси к разгрузочному устройству цемент-пушки для пневмотранспорта ее по шлангам;

-транспортирование сухой смеси в струе сжатого воздуха и по шлангам к соплу;

-дозированная подача в сопло воды под давлением и перемешивание раствора в сопле;

-нанесение на торкретируемую поверхность готовой смеси, выходя­щей факелом из сопла с высокой скоростью.

Для торкретирования сухим способом используют чистый песок влажностью не более 6%, модулем крупности 2,5...3 при максимальной крупности отдельных зерен 5 мм (допускается гравий предельной крупностью 8 мм). Крупность заполнителей не должна превышать половины толщины каждого торкретируемого слоя и половины размера ячейки ар­матурных сеток. Диапазон соотношения между массой цемента и песком 1:3... 1:4,5. Содержание цемента в торкрете составляет 600... 800 кг/м³ при фактическом водоцементном отношении при выходе из сопла 0,32... 0,37. При меньшем В/Ц имеют место распыление и недостаточное смачивание сухих составляющих, при больших—сползание уложенного слоя. В процессе производства работ не допускается наплывов по высоте более 1/2 толщины торкретируемого слоя. Устанавливаемая арматура должна быть защищена и закреплена от смещения и колебаний.

Избыточное давление воздуха в цемент-пушке принимают обычно 0,2...0,3 МПа, что обеспечивает выход из сопла увлажненной смеси со скоростью 100 м/с. Для получения плотного слоя торкрета равномерной толщины сопло при нанесении держат на расстоянии 0,7... 1 м от поверх­ности нанесения, перемещают его круговыми движениями, а струю смеси направляют перпендикулярно ей. Чтобы не допускать вспучивания, тол­щина каждого слоя, наносимого торкретированием, должна быть 3...5 мм при нанесении на горизонтальные (снизу вверх) или вертикальные неармированные и армированные поверхности. При наличии нескольких сло­ев последующий слой наносят с интервалом, определяемым из условия, чтобы под действием струи свежей смеси не разрушался предыдущий слой (определяется опытным путем).

Основными техническими средствами при мокром способе торкрети­рования являются нагнетатели (пневмоустановки и различные насосы).

В отечественной практике при мокром способе торкретирования пре­имущественно применяют растворные смеси на мелких песках с добав­кой каменной мелочи фракции 3... 10 мм в количестве до 50% от общей массы заполнителя. Для нанесения смеси на поверхности используют ус­тановки «Пневмобетон» различных модификаций, в состав которых вхо­дят: приемно-перемешивающее устройство со смесителем принудитель­ного действия; вибросито с ячейками 10х10 мм; питатель; материаль­ный трубопровод; воздушный трубопровод; сопло для нанесения смесей. В качестве питателя установки «Пневмобетон» используют серийные растворонасосы С-683, С-684 и С-317Б с номинальной подачей соответ­ственно 2,4 и 6 м³/ч, переоборудованные на прямоточную схему и допол­нительно оборудованные смесительной камерой. Воздух к смесительной камере подают под давлением 0,4... 0,6 МПа, что обеспечивает выход струи смеси из сопла со скоростью 70... 90 м/с и образование распыленно­го факела.

Технологическая последовательность выполнения операций при дан­ном способе:

-загрузка в нагнетатель заранее приготовленной растворной или бе­тонной смеси;

-нагнетание готовой смеси по шлангам к соплу;

-подача к соплу сжатого воздуха, эжектирующего поступающую по шлангам готовую смесь для увеличения скорости ее выхода из сопла;

-нанесение на торкретируемую поверхность факела готовой смеси. Основные области применения торкретирования — резервуары, сво­ды-оболочки, тонкостенные конструкции с повышенной прочностью и водонепроницаемостью. Способ успешно применяют при исправлении дефектов бетонирования, повышения водонепроницаемости существую­щих конструкций и сооружений, при бетонировании тонкостенных армоцементных конструкций по арматурному каркасу.

Укладка бетонной смеси под водой

При строительстве опор мостов и других сооружений, расположен­ных под водой, применяют подводное бетонирование (укладку бетонной смеси под водой без производства водоотлива), выполняемое одним из двух способов — вертикально перемещаемой трубы (ВПТ) и восходяще­го раствора (ВР). Общее для обоих способов — устройство по периметру бетонируемой конструкции шпунтового ограждения, благодаря чему ог­раничивается подток воды к месту производства работ, а возводимое со­оружение предохраняется от вымывания цемента и песка. Используют также следующие методы: укладку бетонной смеси бункерами и метод втрамбовывания бетонной смеси.

Метод вертикально перемещаемой трубы(ВПТ) применяют при бетонировании конструкций на глубине от 1,5 до 50 м, защищенных от проточной воды, когда требуется высокая прочность и монолитность подводного сооружения (рис. 9.2.).

В качестве ограждения используют шпунтовые стенки, специально изготовленную опалубку в виде пространственных блоков (ящиков) из дерева, железобетона, металла либо конструкции (плиты-оболочки, опу­скные колодцы и др.). Конструкция ограждения должна быть непрони­цаемой для цементного раствора. Для производства работ над ограждени­ем устраивают рабочую площадку, на которой устанавливают траверсу.

