Укладка и уплотнение бетонной смеси
Опубликовано: 05.09.2018
Укладка бетонной смеси. Перед бетонированием проверяют (и оформляют актом) соответствие проекту опалубки, арматуры, расположения анкерных болтов и закладных частей, а также правильность устройства основания. Опалубку очищают от грязи и строительного мусора. Деревянная опалубка примерно за час до укладки бетона обильно смачивается, а щели законопачиваются. В металлической опалубке зазоры заделываются алебастром.
При бетонировании монолитных фундаментов подача бетонной смеси осуществляется в соответствии с принятой технологической схемой: с разгрузкой смеси из транспортного прибора непосредственно в опалубку с передвижного моста или эстакады; с помощью вибропитателей и виброжелобов или бадьями с помощью кранов. При бетонировании фундаментов следует тщательно проверять отметки поверхностей опор под колонны и правильность расположения анкерных болтов.
Бетонные полы укладывают на бетонную подготовку из тощего бетона. По выверенному основанию устанавливают маячные доски, которые разделяют бетонируемую площадь пола на полосы шириной 3—4 м. Верх маячной рейки соответствует проектной отметке пола. Бетонирование полос ведется через одну (вначале — нечетные полосы, а после затвердения бетона и удаления маячных реек — четные). Бетонная смесь уплотняется поверхностными вибраторами или виброрейками, после чего поверхность пола выравнивается правилом и заглаживается резиновой лентой.
При бетонировании полов и оснований под них на больших площадях могут применяться бетоноукладочные машины. Перед бетонированием колонн через нижнее окно в коробе опалубки очищается от строительного мусора место примыкания колонны к фундаменту. Затем в опалубку укладывают слой цемент ного раствора или слой мелкозернистого бетона толщиной 5—20 см (это исключает образование раковин у основания колонны). Колонны высотой до 5 м и с размерами сторон сечения до 40—80 см бетонируют сразу на всю высоту до низа примыкающих прогонов, балок или капителей. При этом смесь подают бадьями и разгружают в приемный бункер хобота. Уплотняют бетонную смесь внутренними вибраторами.
Колонны высотой более 5 м бетонируют ярусами (до 2 м) с загружением бетонной смеси и ее вибрированием через боковые окна в стенках короба.
Балки и плиты ребристых перекрытий бетонируются одновременно. Бетонирование прогонов, балок и плит следует начинать через 1-2 ч после бетонирования колонн и первоначальной осадки в них бетона плиты перекрытия бетонируют сразу на всю толщину и уплотняют поверхностными вибраторами.
Арки и своды пролетом менее 15 м бетонируют непрерывно одновременно с двух сторон (от пяты к замку), своды пролетом более 12 м - отдельными участками. Бетонную смесь укладывают полосами одновременно на трех участках в замке и у пят. После этого бетонируют отдельные полосы. Между ними оставляют усадочные зазоры по 20-30 см, которые заделывают жесткой бетонной смесью через 5-7 дней после бетонирования полос. Затяжки сводов и арок предварительно подтягиваются.
Устройство рабочих швов. Для обеспечения монолитности железобетонных конструкций рекомендуется (там, где это возможно)
осуществлять непрерывную укладку бетонной смеси. Иногда это является непременным технологическим условием, специально оговоренным в проекте. Однако в большинстве случаев при возведении обычных железобетонных конструкций перерывы в бетонировании неизбежны, поэтому в них устраивают рабочие швы (рис. 1).
Рабочие швы в вертикальных элементах (колонны, пилоны) располагают горизонтально, перпендикулярно к граням элемента, а в балках, прогонах и плитах — вертикально, так как наклонный шов {в плоскости действия скалывающих напряжений) ослабляет конструкцию. Места сопряжений ранее уложенного и свежего бетона рекомендуется устраивать в местах нулевых точек расчетных эпюр-моментов.
