Технические средства

ЛЕКЦИЯ 11

ПРОДОЛЖЕНИЕ ТЕМЫ IV

СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИИ - приготовление, транспортирование, укладка и уплотнение бетонной смеси. Специальные и под­водные методы бетонирования.

ПЛАН ЛЕКЦИИ

	Приготовление бетонной смеси и основные требования к ней	5мин
	Транспортирование бетонной смеси	15мин
	Способы укладки и уплотнения смеси	20мин
	Вакуумирование бетона	5мин
	Уход за бетоном	5мин
	Специальные методы бетонирования	20мин
	6.1. Укладка смеси литьем 6.2. Метод раздельного бетонирования 6.3. Торкретирование 6.4. Инъецирование
	Методы подводного бетонирования	25 мин

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Б.Ф.Белецкий. Технология строительных и монтажных работ. Учебник для вузов.М.: Высшая школа, 1986

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Ю.Г.Хаготин. Монолитный бетон.-М.: Стройиздат,1981.

2. Н.И.Евдокимов, А.Ф.Мацкевич, В.С.Сытник. Технология монолитного
бетона и железобетона.-М.: Высшая школа,1980.

ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА

1. Плакаты по приготовлению, транспортированию и укладке бетонной смеси.

2. Плакат "Вакуумирование бетона".

3. Диафильм "Подводные строительные работы".

1.

К бетонной смеси предъявляется два основных требования - она должна сохранять при транспортировании, перегрузке и укладке в опалубку однород­ность и обладать удобоукладываемостью. Одно­родность смеси обес­печивается связностью (нерасслаиваемостью) и водоудерживающей способ­ностью, которые достигаются правильным подбором состава смеси, точно­стью дозировки состав­ляющих и тща­тельным их перемешиванием. Удобоук­ладываемость смеси зави­сит от ее гранулометрического состава и количества воды, которые назна­чаются в зависимости от характера и размеров бетони­руемых конст­рукций, степени ар­мирования, способов транспортирования и уплот­нения смеси.

Бетонную смесь готовят на приобъектных бетоносмесительных уста­нов­ках цикличного и непрерывного действия или на бетонных заводах. На установ­ках цикличного действия применяются бетоно­смесители с периоди­чески повто­ряющейся загрузкой составляющих, смешиванием и выгрузкой смеси, а на уста­новках непрерывного действия эти операции производятся непрерывно. Основ­ным обору­дованием являются бетоносмесители, причем для приготовления смеси непосредственно на стройплощадке применяют пе­редвижные смесители цикличного действия емкостью 56 л по готовому за­месу на колесах и емкостью 165 л на полозьях, а на заводах и уста­новках - стационарные смесители циклич­ного и непрерывного дейст­вия.

2.

Процесс транспортирования смеси включает в себя доставку ее от места приготовления на строительный объект, подачу смеси непосредственно к месту укладки и распределение ее по блоку бетонирования. Для доставки смеси на объект широко применяют автомобильный транспорт - автосамо­свалы общего назначения, автобетоновозы и автобетоносмесители. По­скольку последние обору­дованы вращающимися барабанами, то их исполь­зуют не только для перевозки смеси с ее перемешиванием в пути, но и для приготовле­ния ее из отдозированных компонентов.

Доставленную на объект смесь подают в бетонируемые конструк­ции кранами в неповоротных или поворотных бадьях либо ленточными конвейе­рами (транспортерами), бетононасосами и пневмонагнетателями (по трубам), звеньевыми хоботами и виброхоботами, ленточными бето­ноукладчиками.

Поворотные бадьи емкостью от 0,5 до 8 м³ загружают непосредственно из самосвалов или бетоновозов, причем при емкости бадей 0,5 м³ - по четыре сразу, а бадьи емкостью от 1,5 до 8 м³ загружают их бетоновозов, вмести­мость кузова которых равна или кратна емкости бадьи.

