Торкретирование — это нанесение на поверхность опалубки, бетона или железобетона под давлением сжатого воздуха одного или нескольких слоев цементно-песчаного раствора (торкрета).
Его применяют для устройства гидроизоляции, защитного слоя предварительно напряженной навиваемой арматуры, укрепления тонкостенных конструкций, замоноличивания швов, при ремонтных работах и исправлении дефектов в бетоне и железобетоне.
Комплект оборудования для торкретирования:
1 – компрессор, 2 – воздушные шланги, 3 – воздушный фильтр, 4 – цемент-пушка, 5 – шланг для подачи сухой смеси, 6 – сопло, 7 – торкретируемая поверхность, 8 – шланг для воды. 9 – бак
Оборудование для торкретирования включает в себя цемент-пушку, компрессор, шланги для воды и воздуха, воздушный и водяной фильтры, сопла, бак для воды.
Сжатый воздух под давлением 0,2…0,25 МПа подается от компрессора 1 по воздушным шлангам 2 в воздушный фильтр 3, где очищается от пыли, масла и других включений.
Очищенный воздух подается в цемент-пушку 4, которую предварительно загружают сухой смесью песка и цемента.
Сухая смесь далее направляется по шлангу 5 в сопло 6 и одновременно вода из бака 9 под давлением 0,35…0,5 МПа также подается в сопло для увлажнения смеси.
Увлажненная смесь со скоростью 100 м/с вылетает из сопла в виде веерообразного факела.
Частицы песка, покрытые цементной пленкой, сталкиваются с опалубкой или железобетонной конструкцией и прилипают к ней.
Вследствие высоких скоростей движения смеси имеющийся избыток химически несвязанной воды в полете удаляется с частиц.
Таким образом на поверхности постепенно наращивается слой песчаного бетона, причем частицы песка проникают в ранее нанесенный слой и уплотняют его.
Получается плотная структура бетона, которая обладает низкой водопроницаемостью и высокой прочностью.
За один цикл наносят торкретный слой толщиной 25…30 мм.
При многослойном торкретировании время между нанесением каждого слоя определяют экспериментальным путем.
Ранее нанесенный торкрет должен обладать достаточной прочностью и в то же время пластичностью для восприятия динамической нагрузки при нанесении последующего слоя.
Для торкретирования используют чистый песок влажностью не более 6% и модулем крупности 2,5…3.
Включения зерен размером более 8 мм не допускаются.
В качестве вяжущего применяют цемент марки 500 и выше, а для создания водонепроницаемых оболочек и ремонта железобетонных конструкций — быстротвердеющие цементы.
Чтобы получить плотный слой торкрета равномерной толщины, сопло при нанесении держат на расстоянии 0,7… 1 м от торкретируемой поверхности (перемещают его круговыми движениями), а струю смеси направляют перпендикулярно ей.
На вертикальные, наклонные и криволинейные поверхности торкретный слой наносят снизу вверх, чтобы свеженанесенный торкрет не сползал с них.
Регулируют вязкость смеси дозированием подачи воды.
Толщину наносимого слоя контролируют по маякам.
Потолки и вертикальные поверхности торкретируют в несколько слоев, а полы — сразу на всю толщину.
Перед торкретированием поверхность очищают сжатым воздухом и увлажняют.
Первый раз наносят слой торкрета снизу на высоту 1,3..1,5 м.
При нанесении последующих слоев зоны их перекрытия должны быть не менее 20 см.
Вышележащие слои наносят с передвижных или стационарных подмостей.
После нанесения первого слоя бетон выдерживают и при этом увлажняют.
В жаркую погоду поверхность торкретного слоя накрывают брезентом или пленочным покрытием, исключающим быстрое испарение влаги.
Когда бетон наберет необходимую прочность, наносят второй слой и т. д.
Пневмобетонирование — это нанесение на поверхность пластичных бетонных смесей на мелкозернистом заполнителе.
Смеси, как правило, приготовляют централизованно на бетонном заводе или на строительной площадке в смесителе установки «Пневмобетон».
