Температурные показатели при обогреве конструкций в термоактивной опалубке

Показатель	Модуль опалубливаемой поверхности Мп
	менее 4	4-6	6-8	8-10	более 10
Максимальная скорость подъема температуры, °С/ч	5	5	6	8	10
Максимальная скорость охлаждения конструкции, °С/ч	5	5	6	8	8
Максимальная температура пристенного слоя бетона, °С	35	45	55	60	60

Следует избегать резкого охлаждения конструкции, которое вызывает большие температурные напряжения в бетоне и его растрескивание. Термоактивную опалубку можно применять для возведения самых разнообразных конструкций при показателях температуры наружного воздуха ниже –20°С.

Паропрогрев и воздухообогрев бетона – способы дополнительного прогрева уложенного в конструкции бетона. Применение их требует больших дополнительных затрат и может быть рекомендовано только для тонкостенных конструкций, для которых существует опасность пересушивания бетона при его электропрогреве.

При паропрогреве создаются высокие температуры (80–95°С) в сочетании с благоприятными влажностными условиями, значительно ускоряющими твердение бетона. Паропрогрев бетона монолитных конструкций производится в паровых рубашках, в капиллярной опалубке или в паровой бане, или путем пропускания пара по трубам, закладываемым при бетонировании данной конструкции. Во время паропрогрева максимальная температура бетона не должна превышать при применении быстротвердеющего цемента 70°С, портландцемента – 80°С и шлакопортландцемента и пуццоланового портландцемента – 90°С.

Длительность изотермического прогрева назначает (по результатам натурных испытаний) и контролирует строительная лаборатория с учетом вида применяемого цемента, температуры прогрева и требуемой прочности. Остывание конструкций после изотермического прогрева происходит так же, как при электропрогреве. Температуру уложенного бетона при его паропрогреве контролируют в первые 8 ч через каждые 2 ч, в последующие 16 ч – через 4 ч, а в остальное время прогрева и остывания – не реже одного раза в смену. При прогреве бетона теплым воздухом необходимо тщательно следить за тем, чтобы ограждение обогреваемого пространства не пропускало испаряемую из бетона влагу. Если влажность воздуха в обогреваемом пространстве будет недостаточной, конструкцию необходимо обрызгивать водой.

Для обеспечения твердения бетона в зимних условиях применяют различные гибкие нагреватели, позволяющие обогревать поверхность бетонирования в скользящей опалубке, отдельные элементы фундаментов, бетонные подготовки.

Особенности бетонных работ в условиях сухого жаркого климата

При температуре наружного воздуха 35–45°С, относительной влажности 10–25%, интенсивной солнечной радиации и частых ветрах происходит быстрое обезвоживание бетона, что приводит к замедлению и даже прекращению его твердения.

Преждевременное обезвоживание бетона отрицательно сказывается на его прочности. Бетон становится пористым, в нем появляются трещины, резко повышается его водопроницаемость.

В условиях сухого жаркого климата можно получать качественные монолитные железобетонные конструкции, применяя комплекс конструктивно-технологических мер. Большое внимание при этом необходимо уделять подбору компонентов бетонной смеси. Следует использовать портландцемент, а шлакопортландцемент и пуццолановый портландцемент применять не рекомендуется.

Для бетонов, применяемых в условиях сухого жаркого климата, целесообразно использовать заполнители из карбонатных пород, так как эти породы обладают хорошим сцеплением с цементным камнем и близки его значениям коэффициента температурного расширения. Применять заполнители из вулканических пород, например базальтовый щебень, не рекомендуется, так как это приводит к снижению прочности затвердевшего бетона. Заполнители перед приготовлением бетонной смеси необходимо защищать от солнца, а пористый щебень, кроме того, увлажнять.

Продолжительность перемешивания бетонной смеси в условиях сухого жаркого климата увеличивают на 30-50%. Бетонную смесь транспортируют в автобетоновозах или в автобетоносмесителях, последним следует отдавать предпочтение. На центральном бетоно-смесительном заводе сухую бетонную смесь загружают в автобетоносмеситель, который транспортирует ее в сухом виде к месту укладки, а перемешивают смесь в автобетоносмесителе непосредственно у места бетонирования.