Рис. 9.2. Подводное бетонирование методом ВПТ: 1-загрузочная ворон-ка; 2 -звенья труб; 3- опалубка (шпунтовое ограждение); 4- зат-вор воронки; 5- до-полнительное креп-ление опалубки; 6-рабочий настил; 7- ограждение;8-бето-новод; 9-плавучий кран; 10- подвеска бетонолитной трубы

К траверсе подвешивают стальной бетоновод, собираемый из отдельных бесшовных труб длиной 1...1,2 м и диаметром 200...300 мм на легкоразъ­емных водонепроницаемых соединениях. Трубу опускают до низа соору­жения, в верхней части бетоновод, находящийся над поверхностью воды, имеет воронку с затвором или бункер для приема бетонной смеси.

Бетонолитная труба подвешена к траверсе, может подниматься и опускаться с помощью лебедки. Первоначально в горловину трубы встав­ляют пыж из мешковины, который предохраняет первую порцию бетон­ной смеси, погружаемую в трубу, от размывания водой. После заполне­ния воронки затвор открывают, и бетонная смесь вслед за пыжом опуска­ется вниз. После того как бетонная смесь заполнит всю бетонолитную трубу и саму воронку, при продолжающейся непрерывной подаче бетон­ной смеси в воронку трубу отрывают от земли и начинают медленно поднимать. Необходимо контролировать, чтобы труба была постоянно заглублена в бетонную смесь не менее 0,8 м при глубинах до 10 м и 1,2 м — при больших глубинах. Затем, не прекращая подачи бетонной смеси, трубу поднимают с таким расчетом, чтобы нижний ее конец постоянно располагался не менее чем на 0,8... 1,2 м ниже поверхности бетона.

По окончании подъема трубы на высоту звена бетонирование приос­танавливают, демонтируют верхнее звено трубы, переставляют воронку, после чего подачу бетонной смеси возобновляют. Блок бетонируют до уровня, превышающего проектную отметку на величину; равную 2% его высоты.

При таком бетонировании с водой контактирует только верхний слой бетона, который после выполнения работ, подъема трубы и возведения всей конструкции выше глади воды удаляется, но не менее 10 см. Исполь­зуют только пластичную бетонную смесь с осадкой конуса 16...20 см, рас­положение труб— только вертикальное. Радиус растекания бетонной смеси из нижнего отверстия трубы не должен превышать 6 м, поэтому большие сооружения разбиваются на блоки с обязательным перекрытием зон бетонирования, непрерывной подачей бетонной смеси, одновремен­ным и равномерным подъемом труб. Принимаемая интенсивность бето­нирования более 0,3 м³ на 1 м /ч.

При подводном бетонировании(в том числе под глинистым раство­ром) необходимо обеспечивать:

-изоляцию бетонной смеси от воды в процессе ее транспортирования под воду и укладки в бетонируемую конструкцию;

-плотность опалубки или другого принятого ограждения;

-непрерывность бетонирования в пределах блока бетонирования, рабочего участка, захватки;

-контроль за состоянием опалубки (ограждения) в процессе укладки бетонной смеси и всего периода набора бетоном прочности;

-защищенность от размыва и механических повреждений надводной поверхности уложенной бетонной смеси на время схватывания и твердения.

Рекомендуемая технология производства работ:

1. Перед укладкой бетонной смеси:

-проверить опалубку и соответствие ее проекту;

-очистить полость опалубки от мусора и наплывов грунта и ила;

-установить подъемную вышку и бетонолитную трубу. 2. Очередность процессов при укладке бетонной смеси:

-опускают бетонолитную трубу на дно сооружения с предваритель­ным нанесением на нее несмываемой краской разметки через каждые 10 см по длине для контроля за подъемом трубы;

-к верху бетонолитной трубы присоединяют бункер-воронку, в горловине которой закрепляют пыж-пробку, предохраняющую первую порцию подаваемой бетонной смеси от соприкосновения с водой;

-в бункер-воронку подают первую порцию бетонной смеси, объем бункера должен равняться объему бетонолитной трубы;

-открывают затвор внизу воронки, пыж, а за ним бетонная смесь устремляется вниз, в бункер непрерывно подают очередные порции бетонной смеси. После заполнения всей трубы и бункера бетонной смесью при продолжающейся подаче бетонной смеси приподнимают конец трубы на 30...50 см и бетонная смесь вытекает в полость опалубки. Бетонная смесь всегда должна находиться над уровнем низа трубы не менее 0,8 м;

-при достижении бетонной смесью в полости опалубки высоты 4 м трубу с усилием заглубляют несколько в бетон для прекращения вытека­ния из нее бетонной смеси в опалубку, подвешивают бетонолитную трубу за второе колено, отсоединяют воронку, затем первое звено, снова под­соединяют воронку уже ко второму звену и продолжают подачу смеси в полость трубы;

-применяемая бетонная смесь по своим характеристикам должна не менее чем на 10% превышать заданные характеристики по проекту, бе тонная смесь должна подаваться в воронку с высоты не более 1 м.