Таким способом бетонируют конструкции толщиной до 150 мм: тонкостенные покрытия куполов, оболочки, сооружения для хранения жидкостей (резервуары), плавательные бассейны, градирни, замоноличивают стыки сборных железобетонных конструкций, а также ремонтируют (восстанавливают) бетонные и железобетонные конструкции.
Уложенный этим способом бетон отличается высокими физико-механическими показателями (плотность, водонепроницаемость, морозостойкость и сцепление с различными поверхностями).
Схема установки «Пневмобетон»:
1 – скиповый подъемник, 2 – приемно-перемешивающее устройство, 3 – вибросито, 4 – растворонасос, 5 – шланг, 6 – сопло, 7 – поверхность бетонирования
Наносят бетонные смеси установкой, которая включает в себя приемно-перемешивающее устройство 2 со смесителем принудительного действия, питатель, вибросито 3 с ячейками 10×10 мм, шланги 5, воздушный трубопровод, сопло с гасителем 6 скорости движения смеси.
В качестве приемно-перемешивающего устройства 2 используют растворосмеситель СБ-97 или принудительного действия СБ-80, оборудованный скиповым подъемником 1. Транспортируют смесь растворонасосами С-683, С-684 или С-317Б с подачей 2,4…6 м3/ч, переоборудованными на прямоточную схему и снабженными дополнительной смесительной камерой.
Шланг 5 монтируют из отдельных секций с внутренним диаметром 50 или 63 мм.
На конце шланга закреплено сопло.
При вылете из сопла скорость смеси 70…90 м/с.
Конфигурация и геометрические размеры сопла зависят от вида работ, применяемых материалов и положения сопла по отношению к бетонируемой поверхности.
Расход сжатого воздуха давлением 0,7 МПа составляет 7…9 м3/мин.
До начала работ подключают установку к электросети и водопроводу, монтируют леса или передвижные подмости так, чтобы расстояние между настилом и рабочей поверхностью было 1,2…1,5 м, а высота яруса 2 м.
Для вертикальных конструкций устанавливают опалубку облегченного типа.
Щели шириной более 5 мм в опалубке не допускаются.
При нанесении смеси сопло держат перпендикулярно бетонируемой поверхности и на расстоянии 0,7…1,2 м от нее.
Бетонную смесь на вертикальные поверхности наносят снизу вверх.
Для получения равномерной толщины бетонируемой поверхности соплом совершают спиралеобразные поступательные движения.
Для создания нормальных условий твердения бетон предохраняют от воздействия ветра и прямых солнечных лучей, ударов, сотрясений и других механических воздействий, периодически его увлажняют.
Описание понятия
Модулем поверхности называется отношение охлаждаемой или нагреваемой площади с использованием строительного материала к его объему. Этот параметр важен как для строительства, так и для процесса эксплуатации, поскольку определяет условия применения и долговечность материала.
Вам будет интересно:Толщина утеплителя для стен: формулы, особенности расчета и требования
Мп = S/V – формула:
- Мп – модуль поверхности;
- S – площадь конструкции;
- V – объем монолита.
Существует несколько способов расчета его значений, которые предназначены для реальных конструкций. Также при составлении формулы учитывается и способ заливки и наличие дополнительных элементов, толщина слоя, условия, в которых происходит просушивание основы. При неверных расчетах поверхности бетона, это может привести к неправильному выбору технологии прогрева, появление дефектов на поверхности, трещин и разломов.
Вам будет интересно:Фурнитура Axor: отзывы покупателей, качество продукции, завод-изготовитель, особенности монтажа и использования
Перед строителями при укладке смеси в зимний период стоит главная задача – обеспечить бетону возможность быстро затвердеть в условиях, при которых он бы набрал все свои характеристики. При частых осадках, низких температурах, климатических перепадах делать укладку бетона не рекомендуется.
Определение качества
Если говорить об идеальном времени для проведения бетонных работ на открытом воздухе, то это, безусловно, теплый сезон. В такой период, как правило, преобладает положительная температура, нет большого количества осадков, стабильное солнце, благодаря прогреванию которого текстура материала быстро твердеет. К сожалению, не всегда есть возможность работать при таких условиях, чаще всего строительство осуществляется при низких температурах.
