реферат тсп. Технология монолитного бетона и железобетона
 Скачать 194.89 Kb.
|
|
3. 5. Уплотнение бетонной смеси вибрированием При приготовлении, транспортировке и укладке бетонная смесь чаще всего находится в рыхлом состоянии; частицы заполнителя расположены неплотно и между ними есть свободное пространство, заполненное воздухом. Назначение процесса уплотнения – обеспечить высокую плотность и однородность бетона. Для получения качественного бетона важен не только состав смеси, но и выбранный способ уплотнения. Основной и наиболее распространенный и эффективный способ уплотнения монолитного бетона – вибрирование, основанное на использовании некоторых свойств бетонной смеси. Бетонная смесь – это пластично-вязкое тело, занимающее как бы промежуточное положение между твердыми телами и истинными жидкостями. Бетонная смесь относится к классу тиксотропных систем, на чем и основано вибрационное уплотнение. Вибрирование уменьшает силу сцепления между зернами бетонной смеси. При этом бетонная смесь теряет структурную прочность и приобретает свойства вязкой тяжелой жидкости. Процесс разжижения является обратимым. По окончании вибрирования прочность структуры бетонной смеси восстанавливается. Под действием вибрирования частицы заполнителя приходят в колебательное движение, бетонная смесь как бы разжижается, приобретает повышенную текучесть и подвижность. В результате она лучше распределяется в опалубке и заполняет ее, включая пространство между арматурными стержнями. В процессе вибрирования бетонной смеси сообщают малые по величине и очень частые по времени толчки (импульсы), которые приводят частицы смеси в движение. Сцепление между частицами сильно уменьшается и, под действием силы тяжести, они располагаются наиболее плотно. В условиях строительства применяют три типа, в основном, электромеханических вибраторов, а именно, внутренние (глубинные), наружные и поверхностные. Рабочая часть внутренних вибраторов, погружаемая в бетонную смесь, передает ей колебания через корпус. Поверхностные вибраторы, устанавливаемые на уплотняемую бетонную смесь, передают ей колебания через рабочую площадку. Наружные вибраторы, укрепляемые на опалубке при помощи тисков или другого захватного устройства, передают бетонной смеси колебания через рабочую площадку. Область применения различных типов вибраторов зависит от размеров и формы бетонируемой конструкции, степени ее армирования и требуемой интенсивности бетонирования. Внутренние вибраторы типа булавы применяют для уплотнения бетонной смеси, укладываемой в массивные конструкции с различной степенью армирования. Внутренние вибраторы с гибким валом используют в различного типа густоармированных конструкциях. Поверхностными вибраторами уплотняют только верхние слои бетона и используют их при бетонировании тонких плит и полов. Наружными вибраторами уплотняют бетонную смесь в густоармированных тонкостенных конструкциях типа колонн, балок. Вибрационный способ уплотнения наиболее эффективен при умеренно пластичных бетонных смесях с подвижностью 6... 8 см. При вибрации смесей с большей подвижностью наблюдается расслоение. Уплотнение бетонных смесей поверхностными вибраторами производится в течение 20... 60 с, глубинными – 20... 40 с, наружными – 50... 90 с. Продолжительность вибрирования жестких бетонных смесей должна быть не меньше показателя жесткости данной смеси. Визуально продолжительность вибрирования может быть установлена по следующим признакам: прекращению оседания бетонной смеси, приобретению однородного вида, горизонтальности поверхности и появлению на поверхности смеси цементного молока. Наиболее эффективными являются внутренние вибраторы. Они применяются при бетонировании балок, колонн, фундаментов, стен и других массивов. По мере укладки каждого слоя бетонной смеси вибратор переставляют с одной позиции на другую. Максимальная толщина уплотняемого слоя при работе с внутренними вибраторами (вибробулавами) принимается не более 1,25 их длины. Вибратор должен углубиться на 5…10 см в ранее уложенный нижележащий слой, чтобы проработать стык между слоями и для лучшей связи слоев и уплотнения смеси. Кроме этого, вибратор необходимо погрузить и ниже лицевой поверхности свежеуложенного бетона. Расстояние между позициями внутренних вибраторов не должно превышать полуторного радиуса их действия. Внутренние вибраторы обычно бывают с гибким валом – на одном конце двигатель, на другом эксцентрик, закрытый кожухом и являющийся рабочим наконечником. В процессе работы вибратора перемещается только этот наконечник. Наружные вибраторы применяют при бетонировании густоармированных колонн со сторонами до 60 см и стен толщиной до 30 см. Они укрепляются на наружной стороне опалубки, через которую передаются колебания бетонной смеси. Поверхностные вибраторы применяются при бетонировании плоскостных конструкций – полов, плит перекрытий, дорог и т. п. Они устанавливаются на уплотняемую поверхность и передают колебания через рабочую площадку. Уплотнение смеси поверхностными вибраторами осуществляется непрерывными полосами, причем каждая последующая полоса должна перекрываться предыдущей на 10... 