7.2 Укладка бетонной смеси

Технология строительства природоохранных сооружений из монолитного бетона состоит из следующих комплексов: подготовительных работ (подготовка основания, вынос проекта в натуру, арматурных и опалубочных работ); основных работ (приготовление и транспортировка бетонной смеси, укладка смеси, уход за уложенным бетоном); вспомогательных работ (доставка компонентов бетонной смеси, контроль качества, устранение дефектов и др.).

Доставленную на объект бетонную смесь можно выгружать непосредственно в конструкцию (рис. 37) или перегружать в промежуточные ёмкости для последующей подачи на место бетонирования. В процессе укладки не допускается сбрасывать бетонную смесь во избежание ее расслоения.

При разработке вопросов производства бетонных работ необходимо определить интенсивность их выполнения, подобрать установку для приготовления бетонной смеси, транспорт для доставки бетонной смеси на объект и оборудование для подачи смеси на место бетонирования, разбить конструктивные элементы сооружения на строительные блоки.

Рисунок 37 – Укладка бетонной смеси непосредственно в конструкцию:

а – при бетонировании полов; б – то же подбуток; в – то же буронабивных свай; г – то же массивных конструкций; 1 – автосамосвал; 2 – поверхностный вибратор; 3 – автобетоновоз; 4 – опалубка; 5 – отбойный брус; 6 – автобетоносмеситель; 7 – лоток; 8 – воронка; 9 – бетонолитная труба; 10 – хобот.

Интенсивность бетонирования или поток бетона оценивается объемом работ в единицу времени. Суточная интенсивность определяется по зависимости:

м³/сут,

где W_б – объем бетона, укладываемого в сооружение, м³;

К_н – коэффициент неравномерности укладки бетонной смеси по месяцам, принимаемый 1,2-1,4; t – число рабочих месяцев, установленное в календарном графике для производства бетонных работ; m – число рабочих дней в месяце, равное 22.

Часовая интенсивность укладки бетонной смеси находится по формуле:

м³/ч,

А – количество рабочих часов в смене, 8; n – число смен в сутки, 1-2-3.

Для выполнения бетонных работ в установленный срок, необходимо подобрать бетоносмесители, производительность которых обеспечит часовую интенсивность укладки бетонной смеси.

С учетом одновременного приготовления бетонной смеси различных марок, количество бетоносмесителей должно приниматься не менее двух.

Количество бетоносмесителей определяется по формуле:

бсм,

где П_ч – часовой поток бетона, м³/ч; q_э – эксплуатационная производительность одного бетоносмесителя, м³/ч;

Рассчитанное количество бетоносмесителей округляется до целого числа. Часовая эксплуатационная производительность бетонного завода уточняется:

м³/ч

где N_б – принятое количество бетоносмесителей.

Основным средством для доставки бетонной смеси на объект являются автосамосвалы. Применяют и бортовые автомобили с бадьями, а также автобетоносмесители, ленточные транспортеры, бетононасосы.

Выбор вида транспорта зависит от многих условий, основным из них является дальность транспортирования бетонной смеси. При транспортировании на расстояние от 0,3 до 20 км рекомендуется применять автосамосвалы.

где П_б – часовая эксплуатационная производительность завода, м³/ч.

Рассчитанное количество автосамосвалов округляется до целого числа

Производительность автомобиля вычисляется по формуле:

м³/ч,

где q – объем бетонной смеси в кузове самосвала, м³; К_в – коэффициент использования по времени, К_в = 0,8…0,9; Т_а – продолжительность цикла, мин.

Продолжительность рабочего цикла автомобиля складывается из следующих элементов:

Та = t₁ + t₂ + t₃ + t₄ + t₅, мин

где t₁ – время подачи автомобиля под погрузку, принимается 1-2 мин; t₂ – продолжительность наполнения кузова из раздаточного бункера завода, принимается 5-7 мин; t₃ – продолжительность перемещения автомобиля с грузом, мин; t₄ – продолжительность разгрузки, принимается 8-10 мин; t₅ – продолжительность рейса порожняком, мин.

Продолжительность грузового пробега вычисляется по формуле:

t₃ = 60L/V_a, мин,

где L — дальность перемещения, км; V_a – скорость, км/час.

Продолжительность рейса порожняком определяют по зависимости t₅ ≈ (0,8-0,7)* t₃, мин.

При укладке бетонной смеси в сооружение выполняются подача ее в блоки бетонирования, разравнивание и уплотнение.

Подача бетонной смеси в блоки бетонирования может выполняться непосредственно из транспортного прибора, грузоподъемными кранами в бадьях, бетононасосами, ленточными транспортерами, а также по лоткам, желобам и хоботам, оснащенных вибраторами или без них.

Выбор средств для подачи бетонной смеси осуществляется по обычной схеме: увязка технических параметров механизма или приспособление с геометрическими размерами сооружения при учете других условий (интенсивности бетонирования, календарных сроков производства работ, возможных погодных условий, характеристик бетонной смеси и т.п.) и последующая экономическая оценка принятых к рассмотрению вариантов.