Перед укладкой бетонной смеси в опалубку мастер должен осмотреть опалубку, чтобы в ней не было щелей, через которые произойдет потеря цементного молока и влаги. Внутреннюю поверхность опалубки рекомендуется увлажнять.

Бетонную смесь целесообразно подавать в бетонируемые конструкции бетононасосами или в больших бадьях с помощью кранов. Свободное падение смеси допускается с высоты не более 2 м.

Бетонирование желательно вести непрерывно. В случае перерывов особое внимание следует обращать на подготовку рабочих швов. Уплотнять смесь вибраторами нужно тщательно, чтобы обеспечить плотную структуру бетона и снизить испарение воды.

После укладки и уплотнения бетона следует обеспечить условия, необходимые для его твердения. Сначала открытые поверхности свежеуложенного бетона необходимо покрыть мешковиной, брезентом, рогожами, соломенными матами и систематически увлажнять бетон через каждые 3-4 ч после укладки. В отличие от увлажнения бетона в условиях средней полосы, при жарком сухом климате его поливают чаще, а продолжительность поливки увеличивают до 28 сут.

Бетонные конструкции засыпают также влажным песком или пилками с последующим систематическим увлажнением. Укрытие бетона из влагоемких материалов, а также деревянная опалубка должны постоянно находиться во влажном состоянии.

При максимальной температуре воздуха 30–35°С бетон поливают через каждые 2 ч, при 35–40°С – через 1,5 ч, при температуре воздуха выше 40°С – через 1 ч. В ночное время перерыв между поливами может быть увеличен в 2 раза. Кроме того, при назначении частоты полива необходимо принимать во внимание скорость ветра и относительную влажность воздуха.

Ввиду того, что систематическое увлажнение бетона в процессе ухода за ним при дефиците воды в ряде районов страны связано со значительными затратами, целесообразно применять так называемые безвлажностные методы. К таким методам относят выдерживание бетона под специальными воздухонепроницаемыми колпаками из поливинилхлоридной пленки или покрытие поверхности бетона специальными пленкообразующими составами.

В последние годы находит применение метод ускорения твердения бетона, основанный на использовании солнечной энергии с применением защитных покрытий из полимерных материалов. Под влиянием солнечной радиации и высокой температуры воздуха бетон, выдерживающийся под пленкой, в течение первых 1-3 сут. интенсивно набирает прочность, которая к 7-суточному возрасту (при отсутствии влагопотерь) достигает R₂₈.

Контроль прочности бетона в конструкциях

Контроль прочности бетона по результатам испытаний на сжатие образцов-кубов не может полностью удовлетворять работников лабораторий, проектировщиков и строителей, потому что результаты испытаний образцов не всегда отражают действительную прочность бетона в изделиях и конструкциях.

В ряде случаев контроль прочности бетона путем испытания стандартных образцов создает определение трудности. Например, часто возникает необходимость дополнительно определить прочность бетона в более поздние сроки, чем предполагалось ранее; однако отсутствие контрольных образцов не позволяет это сделать. Не представляется возможным оценить прочность бетона ранее возведенных железобетонных конструкций и сооружений. В таких случаях прочность бетона конструкции проверяют путем высверливания из бетона цилиндров (кернов) с последующим испытанием их на сжатие. Обычно в лабораторию доставляют керны с неправильными основаниями, поэтому перед испытаниями на сжатие их необходимо выровнять, залить цементным раствором и подшлифовать. Подготовленные цилиндры испытывают на сжатие на гидравлическом прессе.

Для определения марки бетона полученную прочность цилиндров размером d = h = 50 мм умножают на коэффициент 0,8. Однако этот метод нельзя применять для испытания бетона некоторых сборных железобетонных конструкций из-за малой толщины и высокого процента армирования. Такие конструкции надо испытывать неразрушающими методами.

В последние годы разработан ряд механических и физических методов, позволяющих определить прочность и однородность бетона в различных местах железобетонных изделий и конструкций без их разрушения.