По достижении бетоном прочности 2...2,5 МПа верхний слабый слой бетона, непрерывно соприкасающийся с водой, во время производства работ удаляют.

При методе ВПТ применяют бетон класса не ниже В25, бетонную смесь, укладываемую с вибрацией, подвижностью 6...10 см и укладывае­мую без вибрации подвижностью 16... 20 см. Приготовляют смесь на гра­вии или смеси гравия с 20... 30% щебня, обязательно вводя пластифици­рующие добавки.

Метод восходящего раствора (ВР) бывает безнапорным и напор­ным. Бетонирование методом ВР с заливкой наброски из крупного камня цементно-песчаным раствором следует применять при укладке под водой бетона на глубинах до 20 м для получения прочности бетона, соответст­вующей прочности бутовой кладки; то же, из щебня на тех же глубинах для возведения конструкций из бетона класса до В25 и при глубинах бе­тонирования от 20 до 50 м и при усилении конструкций рекомендуется применять заливку щебеночного заполнителя цементным раствором без песка.

При безнапорном способе (рис. 9.3) в бетонируемой блоке устанав­ливают шахты с решетчатыми стенками, внутрь шахт вставляют трубы диаметром 37... 100 мм, собранные из звеньев длиной до 1 м с водонепро­ницаемыми легкоразъемными соединениями. Полость блока заполняют щебнем, гравием, каменной наброской крупностью 150...400 мм и сверху через трубу подают цементный раствор состава от 1: 1 до 1: 2. Шахты не­обходимы для опускания и подъема труб по всей высоте бетонируемо­го блока. Растекание раствора осуществляется за счет давления его столба в шахте. Поднимаясь, цементный раствор должен свободно рас­текаться, заполняя все пустоты в каменной наброске. Поэтому для приготовления раствора применяют мелкие пески крупностью зерен не более 2,5 мм и с содержанием не менее 50% частиц не более 0,6 мм. Подвижность раствора должна быть 12... 15 см. Радиус действия каж­дой трубы 2...3 м. Заглублять трубы в укладываемый раствор необходимо на глубину не менее 0,8 м.

Рис. 9.3. Подводное бетонирование мето-дом восходящего раствора: 1- труба; 2- шахта; 3- опалубка (шпунто-вое ограждение); 4- каменно-щебеночная отсыпка; 5- раствор; 6- ограждение; 7-нас-тил; 8- лебедка; 9- во-да; 10- подающий шланг;11-растворо-насос

По мере повышения уровня укладывае­мого раствора трубы поднимают, демонтируя их верхние звенья. Уровень раствора доводят на 100... 200 мм выше проектной отметки.

При этом способе расход цемента в два раза больше, чем при способе вертикально перемещающейся трубы.

Осуществляют и напорное бетонирование, когда заливочные трубы устанавливают без шахт непосредственно в слой крупного заполнителя и через него нагнетают (инъецируют) под давлением цементный раствор (тесто). Напор раствора в трубе создают с помощью растворонасоса. Пе­сок принимают крупностью до 2,5 мм. Радиус действия труб не больше 3 м при заливке каменного и 2 м — щебеночного заполнителя. Метод ВР применяют при укладке бетонной смеси на глубине до 20 м.

Рис. 9.4. Подводное бетонирование методом втрамбовывания: 1-ограждающая стенка; 2- втрамбовывание; 3-увлажненная бетонная смесь;4- расслаивающийся слой

В обоих случаях труба должна быть утоплена в раствор не менее чем на 0,8 м, верхний слой раствора высотой 10...20 см, соприкасавшийся с водой и находящийся выше проектной отметки, срезают. При методе укладки бункерамибетонную смесь опускают под воду на основание (или ранее уложенный слой) бетонируемого элемента в рас­крывающихся ящиках, бадьях или грейферах и разгружают через раскры­тое отверстие. Закрытые сверху бункера имеют уплотнение по контуру закрывания, которое препятствует

вытеканию цементного теста и прони­канию воды внутрь бункера. Бетонную смесь выпускают при минималь­ном отрыве дна бункера от поверхности уложенного бетона, исключая тем самым возможность свободного сбрасывания бетонной смеси через толщу воды. Метод технологически прост, не требует устройства под­мостей и допускает укладку бетонной смеси на неровное основание с большими углублениями и возвышениями. Однако бетонная кладка ха­рактеризуется слоистостью. Метод применяют при глубине до 20 м и если класс укладываемого бетона не выше В20.