Наиболее универсальным средством подачи бетонной смеси на место укладки являются грузоподъемные краны. При техническом выборе кранов учитывают: грузоподъемность G, высоту подъема крюка H_кр и вылет стрелы l_СТР. Необходимую грузоподъемность крана определяют с учетом того, что масса перемещаемого груза складывается из массы бетонной смеси при ее плотности γ_б = 2,4 т/м³, массы бадьи и такелажных приспособлений.

Бетонная смесь из автосамосвала может выгружаться в одну или несколько бадей. Поэтому выбирают комплект бадей такой вместимости, которая соответствует объему бетонной смеси в кузове автосамосвала. Число бадей принимают на 1 комплект больше, чем количество грузоподъемных кранов, работающих на сооружении.

Необходимая высота подъема крюка находится по зависимости:

H_крюка = h₁ + h₂ + h₃, м.

где h₁ – высота сооружения относительно уровня стоянки крана, м; h₂ – расстояние между низом бадьи и верхом сооружения, принимается 0,5-1,0 м; h₃ – высота бадьи, включая высоту стропового приспособления, м.

Расчётный вылет стрелы определяется исходя из размеров сооружения и монтажной позиции крана. Определив грузоподъемность, вылет стрелы и высоту подъема крюка, пользуясь грузовыми характеристиками, подбирают кран.

Требуемое количество кранов определится по формуле:

кр,

где П_б – часовая эксплуатационная производительность завода, м³/ч.

Рассчитанное по формуле количество кранов округляется в большую сторону до целого числа.

Производительность грузоподъемного крана вычисляется по формуле:

м³/час,

где q – объем перемещаемой в бадье бетонной смеси, м³; n – число циклов в час для крана; К_в – коэффициент использования крана по времени, равный 0,85…0,9.

Осадочными и температурными швами сооружения делятся на конструктивные блоки. Такое деление сооружения на части по условиям производства работ во многих случаях бывает недостаточным. Поэтому конструктивные элементы делят на бетонируемые непрерывно строительные блоки.

После укладки бетонной смеси по такой схеме конструктивный блок получается монолитным.

Размеры строительного блока зависят от ряда факторов. Объем его не может быть более суточной производительности завода бетонной смеси или части её, предназначенной для данного сооружения, за период непрерывной работы по укладке бетона:

м³,

где W_max – максимальный объем блока бетонирования, м³; П_б – часовая эксплуатационная производительность завода, м³/час; А – количество рабочих часов в смене; n – количество смен в сутки.

Максимальная площадь блока F_max определяется по формуле:

м²,

где t_cx – время до начала схватывания бетонной смеси, ч; t_тр – время на доставку бетонной смеси от завода до места укладки, ч; t_ук – время укладки бетонной смеси в строительный блок, ч; К_З – коэффициент запаса на случайные задержки при транспортировании и укладке бетонной смеси, принимаемый 0,8; δ – толщина укладываемого слоя бетонной смеси, которая зависит от глубины проработки смеси средствами уплотнения, м.

Глубина проработки бетонной смеси может приниматься на 25% больше длины рабочей части глубинного вибратора.

Продолжительность доставки бетонной смеси находят по формуле:

час

где t₂ – продолжительность наполнения кузова бетонной смесью, 5-7 мин; t₃ –продолжительность рейса с грузом, определяемая расчетом, мин; t₄ – продолжительность разгрузки автосамосвала, принимается 8-10 мин.

Продолжительность укладки бетонной смеси в блок бетонирования складывается из отрезков времени на подачу, разравнивание и уплотнение. Ориентировочно на весь процесс затрачивается 10-15 минут.

Время от момента затворения бетонной смеси до начала ее схватывания зависит от сорта, марки цемента и погодных условий. В летнее время составляет примерно 1,5…2,5 часа.

Высота строительного блока и темпы его роста не должны создавать недопустимых напряжений на нижние слои уложенной бетонной смеси. Она также должна быть увязана с размерами опалубочных щитов. Исходя из этих условий, максимальная высота строительного блока не должна превышать 6 метров.

В соответствии с организационными, техническими и технологическими условиями производства работ вычисляется число строительных блоков по объему, высоте и площади:

n_W = W_K/W_C; n_Н = H_K/H_C; n_F = F_K/F_max,

где Wк – объем конструктивного блока, определяемый по его размерам; при сложной форме конструктивный блок разбивается на части, объемы которых вычисляются по геометрическим формулам; W_С – максимальный объем строительного блока, принимается равным сменной или суточной производительности бетонного завода; Hк – высота конструктивного блока; Hc – максимальная высота строительного блока; Fк – площадь конструктив­ного блока; F_max – максимальная площадь строительного блока.

В расчетах принимается максимальное из вычисленных значений n_W, n_H, n_F с округлением до целого числа в большую сторону. По принятому числу каждый конструктивный блок разбивается на равные строительные.

Укладку бетонной смеси ведут с соблюдением следующих правил: недопустимы расслоение и распад бетонной смеси, возникающие при сбрасывании, разравнивании. Перед бетонированием блока подготавливают поверхность основания и поверхность прежде уложенного бетона, устанавливают закладные части.

