Бетонные работы
По ходу бетонирования наблюдают за состоянием опалубки. При обнаружении деформации или смещения элементов опалубки, которые могут повлиять на размеры или качество бетонируемых конструкций, принимают меры к устранению нежелательных явлений, а при необходимости временно прекращают работы по бетонированию. Отклонения размеров и положения монолитных железобетонных конструкций, а также плоскостей от вертикали или проектного наклона на высоту конструкции, если они не оговорены в проекте или особых технических условиях и инструкциях, допустимы в следующих пределах, мм.
Цементация швов
Подразделяют швы усадочные, температурные, деформационные и конструкционные. Цементацию швов производят нагнетанием цементных растворов в швы через выпуски, которые объединены общим коллектором, обеспечивающим одновременную подачу раствора. Чтобы наблюдать деформацию швов, происходящими как в результате развития в бетоне температурно-усадочных напряжений, так и при проведении цементации швов, устанавливают регистрирующие приборы. Марка цемента, применяемого для приготовления цементационных растворов, должна быть не ниже марки цемента, используемого в бетоне сооружения. Цементацию начинают после затухания основной части температурно-усадочных деформаций. До начала цементации швы промывают водой и замачивают до состояния, при котором бетон не будет отбирать воду из цементационного раствора в течение всего времени цементации, но не более всего срока схватывания раствора.
Работы по цементации проводят при давлении, не превышающем допустимое для данного шва, которое должно быть указано в проекте. Величина допустимого давления уточняется по данным наблюдений за деформациями шва. Цементация считается законченной при отсутствии дополнительного поступления в шов раствора в течение времени выдерживания шва под давлением. Время устанавливает строительная лаборатория, оно должно составлять не менее 10 мин. Качество проверки цементации швов контролируют на основании записей в журнале цементации швов; обследования бетона посредством бурения контрольных скважин и гидравлического опробования их; обследования кернов, взятых с места пересечения швов; замеров фильтрации воды через швы; анализа показаний регистрирующих приборов.
Проведение бетонных работ в зимнее время
Для приготовления бетонной смеси в зимнее время используют подогретую воду и оттаявшие или даже подогретые заполнители. Если допускается тепловой баланс бетонной смеси, сухие заполнители, не содержащие наледи, могут загружаться в смеситель в не подогретом состоянии. На выходе из смесителя температура бетонной смеси должна быть: при использовании портландцемента, шлакопортландцемента, пуццоланового портландцемента марок ниже марки 600 – 35 гр.С, портландцемента марки 600 и выше, а также быстротвердеющего – 30 гр.С, глиноземистого – 25 гр.С. Время транспортировки разогретой бетонной смеси и ее укладки в конструкцию не должно превышать времени до начала схватывания бетона.
Температура бетонной смеси, уложенной в опалубку, к началу выдерживания или прогрева должна быть не ниже 5 гр.С при применении бетона с противоморозными добавками и 2 гр.С при тепловой обработке бетона. При применении метода термоса температуру определяют расчетом. Укладку бетонной смеси ведут непрерывно, а при неизбежных перерывов бетон укрывают или утепляют и подогревают поверхность. При выдерживании бетона в тепляках температура воздуха, соприкасающегося с бетоном, должна быть не ниже 5гр.С. Прочность бетона без противоморозных добавок к моменту замерзания (или охлаждения ниже расчетной температуры) должна составлять не менее 50, 40 и 30% проектной для бетонов классов соответственно В12,5; В15-В22,5; В30-В40, а для конструкций, подвергающихся после окончания выдерживания попеременному замораживанию и оттаиванию и преднапряженных, - 80% независимо от проектной марки.
При использовании противоморозных добавок прочность бетона к моменту охлаждения до расчетной может составлять 30, 25 и 20% проектной для бетонов классов соответственно В15, В22,5 и В30. В зимнее время конструкции, с которых снята опалубка, укрывают, если разность температур поверхности бетона и воздуха превышает 25 гр.С. Бетонные работы в вечномерзлых грунтах должны производиться в соответствии с мерзлотогрунтовыми условиями, а также с учетом влияния на остывание наземной части забетонированной конструкции жестких температурно- ветровых условий. Особые требования к бетонированию в этих грунтах не распространяются на конструкции, для которых предусматривается оттаивание основания в период эксплуатации сооружений, а также при бетонировании на непросадочных скальных и сыпучемерзлых грунтах.