Ленточные передвижные конвейеры применяют в тех случаях, когда подать смесь к месту укладки средствами доставки либо в бадьях трудно или невоз­можно. Конвейерами длиной до 15 м подают смесь на высоту до 5,5 м. Чтобы уменьшить высоту свободного падения смеси при выгрузке применяют на­правляющие щитки или воронки. Но конвейеры в процессе бетонирования необходимо часто перестав­лять. Поэтому более эффективны в этом отноше­нии самоходные лен­точные бетоноукладчики, на базе трактора и оборудо­ванные скиповым подъемником и ленточным конвейером длиной до 20 м. Бетононасосы используют для подачи смеси в любые виды конструкций, особенно расположенные в стесненных условиях и в местах недоступных для других средств транспорта, например при бетонировании обделок коллекто­ров при щитовой их проходке, возведении стен водонапорных башен, гради­рен и т.п. Сейчас выпускаются бетононасосы с подачей 10 м³/ч и гидравличе­ским приводом на 20-30 м³/ч при подаче ими смеси по трубопроводу (бето­новоду) на расстояние до 300 м по горизонтали и до 50 м по вертикали. Зве­нья бетоновода соединяют с помощью прочных, герметичных и быстроразъ­емных рычажных замков. Пневмонагнетатели так же, как и бетононасосы, используют для бесперегрузочной подачи смеси и ее укладки. Максимальная дальность транспортирования смеси ими составляет 200 м по горизонтали и до 35 м по вертикали при подаче до 20 м³/ч. Для распределения и подачи смеси непосредственно на месте укладки (при высоте 2-10 м) применяют хо­боты, представляющие собой трубопровод из конусных металлических звеньев и верхней воронки. Без хобота можно сбрасывать бетонную смесь при высоте до 2х м. Применяют также виброхоботы. На загрузочной воронке емкостью 1,6 м³ и секциях виброхобота диаметром 350 мм через 4-8 м уста­навливают вибраторы-побу­дители, а также гасители (для снижения скорости выхода смеси). Виброхоботы предназначены для подачи бетонной смеси с высоты от 10 до 80 м.

Подачу и распределение бетонной смеси в конструкции на рас­стояние до 20 м с уклоном к горизонту от 5 до 20° обеспечивают виброжелобами или вибролотками в сочетании с вибропитателем емкостью 1,6 м³. Ими можно укладывать до 5 м³ смеси в час при угле наклона 5°, а при угле 15° - до 43 м³/ч.

3.

Качество бетонируемых конструкций во многом зависит от правильной укладки и уплотнения смеси. Она при укладке должна плотно прилегать к опа­лубке, арматуре и закладным частям соору­жения, а также полностью заполнять (без каких-либо пустот) объем бетонируемой конструкции.

Способы укладки смеси. Смесь укладывают горизонтальными слоями толщиной 30-50 см по всей площади бетонируемой части сооружения (блока). При этом все слои укладывают в одном нап­равлении, одинаковой толщины и непрерывно на всю высоту. Каждый слой до начала укладки следующего тща­тельно уплотняют. Для рав­номерного распределения смеси в массивных неар­мированных блоках используют малогабаритные электробульдозеры на базе гусеничного трактора или оборудованные отвалом электровездеходы, приво­димые в движение питающим электрокабелем. Их производительность на раз­равнивании смеси достигает 100 м³/ч. Если размеры бетонируе­мого блока не позволяют применить микробульдозеры, то смесь распределяют вручную лопа­тами. При этом если смесь можно подать на любой участок бетонирования, то трудоемкость ее распределения не значительна, а если нет, то приходится ее дополнительно пере­мещать. Но перекидывать смесь, во избежание ее расслое­ния, допус­кается лишь в исключительных случаях, а двойная перекидка, как правило, не допускается. Продолжительность укладки слоя ограни­чивается временем начала схватывания цемента, устанавливаемого лабораторией. Пере­крывать предыдущий слой последующим следует до начала схватывания це­мента в предыдущем слое.

Бетонную смесь лучше всего укладывать из самосвалов, бетоно­возов и бетоносмесителей непосредственно в конструкцию (рис.1 а, б, в), т.е. наиболее простым способом. При невозможности такой укладки смесь в конструкцию подают вибропитателями и виброжело­бами (рис.1, г). В массивные и больше­объемные конструкции смесь укладывают с бетоновозных эстакад и передвиж­ных мостов, оборудо­ванных приемными воронками и хоботами, на которые за­езжают бетоно­возы. При бетонировании стен сооружений, в том числе заглуб­ленных (опускных колодцев и т.п.) смесь укладывают кранами в бадьях (рис.1, е) и подъемниками. Смесь в массивные конструкции, а также в стесненных ус­ловиях укладывают ленточными транспортерами (кон­вейерами). Однако, по­скольку при этом много времени затрачивается на их перестановку транспорте­ров, применять их целесообразно только при больших объемах бетона, уклады­ваемого с одной стоянки.

