4.1.4. Технология изготовления тяжелого бетона

Она включает следующие этапы: приготовление бетонной смеси, укладку и уплотнение бетона, твердение бетона и контроль его качества.

Приготовление бетонной смеси. Приготовление бетонной смеси включает в себя точное дозирование материалов по массе или объему и перемешивание. Перемешивание компонентов бетонной смеси осуществляются в бетоносмесителях. По принципу перемешивания различают бетоносмесители 2 типов: с принудительным перемешиванием или с перемешиванием при свободном падении материала. В бетоносмесителях принудительного перемешивания материалы перемешиваются в неподвижном смесительном барабане при помощи вращающихся лопастей, насаженных на вал. В бетоносмесителях с перемешиванием при свободном падении материала перемешивание происходит с помощью барабана, на внутренней поверхности которого имеются лопасти. При вращении барабана лопасти захватывают бетонную смесь, поднимают ее на некоторую высоту и сбрасывают, чем обеспечивается интенсивное перемешивание. Время перемешивания от 1 до 5 минут в зависимости от объема бетоносмесителя (от 100 л до 9000 л) и подвижности бетонной смеси. Транспортирование бетонной смеси осуществляется вагонетками, транспортерами, бетононасосами, автотранспортом.

Укладка и уплотнение бетонной смеси. Укладка бетонной смеси в формы осуществляется специализированными бетоноукладчиками снабженными бункером, движущимися по рельсовому пути, или металлическими коробами, транспортируемыми мостовыми кранами. Для формования бетонных изделий их, как правило, необходимо уплотнять (кроме высокопористых ячеистых бетонов).

Способы уплотнения:

а) вибрирование. Этот метод является самым распространенным методом уплотнения бетонной смеси. При вибрировании бетонной смеси передаются гармонические колебания, создаваемые вибромеханизмом. Частицы бетонной смеси начинают резонансно колебаться, силы трения между ними ослабляются, в результате чего бетонная смесь становится подвижной, текучей и заполняет все профили формы. За счет извлечения из бетонной смеси воздуха она становится более плотной. При вибрировании используют поверхностные вибраторы с плоской плитой, глубинные вибраторы и стационарные виброплощадки.

б) Вибропрессование и виброштампование. В этих методах вибрирование сочетается с прессующими воздействиями плоской (вибропрессование) или профилированной (виброштампование) плиты. Методом виброштампования формуют ребристые плиты, лестничные марши и др.

в) Центрифугирование. При формовании изделий на центрифугах форма с бетонной смесью вращается с определенной скоростью вокруг своей продольной оси, в результате чего центробежные силы распределяют бетонную смесь по стенкам формы. Изделия получаются полые, с внутренней полостью круглого сечения и любым внешним очертанием, в зависимости от вида формы. Этим методом формуют трубы, полые сваи и другие полые изделия.

Твердение бетона. При нормальных условиях (комнатной температуре 20 ± 2^оС и влажности воздуха, близкой к 100%) твердение бетона протекает 28 суток. В условиях промышленного производства твердение бетона необходимо ускорять.

Методы ускорения твердения:

а) термовлажностная обработка (или пропаривание). Она осуществляется в герметически закрывающихся пропарочных камерах (в основном ямного типа) в атмосфере насыщенного водяного пара при температуре 90-100^о в течение 12-15 часов (рис. 18). Усредненный режим термовлажностной обработки включает в себя подъем температуры со скоростью 25-30^оС в час; изотермический прогрев бетонных изделий при температуре 90-100 ^оС в течение 6-8 часов; охлаждение изделий со скоростью 30-40 ^оС в час. После окончания термовлажностной обработки, в зависимости от применения различных видов цемента, продолжительности пропаривания и температуры изотермического прогрева, бетонные изделия могут приобретать от 70% до 100% от 28-суточной прочности бетона.

б) Электропрогрев. Он производится переменным электрическим током. В бетоне электрическая энергия преобразуется в тепловую и разогревает бетон, ускоряя его твердение. Существуют несколько способов электропрогрева: внутренний прогрев за счет теплоты, выделяющейся при прохождении электрического тока через твердеющий бетон; обогрев изделия инфракрасными излучателями, прогрев в электромагнитном поле, применение контактных электронагревателей. Изделия для предотвращения испарения воды необходимо закрывать.

г) Контактный обогрев. Он осуществляется путем контакта бетонного изделия с обогреваемой опалубкой или формой. У металлической формы обогревается дно или стенки. При устройстве опалубки трубы с теплоносителем (паром, горячей водой, горячим маслом и др.) протягиваются по канавкам, имеющимся в опалубке. Другим вариантом контактного обогрева является устройство двойной опалубки, и трубы с теплоносителем прокладываются внутри. При этом бетонные изделия плотно укрывают, чтобы предотвратить потерю тепла и воды.

Рисунок 18 – Вид камеры термовлажностного твердения

д) Введение добавок-ускорителей твердения. Особенностью их использования твердения является то, что эффективность их действия на твердение бетона и набор прочности проявляется в основном в течение первых 3 - 4 суток. В дальнейшем эффект ускорения твердения и возрастания прочности ослабевает, и в 28-суточном возрасте прочности бетонов с добавками и без добавок становятся одинаковыми (рис.19).

Рисунок 19 - Влияние добавок-ускорителей твердения на набор прочности цементных бетонов во времени

Следует отметить, что ускорители твердения на основе хлоридов могут вызвать коррозию стальной арматуры в армированных бетонах, поэтому их не рекомендуется вводить в количестве более 2% от массы цемента.

Контроль качества бетона. Различают разрушающие и неразрушающие методы контроля качества бетона:

а) разрушающий метод контроля. Бетонные изделия в количестве 1% от партии (но не менее 2 штук) нагружают на испытательных стендах до разрушения, определяя их прочность.

б) Неразрушающие метода контроля.

- Контроль прочности бетона по прочности образцов-кубов. Из каждой партии бетона изготавливаются, наряду с конструкциями, бетонные образцы-кубы числом не менее 3 штук с ребром 15 см, которые проходят все технологические операции вместе с конструкциями. Размер образцов может быть другим, но тогда при расчете прочности необходимо вводить поправочный коэффициент. После пропаривания образцы испытывают на гидравлических прессах на сжатие, и по их прочности судят о прочности бетона в конструкциях.

- Метод пластической деформации. О прочности бетона судят по площади отпечатка при вдавливании в него стальных шаров, конусов или штампов. Разновидностью этого метода является определение прочности бетона с помощью молотка Кашкарова. Принцип действия заключается в том, что каждый удар молотка производится одновременно по бетону и по эталонному стальному стержню, вставленному между шариком и пружинным бойком, который ударяет по шарику. После удара измеряются диаметры лунок, оставшихся на бетоне и на стержне. Отношение этих диаметров служит показателем прочности бетона независимо от изменений в силе удара (рис.20).

Рисунок 20 - Тарировочная кривая для определения прочности бетона

с помощью молотка Кашкарова

- Метод ультразвуковой дефектоскопии. Он основан на способности ультразвука проходить плотные тела, не теряя своей интенсивности, и сильно ослабевать при прохождении через воздух. Этим методом пользуются для обнаружения скрытых дефектов – крупных воздушных пор, раковин и неплотностей.