Вам будет интересно:Сколько вагонки в кубе: единицы измерения, количество досок, формула, правила расчета и примеры
В процессе бетонирования под морозом появляется основная проблема, суть которой заключается в наборе прочности бетона и начала кристаллизации воды в нем. К основным методам ее решения относят создание теплоизоляции опалубки или специального подогрева уложенной смеси.
Выбор решения зависит от того, насколько быстро форма с вложенным материалом будет застывать. Определить это можно с помощью специальных формул и отношением площади к охлаждаемой поверхности и ее объему. Модуль поверхности бетона помогает решить ряд вопросов и определить как быстро, контактируя с холодным воздухом, данная площадь сможет затвердеть.
При вычислении модуля в зимнее время надо учитывать тот фактор, что процесс набора бетоном прочности прекращается при охлаждении температуры до 0 градусов. Охлаждаемыми считаются только те части поверхности, которые контактируют с более холодным воздухом.
Мастера советуют применять дополнительные нагревающие элементы, которые помогут быстрее решить проблему с затвердеванием уложенного монолита.
Фундаменты, рассчитанные на статическую нагрузку, можно бетонировать с перерывами, но с обязательной обработкой рабочих швов.
Массивные фундаменты, воспринимающие динамические нагрузки, а также массивные гидротехнические сооружения бетонируют отдельными блоками, размеры и расположение которых предусматривают в проекте. Каждый блок бетонируют без перерыва.
Закладные части (например, анкерные болты, пазовые конструкции) устанавливают непосредственно перед бетонированием с помощью тщательно выверенных кондукторов, которые закрепляют на специальных каркасах, остающихся в бетоне. Во время укладки бетонной смеси конструкция кондукторов должна исключать возможность отклонения закладных частей от проектного положения. Резьбу установленных в кондукторах болтов вместе с гайками смазывают маслом и обертывают толем.
Если закладные части не установлены перед бетонированием, то в бетоне устраивают штрабы, т. е. оставляют незабетониро- ванными участки конструкции, предназначенные для закладных частей. Штрабы бетонируют после установки в них закладных частей. Бетонируют конструкции горизонтальными слоями толщиной 0,3…0,4 м. Бетонную смесь в больших массивах уплотняют тяжелыми подвесными глубинными вибраторами ИВ-90, собранными в пакеты. Толщина уплотняемого слоя бетонной смеси достигает 1 м. Плоские или объемные вибропакеты, состоящие из четырех вибраторов, переставляют грузоподъемными кранами.
В гидротехническом строительстве при бетонировании больших неармированных блоков применяют машины, оборудованные пакетом вибраторов. На 117 показано бетонирование блока гидротехнического сооружения с помощью малогабаритного электротрактора, оборудованного вибропакетом, и электротрактора, оборудованного отвалом. Бетонная смесь подается к месту укладки автобетоновозом.
При густом армировании применяют ручные глубинные вибраторы с гибким валом.
Верхнюю поверхность фундаментов уплотняют поверхностными вибраторами, а затем заглаживают правилом в уровень с верхними гранями направляющих или специальными маячными досками ( 118), а также машинами СО-ЮЗ для затирки поверхности ( 119).
Подстилающий слой под полы и покрытия полов. Бетонный подстилающий слой (подготовку) устраивают под бетонные, асфальтовые и другие полы. Для подстилающего слоя применяют жесткие бетонные смеси.
При плотных грунтах бетонную смесь укладывают в подстилающий слой непосредственно на спланированный грунт, при более слабых грунтах — на втрамбованный в грунт слой щебня. При слабых грунтах подстилающий слой бетона иногда армируют сеткой из арматурной стали.
Перед бетонированием подстилающего слоя устанавливают маячные направляющие доски, которые прибивают к кольям, за
битым в грунт. Маячные доски располагают на расстоянии 3…4 м одна от другой, причем верхняя грань доски должна находиться на уровне поверхности подстилающего слоя.
Бетонную смесь в подстилающий слой и покрытие пола укладывают полосами шириной 3…4 м, отделенными маячными досками. Полосы бетонируют через одну. Промежуточные полосы бетонируют после затвердения бетона в смежных полосах. Перед бетонированием промежуточных полос маячные доски снимают.