Смесь в рассредоточенные конструктивные элементы (например, днища резервуаров) укладывают самоходными ленточными бетоно­уклад­чиками со стрелой постоянной длины или телескопической.

При необходимости интенсивного ведения бетонных работ и час­того перебазирования оборудования применяют автобетоно­насосы (АБН), напри­мер типа CB-I26 на базе автомобиля КАмАЗ-53213 с трехсекцион­ной стрелой длиной 18 м и бетоноводом диаметром 125 мм, АБН может подавать смесь на расстояние до 400 м и высоту до 80 м. Им особенно удобно подавать смесь в высокорасположенные или отдаленные конст­руктивные элементы при за­грузке смесью из автобетоносмесителей.

Для бесперегрузочной укладки смеси используют также пневмо-нагнета­тели, работающий от компрессора. При необходимости торк­ретирования бето­нируемого сооружения смесь укладывают способом пневмонабрызга с помо­щью компрессора и бетон-шприц-агрегата. Однако независимо от применяе­мого способа укладки смеси, необхо­димо обеспечивать неизменность положе­ния опалубки, арматуры и закладных деталей. Если произошло их смещение, то пока смесь не затвердела,положение нужно исправить.

Уплотнение бетонной смеси, необходимое для улучшения качества и прочности бетонных конструкций, осуществляют вибри­рованием.

При вибрировании смеси передают колебания, разрушающие силы внутреннего трения и сцепления между ее частицами. В резуль­тате смесь при­обретает свойства тяжелой структурной жидкости, обладающей текучестью, которая хорошо заполняет опалубочную форму. При этом из смеси удаляется воздух, что также способствует улуч­шению структуры и повышению прочно­сти бетона. Для уплотнения смеси вибрированием применяют вибраторы раз­личных типов и конст­рукций, которые по способу воздействия подразделяются на глубин­ные, поверхностные и наружные, а по роду привода и питающей энер­гии - на электрические и пневматические. Глубинные вибраторы выполня­ются с погружаемым в бетонную смесь и передающим ей колебания виброна­конечником или корпусом.

Глубинными вибраторами смесь уплотняют в армированных и неармиро­ванных блоках массивных сооружений путем погружения вибро­наконечника или корпуса в уплотняемый слой. При этом шаг переста­новки глубинного виб­ратора не должен превышать радиус его действия, а глубина погружения должна обеспечивать заглубление его в ранее уложенный слой на 5-10 см. При уплотнении нельзя касаться вибра­тором арматуры, что может нарушить ее сце­пление с бетоном.

Чтобы не допустить непровибрированных участков смесь уплотняют полосами вдоль опалубки или вдоль арматуры. При бетонировании больших неармированных блоков, например, при устройстве бетонной подушки опускных колодцев береговых водозаборов, для уплотнения смеси применяют малогабаритные электротракторы, оборудованные пакетом из четырех глубинных вибраторов. Бетонную смесь при этом подают автобетоновозом и распределяют электротрактором с отвалом.

Поверхностные вибраторы, передающие колебания через рабочую площадку, применяют для уплотнения неармированных или армирован­ных одиночной арматурой плоских конструкций толщиной не более 250 мм, а также с двойной арматурой толщиной не более 120 мм. Поверхностными вибраторами смесь уплотняют полосами перекрывая границы уже провибрированного бетона на 10-20 см. Передвигают поверхностный вибратор проволочным крючком, отрывая его от бетона. Для уплотнения горизонтальных слоев бетона небольшой толщины (в плитах днища) наряду с поверхностными вибраторами применяют вибробрус.

4.

Вакуумирование бетона в целях его уплотнения осуществляется за счет отсоса из смеси свободной, химически не связанной воды и воздуха. При этом помимо уплотнения смеси уменьшаются усадочные явления, быстрее нарастает прочность бетона, повышается его морозостойкость и водонепроницаемость. Прочность вакуумированного бетона по сравнению с вибрированным выше на 15-20%. Вакуумиро­вание наиболее эффективно для конструкций с большой площадью бе­тонной поверхности.

Вакуумирование бетона производят с опалубленных и неопалубленных поверхностей. Иногда также применяют внутреннее вакуумирование с помощью погружных вакуум-трубок. Поскольку вакуумированный бетон имеет высокую начальную прочность (0,3-0,5 МПа), во многих случаях можно производить его немедленную распалубку, а при бетонировании плоских конструкций приступать к заглаживанию, торкретированию и железнению поверхности. Для вакуумирования применяют жесткие вакуум-щиты или гибкие вакуумные маты, которые плотно прижимают к поверхности бетона и герметизируют по периметру. Необходимый для отсоса из бетона воды вакуум создают при помощи агрегатов, укомплектованных вакуум-насосами или компрессорами.