В этих методах используются различные приборы, основанные на принципе получения пластической деформации поверхности бетона путем заглубления в бетон бойка (шарика) при ударе с определенной силой, а также на принципе упругого отскока от поверхности бетона и получения значения упругой деформации. К таким приборам относятся шариковый молоток конструкции И.А. Физделя, эталонный молоток НИИМосстроя конструкции К.П. Кашкарова, прибор КИСИ.

Шариковый молоток конструкции И.А. Физделя. Для оценки прочности бетона в конструкциях И.А. Физдель предложил простой прибор – шариковый молоток. Он состоит из металлической рабочей части массой 250 г, которая с одной стороны заострена, а с другой, ударной, имеет сферическое гнездо с завальцованным вращающимся шариком и деревянной ручкой длиной 300 мм и массой 100 г.

При ударе молотком шарик, вминаясь в бетон, образует лунку глубиной, зависящей от прочности бетона, вернее, от прочности основной составной части структуры бетона – цементного камня. Чтобы обеспечить постоянство силы удара, рекомендуется испытание производить локтевым ударом, осуществляемым частью правой руки до локтя. Бетон следует испытывать со стороны боковых поверхностей конструкции, предварительно очистив их от пыли и посторонних предметов. В случае испытания со стороны верхней поверхности намечаемые места ударов должны быть предварительно очищены от слабой цементной пленки.

Для оценки прочности бетона в данном месте конструкции необходимо сделать 6- 10 ударов молотком и измерить (с погрешностью 0,1 мм) получившиеся лунки штангенциркулем или градуированной лупой с 10-кратным увеличением. Средний диаметр лунок вычисляют как среднее арифметическое диаметров, близких по размерам, нескольких лунок (4-6 шт.). Случайные лунки, полученные при неточном ударе, а также такие, которые образованы при попадании шарика в раковины или щебень, не измеряют. Прочность бетона в данном месте конструкции определяют, пользуясь графиком зависимости размера лунки от прочности. Точность данного метода в значительной мере зависит от умения и опыта работника, выполняющего испытание.

Эталонный молоток НИИМосстроя конструкции К.П. Кашкарова. Метод определения прочности бетона этим молотком заключается в том, что при ударе им по поверхности железобетонной конструкции одновременно образуются два отпечатка: первый диаметром d₀ – на бетоне, второй диаметром d₃ – на эталонном стержне молотка. За косвенную характеристику прочности бетона принимают отношение d₀/d₃, по которому определяют прочность бетона в данном месте конструкции. Эталонный стержень изготовлен из стали марки Ст3, длина его 150 мм, диаметр 10 мм, конец стержня заострен.

При испытании бетона эталонным молотком наносят не менее десяти ударов в различных точках по длине или площади конструкции. Во время испытания необходимо следить за тем, чтобы ось головки молотка была перпендикулярна поверхности испытуемой конструкции. После каждого удара эталонный стержень передвигают в стакане молотка таким образом, чтобы расстояние между центрами соседних отпечатков было не менее 10 мм. Удары по поверхности испытуемой конструкции следует наносить с таким расчетом, чтобы расстояние между отпечатками не превышало 30 мм.

Диаметры лунок на бетонной поверхности и эталонном стержне измеряют с погрешностью 0,1 мм угловым масштабом, состоящим из двух стальных измерительных линеек, соединенных под углом.

Прочность бетона в конструкциях устанавливается по графику согласно вычисленному отношению d_о/d₃, как среднее арифметическое результатов десяти ударов молотка. Полученные таким образом значения R_сж справедливы для бетона влажностью 2-6%. В случае повышенной влажности определенную таким способом прочность бетона необходимо умножить на поправочный коэффициент влажности С_в. Этот коэффициент имеет значение 1,1 и 1,2 при влажности соответственно 8 и 12% и 1,4 для мокрой поверхности.

При испытании бетона эталонным молотком учитываются влажность поверхностного слоя бетона, изменение режима твердения бетона, колебания механических свойств эталонных стержней и ряд других факторов. Прочность бетона в испытуемой конструкции оценивается по достаточно большому числу отпечатков (20–30 шт.). Все это повышает точность данных, получаемых при использовании эталонного молотка конструкции К.П. Кашкарова.