Стены и перегородки. Стены и перегородки в разборно-пере- ставной опалубке бетонируют без перерыва участками высотой не более 3 м.
Тонкие стены и перегородки толщиной менее 15 см, где применять хоботы невозможно, бетонируют ярусами высотой до 2 м. С одной стороны опалубку возводят сразу на всю высоту. К этой опалубке крепят арматуру. Вторую сторону опалубки возводят сначала на высоту одного яруса, а по окончании бетонирования яруса монтируют опалубку второго яруса и т. д. Уплотняют бетонную смесь глубинными или наружными вибраторами. Возобновляют бетонирование на следующем по высоте участке стены или перегородки лишь после устройства рабочего шва.
При необходимости бетонирования без рабочих швов участков стен и перегородок высотой более 3 м необходимо устраивать перерывы в работе для осадки бетонной смеси. Продолжительность перерывов должна быть не менее 40 мин и не более 2 ч.
При бетонировании стен резервуаров для хранения жидкостей необходимо непрерывно укладывать бетонную смесь на всю высоту слоями высотой не более 0,8 длины рабочей части вибратора. В исключительных (аварийных) случаях разрешается устраивать рабочий шов с последующей тщательной обработкой его поверхности.
Стыки стен и днища резервуаров выполняют в местах, предусмотренных проектом.
В больших резервуарах окружность делят на секции вертикальными швами и бетонируют секционйо, но лучше и такие резервуары бетонировать по всей окружности непрерывно.
Для придания поверхностям днищ и стен резервуаров большей водонепроницаемости применяют железнение.
Стены в вертикально-скользящей (подвижной) опалубке начинают бетонировать, наполняя форму бетонной смесью на половину ее высоты, в два или три слоя с уплотнением вибраторами. На укладку двух (трех) слоев бетонной смеси по всему периметру следует затрачивать не более 3,5 ч. Затем опалубку отрывают и поднимают (непрерывно) со скоростью 30…60 см/ч до момента заполнения опалубки бетонной смесью на всю высоту.
В дальнейшем бетонную смесь укладывают в форму непрерывно слоями по 200…250 мм, не доходя до ее верха на 50 мм. Слои укладываемой бетонной смеси принимают по высоте не более 200 мм в тонких стенах (толщиной до 200 мм) и не свыше 250 мм в остальных конструкциях. Следующий по высоте слой начинают укладывать только после окончания укладки предыдущего на заданную высоту по всему периметру опалубки.
Колонны. Колонны со сторонами сечения от 0,4 до 0,8 м при отсутствии перекрещивающихся хомутов бетонируют без перерыва участками высотой не более 5 м, свободно сбрасывая в опалубку бетонную смесь непосредственно из тары. При спуске бетонной смеси с большей высоты применяют звеньевые хоботы.
Колонны со сторонами сечения менее 0,4 м, колонны любого сечения с перекрещивающимися хомутами, которые вызывают расслоение бетонной смеси при ее падении, бетонируют без перерыва участками высотой не более 2 м. В этом случае бетонную смесь подают через окна, устраиваемые в боковых стенах опалубки. Уплотняют бетонную смесь глубинными или наружными вибраторами. Следующие по высоте участки бетонируют только после устройства рабочего шва.
При большей высоте участков колонн, бетонируемых без рабочих швов, необходимо устраивать перерывы в бетонировании для осадки бетонной смеси. Продолжительность перерыва должна быть не менее 40 мин и не более 2 ч.
Для строгого соблюдения толщины защитного слоя в колоннах применяют специальные прокладки, изготовленные из цементного раствора и прикрепляемые до бетонирования к стержням арматуры вязальной проволокой, заложенной в прокладки при их изготовлении.
Опалубку высоких колонн монтируют только с трех сторон, а с четвертой ее наращивают в процессе бетонирования. Если над
колоннами расположены балки и прогоны с густой арматурой, не позволяющей бетонировать колонны сверху, то бетонировать их разрешается до- установки арматуры примыкающих к ним балок.
Колонны бетонируют на всю высоту этажа без рабочих швов. Рабочие швы можно устраивать только на уровне верха фундамента А—А ( 120, а) или у низа прогонов и балок Б—Б.