Подбирая состав бетона, необходимо учитывать влияние на активность цемента и других составляющих бетона сезонности их завоза и длительности хранения на складах. В мерзлых грунтах к производству бетонных работ приступают, когда мерзлотогрунтовые условия основания соответствуют указанным в проекте. Подготовленное под бетонирование основание летом защищают от оттаивания, зимой – от промерзания. Температура бетонной смеси, укладываемой непосредственно на мерзлое основание, не должна превышать 10гр.С, она определяется теплотехническим расчетом, не допускающим оттаивание грунтов.
Если необходимо укладывать бетонную смесь с температурой выше 10гр.С при выдерживании по способу термоса или применения электропрогрева, между грунтом и бетоном устраивают термоизоляционную подушку из слоя песка, имеющую положительную температуру. Песок уплотняют и промораживают, после чего на него укладывают верхний слой песка или другого материала, гидроизоляцию и бетонную смесь. Толщина теплоизоляционной подушки устанавливается проектом производства работ. Чтобы ускорить твердение бетона, укладываемого в распор с вечномерзлым грунтом, применяют ускорители твердения и противоморозные добавки. Количество добавок не должно вызывать размораживания грунты. При устройстве гидроизоляции или использовании опалубки, использующих проникновение солей из бетона в вечномерзлый грунт, допускается применение бетонов с повышенным содержанием противоморозных добавок.
Чтобы получить проектную прочность бетона в 28-суточном возрасте при электротермообработке бетонов без добавок- ускорителей твердения, проектный класс бетона должен быть повышен с В12,5; В15; В22,5 соответственно, до В20; В22,5; В35. при необходимости достижения бетоном проектной прочности не ранее 180-суточного срока повышать проектный класс нет необходимости. Если конструкции рассчитаны на передачу нагрузки на вечномерзлый грунт за счет смерзания бетона с грунтом, применение бетонов с противоморозными добавками сверх пределов, вызывающих размораживание грунта, не допускается. При бетонировании в вечномерзлых грунтах паропрогрев бетона не допускается.
Бетонные работы в жаркую и сухую погоду
В жаркую и сухую погоду необходимо учитывать следующие факторы: увеличение водопотребности бетонной смеси при повышении ее температуры; быструю потерю подвижности бетонной смеси в процессе ее транспортировки или выдерживания до укладки, а также интенсивное обезвоживание уложенного бетона; значительную пластическую (начальную) усадку твердеющего бетона; трудности регулирования содержания воздуха в бетонных смесях, имеющих различную температуру; формирование неравномерного температурного поля в конструкциях под действием солнечной радиации. Цементы для бетонов, применяемых в жаркую и сухую погоду, должны иметь начало схватывания не ранее 1,5ч от начала твердения. Бетоны надо готовить с применением поверхностно-активных пластифицирующих и пластифицирующе-воздухововлекающих добавок. Исключение составляют случаи, специально оговоренные проектом.
При невозможности применения добавок допускается увеличивать расход воды (для получения необходимой начальной подвижности бетонной смеси) в пределах до 5% при температуре бетонной смеси 25 гр.С и до 10% при температуре бетонной смеси 35 гр.С, сохраняя при этом необходимое водоцементное отношение. Запрещается восстанавливать подвижность бетонной смеси добавлением воды на месте укладки. Максимальная общая продолжительность перевозки и укладки бетонной смеси без добавок не должна превышать 1 час при температуре смеси 20 гр.С и 20 мин. при температуре смеси 33 гр.С.
Уход за бетоном, который должен начинаться сразу же после укладки бетонной смеси, заключается в предохранении свежеуложенного бетона от солнечной радиации и вредного воздействия ветра. В начальный период не допускается непосредственный контакт твердеющего бетона с водой. Продолжительность начального входа определяется временем, в течение которого бетон приобретает начальную прочность не менее 0,5 МПа. Последующий уход за бетоном заключается в обеспечении условий твердения путем устройства влагоемкого покрытия и систематического увлажнения, выдерживания открытых горизонтальных поверхностей бетона под слоем воды, непрерывного тонкодисперсного распыления влаги над поверхностью конструкций.
На этом этапе уход за бетоном осуществляют до достижения им 70% проектной прочности. При соответствующем обосновании строительной лабораторией величина прочности, при которой прекращается уход за ним, может быть снижена, но она не должна быть менее 50% проектной. Покрытия из влагоемких материалов, а также их деревянной опалубки надо поливать с такой частотой, чтобы поверхность бетона во время ухода все время была влажной. Периодический полив открытых поверхностей твердеющих бетонных и железобетонных конструкций не допускается.