Процесс вакуумирования заключается в следующем: на поверх­ность свежеуложенного бетона укладывают вакуум-щиты, подключен­ные через всасывающие шланги к вакуум-насосу. При включении его в полости щита образуется вакуум и из бетона отсасывается воздух и свободная вода. Проникновение вакуума при этом достигает 20-30 см, а производительность вакуум-установки из 20-50 щитов -200-250 м бетонной поверхности.

5.

Уход за бетоном. Защита от прямого воздействия солнечных лучей и ветра рогожей, мокрыми опилками, полимерными пленками.

Бетон на портландцементе поливают в течение 7 суток, на глиноземном цементе - в течение 3 суток и на прочих цементах - в течение 14 суток.

При t>15°С бетон первые 3 суток поливают через каждые 3 часа, а в последующие дни - 3 раза в сутки. По свежеуложенному бетону запрещено движение людей, установка лесов и опалубки до достижения бетонной прочности не менее 1,5 МПа. Движение авто­транспорта, бетоноукладчиков и др. машин запрещено до достижения бетонной проектной прочности. В исключительных случаях могут быть допущены, но с применением прочного настила. Распалубка боковой поверхности производится после достижения прочности, обеспечивающей сохранность поверхностей. Загружение всех конструкций полной расч. нагр. допускается лишь после достижения бетонной проектной прочности. Дом. Зад. 427-440

6.

Специальные методы бетонирования, в том числе подводное бетонирование применяют в тех случаях, когда обычные методы мало пригодны или не экономичны. Из специальных применяют методы литья, раздельного бетонирования, торкретирования, инъецирования и др.

Укладка смеси литьем возможна при применении бетонов повы­шенной подвижности, в частности с добавлением суперпластификаторов, введение которых резко увеличивает ее подвижность, что в свою очередь позволяет укладывать ее в опалубку методом литья, т.е. без ее распределения и виброуплотнения. Смесь полностью заполняет всю форму опалубки под действием гравитационных сил. Метод поз­воляет сократить расход цемента, ускорить работы и повысить ка­чество бетонируемых конструкций.

Метод раздельного бетонирования предусматривает раздельную укладку в опалубку крупного заполнителя (щебня) и затем цементно-песчаного раствора, который заполняет пустоты в нем. Его приме­няют при бетонировании в условиях интенсивного притока грунтовых вод и в других подобных случаях.

Раздельное бетонирование может быть гравитационным и инъек­ционным. При первом раствор проникает в крупный заполнитель под действием сил тяжести, а при втором - под давлением, созда­ваемым нагнетателями. Метод нагнетания раствора более эффективен, его используют при бетонировании тонкостенных конструкций. Грави­тационное раздельное бетонирование с заливкой раствора сверху применяют для бетонирования конструкций толщиной до 1,2 м, а при большей толщине их - инъекционное, с нагнетанием раствора растворонасосами через трубы-инъекторы. При толщине конструкции более 1 м раствор нагнетают через стальные трубы, устанавливае­мые в опалубки, а при толщине меньшей - через боковые инъекционные отверстия. Продолжительность бетонирования яруса не должна пре­вышать продолжительности схватывания цемента в растворе. Нагне­тают его непрерывно снизу вверх под давлением 0,15-0,2 МПа и по мере нагнетания трубы поднимают. Перерывы в работе продолжитель­ностью более 20 мин. не допускаются, так как при этом может произойти закупорка инъекционных труб.

Использование данного метода позволяет уменьшить объем перемешивания материалов; упростить технологическую схему работ; исключить рабочие швы бетонирования, что повышает монолитность (водонепроницаемость) конструкций. Недостатком его является необ­ходимость применения растворов с высоким водоцементным отношением, т.е. с высоким содержанием цемента. Однако этот недостаток может быть устранен при использовании метода вибронагнетания, когда одновременно с нагнетанием раствора осуществляется его глубинное вибрирование.

Торкретирование заключается в последовательном нанесении на бетонную поверхность слоев цементно-песчанного раствора (торк­рета) с помощью цемент-пушки или бетонной смеси (набрызг-бетон) с помощью бетон-шприц-машины. Торкретирование применяют для повы­шения водонепроницаемости железобетонных емкостных сооружений, а также бетонирования тонкостенных конструкций. Методом торкрети­рования также исправляют дефекты в бетонных и железобетонных конструкциях.