В колоннах промышленных цехов рабочие швы можно устраивать на уровне верха фундамента А—А ( 120,6), на уровне верха подкрановых балок Б—Б или на уровне низа консолей (выступов) В—В, поддерживающих подкрановые балки. В колоннах безбалочных перекрытий можно устраивать швы на уровне верха фундамента А—А ( 120, в) и низа капителей Б—Б. Капитель следует бетонировать одновременно с плитой перекрытия.
Рамные конструкции возводят с перерывом между бетонированием колонн (стоек) и ригелей рам, устраивая рабочие швы у низа или верха скоса (вута) Г — Г ( 120, г).
Перекрытия и отдельные балки. Перекрытия (балки и плиты), монолитно связанные с колоннами и стенами, бетонируют не ранее чем через 1…2 ч после бетонирования колонн и стен из-за необходимости первоначальной осадки уложенной в них бетонной смеси.
Для образования защитного слоя в балках и прогонах применяют специальные прокладки, изготовленные из цементного раствора, на которые устанавливают арматуру. Бетонщики по мере бетонирования слегка встряхивают арматуру с помощью металлических крючьев, следя за тем, чтобы под арматурой образовался защитный слой бетона необходимой толщины.
В балки и прогоны бетонную смесь укладывают горизонтальными слоями толщиной 30…50 см в зависимости от типа применяемого вибратора. Если балки густо армированы, то при бетонировании применяют глубинные вибраторы ИВ-66. В прогонах и балках больших размеров бетонную смесь уплотняют вибраторами ИВ-67 или ИВ-79. В местах пересечения арматуры прогонов и балок бетонную смесь уплотняют штыкованием, если невозможно применять вибраторы.
Параметры расчета
Если говорить о практической стороне, то расчет балок, цилиндров, дополнительных переходов в диаметре может быть достаточно сложным. Поэтому мастера упрощают это и используют несколько формул для основных конструктивных элементов.
При отчислении используются такие хитрости, как длина балки или высота колонны, другие показатели не влияют на модуль поверхности и не учитываются в расчетах. При расчетах принимается во внимание вся поверхность. Правда, этот расчет будет актуальным только в том случае, если она максимально быстро охлаждается.
То есть бетонная поверхность стоит на мерзлом грунте или постоянно контактирует с холодным воздухом. В противном случае его элементы в расчет не берутся. Строители советуют использовать модуль поверхности бетона при составлении проекта здания.
Вам будет интересно:Этажность здания: определение, виды, классификация, характеристики, обеспечение безопасности и выполнение законодательных норм при строительстве
Это поможет вычислить нужные данные и принять меры, благодаря которым процесс затвердевания будет быстрым и качественным.
Определение модуля и формула
Модуль для бетонной поверхности высчитывается по формуле: Mп=S1:V. Поэтому первым делом необходимо определить объем, перемножив между собой длину, высоту и ширину. При условии, что эти показатели раствора для бетонирования в холодное и теплое время года равны 2/3/1 соответственно, тогда объем равен 6 м3. Площадь рассчитывают следующим образом:
- S=4+6+12=22 м2, — для замерзшего грунта;
- S2=4+6+6=16 м2, — в теплом грунте.
Для мерзлой и теплой поверхности площадь разнится, так как мокрый грунт вытягивает температуру из раствора.
Площади разнятся в конечных цифрах за счет учета в расчете граней. Принято считать, что замерший или мокрый грунт вытягивает некоторое количество тепла из раствора, поэтому для охлажденной поверхности площадь одной грани добавлена в формулу 2 раза. Из этого следует:
- Mп1=S/V=3,67, — для охлажденного грунта;
- Mп2=S2/V=2,67, — на теплой поверхности.
Разница в модуле между теплым и холодным грунтом составляет 1 параметр при одном и том же объеме раствора. Расчет проводится, чтобы узнать скорость увеличения значения температуры в час и, соответственно, выполнить все методы для его прогрева. В зависимости от показателя, выбирается способ поддержания тепла. При значениях модуля поверхности бетона не более 6, используют «способ термоса». Основу опалубки теплоизолируют, плюс раствор самопроизвольно разогревается за счет химической реакции портландцемента с жидкостью.