Специальные методы бетонировани
Торкретирование бетона. Торкретирование производят смесями на плотных или пористых заполнителях в один или несколько слоев по неармированной или армированной поверхности. Число и толщина слоев, характеристики смеси, вид и максимальная крупность заполнителя, тип армирования определяются проектом. Растворы и бетонные смеси, применяемые при торкретировании при обычных температурах, готовят на портландцементах любых видов, на расширяющемся и безусадочном цементах. В растворы и бетонные смеси для торкретирования допускается вводить в качестве добавок ускорители твердения, а также пластифицирующие добавки. Требования к заполнителям следующие: крупность заполнителей в растворах не должна превышать 5 мм (в виде исключения допускается применять заполнитель крупностью 8мм), а в бетонных смесях, наносимых бетон-шприц-машиной,- 20 мм, при этом они не должны быть более половины минимальной толщины каждого торкретируемого слоя и не более половины размера ячейки арматурных сеток. Влажность заполнителей, используемых при работе цемент-пушкой или бетон-шприц-машиной, должна быть для обычных (плотных) заполнителей 2-8%, а для пористых – 4-8%.
До нанесения раствора или бетонной смеси на торкретируемую поверхность должны быть выполнены следующие работы: зачищены поверхности (при необходимости установлены на ней анкеры, сетки и т.п.); заделаны течи; заполнены крупные вывалы в скальных выработках; очищены, продуты сжатым воздухом и промыты струей воды поверхности; установлена, очищена и закреплена от смещений и колебаний во время торкретирования арматура; на прилежащих к торкретируемым поверхностям сооружениях установлены защитные щиты. Струя раствора или бетонной смеси должна быть направлена перпендикулярно к торкретируемой поверхности.
Во время торкретирования не допускаются перерывы свыше 10 мин между нанесением отдельных слоев и механическое воздействие на не затвердевшее покрытие из торкрета. Условия для твердения торкретного слоя обеспечивают путем его укрытия и поливки или применения паронепроницаемых пленок, а также выдержки при температуре 15-20 гр.С с периодическим увлажнением. Температура в твердеющем слое торкрет-бетона на глиноземистом цементе не должна превышать 40 гр.С. Контроль качества торкретирования предусматривает проверку физико –механических свойств торкрета на образцах размером не менее 50х50 см.
Вакуумирование бетона
Для процессов гидратации цемента необходимое количество воды составляет не больше 20% его массы. Остальное количество воды затворения служит для придания бетонной смеси определенных технологических свойств, главным образом подвижности. В процессе твердения эта часть воды, испаряясь, оставляет после себя в бетоне поры, понижающие его плотность, непроницаемость и сопротивление истираемости. Для устранения этого недостатка в условиях строительной площадки применяют специальный метод воздействия на бетонную смесь в процессе укладки – вакуумирование, заключающееся в механическом удалении при помощи разреженного воздуха части воды затворения и воздуха из свежеуложенной бетонной смеси. В результате чего повышается конечная прочность бетона на 20-25% и уменьшается пластическая усадка. За счет большей плотности вакуумированного бетона (до 20%) сокращается капиллярный подсос, что увеличивает водонепроницаемость, морозостойкость и сопротивление истираемости.
Для проведения вакуумирования между опалубкой и бетоном устраивают тонкую воздушную полость, в которой при помощи вакуум-насоса создают вакуум. Полость создают прокладкой двух слоев металлической тканой и плетеной сеток, прикрепляемых на внутренней поверхности опалубки. Чтобы предотвратить унос из бетонной смеси цементных частиц, всю поверхность сетки, обращенную к бетону, покрывают фильтрующей тканью. Удаленные из бетонной смеси вода и воздух поступают через отверстия в центре вакуумполости в трехходовой кран, далее – в гибкий всасывающий рукав, соединенный с коллектором, затем – в водосборники.
В зависимости от типа бетонируемой конструкции вакуумирование проводят сверху либо сбоку. Горизонтально протяженные конструкции, например междуэтажные перекрытия, своды, оболочки, подготовки под полы и т.п., вакуумируют сверху, применяя легкие переносные вакуумщиты площадью до 1 м2. Их укладывают с небольшим зазором на выровненную открытую поверхность уплотненного бетона и проводят вакуумирование. После окончания процесса на поверхность щита в специально усиленные места ставят вибратор и сообщают колебания частицам бетонной смеси, в результате чего устраняется направленная пористость и бетон приобретает плотную структуру.