Метод втрамбовывание бетонной смеси

Втрамбовывание бетонной смеси(рис. 9.4) начинают с создания бе­тонного островка в одном из углов бетонируемой конструкции при пода­че смеси по трубе или в бадьях с открывающимся дном. Островок должен возвышаться над поверхностью воды не менее чем на 30 см. Для втрамбо­вывания применяют бетонную смесь подвижностью 5...7 см. Подводный откос островка, с которого начинают втрамбовывание, должен образовы­вать под водой угол 35...45⁰ к горизонтали. Новые порции бетонной сме­си втрамбовывают в островок равномерно с интенсивностью, не нару­шающей процесс твердения уложенного бетона, и не ближе 20...30 см от кромки воды. Этим приемом обеспечивается защита от соприкосновения с водой новых порций бетонной смеси.

Метод применяют при глубине воды до 1,5 м для конструкций боль­ших площадей при классе бетона до В25.

Общие сведения при бетонировании в зимних условиях

Известно, что при температуре +5⁰Сбетонные смеси медленно твердеют. Вода в бетонной смеси замерзает и все реакции гидратации замедляются. При температуре ниже 0⁰С химически несвязанная вода превращается в лед и увеличивается в объеме приблизительно на 9%. В результате в бетоне возникают напряжения, разрушающие его структуру. Замерзший бетон обладает высокой прочностью, но только за счет сцепления замерзшей воды. При оттаивании процесс гидратации цемента возобновляется, но из-за нарушений структуры бетон не может набрать проектной прочности, т.е. его прочность значительно ниже, чем прочность бетона, не подвергавшегося замерзанию. Экспериментами установлено, что на процесс набора прочности бетона существенно влияют условия твердения. Если бетон до замерзания наберет 30-50% прочности от проектной, то дальнейшее воздействие низких температур не влияет на его физико-механические характеристики.

Прочность, после набора которой дальнейшее воздействие замерзания не влияет на физико-механические характеристики бетона, называется критической. Значение критической прочности зависит от класса бетона.

При возведении предварительно напряженных конструкций критическая прочность бетона должна составлять 100% проектной.

Таким образом, созданием благоприятных условий твердения бетона в начальный период получают конструкции требуемого качества.

Необходимый температурный режим твердения бетона создают различными приемами: разогревом бетона при его приготовление, выдерживанием бетона в утепленных опалубках (метод термоса); внесением в бетон химических добавок, снижающих температуру замерзания; тепловым воздействием на свежеуложенный бетон греющих опалубок; электродным прогревом; инфракрасными источниками теплоты. Технологический прием выбирают с учетом условий бетонирования, вида конструкций, особенностей используемых бетонов, экономической эффективности.

Приготовление и транспортировка бетонных смесей в зимних условиях.

Составляющие бетонных смесей при низких температурах предохраняют от попадания снега, образования наледи и замерзания. Цемент хранят в закрытых емкостях.

На бетонных заводах организуют подогрев составляющих и воды затворения, а сам процесс приготовления осуществляют в утепленном помещении, чем обеспечивают выход бетонной смеси заданной температуры.

Для подогрева песка и щебня используют специальные регистры, через которые пропускают разогретую до 90⁰С воду или пар. Воду подогревают преимущественно паром в водонагревателях, откуда ее подают в расходные баки, устанавливаемые в дозировочном отделении, а из них – в дозаторы.

Для получения заданной температуры бетонную смесь можно приготовлять в бетоносмесителях принудительного действия с пароподогревом.

Транспортируют бетонную смесь зимой в утепленных бетоновозах, специальных контейнерах, автосамосвалах с подогревом кузова выхлопными газами. Кузов накрывают брезентом или утепленными щитами, бадьи и бункера – деревянными утепленными крышками. При этом исключаются дополнительные перегрузки, во время которых температура смеси интенсивно падает.

При транспортировании смеси к месту укладки по бетоноводам перед началом бетонирования звенья бетоновода утепляют и обогревают паром или горячей водой. При разборке звенья бетоновода прочищают скребками, щетками, пыжами: промывать их водой во избежание образования наледи запрещается.

Бетонирование с применением противоморозных химических добавок.

Основная причина прекращения твердения бетонных смесей при воздействии низких температур – замерзания в них воды. Известно, что содержание в воде солей резко снижает температуру ее замерзания. Если в процессе приготовления в бетонную смесь ввести определенное количество растворенных солей, то процесс твердения будет протекать и при температуре ниже 0⁰С.

Выбор противоморозных добавок и их оптимальное количество зависят от вида бетонируемой конструкции, степени ее армирования, наличия агрессивных сред и блуждающих токов, температуры окружающей среды и др. и осуществляется в соответствии с ГОСТ 24211-2003 «Добавки для бетонов и растворов».

Противоморозные химические добавки запрещается использовать при бетонировании предварительно напряженных конструкций, армированных термически упрочненной сталью; при возведении железобетонных конструкций для электрифицированных железных дорог и промышленных предприятий, где возможно возникновение блуждающих токов способствующих разрушению бетона.

Внесение химических добавок приводит к некоторому замедлению набора прочности бетоном по сравнению со скоростью твердения бетона в нормальных условиях. Так при внесении поташа прочность бетона в возрасте 28 суток при температуре окружающего воздуха -25C составляет 50%, а в возрасте 90 суток­-60%. При температуре -5⁰С набор прочности протекает более интенсивно и к 28- суточному возрасту он может составлять 75%.