Методы, которые используют для прогрева бетона: термос, подогрев с помощью трансформаторов, добавление добавок с эффектом ускорения твердения смеси, повышение температуры раствора дизельными обогревателями.
Нагревание и охлаждение
К сожалению, обеспечить качественный одновременный нагрев или охлаждение бетона по всему периметру монолита нереально. Любое изменение условий в плюс или минус может привести к появлению дельта температур между ядром и поверхностью.
Если дельта небольшая, то конкретного влияния на поверхность не будет, бетон постепенно затвердеет, потом проявятся его основные качества. Но если температура будет очень резкой, то на поверхности могут образоваться трещины или сколы. Что касается расчета на практике, то он будет тем больше, чем массивнее конструкция и, наоборот. Если увеличение перепада температур будет резким, то это приведет к росту внутренних напряжений в материале.
Для того чтобы избежать этого, строители советуют делать укладку шарами, заливая бетон постепенно. Температура во всех его участках должна быть приблизительно одинаковой. Этот указатель также берется в расчет при составлении формулы модуля поверхности бетона.
При модуле поверхности до 4 метров изменение температуры не должно быть больше 5 градусов в час. Если он лежит в диапазоне от 5 до 10 метров, то скорость изменения не должна превышать 10 градусов в час. Если модуль более 10 метров, то скорость изменения не больше 15 градусов в час.
Что касается обеспечения стабильности температур, то этот фактор возможен при использовании теплоизоляции бетонного монолита. При качественном нагреве должна осуществляться постоянная регулировка мощности кабеля для бетона или использования тепловой пушки. Без этого образуются сколы в случае перегревания и быстрой кристаллизации воды на поверхности бетона.
Модуль поверхности бетона: определение, примеры расчета. Скорость нагрева и охлаждения
Что это за параметр — модуль поверхности? Нам предстоит познакомиться с новым для себя понятием и изучить способы расчета его значений для реальных конструкций. Кроме того, мы затронем основы зимнего бетонирования и влияние модуля поверхности на применяемые при этом методы проведения работ.
Тема статьи непосредственно связана с зимним бетонированием.
Что это такоеОпределение
Идеальное время для бетонных работ на открытом воздухе — теплый сезон. Увы, не всегда есть возможность дождаться весны: в ряде случаев монолитное строительство осуществляется и при отрицательных температурах.
Кроме того: в ряде регионов страны теплый сезон просто-напросто слишком короток. В Якутске, например, среднемесячная температура выше нуля лишь пять месяцев в году.
При бетонировании в мороз основная проблема — дать бетону набрать прочность до начала кристаллизации воды в нем. Основные методы ее решения сводятся к теплоизоляции опалубки или подогреву уложенной смеси. При этом выбор конкретного решения определяется прежде всего тем, насколько быстро форма с бетоном будет остывать.
Скорость же, с которой определенная конструкция будет терять тепло, определяется отношением площади ее охлаждаемой поверхности к объему.
Практический вывод: медленнее всего будет остывать идеальный шар.
Модуль поверхности бетонной конструкции — это, собственно, и есть отношение ее охлаждаемой площади к внутреннему объему. Формула модуля поверхности бетона предельно проста: Мп = S/V, где Мп — модуль поверхности; S — площадь поверхности конструкции, контактирующая с холодным воздухом, грунтом или охлажденными ниже нуля прочими элементами конструкции; V — полный объем монолита.
Поскольку в числителе формулы значение указывается в квадратных метрах (м2), а в знаменателе — в кубических (м3), искомый параметр будет измеряться в странных единицах, описываемых как 1/м, или м^-1.
Важный момент: поскольку процесс набора бетоном прочности практически прекращается при охлаждении до 0 градусов (температуры кристаллизации воды), охлаждаемыми считаются лишь те части поверхности монолита, которые контактируют с более холодным воздухом, основанием или конструктивными элементами.
При укладке бетона на непромерзший грунт нижняя поверхность фундамента исключается из расчетов.
Примеры расчета
Давайте рассчитаем интересующий нас параметр для плитного фундамента размером 6х10 м и толщиной 0,25 м, укладываемого при отрицательной температуре окружающего воздуха на талый грунт.