20 см. Толщина уплотняемого слоя принимается при одиночной арматуре до 250 мм, а при двойной – не более 120 мм. В неармированных конструкциях толщина слоя может быть не более 40 см. 3. 6. Устройство рабочих швов Для обеспечения монолитности бетонировать конструкцию желательно непрерывно. Укладка следующего слоя бетонной смеси допускается до начала схватывания бетона предыдущего слоя. Но это возможно лишь при незначительных объемах работ и в сравнительно простых конструкциях. Во всех остальных случаях перерывы в бетонировании неизбежны. При необходимости устраивать перерывы в бетонировании конструкций прибегают к так называемым рабочим швам. Рабочим швом называют плоскость стыка между затвердевшим и новым (свежеуложенным) бетоном, образованную из-за перерыва в бетонировании. Рабочий шов образуется в том случае, когда последующие слои бетонной смеси укладывают на полностью затвердевшие предыдущие. Обычно происходит это при перерывах в бетонировании от 7 ч. Рабочие швы являются ослабленным местом, поэтому они должны устраиваться в сечениях, где стыки старого и нового бетона не могут отрицательно влиять на прочность конструкции. Рабочие швы допускается устраивать при бетонировании: колонн – на уровне верха фундамента, низа прогонов, балок и подкрановых консолей, верха подкрановых балок, низа капителей колонн безбалочных перекрытий; балок больших размеров, монолитно соединенных с плитами – на 20…30 мм ниже отметки нижней поверхности плиты, а при наличии в плите вутовов – на отметке низа вута плиты; плоских плит – в любом месте параллельно меньшей стороне плиты; ребристых перекрытий возможны два случая, – если бетонирование идет в направлении, параллельном второстепенным балкам, рабочий шов допускается в пределах средней трети пролета балок; при бетонировании в направлении, параллельном главным балкам (прогонам), – в пределах двух средних четвертей пролета балок и плит. отдельных балок – в пределах средней трети пролета балок, в направлении, параллельном главным балкам и прогонам в пределах двух средних четвертей пролета прогонов и плит; массивов, арок, сводов, бункеров, мостов, других сложных инженерных сооружений и конструкций – в местах, указанных в проектах; в безбалочных перекрытиях рабочие швы делают в середине пролета плиты. Рабочие швы в балках и плитах образуют в виде вертикального среза. Возобновлять прерванное бетонирование можно после того, как в ранее уложенной бетонной смеси закончится процесс схватывания и бетон приобретет прочность не менее 1,5 МПа (способен воспринимать незначительное динамическое воздействие без разрушения). Поверхность рабочего шва должна быть перпендикулярна оси бетонируемых колонн и балок, а в стенах и плитах – их поверхности. Для этого устанавливают щитки – ограничители с прорезями для арматурных стержней, прикрепляя их к щитам опалубки. Для надежного сцепления бетона в рабочем шве поверхность ранее уложенного бетона тщательно обрабатывают: кромку схватившегося бетона очищают от цементной пленки и обнажают крупный заполнитель, протирая проволочными щетками; продувают сжатым воздухом и промывают струей воды. Особенно тщательно обрабатывают поверхность бетона вокруг выпусков арматуры; арматурные стержни очищают от раствора. Очищенную поверхность стыка перед началом бетонирования покрывают цементным раствором, имеющим такой же состав, как укладываемая бетонная смесь. 3. 7. Укладка бетонной смеси в различные конструкции Технологические приемы укладки бетонной смеси назначают в зависимости от типов конструкций и требований к ним, состава применяемой бетонной смеси, конструктивных особенностей опалубки, способов подачи смеси к местам укладки. Грунтовое основание предварительно очищают и при необходимости уплотняют. Сухие несвязные грунты и скальные породы перед укладкой смеси промывают и затем удаляют воду. В ступенчатые фундаменты с общей высотой до 3 м и площадью нижней ступени до 6 м2 смесь подают через верхний край опалубки, предусматривая меры против смещения анкерных болтов и закладных деталей. При виброуплотнении внутренние вибраторы погружают в смесь через открытые грани нижней ступени и переставляют их по периметру ступени по направлению к центру фундамента. Аналогично ведут виброуплотнение бетона второй и третьей ступеней, после чего их заглаживают. В пилоны бетонную смесь можно укладывать сразу же после окончания укладки в ступенях. Смесь в пилон подают через верх опалубки. Уплотняют ее внутренними вибраторами, опуская их сверху. Бетонную смесь в массивные фундаменты с густой арматурой укладывают горизонтальными слоями толщиной 0,3... 