В зависимости от температуры наружного воздуха возможны различные сочетания добавок. Бетон с противоморозными добавками применяют в тех случаях, когда достигается набор критической прочности до их замерзания. Скорости набора прочности бетонами с противоморозными добавками в зависимости от температуры твердения даны в таб. 10.12 При выборе добавок учитывают их стоимость и влияние на физико-механические и технологические свойства бетонов и бетонных смесей. Так при внесении поташа сокращаются сроки схватывания цемента, в результате чего ухудшается удобоукладываемость смеси. Наиболее дешевые и доступные добавки – хлориды кальция и натрия. Добавки вводят в виде водяных растворов в процессе приготовления бетонных смесей в количестве 3---18% от массы цемента. Применение добавок целесообразно в сочетанли с дополнительным подогревом. Растворы, содержащие мочевину, не следует подогревать выше 40 ⁰С. Растворы солей рабочей концентрации не должны иметь осадков нерастворившихся солей.

Некоторые добавки, например хлористые соли, ухудшают качество поверхности возводимых конструкций вследствие образования высолов. Поэтому их применяют при возведении сооружений небольших объемов, к качеству поверхностей которых не предъявляют высоких требований (например, фундаменты, балки). Процесс укладки и уплотнения смесей не отличается от обычных методов бетонирования.

Метод термоса. Заранее нагретую бетонную смесь уложенный в зимних условиях, выдерживают преимущественно методом термоса, основанным на применении утепленной опалубки с устройством сверху защитного слоя. Бетонную смесь температурой 20---80 ⁰С укладывают в утепленную опалубку, а открытые поверхности защищают от охлаждения. Обогревать ее при этом не требуется, так как количество теплоты, внесенных в смесь при приготовлении, а также выделяющиеся в результате физико-химических процессов взаимодействия цемента с водой (экзотермии), достаточно для ее твердения и набора критической прочности. При проектировании термосного выдерживания бетона подбирают тип опалубки и степень ее утепления. Сущность метода термоса состоит в том, чтобы бетон, остывая до 0 ⁰С, смог за это время набрать критическую прочность. Учитывая это, назначают толщину и вид утеплителя опалубки. Утепление опалубки выполняют без зазоров и щелей, особенно в местах стыкования теплоизоляции. Для уменьшения продуваемости опалубки и предохранения ее от увлажнения по обшивке прокладывают слой толи.

В качестве защитного слоя применяют толь, картон, фанеру, соломит, по которым могут быть уложены опилки, шлак, шлаковойлок, стекловата. Опалубка может быть двойной, тогда промежутки между ее щитами засыпают опилками, шлаком или заполняют минеральной ватой, пенопластом.

Опалубку из железобетонных плит утепляют с наружной стороны, навешивая на них маты. Поверхность, соприкасающуюся с бетоном, перед началом бетонирования обязательно прогревают. По окончании бетонирования немедленно утепляют верхние открытые поверхности, при этом теплотехнические свойства этого утеплителя (покрытия) должны быть не ниже, чем у основных элементов опалубки.

Опалубку и утеплитель демонтируют по достижении бетоном критической прочности. Поверхности распалубленной конструкции ограждают от резкого перепада температур во избежание образования трещин.

Метод термоса применяют при бетонировании массивных конструкций. Степень массивности оценивают модулем поверхности Мn=F/V, где F- площадь суммарной охлаждаемой поверхности конструкции, м² ; V- объем конструкции, м³ .

Конструкция считается массивной при Мn < 6, средней массивности при Мn=6…9 и ажурной при Мn>9.

При определении Мn не учитывается площадь поверхностей конструкций, соприкасающихся с талым грунтом, хорошо прогретой бетонной поверхностью или каменной кладкой. Для длинномерных изделий и конструкций (например, колон, ригелей, балок) Мn определяют отношением периметра их поперечного сечения к его площади.

Метод термоса применяют для конструкций с Мn < 6, а при предварительном разогреве бетона до 60…80⁰C – с Мn=8…10.

Электропрогрев бетонной смеси в конструкциях.

Способ электропрогрева бетона в конструкциях основан на использовании выделяемой теплоты при прохождении через него электрического тока. Для подведения напряжения используют электроды различной конструкции и формы. В зависимости от расположения электродов прогрев подразделяют на сквозной и периферийный. При сквозном прогреве электроды располагают по всему сечению, а при периферийном – по наружной поверхности конструкций. Во избежание отложения солей на электродах постоянный ток использовать запрещается.

Для сквозного прогрева колонн, балок, стен и других конструкций, возводимых в деревянной опалубке, применяют стержневые электроды, которые изготовляют из отрезков арматурной стали диаметром до 6мм с заостренным концом. Для установки электродов высверливают отверстия в одном из щитов опалубки таким образом, чтобы электроды не соприкасались с арматурой каркаса. Затем вставляют электрод и ударом молотка фиксируют его в противоположном щите. Расстояние между электродами по горизонтали и вертикали принимают по расчету. Затем осуществляют их коммутацию.