Рис 1. Расположение рабочих швов при бетонировании: а. б, в - колонны; г - бетонирование в направлении параллельно балкам: 1 — прогоны; 2 — балки, I—I, II-II, III-III и IV-IV - места возможных швов
Если усложненный бетон находится в ранней стадии твердения и сохраняет некоторую подвижность, для того чтобы не нарушить сцепления с арматурой, при укладке бетонной смеси необходимо избегать сотрясений опалубки и на расстоянии до 1 м от стыка не применять вибраторов. Для лучшего сцепления ранее уложенного бетона со свежим поверхность стыка очищается от цементной' плевки, насекается, тщательно промывается или продувается сжатым воздухом и покрывается тонким слоем цементного раствора.
Места возможных рабочих швов в сложных железобетонных конструкциях (арки, своды, резервуары и т. д.) указываются в проектах.
При бетонировании колонн рабочие швы могут устраиваться на; уровне верха фундамента и у прогонов, балок или подкрановых консолей, а в безбалочных перекрытиях — у основания капителей. Рамные конструкции, как правило, бетонируются без перерыва. В исключительных случаях, при вынужденных перерывах, рабочие швы располагают в ригеле рамы на некотором расстоянии от стойки.
Бетонирование ребристых железобетонных перекрытий рекомендуется вести в направлении, параллельном второстепенным балкам,, без швов в прогонах. Балки и плиты бетонируются одновременно. В балках значительных размеров рабочие швы устраивают на расстоянии 20—30 мм от нижней поверхности плиты. При бетонировании плоских плит шов выполняют в любом месте плиты по ее короткой стороне.
В температурных и осадочных швах в процессе бетонирования закладываются деревянные, обернутые толем прокладки, которые затем удаляют, оставляя зазор свободным.
Уплотнение бетонной смеси. Бетонная смесь уплотняется вибрированием, вакуумированием, прессованием, виброштампованием, центрифугированием. При возведении монолитных конструкций на строительной площадке применяются вибрирование и вакуумирование.
При вибрировании бетонной смеси сообщаются колебания (импульсы), под действием которых удаляется попавший в смесь воздух, нарушается связь между частицами и происходит более компактная их упаковка. При этом смесь, приобретая свойства тяжелой жидкости (свойства тиксотропности), растекается по форме и уплотняется под действием собственного веса. Это особенно существенно при бетонировании густоармированных конструкций. Режим вибрирования бетонных смесей характеризуется амплитудой и частотой колебаний и продолжительностью вибрирования.
Для уплотнения бетонных смесей применяются вибраторы с частотой колебаний 2800—20000 кол ./мин. При высокочастотной вибрации (более 6—10 тыс. кол./мин) меньше необходимая мощность вибраторов и продолжительность вибрирования. В строительстве обычно применяются электромеханические вибраторы, состоящие из электромотора и эксцентрично насаженного на вал груза (дебаланса). В результате вращения дебаланса возникают круговые гармонические колебания, передаваемые бетонной смеси.
По характеру передачи колебаний на бетон различают внутренние, наружные и поверхностные вибраторы (рис. 2).
Внутренние (глубинные) вибраторы применяют при бетонировании массивов, фундаментов, колонн, прогонов, балок. Глубинные вибраторы выпускают различных типов: с вибробулавкой, с суженным наконечником (виброштыком) для вибрирования бетона в густоармированных конструкциях, с гибким валом и вибранаконечником с частотой колебаний 10—20 тыс. кол./мин.
При бетонировании массивных конструкций применяют вибрационные пакеты, в которых на одной траверсе укрепляют несколько глубинных вибраторов. Вибропакеты подвешиваются, как правило, к грузовому крюку крана.
Наружные вибраторы крепятся к опалубке, их используют при бетонировании густоармированных колонн и тонкостенных конструкций.
Поверхностные вибраторы применяются при бетонировании плит покрытий, полов, дорог и т. д. Они имеют вид металлической площадки с установленным на ней вибрационным электромеханическим устройством. Для защиты рабочего от вибрационных воздействий передвижение вибратора осуществляется дистанционно, с помощью гибкой подвески.