0,4 м, уплотняя ее ручными внутренними вибраторами. Крупные фундаменты и массивы бетонируются по способу непрерывного бетонирования или расчленяются горизонтальными швами на ярусы, а вертикальными швами на блоки. Массивы расчленяются на блоки бетонирования площадью 50... 60 кв. м и высотой 1,2... 2,0 м, укладку бетона предпочтительно выполнять в шахматном порядке. Для нормального и качественного уплотнения бетонная смесь укладывается только слоями по 0,3... 0,4 м и без перерывов в бетонировании. Допустимы только швы в местах, предусмотренных проектом. Бетонирование блоков в каждом ярусе производится непрерывно, слоями одинаковой толщины и с одним и тем же направлением укладки смеси в каждом слое; при укладке непременно и одновременно осуществляется уплотнение бетонной смеси. Для устройства бетонных подготовок под полы применяют бетонную смесь с осадкой конуса 0... 2 см. Бетонирование полов и подстилающих слоев осуществляется полосами шириной в 3... 4 м через одну по маячным доскам. В промежуточные полосы бетонную смесь укладывают после затвердения бетона в смежных полосах. Перед бетонированием промежуточных полос снимают маячные доски; по этим граням образуются рабочие швы. Бетонную смесь выгружают на место бетонирования непосредственно из автобетоновоза (или подают бетононасосами). Слои смеси укладывают на 1... 2 см выше проектной высоты, предварительно разравнивают, уплотнение осуществляют, добиваясь опускания бетонной смеси до уровня маяков или ранее забетонированных смежных полос. Виброрейку на одной позиции держат до тех пор, пока она не опустится обоими концами на маячные доски. По схватившемуся бетону, при прочности 1,2... 1,5 МПа проходят затирочной машиной, поверхность бетона для повышения прочности железнят. Если по бетонной подготовке предполагаются бетонные, цементные или асфальтовые полы, то поверхность подготовки после проходки виброрейки оставляют шероховатой для лучшего сцепления с верхними слоями. Чистый пол бетонируют по маячным доскам с уплотнением бетонной смеси виброрейкой. Свежеуложенный бетон через 20... 30 мин тщательно заглаживают с помощью ручного инструмента или специальной затирочной машины. К этому моменту на поверхности пола появляется тонкая пленка воды и цементного молока. Такая пленка при заглаживании удаляется. Через 30... 40 мин после заглаживания поверхность бетона обрабатывают металлическим полутерком до обнажения зерен гравия (щебня). Такая обработка позволяет получить качественные бетонные полы, обладающие высокой прочностью и малой истираемостью. Для придания бетонному полу повышенной плотности и высоких гигиенических качеств его поверхность железнят. При этом в поверхность влажного свежеуложенного бетона тщательно втирают сухой цемент до появления матового блеска. Эту операцию выполняют с помощью стальных полутерков, кельм или затирочных машин. Особенность укладки бетонной смеси при возведении стен и перегородок зависит от их толщины и высоты, а также вида используемой опалубки. При возведении стен в разборно-переставной опалубке смесь укладывают участками высотой не более 3 м. В стены толщиной более 0,5 м при слабом армировании подают бетонную смесь подвижностью 4... 6 см. При длине более 20 м стены делят на участки по 7... 10 м и на границе участков устанавливают разделительную опалубку. Бетонную смесь подают непосредственно в опалубку в нескольких точках по длине участка бадьями, виброжелобами, бетононасосами. При высоте стен более 3 м используют звеньевые хоботы, при этом смесь укладывают горизонтальными слоями толщиной 0,3... 0,4 м с обязательным вибрированием. Подавать смесь в одну точку не рекомендуется, так как при этом образуются наклонные рыхлые слои, снижающие качество поверхности и однородность бетона. В колонны высотой до 5 м со сторонами сечения до 0,8 м, не имеющие перекрещивающихся хомутов, бетонную смесь укладывают сразу на всю высоту. Смесь осторожно загружают сверху и уплотняют внутренними вибраторами. При высоте же колонн свыше 5 м смесь подают через воронки по хоботу. В высокие и густоармированные колонны с перекрещивающимися хомутами смесь укладывают ярусами до 2 м с загружением через окна в опалубке или специальные карманы. Иногда для подачи бетонной смеси опалубку колонн выполняют со съемными щитами, которые устанавливают после бетонирования нижнего яруса. Нижняя часть опалубки колонн и стен при бетонировании их сверху опалубки во избежание образования раковин в бетоне вначале заполняется на высоту 100... 200 мм цементным раствором состава 1: 2 или 1: 3. Колонны высотой более 5 м также можно бетонировать слоями по 1,5... 2,0 м с загрузкой сбоку, через специально оставляемые в опалубке окна. Бетонирование балок (прогонов) и плит перекрытия , монолитно связанных с колоннами и стенами, осуществляют через 1... 