Прибор КИСИ служит для определения прочности бетона в конструкциях. Принцип действия его основан на измерении величины отскока молотка, падающего с постоянной высоты под действием пружины.

Перед испытанием кольцо опускают в крайнее нижнее положение и, нажимая на взводную кнопку, оттягивают молоток кольцом в верхнее положение, где он удерживается стопорной скобой. После этого прибор устанавливают на предварительно выбранную гладкую поверхность испытуемой конструкции и, нажимая на спусковую кнопку, освобождают молоток. Молоток под действием растянутой пружины ударяет по бойку и, отскакивая от него, перемещает указательную стрелку вверх по градуированной шкале. Указательная стрелка фиксирует величину отскока молотка в мм. Прочность бетона определяют на основании показаний прибора в результате 6-7 испытаний по тарировочному графику.

Прочность бетона в конструкциях может быть определена методами, основанными на вдавливании ударников или образовании вмятин мощным ударом – стрельбой или взрывом (например, с помощью строительно-монтажного пистолета СМП-1).

Кроме того, существует еще целый ряд различных механических способов определения прочности бетона без разрушения изделий, однако все они дают ориентировочные показатели прочности поверхностного слоя бетона в данном месте изделия.

Физические методы контроля прочности бетона изделий и конструкций находят в настоящее время широкое применение. Эти методы могут быть разделены на следующие основные виды: ультразвуковой импульсный, метод волны удара, резонансный и радиометрический.

Ультразвуковой импульсный метод контроля прочности бетона основан на измерении распространения в бетоне продольных ультразвуковых волн и степени их затухания. По заранее составленным графикам зависимости скорости ультразвука от прочности бетона данного состава определяют прочность контролируемой конструкции. Наибольшее распространение на практике получили приборы: УК-ЮП, УК-16П и УК-12П.

Контроль прочности бетона методом удара волны основан на измерении скорости распространения в бетоне продольных волн, вызванных механическим ударом. Для испытания бетона этим методом разработан ряд приборов (ПИК-6, «Удар-1», «Удар-2», МК-1 и др.), выпуск которых осуществляется небольшими партиями.

Резонансный (вибрационный) метод контроля прочности бетона конструкции основан на определении частоты собственных колебаний и характеристики их затухания. Для данного метода контроля прочности бетона используют приборы: измеритель амплитудного затухания ИАЗ, ПИК-8, конструкции Союздорнии и др.

Радиометрический метод испытания заключается в измерении интенсивности потока радиоактивных лучей, проходящих через исследуемое изделие. По изменению интенсивности g-лучей судят о средней плотности бетона и других характеристиках. Этот метод находит также применение для выявления скрытых дефектов в железобетонных конструкциях.

Кроме определения прочности и выявления внутренних дефектов, проверяют правильность расположения арматуры и толщину защитного слоя бетона конструкции. В условиях строительной площадки расположение арматуры (для тонкостенных конструкций) и толщину защитного слоя бетона в железобетонных конструкциях проверяют с помощью электромагнитых приборов ИЗС-10Н, ИЗС-2. Принцип действия приборов основан на изменении магнитного сопротивления датчика на различных расстояниях его от остальной арматуры. Пользуясь этим прибором, можно измерять защитный слой бетона толщиной 5–70 мм в железобетонных конструкциях с арматурой диаметром 6–16 мм. Для определения толщины защитного слоя датчик прибора устанавливают на ровную поверхность конструкции и передвигают по ней, наблюдая за показаниями стрелки прибора.

Для контроля качества строительных материалов и железобетонных конструкций в Главленинградстрое созданы специальные стационарные и передвижные электронно-акустические и радиометрические лаборатории. В этих лабораториях определяют модуль упругости сборных железобетонных элементов, выявляют внутренние дефекты конструкций, проверяют расположение арматуры в плоских железобетонных и других железобетонных элементах.