- Очевидно, что охлаждаться будут все поверхности плиты, кроме нижней: она ведь контактирует с грунтом, имеющим температуру выше нуля. Складываем их площади: (6 х 0,25) х 2 + (10 х 0,25) х 2 + 6 х 10 = 3 + 5 + 60 = 68 м2.
- Рассчитываем объем плиты. Он равен, как мы помним из школьного курса геометрии, произведению сторон прямоугольного параллелепипеда: 10 х 6 х 0,25 = 15 м3.
- Вычисляем модуль поверхности: 68 м2 / 15 м3 = 4,5(3) 1/м.
- Смесь разогревается перед укладкой в форму. В этом случае при должной теплоизоляции увеличивается период ее охлаждения до критической температуры (0 градусов); мало того — горячий бетон схватывается и набирает прочность гораздо быстрее.
На практике расчеты балок, цилиндров с переходами диаметров и прочих конструкций могут быть достаточно сложны и занимать значительное время. Как и все люди, строители склонны по возможности упрощать себе жизнь; для этой цели существует несколько упрощенных формул расчетов для основных конструктивных элементов.
| Конструктивный элемент | Формула расчета |
| Балки и колонны прямоугольного сечения со сторонами сечения, равными A и B | Мп = 2/А + 2/В. Длина балки или высота колонны не влияет на модуль поверхности и не учитывается в расчетах. |
| Балки и колонны квадратного сечения со стороной сечения, равной А | Мп = 4/А |
| Куб со стороной А | Мп = 6/А. В этом случае учитываются все поверхности куба; расчет актуален для случая, когда все они охлаждаются (куб стоит на мерзлом грунте и контактирует с холодным воздухом). |
| Отдельно стоящий на мерзлом грунте параллелепипед со сторонами А, В и С | Мп = 2/А + 2/В + 2/С |
| Параллелепипед со сторонами А, В и С, прилегающий одной из граней к теплому массиву | Мп = 2/А + 2/В + 1/С |
| Цилиндр с радиусом R и высотой С | Мп = 2/R + 2/С |
| Плита или стена толщиной А, охлаждаемая с обеих сторон | Мп = 2/А |
Наглядный пример: монолитная стена охлаждается с обеих сторон.
Что с этим делать
Итак, мы научились вычислять некий параметр, который влияет на скорость остывания массива на холоде. И как применить его в реальном строительстве?
Скорость нагрева и охлаждения
Поскольку обеспечить одновременный нагрев или охлаждение бетона по всему объему массива невозможно, любое изменение условий волей-неволей приведет к появлению дельты температур между ядром и поверхностью.
Внимание: эта дельта будет тем больше, чем более массивна конструкция. То есть, проще говоря, чем меньше отношение ее площади к объему.
Увеличение перепада температур между ядром и поверхностью неизбежно приведет к росту внутренних напряжений в материале; поскольку речь идет о бетоне, не набравшем прочность, трещины не просто возможны — гарантированы.
Последствия быстрого охлаждения.
Выход? Он сводится к тому, чтобы максимально замедлить изменение температуры поверхности массива.
| Модуль поверхности | Скорость изменения температуры |
| Мп до 4 1/м | Не больше 5 градусов/час |
| Мп лежит в диапазоне 5 — 10 1/м | Не больше 10 градусов/час |
| Мп более 10 1/м | Не больше 15 градусов/час |
Стабильность температур при охлаждении обеспечивается, как правило, теплоизоляцией бетонного монолита; при нагреве — регулировкой мощности кабеля для бетона или тепловой пушки.
Выбор способа поддержания температуры
Это использование полученного значения модуля поверхности имеет прямое отношение к расчету скорости нагрева/охлаждения: на основе выполненного расчета выбирается способ стабилизации температуры до набора бетоном прочности.
Для модуля поверхности не выше 6 достаточно так называемого способа термоса. Форма просто-напросто качественно теплоизолируется, что существенно уменьшает теплоотдачу.
Кроме того: в процессе гидратации (химических реакций портландцемента с водой) выделяется довольно значительное количество тепла, которое способствует саморазогреву смеси.
Для Мп в диапазоне 6 — 10 1/м возможно несколько решений:
Заливка горячим бетоном.