2 ч после бетонирования колонн и стен. Бетонную смесь начинают укладывать после укладки последнего слоя (порции) в вертикальные конструкции ввиду необходимости первоначальной осадки уложенной в них смеси. Балки и примыкающие к ним плиты бетонируются одновременно. Бетонная смесь укладывается в балки и прогоны горизонтальными слоями высотой 300... 500 мм с обязательным уплотнением. В балки (прогоны) и плиты ребристых перекрытий смесь укладывают, как правило, одновременно. В балки высотой более 80 см бетонную смесь укладывают слоями 30... 40 см с уплотнением внутренними вибраторами. При этом последний слой смеси должен быть на 3... 5 см ниже уровня низа плиты перекрытия. В плиты перекрытия бетонная смесь подается сразу на всю ширину с уплотнением поверхностными вибраторами при их толщине до 0,25 м и внутренними – при большей толщине. 3. 8. Вакуумирование бетона Вакуумированием называется 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, понижает его прочность, способствует образованию трещин, снижает его 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 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 является технологическим методом, позволяющим извлечь из уложенной бетонной смеси около 10... 25% воды затворения с сопутствующим или дополнительным уплотнением. Метод дает возможность применять бетонные смеси с подвижностью до 10 см, что упрощает и удешевляет их распределение и уплотнение, достигая при этом существенного улучшения физико-механических характеристик затвердевшего бетона, соответствующих пониженному остаточному водоцементному отношению. Вакуумирование обычно применяется 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. В зависимости от типа конструкции вакуумирование производят либо сверху, либо со стороны боковых поверхностей возводимой конструкции. Горизонтальные и пространственные конструкции, например междуэтажные перекрытия, своды-оболочки, полы, вакуумируют сверху, применяя переносные жесткие вакуум-щиты или вакуум-маты, а стены, колонны и другие развитые по высоте конструкции – со стороны боковых поверхностей, используя для этого вакуум-опалубку. На ровную поверхность свежеуложенного бетона укладывают вакуум-щит. Конструктивно вакуум-щит представляет собой короб (обычно размером в плане 100×125 см) с герметизирующим замком по контуру. Герметизированная коробка верхнего покрытия щита выполняется из стали, водостойкой фанеры или стеклопластика. Снизу щит оборудован вакуум-полостью, непосредственно соприкасающейся с бетоном. Нижняя поверхность щита, граничащая с бетоном – фильтрующая ткань (бязь, полотно), далее идут частная и редкая металлические сетки (вторая – силовая) и крышка из водостойкой фанеры. Благодаря изогнутости проволок сетка в своем сечении образует сообщающиеся между собой мелкие (тонкие) воздушные каналы, которые в сумме и составляют тонкую воздушную прослойку (вакуум-полость). Между крышкой и фильтрующей тканью за счет двух металлических сеток образуется полость толщиной порядка 4 мм, обрамленная фанерными планками. В середине крышки имеется отверстие с пробочным краном и резиновый шланг, идущий к вакуум-насосу. По периметру вакуум-щит имеет резиновый фартук для герметизации, который не только окаймляют его, но и препятствуют подсосу воздуха извне в полость, образующуюся при укладке щита на поверхность свежеуложенной бетонной смеси. При включении вакуум-насоса внутри щита образуется вакуум, а в него устремляется вода и воздух из бетонной смеси. Фильтровальная ткань задерживает частицы песка и цемента, но свободно пропускает воду и воздух. Для создания в вакуум-полости разрежения, а следовательно, и удаления части воды затворения и воздуха, в центре вакуум-щита установлен штуцер, подсоединяемый через трехходовой кран к источнику вакуума. Кран на корпусе вакуум-щита одним из своих положений открывает доступ воздуха во внутреннюю полость щита, выравнивая там давление, что позволяет щит свободно переставить на соседний участок. Обычно по завершении вакуумирования на щит ставят вибратор и производят дополнительное уплотнение бетонной смеси, в результате чего в ней устраняется направленная пористость, которая возникает в процессе вакуумирования. В настоящее время вместо металлических переходят на использование некорродирующих, легких, штампованных из пластмасс сеток. Во избежание уноса из свежеуложенного бетона цементных частиц вся поверхность сетки, обращенная к бетону, покрывается фильтрующей тканью из нейлона или капрона. 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 не менее 350 мм ртутного столба для крупных щитов и не менее 500 мм ртутного столба для мелких щитов. Продолжительность вакуумирования зависит от толщины слоя бетона.
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. |