Методы устранения дефектов бетонных и железобетонных конструкций

После снятия опалубки с железобетонных конструкций нередко обнаруживаются дефекты бетонирования. Они возникают вследствие применения некачественных материалов, изношенной опалубки, нарушения технологии производства бетонных работ или недостатков конструктивных решений. Так, применение опалубки, которая в процессе многократной оборачиваемости постепенно изнашивалась и своевременно не ремонтировалась, приводит к тому, что в процессе бетонирования через ее щели и неплотности при интенсивной вибрации вытекает цементное молоко, в результате чего конструкции могут иметь гравелистую поверхность и раковины.

Сразу после распалубливания производитель работ и работник строительной лаборатории должны тщательно осмотреть состояние открытых поверхностей бетонных и железобетонных конструкций, проверить конструкции на наличие скрытых дефектов путем простукивания обычным молотком, а в сомнительных местах – с помощью ультразвукового или другого дефектоскопа. Выявленные дефекты устраняют.

Дефекты в бетоне конструкций могут быть разделены на две основные группы.

К первой группе относятся: гравелистая поверхность бетона в отдельных местах, неглубокие раковины, незначительные неровности и наплывы. Исправление этих дефектов не требует разработки специальных мероприятий, не связано оно и со значительными затратами труда и материальных средств.

Ко второй группе относятся глубокие и сквозные раковины, пустоты, трещины, отклонения конструкций от проектных размеров и др. Эти дефекты исправляют только после тщательного осмотра конструкции и, как правило, после согласования методов устранения дефектов с проектной организацией.

Гравелистую поверхность бетона очищают металлическими щетками, промывают струей воды, а затем оштукатуривают цементно-песчаным раствором состава 1:2 (по объему) на портландцементе марки 400–500. Неглубокие раковины расчищают от неплотного бетона зубилом и металлической щеткой, промывают водой и заделывают раствором, торкретируют или зачеканивают жестким раствором. Наплывы на бетонной поверхности удаляют вслед за распалубливанием, когда бетон еще не набрал проектной прочности, для чего применяют кельмы, молотки-кирочки, зубила и отбойные молотки.

К наиболее распространенным дефектам железобетонных конструкций относятся раковины, которые образуются в результате сбрасывания бетона в опалубку с большой высоты, из-за недостаточного уплотнения, применения жесткой бетонной смеси, в результате длительного транспортирования, во время которого бетонная смесь расслоилась и начала схватываться. Чаще всего раковины появляются в местах наибольшей насыщенности арматурой, труднодоступных и неудобных для укладки и уплотнения бетона.

При назначении метода устранения раковин необходимо учитывать их число и размеры. В сильно загруженных колоннах раковины последовательно расчищают, удаляя уплотненный бетон с каждой стороны колонны, затем их промывают водой и подготовленные полоски бетонируют.

Для заделки раковин применяют раствор или бетон с крупностью зерен заполнителя до 20 мм. В качестве вяжущего используют портландцемент марок 400-500. Раствор или бетон готовят небольшими порциями вблизи места производства ремонтных работ. Чтобы обеспечить сцепление нового бетона со старым и с арматурой и получить повышенную прочность на ослабленном участке в раннем возрасте, рекомендуется применять бетон, марка которого на одну ступень выше марки бетона ремонтируемой конструкции.

Если при проверке обнаружены сквозные раковины, расчистка которых вызовет значительное снижение несущей способности нагруженных колонн, устраивают железобетонные обоймы или накладки с последующим нагнетанием в пустоты цементно-песчаного раствора через установленные заранее трубки. На месте каждого дефекта рекомендуется устанавливать не менее двух трубок с последующим нагнетанием в пустоты цементно-песчаного раствора.

Довольно распространенным и опасным для несущей способности железобетонных конструкций видом дефектов являются пустоты. Они часто встречаются и появляются, как правило, вследствие непрохождения бетона на данном участке. Пустоты иногда достигают таких размеров, что полностью оголяется арматура, образуются сквозные разрывы в конструкциях и нарушается их монолитность.

Устранение такого рода дефектов сводится к следующему. Поверхность стыков очищают от рыхлого старого бетона, после чего стыки тщательно промывают водой. У мест бетонирования устраивают навесную опалубку с карманами, несколько возвышающимися над верхним стыком. Заделывают пустоты бетоном на мелком щебне. Производитель работ вместе с лаборантом проверяют правильность приготовления бетонной смеси и тщательность ее уплотнения штыкованием или вибрированием. Для ускорения твердения бетона в местах заделок рекомендуется применять паро- и электропрогрев. Зимой для обогрева полостей в конструкциях перед укладкой бетона и для последующего его твердения могут быть использованы лампы инфракрасного излучения.