Уплотнение бетонной смеси поверхностными вибраторами производится полосами, равными ширине площадки вибратора. Каждая последующая полоса должна перекрывать предыдущую на 15—20 см. Максимальная толщина слоя бетона, при котором применение поверхностных вибраторов эффективно, при однорядном армировании — до 25, при двойном — до 12 см.
Продолжительность вибрирования на одной позиции в зависимости от степени подвижности бетонной смеси для внутренних вибраторов составляет 20—25, для поверхностных — 30—50 с.
Вакуумирование бетона заключается в уплотнении бетонной смеси за счет отсоса из нее избыточной воды.
Рис. 2. Типы вибраторов: а — внутренний (глубинный); б — наружный; в — поверхностный; 1 — опалубка; 2 — деба-ланс; 3 — рабочая площадка вибратора; 4 — гибкая тяга для перестановки поверхностного вибратора
Для получения бетонной смеси с требуемой по условиям укладки подвижностью используется значительно больший объем воды» чем это необходимо для твердения бетона. При удалении избыточной (свободной) воды происходит уплотнение бетонной смеси, уменьшаются усадочные явления, быстрее нарастает прочность бетона, повышаются его морозостойкость и водонепроницаемость. Конечная прочность вакуумированного бетона по сравнению с обычным возрастает на 15—20 %. Свежеотформованный бетон после вакуумирования приобретает структурную прочность, достаточную для распалубки несущих элементов конструкции.
Рис. 3. Схема вакуумирования железобетонной плиты: 1 — магистральная всасывающая линия; 2 — водосборник; 3 — коллектор; 4 — всасывающие шланги; 5 — переносные вакуум-щиты
Вакуумирование наиболее эффективно для тонкостенных конструкций с большой удельной площадью поверхности, например оболочек, где эффект может быть получен за счет более интенсивной оборачиваемости катучей опалубки.
Вакуум-установка состоит из вакуум-насоса, вакуум-щитов и комплекта всасывающих шлангов. Одна такая установка с 40 вакуум-щитами может обработать в смену до 200 м2 поверхности свежеуложенного бетона (рис. 3).
Процесс вакуумирования заключается в следующем: поверхность свежеуложенного бетона выстилается вакуум-щитами, включенными через всасывающие шланги в магистральную линию с вакуум-насосом. Вакуум-щит — это короб размером 100x125 см с герметизирующей прокладкой по контуру. Нижняя часть вакуум-щита состоит из основы в виде двух металлических сеток и натянутой по ним фильтрующей основы. При включении насоса в полости образуется вакуум, из бетона отсасывается воздух и свободная вода, которая направляется в водосборник.
При вакуумировании отсасывается около 20—25 % свободной воды, а глубина обработки составляет около 20—30 см.
Специальные способы бетонирования конструкций. К ним относятся раздельное бетонирование и торкретирование. Метод раздельного бетонирования заключается в нагнетании цементно-песчаного раствора в пустоты между крупным заполнителем, предварительно уложенным в опалубку бетонируемой конструкции. Применяется при возведении железобетонных резервуаров, где требуется повышенная плотность бетона; бетонировании в условиях интенсивного притока грунтовых вод и т. д. Различают два способа раздельного бетонирования — гравитационный и инъекционный. В первом случае раствор проникает в крупный заполнитель под действием сил тяжести, во втором — под давлением нагнетания.
Рис. 4. Размещение труб и инъекционных отверстий при раздельном бетонировании: 1 — инъекционные трубы; 2 — контрольные
При толщине конструкции более 1 м нагнетание раствора в крупный заполнитель производится через стальные инъекционные трубы, устанавливаемые в опалубку, а при толщине конструкции менее 1 м — через боковые инъекционные отверстия в опалубке (рис. 4), которые располагают таким образом, чтобы раствор проникал во все ее участки.
