11.12. Уплотнение бетонной смеси

Качество и долговечность бетона во многом зависят от правильности укладки, а методы укладки и уплотнения определяются видом бетонной смеси (пластичная или жесткая смесь, тяжелый или легкий бетон) и типом конструкции. Пластичные текучие смеси уплотняются под действием силы тяжести или путем штыкования, жесткие смеси – вибрированием.

Вибрирование  наиболее эффективный метод укладки, основанный на использовании тиксотропных свойств бетонной смеси.

Сущность вибрирования заключается в передаче бетонной смеси вибраторами колебаний высокой частоты (3000  6000 мин^-1) и малой амплитуды (0,2  0,5 мм), благодаря которым уменьшается вязкость смеси (снижается трение между ее составными частями); бетонная смесь приобретает свойства тяжелой жидкости и укладывается наиболее плотно, хорошо заполняя опалубку, воздух, содержащийся в бетонной смеси, поднимается в виде пузырьков вверх и уходит.

При недостаточном времени вибрирования бетонная смесь уплотняется не полностью, при слишком долгом – она может расслоиться, что является браком.

Для механизированного уплотнения бетонной смеси применяются вибраторы различных типов. Наиболее широкое применение получили различные электромеханические вибраторы.

Поверхностные вибраторы используются для уплотнения бетонной смеси на больших открытых поверхностях (плитах, дорожных покрытий, основаниях под фундаменты, полах и т. п.). Их не следует использовать для бетонирования массивных сооружений во избежание образования слоистости.

Глубинный вибратор относится к группе внутренних вибраторов. Его вводят в бетонную смесь для вибрирования, а затем извлекают его оттуда за рукоятку, не прекращая вибрирования.

В заводских условиях при изготовлении бетонных камней, крупных блоков, панелей и других изделий пользуются виброплощадками, на которые устанавливают формы с бетонной смесью.

Для уплотнения бетонных смесей, укладываемых в массивные (например, гидротехнические) сооружения, применяют перемещаемые краном пакеты внутренних вибраторов.

Для улучшения качества бетона можно применять вакуумирование, при котором из бетонной смеси извлекается часть избыточной воды и воздуха; одновременно под действием атмосферного давления бетонная смесь уплотняется и бетон становится более прочным; ускоряется также его твердение. При повторном вибрировании после вакуумирования закрываются мелкие поры, и бетонная смесь ещё больше уплотняется.

На практике часто используют комбинированные способы уплотнения бетонной смеси. Так, при формовании сборных железобетонных изделий из жестких и малоподвижных бетонных смесей применяют вибрирование под нагрузкой – вибропрессование.

11.13. Уход за твердеющим бетоном

В начальный период твердения бетона прочность нарастает интенсивно, а затем медленнее. Скорость нарастания прочности в значительной степени зависит от температуры среды. Нормальными условиями твердения бетона считают температуру 20 ± 2 °С и относительную влажность окружающего воздуха 90  100 %. При температуре, повышенной до 70…90 °С, и максимальной влажности прочность нарастает очень интенсивно. При температуре, близкой к нулю, нарастание прочности бетона замедляется, а ниже нуля – прекращается полностью (вследствие замерзания воды). Раннее высыхание или замерзание бетона непоправимо ухудшает его строение и свойства!

При нормальных условиях твердения бетон имеет низкую начальную прочность и только через 7  14 суток приобретает 60…80% марочной прочности. Для получения бетона хорошего качества необходимо создать нормальные условия твердения, особенно в начальный период после укладки (до 15  28суток), обеспечивать надлежащий уход за твердеющим бетоном, создавая летом влажную, а зимой теплую и влажную среду для его твердения.

После укладки бетонной смеси в летнее время поверхность сооружения должна быть защищена от высыхания, а в первые часы твердения и от дождя. Для этой цели горизонтальные поверхности по окончании бетонирования покрывают брезентом или полиэтиленовой пленкой, наносят материалы, которые, высыхая, образуют пленку (например, битум, лак этиноль и др.), засыпают влажным песком слоем 5 см и т. д. Вертикальные поверхности защищает от высыхания опалубка. После снятия боковой опалубки вертикальные поверхности следует поливать водой. Поливка бетона при температуре воздуха выше 15 °С продолжается не менее 15 дней, при температуре 10…15 °С – 10 дней. В первую треть указанного срока бетон поливают 3  4 раза в сутки, затем 2 раза в сутки.

В зимнее время твердеющий бетон предохраняют от замерзания различными методами: методом термоса, когда подогретую бетонную смесь защищают теплоизоляционными материалами, подогревом бетона во время твердения (в том числе и электроподогрев), введение в смесь противоморозных добавок.

На заводах сборного железобетона для ускорения твердения бетона применяют тепловлажностную обработку – прогрев при постоянном поддержании влажности бетона насыщенным паром при температуре 85…90 °С; при этом время твердения железобетонных изделий до набора ими отпускной прочности (70…80 % марочной) – 12…16 часов (при твердении в нормальных условиях для этого требуется около трех недель).

Ускоряет набор прочности бетоном применение быстротвердеющих (БТЦ) и особобыстротвердеющих (ОБТЦ) цементов. Быстрее других достигает марочной прочности (за 3 дня) бетон на глиноземистом цементе, однако последний нельзя применять при температуре окружающей среды во время твердения выше 30…35 °С.

Ускорить твердение бетона можно также, применяя химические добавки (например, хлористый кальций), которые вводят в бетонную смесь во время его приготовления.