Для периферийного прогрева при слабом армировании и когда исключен контакт арматурой применяют плавающие электроды в виде замкнутой петли. При прогреве плоских конструкций (например, подготовка под полы, дорожные покрытия, ребристые плиты) применяют пластинчатые электроды.

В качестве плавающих электродов применяют полосовую сталь толщиной 3…5, шириной 30…50 мм. Расстояние между ними определяют расчетом. Электроды должны контактировать с бетоном и могут быть несколько утоплены в него. Между ними и бетоном не должно быть зазора. Для этого их нагружают токонепроводящими материалами (досками, кирпичами), сами электроды должны быть без искривлений и перегибов.

Нашивные электроды, так же как и плавающие, относятся к элементам периферийного прогрева. Их производят из круглой арматурной стали или металлических пластин толщиной 2…3 мм. Электроды нашивают на щиты опалубки, а концы загибают под углом 90 ⁰ и выводят наружу. После установки опалубки производят коммутацию электродов. Необходимо помнить, что электроды не должны иметь контакта с арматурой конструкции во избегания короткого замыкания. Поэтому при установки арматурных каркасов используют пластмассовые прокладки и фиксаторы, которые обеспечивают заданную толщину защитного слоя и предотвращают контакт с электродами.

При изготовлении длинномерных конструкций (колонн, ригелей, балок, свай) используют струнные электроды. Выполняют их из гладкой арматурной стали диаметром 4…6 мм. Располагают в центральной части сечения конструкции. Концы электродов отгибают под углом 90⁰ и выводят через отверстия в опалубке для подключения коммутирующих проводов.

При периферийном прогреве массивных конструкций, а также элементов зданий малой массивности (стен, резервуаров, ленточных фундаментов) в качестве электродов используют металлические щиты опалубки и арматуру конструкции. В первом случае используют однофазный ток: первую фазу подключают к щитам опалубки, а нулевую- к арматурному каркасу. Во втором случае арматурный каркас не подключают к сети, а каждый элемент опалубки присоединяют к одной из трех фаз. Изоляторами между щитами опалубки служат деревянные брусья.

Однородность температуры поля зависит от схемы расположения электродов и расстояния между ними. Чем ближе друг к другу электроды и чем сильнее армирование конструкции, тем больше будут температурные перепады в твердеющем бетоне, в результате чего режим твердения будет неоднородным и качество бетона ухудшится. Поэтому в каждом конкретном случае рассчитывают схему расположения электродов с учетом степени армирования конструкции. При напряжении на электродах 50…60В расстояние между электродами и арматурой должно быть не менее 25мм, а при 70…85В – не менее 40мм.

Стержневые электроды применяют, как правило, в виде плоских групп, которые подключают к одной фазе. При большой длине конструкций вместо одного электрода устанавливают два или три по длине. Допустимую длину полосового, стержневого или струнного электродов принимают путем расчета минимальной потери напряжения по его длине.

Для получения высокого качества железобетона строго соблюдают температурный режим прогрева, который разделяют на три стадии:

1. Подъем температуры бетона. Скорость подъема зависит от модуля поверхности:

Мn………………………… 2…6 6…9 9…15

Скорость подъема С⁰/ч 8 10 15

2. Изотермический прогрев. На этой стадии в бетоне поддерживают заданную температуру. Продолжительность стадии зависит от вида конструкции (прогревают до получения необходимой прочности бетона). Чаще всего на стадии изотермического прогрева достигают критическую прочность бетона.

3. Остывание конструкций. При остывании до 0 ⁰С бетон продолжает набирать прочность, что особенно важно при бетонировании массивных конструкций.

Для конструкций с Мn = 6…9 применяют режим, при котором к моменту остывания бетон должен набрать прочность не менее критической. Для конструкций с Мn = 9…15 режим такой же, но в конце изотермического прогрева бетон должен набрать не менее 50% прочности. Этим обстоятельством определяется время изотермического прогрева. При изготовлении предварительно напряженных конструкций к моменту окончания изотермического прогрева прочность бетона должна быть не менее 80%.

Нарушение технологического режима электропрогрева может привести к пережогу бетона в результате перегрева бетонной смеси выше 100 ⁰С, недостаточному набору прочности, образованию трещин в результате неоднородности температурного поля.

Температура разогрева бетона зависит от конструкции и вида цемента

Максимально допускаемые температуры бетона, 0С, при электропрогреве.

Таблица 3.3.2

Цемент	Mn
	6…9	10…15	16…20
Шлакопортландцемент и пуццолановый портландцемент	80	70	60
Портландцемент и быстротвердеющий Портландцемент (БТЦ)	70	65	55

Максимальную температуру прогрева более массивных конструкций назначают из условия получения равномерного температурного поля и исключения в них высоких термонапряжений.