Стены, колонны и другие высокие конструкции вакуумируют со стороны боковых поверхностей. Обычную опалубку оборудуют по высоте горизонтальными изолированными друг от друга вакуум-полостями, затем по мере укладки бетонной смеси включают соответствующую вакуумполость и производят вакуумирование. После вакуумирования слой дополнительно вибрируют. Процесс вакуумирования с вибрированием должен быть окончен до начала схватывания бетона. Продолжительность вакуумирования зависит от степени разрежения в вакуумполости, состава, плотности и подвижности бетонной смеси, толщины вакуумированной конструкции. Так, для бетона класса В15 с подвижностью 4-6 см при разрежении 70 кПа, температуре смеси 20 гр.С продолжительность вакуумирования слоев толщиной 10, 20 и 30 см соответственно составляет 10, 25 и 55 мин.
Подводное бетонирование
Подводным бетонированием называют укладку бетонной смеси под водой без производства водоотливных работ. Для успешного подводного бетонирования необходимо решить две задачи: предотвратить свободное падение бетонной смеси через слой воды и предохранить свежеуложенный бетон от размывающего действия воды. Методы подводного бетонирования – метод вертикально перемещающейся трубы и метод восходящего раствора. При ведении работ этими способами бетонную смесь или раствор укладывают в пространство, огражденное шпунтовыми рядами, или в специально подготовленную и установленную опалубку, имеющую форму пространственного блока.
Метод вертикально перемещающейся трубы (ВПТ) применяют при глубинах до 50 м и при необходимости высокой прочности и монолитности подводного сооружения. Для производства работ над бетонируемым сооружением на сваях устраивают рабочую площадку. На площадке устанавливают траверсу, к которой подвешивают трубу диаметром не менее 200 мм с загрузочной воронкой, собранную из звеньев длиной до 1м с легкоразъемными соединениями. Подвеска и рабочая лебедка должны обеспечивать вертикальный подъем трубы с точностью до 30-50 мм и возможность ее мгновенного опускания на глубину 30-40 см, что требуется для предотвращения выдачи бетонной смеси в воду.
Сначала трубу опускают до дна с минимальным зазором, допускающий свободный выход смеси. В полость трубы вводят пакет из мешковины, а через загрузочную воронку подают бетонную смесь, под тяжестью которой пыж опускается к основанию трубы и вытесняет из нее воду. Бетонирование без подъема трубы продолжается до тех пор, пока бетонная смесь, заполнив все пространство бетонируемого блока, не поднимется выше конца трубы на 0,8-1,5 м. Затем, не прекращая подачи бетонной смеси, трубу поднимают с таким расчетом, чтобы нижний ее конец постоянно располагался не менее чем на 0,8м 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, превышающую проектную отметку на величину, равную 2% его высоты, но не менее чем на 100 мм, с последующим удалением слабого верхнего слоя.
После достижения бетоном прочности 2 – 2,5 МПа верхний слабый слой бетона, постоянно соприкасавшийся с водой во время работ, удаляется. Для выполнения работ этим способом применяют подвижные смеси с осадкой конуса 14-16 см для начального периода бетонирования и 16-20 см для периода установившегося процесса бетонирования. Максимальный радиус действия трубу – 6м. Сооружения, имеющие значительные размеры в плане, бетонируют одновременно через несколько труб с обязательным перекрытием смежных зон их действия. Метод восходящего раствора (ВР) подразделяется на безнапорный и напорный. При безнапорном в центре бетонируемого блока устанавливают шахту с решетчатыми стенками, в которую опускают на всю глубину стальную трубу диаметром 90-100 мм, собранную из звеньев длиной до 1м с водонепроницаемыми легкоразъемными соединениями. В пространство, ограниченное опалубкой, отсыпают каменную наброску (крупностью 150-400 мм для бутобетонной кладки и 40-150 мм – для бетонной), пустоты которой заполняют раствором, подаваемым через трубу. Заливку каменной наброски при бутобетонной кладке производят цементным раствором состава 1:1 – 1:2, а при бетонной – цементным тестом. Цементный раствор и цементное тесто, подаваемые в шахту через трубу, должны свободно растекаться и обволакивать заполнитель, поэтому для приготовления раствора применяют мелкие пески. Трубы необходимо заглублять в раствор не менее чем на 0,8м. По мере повышения уровня укладываемого раствора трубы поднимают, демонтируя их верхние звенья. Уровень раствора доводят на 10-20 см выше проектной отметки. Когда прочность кладки достигает 2 -2,5 МПа, излишек раствора удаляют.