Если обнаружены трещины, являющиеся результатами усадки, температурных напряжений или различных деформаций, создают комиссию с участием представителя проектной организации. В случае необходимости к участию в работе комиссии приглашают работников центральных лабораторий и научно-исследовательских институтов. В процессе обследования комиссия должна выявить причины появления трещин, обозначить их на конструкции, измерить величину раскрытия трещин и установить наблюдение за их состоянием.

Величину раскрытия трещин измеряют лупой с делениями на стекле, устанавливаемой вплотную к плоскости конструкции. Такая лупа дает увеличение в 10 раз при цене одного деления и погрешности отсчета 0,1 мм. Место установки окуляра лупы (прилегающего к плоскости конструкции) обводят цветным карандашом и нумеруют, чтобы в дальнейшем трещину измерять в одном и том же месте. При следующем измерении лупу ставят в створ ранее сделанных отметок.

Простейший метод контроля раскрытия трещин – установка на расчищенную поверхность с обеих сторон трещины гипсовых маяков. Стабилизировавшиеся трещины в зависимости от величины их раскрытия заделывают с поверхности цементным раствором набрызгом или под давлением. Если же в процессе проверки установлено, что раскрытие трещин продолжается, что может явиться причиной деформации несущих и ограждающих конструкций зданий, проектная организация должна срочно разработать проект усиления конструкций, а строительная организация – выполнить эти работы. Все выполненные работы по исправлению дефектов в бетонных и железобетонных конструкциях оформляются специальным актом.

Приемка бетонных и железобетонных работ

Завершающий этап проверки производства бетонных и железобетонных работ – контроль уже готовых конструкций перед сдачей зданий и сооружений Государственной приемочной комиссии. В ходе приемки качество бетона конструкций проверяют путем внешнего осмотра их поверхностей и простукивания бетона, а в сомнительных случаях – дополнительными лабораторными испытаниями и пробными нагрузками.

Одновременно с определением прочности бетона обмеряют конструкции, проверяют соответствие фактического положения конструкций и в целом сооружения проектному положению (горизонтальность, вертикальность, расположение осей) с помощью геодезических инструментов. На основании проверки составляются исполнительные схемы.

К сдаче конструкций, выполненных из бетона или железобетона, производитель работ должен подготовить следующие документы:

– рабочие чертежи, на которые нанесены изменения, допущенные в процессе строительства, или исполнительные чертежи (при значительных изменениях);

– документы, свидетельствующие о том, что изменения были своевременно согласованы в установленном порядке;

– акты на скрытые работы;

– журнал работ;

– данные испытаний контрольных образцов бетона;

–  акты приемки сварных арматурных сеток и каркасов.

Если на данном объекте выполнялись специальные работы по устранению дефектов или усилению бетонных конструкций, дополнительно представляют рабочие чертежи усиления, разработанные проектной организацией, осуществляющей авторский надзор, акты о выполнении указанных выше работ, результаты контрольных испытаний образцов бетона, примененного для усиления данных конструкций.

В процессе приемки должны быть проверены:

– качество примененных строительных материалов, деталей, конструкций по паспортам, сертификатам и актам испытаний материалов на строительном объекте или в лаборатории;

– прочность бетона, а в необходимых случаях – морозостойкость и водонепроницаемость;

– качество поверхностей готовых бетонных конструкций;

– наличие и соответствие проекту отверстий, проемов и каналов в конструкциях;

– наличие и правильность установки закладных частей;

– наличие и правильность выполнения деформационных швов.

При оценке качества выполнения монолитных бетонных и железобетонных конструкций необходимо руководствоваться требованиями СНиП III-15-76 с учетом допусков, которые нормируются и должны строго соблюдаться. В табл. 1.13 приведены величины допустимых отклонений в бетонных конструкциях.

Таблица 1.13