Необходимую температуру прогрева бетона получают изменением напряжения, периодическим отключением и включением всего прогрева или части электродов. При электропрогреве бетонных конструкций с помощью контрольно-измерительных приборов постоянно контролируют напряжение, силу тока и температуру бетона. В первые 3ч прогрева температуру измеряют каждый час, а затем- через 2…3 часа.

Скорость остывания бетона также регулируют.

Допускаемая скорость остывания бетонных конструкций.

Таблица 10.4

Конструкции	Mn	Скорость остывания, 0С/ч
Бетонные	15…10	12
Слабоармированные и железобетонные	8…6	5
Железобетонные	5…3	2…3
Средне- и сильноармированные	8…15	Не более 15

Если скорость остывания превысит допустимую, в бетонной смеси возникнут температурные напряжения, способные разрушить структуру бетона или образовать в нем трещины. Регулируют скорость остывания путем правильного подбора теплоизоляции опалубки.

Перед началом бетонирования проверяют правильность установки электродов и их коммутацию, качество утепления опалубки, определяют надежность контактов электродов с токопроводящими проводами.

При электропрогреве необходимо тщательно выполнять требования электробезопасности и охраны труда.

Бетонирование в термоактивной опалубке.

Термоактивный (греющей) опалубкой называются многослойные щиты, которые оснащены нагревательными элементами и утеплены. Теплота через палубу щита передается в поверхностный слой бетона, а затем распространяется по всей его толщине. Обогрев бетона таким способом не зависит от температуры наружного воздуха. Греющую опалубку применяют при возведении тонкостенных и среднемассивных конструкций, а также при замоноличивании стыков и швов при температуре наружного воздуха до –40 ⁰С.

Конструкции греющей опалубки многообразны. Основное требование, предъявляемое к ним – равномерность распределения температуры по опалубке щита.

В качестве нагревательных элементов применяют трубчатые электронагреватели (ТЭНы), греющие провода и кабели, гибкие тканевые ленты, а также нагреватели, изготовленные из нихромовой проволоки, композиции полимерных материалов с графитом (углеродные ленточные нагреватели) и токопроводящими элементами и др.

Трубчатые электронагреватели состоят из трубок (стальных, медных, латунных) диаметром 9-18мм, внутри которых находится нихромовая спираль. Пространство между спиралью и стенками трубки заполнена кристаллическим оксидом магния. Температура разогрева ТЭНов 300-600⁰С, поэтому они не должны контактировать с поверхностью опалубки, прилегающей к бетону, а располагаться от нее на 15…20.

Проволочные нагревательные элементы выполняют из нихромовой проволоки диаметром 0,8…3мм, которую наматывают на каркас из изоляционного материала и изолируют асбестом. Такие нагреватели менее надежны, так как подвержены деформациям при погрузочно-разгрузочных работах, поэтому требуют бережного отношения.

В качестве нагревательных кабелей применяют кабели типа КСОП или КВМС. Они состоят из константановой проволоки диаметром 0,7…0,8мм, помещенной в термостойкую изоляцию. Поверхность изоляции защищена от механических повреждений металлическим защитным чулком.

Размещают нагреватели на щите опалубки в зависимости от режимов обогрева и мощности: греющие провода и кабеля устанавливают вплотную к палубе, ТЭНы – на небольшом расстоянии от нее.

В фанерной греющей опалубке нагревательные кабели и провода запрессовывают в защитные покрытия, состоящие из пакета тонких полимерных пленок.

Углеродные ленточные нагреватели наклеивают специальными клеями на палубу щита. Для обеспечения прочного контакта с коммутирующими проводами концы лент подвергают омеднению.

Перед установкой термоактивной щитовой опалубки проверяют осмотром целостность изоляции и электрической разводки. Опалубку устанавливают в блок бетонирования отдельными щитами вручную или укрупненными панелями с помощью кранов. После крепления щиты и панели подсоединяют к электрической сети. Установки для питания термоактивной опалубки и управления режимом прогрева бетона состоят из понижающего трансформатора, системы разводки, щита управления и помещения для дежурного электрика или оператора. Установка обеспечивает питание 100…150 м² опалубки.

Подключают опалубку к специальным клемным коробкам, которые располагаются над поверхностью опалубки не ниже 0,5м. При обогреве элементов каркаса (колонн, ригелей, балок) клемные коробки подвешивают на раздвижные струбцины, устанавливаемые на расстоянии 50…70см от прогреваемого элемента.

Перед бетонированием прогревают арматуру и ранее уложенный бетон. Для этого на непродолжительное время включают термоактивную опалубку, предварительно укрыв сверху блок бетонирования брезентом или полиэтиленовой пленкой.

Минимальная температура укладываемой бетонной смеси 5⁰С. Укладывают ее обычными методами, при этом следят за тем, чтобы не повредить электрокабель и не увлажнить утеплитель. При скорости ветра более 12м/с опалубочные формы укрывают брезентом или полимерной пленкой.

Соблюдение технологического режима прогрева позволяет получить бетон требуемых физико-механических характеристик. Контролируемыми параметрами прогрева являются скорость разогрева бетона, температура на палубе щитов и продолжительность обогрева.