На поверхности основания устраняют неровности, собирают и удаляют в специальные контейнеры строительный мусор. Наиболее трудоемкая операция – подготовка поверхности прежде уложенного бетона. Она заключается в удалении цементной пленки. Пленка удаляется насечкой, обдиранием поверхности щетками и фрезами, обработкой струей воды или песком из пескоструйного аппарата. После удаления цементной пленки поверхность хорошо промывают и просушивают. Все сухие поверхности, на которые будет укладываться бетон, непосредственно перед укладкой следует смочить водой во избежании обезвоживания свежего бетона.

Наибольшее распространение в природоохранном строительстве имеют схемы послойной укладки бетонной смеси горизонтальными слоями толщиной от 0,3 до 1 м, а в отдельных случаях 2,5-З м. При этом различают три схемы бетонирования:

Послойная – при которой бетонную смесь в блок укладывают несколькими слоями по всей его длине и ширине с перекрытием каждого слоя до начала схватывания в нем бетонной смеси.

Однослойная – бетонная смесь в блок укладывается одним слоем.

Ступенчатая – бетонная смесь укладывается в блок отдельными слоями.

При укладке бетона в природоохранное сооружение большое значение имеет обеспечение монолитности сооружений. Исходя из этого желательно все сооружения бетонировать без перерыва. Однако это выполнить невозможно по следующим причинам: неравномерная осадка сооружения требует разрезки его осадочными швами, температурные деформации сооружения зависящие от размеров его частей приводят к необходимости устройства температурных швов, которые часто совмещают с осадочными и делят сооружение на конструктивные блоки.

В процессе укладки бетона и его твердения происходят деформации, вызываемые усадкой бетона, заставляют вести непрерывное бетонирование отдельных массивов – строительных блоков. Размеры блоков должны обеспечивать эффективное остывание и удобство установки опалубки и связаны с производительностью бетонного завода.

Одним из качеств бетона, обеспечивающих его водостойкость, морозостойкость и прочность, является плотность.

Искусственное уплотнение бетона при его укладке – одна из важнейших операций при производстве бетонных работ. Бетон уплотняют различными способами, преимущественно механизированными. Уплотнять бетон ручным способом недопустимо. Механическое уплотнение по способу воздействия на бетон делится на уплотнение вибрированием, центрифугированием, прессованием, вакуумированием.

Уплотнение бетонной смеси – важнейший процесс бетонных работ, обеспечивающий плотное заполнение смесью всех промежутков между стержнями арматуры и между арматурой и опалубкой с целью достижения требуемой прочности, водонепроницаемости и морозостойкости бетона. Основной способ уплотнения – вибрирование бетонной смеси – принудительное воздействие на смесь колебательных импульсов большой частоты, при котором она приобретает подвижность (текучесть) и уплотняется под действием собственного веса.

Вибрирование позволяет применять т. н. жёсткие и малоподвижные бетонные смеси, экономить цемент и получать бетоны высокой прочности. В зависимости от вида бетонируемой конструкции применяют внутренние (погружаемые в бетонную смесь, рис.2), поверхностные (уплотняющие смесь сверху) и иногда наружные (прикрепляемые к опалубке) вибраторы. На крупных объектах гидротехнического строительства используют пакеты мощных вибраторов, перемещаемые механизированным способом. При необходимости поверхность уплотнённого бетона может заглаживаться бетоноотделочными машинами. Поданная в блок смесь должна быть распределена по площади блока равномерным слоем. Во избежание распада бетонной смеси не допускается переброска ее лопатами.

Основным и наиболее распространенным способом уплотнения при монолитной кладке бетона является вибрирование.

Бетон при вибрировании подвергается воздействию толчков большой частоты, под влиянием которых частицы составляющих бетона приходят в колебательные движения и бетон приобретает свойство текучести, облегчающее заполнение пор. Для уплотнения бетона в сооружениях применяют переносные вибраторы с электрическим и пневматическим приводом, разделяющиеся на глубинные, поверхностные и наружные.

Поверхностные вибраторы в виде виброплит применяют для уплотнения неармированных бетонов, а также для армированных плит, толщина которых не превышает глубины уплотнения вибраторами.

Глубинные вибраторы в виде вибронаконечников с гибким валом вибростержней используют при бетонировании армированных сооружений любой конфигурации.

Наружные вибраторы служат для уплотнения тонкостенной конструкции.

Специальный метод ведения Б. р., т.н. раздельное бетонирование, заключается в нагнетании цементно-песчаного раствора в заранее уложенный в опалубку щебень (гравий) через установленные в нём трубы или специальные инжекторы. Этот метод целесообразен при бетонировании густоармированных конструкций, в труднодоступных местах. Для возведения подводной части доков, шлюзов, опор мостов, глубоких фундаментов и др. сооружений без водоотлива применяют подводное бетонирование. Основные методы его – метод вертикально перемещающейся трубы (ВПТ), состоящий в том, что бетонная смесь подаётся под воду по трубе (диаметр 200-300 мм), нижняя оконечность которой, во избежание размывания смеси водой, погружена в укладываемую массу бетона, и метод "восходящего раствора", представляющий собой разновидность раздельного бетонирования.