В тонкостенные конструкции нагнетание раствора (снизу вверх) производится ярусами. Высота яруса равна расстоянию между горизонтальными рядами инъекционных отверстий. Время, отводимое на бетонирование яруса, не должно превышать продолжительности схватывания цемента в растворе. Для нагнетания раствора могут применяться растворонасосы. Подача раствора прекращается после того, как уровень раствора достигнет очередного яруса инъекционных отверстий.
При бетонировании раздельным способом не допускаются перерывы в бетонировании более 20 мин, так как может произойти закупорка инъекционных труб и отверстий.
Подводное бетонирование конструкций и сооружений, располагаемых в водоемах, включает два способа: вертикального перемещения трубы (ВПТ) и восходящего раствора (BP) (рис. 5).
Рис. 5. Схемы подводного бетонирования: в —метод вертикально перемещающейся трубы; б — метод восходящего раствора; 1 — вертикально перемещающаяся труба; 2 — опалубка; 3 — уложенная бетонная смесь; 4 — труба, подающая раствор; 5 — каменная наброска; 6 — предохранительная шахта; 7 — наброска, заполненная раствором
Сущность способа ВПТ заключается в том, что бетонная смесь подается самотеком через опущенные до основания будущего сооружения трубы и растекается по форме. По мере бетонирования Трубы поднимаются. Они имеют диаметр до 200 мм и собираются из звеньев при помощи быстросъемных водонепроницаемых соединений. Так как с водой соприкасается лишь верхний слой бетона, который после окончания бетонирования удаляется, качество укладываемой бетонной смеси не ухудшается.
При бетонировании способом BP (разновидность раздельного бетонирования) в пределах огражденного участка устраивается каменная наброска, в которой с определенным интервалом выставлены деревянные шахты. В шахтах устанавливают стальные трубы диаметром 37—100 мм, по которым подается раствор, заполняющий пустоты в каменной наброске.
Бетонирование подземных сооружений способом «стена в грунте» применяется при возведении стен подземных сооружений и устройстве противофильтрационных завес (рис. 6). В грунте с помощью штангового грейфера или плоского траншейного виброгрейфера разрабатывается траншея шириной 60—100 см и глубиной до 50 м. От обрушения стенок предохраняет глинистая суспензия, которая подается в траншею насосами.
В дальнейшем устанавливается арматура и траншея заполняется через вертикально перемещающуюся трубу бетонной смесью, которая вытесняет глинистую суспензию. Применение этого способа позволяет на 30—50 % снизить стоимость строительства подземных сооружений.
Торкретирование — это последовательное нанесение на обрабатываемую бетонную поверхность или сетку слоев цементно-песчаного раствора (торкрет) с помощью цемент-пушки или бетонной смеси (набрызг-бетон) бетон-шприц-машиной (рис. 7). Применяется для обеспечения водонепроницаемости железобетонных сооружений или бетонирования тонкостенных конструкций, где обычные способы бетонирования сложны или нельзя достичь необходимой плотности бетона. Торкретирование используется и для исправления дефектов в бетонных и железобетонных конструкциях.
Рис. 6. Схема возведения железобетонной плиты методом «стена в грунте»: 1 — шланговый экскаватор; 2 — глинистая суспензия; 3 — ограничитель; 4 — труба для подачи бетонной смеси; 5 — подача бетона в бадьях; 6 — арматурный каркас; 7 — готовая конструкция; 8 — бетон
Рис. 7. Схема установки для торкретирования: 1 — передвижной компрессор; 2 — шланги для подачн воздуха; 8 — воздухоочиститель; 4 - машина для набрызга; 5 — шланг для подачи материалов; 6 — сопло; 7 — шланг для воды; 8 — бак для воды
Принципы работы цемент-пушки и бетон-шприц-машины аналогичны. Сухая цементно-песчаная смесь влажностью 6—8 % или бетонная смесь из резервуара под давлением сжатого воздуха подается по шлангу к наконечнику и, смешиваясь с водой, наносится со скоростью 120—140 м/с на обрабатываемую поверхность бетона или арматурную сетку.