Зимой для обогрева монолитного бетона покрытий и оснований дорог, подготовки под полы, стыков между сборными конструкциями применяют термоактивные гибкие покрытия (ТАГП) – легкие, гибкие устройства с углеродными ленточными нагревателями и проводами, которые обеспечивают нагрев до 500С. Изготовляют покрытие путем горячего прессования пакета, состоящего из слоя листовой невулканизированной резины, армирующих стеклотканевых прокладок, углеродных тканевых электронагревателей или проводов и утеплителя. Термоактивные гибкие покрытия можно изготовлять различных размеров, что позволяет их использовать как нагреватели термоактивной опалубки. Покрытие можно располагать на вертикальных, горизонтальных и наклонных конструкциях. Электропитание ТАГП осуществляется от понижающих трансформаторов напряжением 36…120В. Как и щиты термоопалубки, ТАГП снабжено датчиками температуры с выводом показателей на пульт управления. Это позволяет оперативно контролировать режим прогрева.

Термоактивное гибкое покрытие удобно в эксплуатации, компактно и надежно в работе. По окончании производства работ его сворачивают в рулон и укладывают в специальный двухсекционный шкаф. В одной секции расположен трансформатор с щитом управления, а в другой – отсеки для хранения покрытия. Применяют специальные передвижные пункты, оснащенные трансформаторами, отсеками для хранения кабельной разводки и комплекта ТАГП.

Перед началом работ проверяют состояние и работоспособность греющей оснастки и автоматики температурного регулирования. Общая схема укладки покрытия на бетонируемую конструкцию, его коммутация и режимы прогрева должны быть приведены в проекте производства работ. Для соблюдения технологического режима прогрева бетона следует не реже чем через один час измерять температуру бетона и не менее одного раза измерять температуру наружного воздуха.

Обогрев бетона инфракрасными лучами.

Источником инфракрасных (тепловых) лучей служат ТЭНы мощностью 0,6…1,2 кВт с рабочим напряжением 127, 220 и 380 В, керамические стержневые излучатели диаметром 6…50 мм, мощностью 1…10 кВт, кварцевые трубчатые излучатели и другие средства.

Для создания направленного потока инфракрасных лучей применяют отражатели параболического, сферического и трапецеидального типа. Инфракрасные установки в комплекте с отражателями и поддерживающими устройствами используют для прогрева конструкций, возводимых в скользящей опалубке, тонкостенных элементов стен, подготовке под полы, плитных конструкций, стыков крупнопанельных зданий.

При обогреве плитных конструкций используют излучатели с отражателями коробчатого типа, которые или устанавливают на бетонную поверхность, или подвешивают на расстоянии от нее. Чтобы предотвратить быстрое испарение влаги, поверхность бетона покрывают пленкой.

При возведении стен в щитовой и объемно – переставной опалубке применяют односторонний обогрев излучателями сферического типа. Для обеспечения прогрева всей плоскости стены отражатели располагают на разных уровнях на телескопических стойках и на расчетном расстоянии от стены.

При возведении конструкций в скользящей опалубке бетон, выходящий из опалубки, прогревают двухсторонним расположением инфракрасных излучателей. Их подвешивают к щитам опалубки или размещают на подвесных подмостях. Чтобы исключить потери теплоты, возводимые конструкции изолируют от окружающей среды брезентовым чехлом.

Для прогрева стыков сборных железобетонных конструкций крупнопанельных зданий применяют различные типы нащельников в виде прямоугольных коробов (при устройстве плоских стыков элементов) или сегментных (для стыков, расположенных под прямым углом).

Для улучшения поглощения инфракрасного излучения поверхность опалубки покрывают черным матовым лаком. Температура на поверхности бетона не должна превышать 80…90⁰С.

Инфракрасные установки располагают на таком расстоянии друг от друга, чтобы прогревалась вся поверхность бетона. Инфракрасный обогрев обеспечивает хорошее качество термообработки бетона при условии соблюдения теплового режима выдерживания бетона.

Охрана труда при производстве бетонных работ в зимнее время.

При производстве бетонных работ в зимних условиях появляются факторы, представляющие дополнительные источники опасности для рабочих:

-повышенное напряжение тока (до 380В) при электропрогреве и обогреве конструкций;

-образование наледи;

-плохая видимость;

-низкая температура и др

-химически опасные вещества.

Поэтому необходимо хорошо знать и строго соблюдать требования безопасной работы. При электропрогреве бетонных и железобетонных конструкций рабочую зону оборудуют защитным ограждением, установленным на расстоянии не менее 3 м от прогреваемых элементов, системой блокировки, световой и звуковой сигнализацией, освещением в темное время, а также снабжают предупредительными плакатами. В сырую погоду измерять температуру бетона, находящегося под напряжением разрешается только в резиновой обуви и перчатках. Прикасаться к термоактивной опалубке запрещается.

В сырую погоду и во время оттепели все виды электропрогрева бетона на отрытом воздухе прекращаются.

Вопросы для самоконтроля: