Тема 15 специальные методы бетонирования конструкций Рассматриваемые вопросы:
15.1. Вакуумирование бетона.
15.2. Торкретирование бетона.
15.3. Метод раздельного бетонирования.
15.4. Бетонирование под водой.
Тематика вопросов контрольного тестирования:
Как улучшают свойства бетона вакуумированием?
Технология вакуумирования горизонтальных поверхностей, основное оборудование.
Технология вакуумирования вертикальных поверхностей, основное оборудование.
Технология нанесения торкрета, основное оборудование.
Технология нанесения набрызг-бетона, основное оборудование.
Основные способы нанесения торкрета.
Применение метода раздельного бетонирования.
Технология гравитационного раздельного бетонирования.
Технология инъекционного раздельного бетонирования.
Основные методы подводного бетонирования.
Технология метода вертикального перемещения трубы.
Технология метода восходящего раствора.
Технология метода укладки бункерами.
Технология метода втрамбовывания.
Технология укладки бетонной смеси в мешках.
Технология бетонирования способом «стена в грунте».
15.1. Вакуумирование бетона
При невозможности или неэффективности применения традиционной технологии бетонирования применяют специальные методы.
Вакуумирование бетона. Вакуумированием называют удаление из свежеуложенной бетонной смеси свободной воды при помощи разряженного воздуха. Вакуумированный бетон значительно быстрее набирает прочность, обладает повышенной водонепроницаемостью, менее подвержен трешинообразованию и истиранию (рис. 15.1).
Рис. 15.1. Вакуумирование бетона: а) конструктивная схема вакуум-щита;
б) схема устройства вакуум-полости; в) конструктивная схема вакуум-мата;
г) схема вакуум-установки и вакуумирования бетона плит и стен; 1 – щит-опалубка; 2 –штуцер; 3 – резиновый фартук; 4 – вакуум-полость; 5 – герметизирующий замок; 6 – плетеная сетка; 7 – тканая сетка; 8 – фильтровальная ткань; 9 – верхний элемент;
10 – отсасывающий шланг; 11 – нижний элемент; 12 – вакуум-насос; 13 – ресивер;
14 – водосборник; 15 – гибкий всасывающий шланг; 16 – коллектор;
17 – вакуум-опалубка; 18 – вакуум-щит
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, способствует образованию трещин, снижает его прочность, изоляционные свойства и т.д. Вибрирование способствует перемещению части лишней воды на поверхность бетона, вакуумирование позволяет более полно осуществить отсос лишней воды.
Вакуумирование бетона 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.
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.
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. Такая полость создается путем прокладки двух слоев металлической тканой и плетеной сеток, прикрепляемых на внутренней поверхности щита. 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).
В настоящее время вместо металлических переходят на использование некорродирующих, легких, штампованных из пластмасс сеток. Во избежание вымывания из свежеуложенного бетона цементных частиц вся поверхность сетки, обращенная к бетону, покрывается фильтрующей тканью из нейлона или капрона.
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.
По периметру вакуум-щит имеет резиновый фартук для герметизации.
Вакуум-мат состоит из двух самостоятельных элементов: нижнего и верхнего. Нижний, укладываемый на бетон, представляет собой фильтрующую ткань, прошитую с распределительной сеткой из лавсана. Верхний элемент – герметизирующий. Его выполняют из плотной газонепроницаемой синтетической ткани и раскатывают поверх фильтрующего элемента. По продольной оси верхнего элемента расположен отсасывающий перфорированный шланг, подсоединяемый через штуцер к вакуум-насосу.
Вакуум-опалубку изготовляют на основе обычной сборно-разборной опалубки. Для этого опалубочные щиты со стороны палубы оборудуют по высоте горизонтальными изолированными друг от друга вакуум-полостями, которые по мере укладки бетонной смеси подключают к источнику вакуума. Вакуум-опалубку можно также собирать из вакуум-щитов, фиксируя при этом их положение элементами жесткости и крепежными деталями.
В зависимости от условий вакуумирования бетона – с помощью вакуум-щитов (вакуум-матов) или вакуум-опалубок – физические процессы протекают по-разному.
При вакуумировании бетона вакуум-щитами (вакуум-матами), имеющими возможность перемещения в сторону бетона, одновременно с отсосом воды и воздуха происходит дополнительное статическое уплотнение вследствие разности атмосферного давления и давления в вакуум-полости. При этом величина действующего усилия достигает 70…75 кН/м2. С удалением от поверхности вакуумирования передаваемое на бетон давление снижается, так как часть нагрузки расходуется на преодоление сил внутреннего трения и развития контактных напряжений в твердой фазе.
Вакуумирование способствует ускорению распалубливания в 1,5…2 раза, повышает итоговую прочность бетона на 20...25 %, улучшает морозостойкость, водонепроницаемость, снижает потребность в цементе на 12...20 %.
Продолжительность вакуумирования зависит от толщины слоя бетона.
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.