Вопрос 37

Специальные методы бетонирования

При невозможности или неэффективности применения традиционной технологии бетонирования применяют специальные методы, к которым относятся вакуумирование и торкретирование бетона, подводное бетонирование.

Вакуумирование бетона 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 по движностью 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.

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 вакуумматы, а стены, колонны и другие развитые по высоте конструкции - со стороны боковых поверхностей, используя для этого вакуум-опалубку.

Конструктивно вакуум-щит представляет собой короб (обычно размером в плане 100x125 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. Такая полость создается путем прокладки двух слоев металлической тканой и плетеной сеток, прикрепляемых на внутренней поверхности щита. 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).

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. 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. По периметру'вакуум-щит имеет резиновый фартук для герметизации.

Вакуум-мат состоит из двух самостоятельных элементов: нижнего и верхнего. Нижний, укладываемый на бетон, представляет фильтрующую ткань, прошитую с распределительной сеткой из лавсана. Верхний элемент - герметизирующий. Его выполняют из плотной газонепроницаемой синтетической ткани и раскатывают поверх фильтрующего элемента. По продольной оси верхнего элемента расположен отсасывающий перфорированный шланг, подсоединяемый через штуцер к источнику вакуума.

Вакуум-опалубку изготовляют на основе обычной сборно-разборной опалубки. Для этого опалубочные щиты со стороны палубы оборудуют по высоте горизонтальными изолированными друг от друга вакуум-полостями, которые по мере укладки бетонной смеси подключают к источнику вакуума. Вакуум-опалубку можно также собирать из вакуум-щитов, обеспечивая при этом неизменяемость их положения элементами жесткости и крепежными деталями.

В зависимости от условий вакуумирования бетона - с помощью вакуум-щитов (вакуум-матов) или вакуум-опалубок - физические процессы протекают по-разному.

При вакуумировании бетона вакуум-щитами (вакуум-матами), имеющими возможность перемещения в сторону бетона, одновременно с отсосом воды и воздуха происходит дополнительное статическое уплотнение вследствие разности атмосферного давления и давления в вакуум-полости. При этом величина действующего усилия достигает 70...75 кН/м2. С удалением от поверхности вакуумирования передаваемое на бетон давление снижается, так как часть нагрузки расходуется на преодоление сил внутреннего трения и развития контактных напряжений в твердой фазе.

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 отверстие 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 вакуум-щиты 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°С продолжительность вакуумирования слоев толщиной 10, 20 и 30 см соответственно составляет 10, 25 и 55 мин.

Рисунок 1. Схема вакуум-установки: 1 - вакуум-щит, 2 - соединительные всасывающие рукава, 3 - коллектор, 4 - магистральная всасывающая линия, 5 - переносный водосборник, 6 - стационарный водосборник, 7 - вакуум-насос, 8 - вакуум-полость