Торкретирование с помощью цемент-пушки или набрызг-бетонирование бетон-шприц-машиной ведут так. Сухую цементно-песчаную или бетонную смесь из резервуара под давлением сжатого воздуха подают по шлангу и наконечнику, где, смешивая ее с водой, наносят со скоростью 120-140 м/с на поверхность бетона или арматурную сетку. Пустоты в каналах преднапряженных конструкций заполняют (инъецируют) цементным раствором, чтобы защитить натянутую ар­матуру от коррозии и одновременно обеспечить ее сцепление с бе­тоном конструкций.

К инъецированию каналов приступают сразу после натяжения арматуры. Для инъецирования готовят раствор на цементе марок 400-500, который подают в канал растворонасосом. Шланг от растворонасоса с соплом и краном на конце присоединяют к низшей точке канала (отверстию в анкерной пробке). Инъецирование ведут непре­рывно под давлением 0,6-0,8 МПа до тех пор, пока раствор не поя­вится с другой стороны канала.

Пазы после навивки кольцевой напряженной арматуры на стены цилиндрических емкостных сооружений заполняют торкретным покры­тием, наносимым на поверхность стен после гидравлического испы­тания емкости цемент-пушкой методом "снизу-вверх".

7.

Методы подводного бетонирования применяют для возведения подводных частей сооружений, например затопленных оголовков водо­заборов, днищ их опускных колодцев и насосных станций (при погру­жении без водоотлива) и др., а также при их ремонте и восстанов­лении. Подводное бетонирование выполняют различными методами, в том числе методом, вертикально перемещающейся трубы (ВПТ), вос­ходящего раствора (ВР), укладкой бункерами, втрамбовыванием бе­тонной смеси, укладкой в мешках.

Подводное бетонирование методом ВПТ заключается в непрерыв­ной подаче бетонной смеси по опущенной сквозь толщу воды и погру­женной в смесь на дно трубе в условиях, исключающих вымывание цемента. Только верхний слой первой порции бетонной смеси сопри­касается с водой, а весь остальной объем смеси, поступающей через нижнее отверстие трубы, остается защищенным верхним слоем от контакта с водой (рис.2, а) Бетонирование этим методом можно произ­водить при глубине воды до 50 м и толщине укладываемого слоя бе­тона не менее 1 м. Конструкцию методом ВПТ бетонируют непрерывно до уровня, превышающего проектную отметку на величину, равную ее высоты, но не менее чем 20 см.

Бетонирование методом выходящего раствора (ВР) или методом раздельного бетонирования осуществляют путем подачи цементного раствора в опалубленную подводную конструкцию, предварительно загруженную крупным заполнителем (рис.2, б). При этом подводное бетонирование может осуществляться в виде: безнапорного бетони­рования (гравитационным методом), когда заливочные трубы уста­навливаются в решетчатых ограждающих шахтах и распространение раствора в пустоты крупного заполнителя происходит под воздейст­вием массы раствора; напорного бетонирования (инъекционным методом), когда установленные в блоке трубы засыпаются крупным заполнителем и распространение раствора обеспечивается давлением, создаваемом массой столба раствора в трубах или растворонасосом; напорного бетонирования с вибрацией (вибронагнетательным методом), когда распространение раствора в пустотах заполнителя обеспечивается давлением, создаваемым растворонасосом, и воздействием вибраторов, устанавливаемых отдельно от заливочных труб на расстоянии, не пре­вышающем радиуса действия этих труб.

Бетонирование укладкой бетона бункерами (бадьями, ящиками, грейферами) осуществляют путем опускания их под воду на основание бетонируемого блока или ранее уложенный слой бетона с последующим выпусканием бетонной смеси через раскрывающееся дно или затвор.

Бетонирование методом втрамбовывания бетонной смеси применяют при глубине воды до 1,5 м. Сущность его заключается в том, что бетон укладывают с берега от уреза воды или с бетонного островка, причем последующие порции смеси укладывают и втрамбовывают в ранее уложенные, но еще не схватившиеся (рис.2, в). Таким образом, с водой соприкасается только откос бетона, а втрамбовываемая смесь остается изолированной от воздействия воды. Для укладки бетона в мешках применяют мешки объемом 10-15 л из редкой но прочной ткани на 2/3 заполненные смесью. Работы выполняют водолазы, которые укладывают мешки вперевязку.