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.

Толщина бетона, см	10	20	30
Продолжительность вакуумирования, мин	10	25	55

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.