- В смесь вводятся добавки, ускоряющие ее затвердевание. Как вариант — применяются быстротвердеющие портландцементы высоких марок, которые, кроме ускоренного набора прочности, полезны тем, что в процессе гидратации выделяют больше тепла.
- Альтернативный подход сводится к понижению температуры кристаллизации воды в застывающей бетонной смеси. Благодаря соответствующим добавкам набор прочности продолжается при отрицательных температурах.
Полезно: стоит предостеречь от использования для этой цели солевых растворов. Их цена действительно ниже специализированных синтетических добавок; однако она нивелируется высоким (от 5%) содержанием соли в воде для затворения. При этом высокое содержание солей снижает итоговую прочность бетона и способствует ускоренной коррозии арматуры.
Наконец, для модуля поверхности свыше 10 единственное здравое решение — подогрев бетона греющим кабелем или тепловыми пушками до набора определенного процента проектной прочности. Значение минимальной прочности до заморозки зависит от класса бетона и области эксплуатации монолита; полная инструкция по подбору значений содержится в СНиП 3.03.01-87.
Конструкция подогревается до набора полной или частичной прочности.
| Конструкция, класс бетона | Минимальная прочность |
| Монолиты, предназначенные для эксплуатации внутри зданий; фундаменты под промышленное оборудование, не подвергающиеся ударным нагрузкам; подземные сооружения | 5 МПа |
| Монолитные конструкции из бетона В7,5 — В10, эксплуатирующиеся на открытом воздухе | 50% марочной |
| Монолитные конструкции из бетона В12,5 — В25, эксплуатирующиеся на открытом воздухе | 40% марочной |
| Монолитные конструкции из бетона В30 и выше, эксплуатирующиеся на открытом воздухе | 30% марочной |
| Преднапряженные конструкции (изготовленные на основе растянутого армирующего каркаса из упругих сталей) | 80% марочной |
| Конструкции, нагружаемые сразу после прогрева полной проектной нагрузкой | 100% марочной |
Распалубка
После набора минимально необходимой прочности и стабилизации температуры монолита снимается опалубка и убирается теплоизоляция. Поскольку это происходит при отрицательных температурах, дельта между поверхностью бетона и окружающим воздухом тоже важна и тоже привязана к модулю поверхности.
С момента распалубки начинается стремительное охлаждение монолита.
- При Мп, лежащем в диапазоне 2-5, и коэффициенте армирования (отношении общего сечения арматуры к сечению монолита) до 1% максимально допустимая дельта температур составляет 20 С.
- При коэффициенте армирования от 1 до 3 процентов максимальная дельта температур — 30 градусов.
- При коэффициенте армирования свыше 3% воздух может быть на 40 градусов холоднее бетона.
- При модуле поверхности свыше 5 1/м максимально допустимые перепады температур для разных коэффициентов армирования принимают значения 30, 40 и 50 градусов соответственно.
Обработка зимнего бетона
Если после набора полной прочности зимний бетон и монолиты из неподготовленного бетона нормальной влажности обрабатываются вполне традиционно, то перфорация и устройство проемов в монолите до набора им прочности имеет свою специфику.
Проще говоря, не набравший марочную прочность и замерзший бетон не стоит дробить отбойным молотком и перфоратором. В этом случае возможно появление трещин.
До набора полной прочности бетон легко трескается.
Оптимальный способ устройства проемов — формирование опалубки для них еще на стадии заливки монолита. Среди прочего, в этом случае возможна полноценная анкеровка краев арматуры по краям проема. Там, где это невозможно и проем придется вырезать по месту, применяется рифленая арматура: рифление на ее поверхности само по себе служит анкером для прутка.
Полезно: для устройства отверстия (например, продуха или ввода коммуникаций в ленточном фундаменте) при его заливке своими руками достаточно заложить в опалубку асбестоцементную или пластиковую трубу соответствующего диаметра.
На фото — простейший способ устройства продухов.
Для собственно обработки там, где без нее не обойтись, предпочтителен алмазный инструмент. Алмазное бурение отверстий в бетоне не требует использования ударного режима; как следствие — меньше вероятность трещин и сколов. Резка железобетона алмазными кругами оставляет края реза идеально ровными и, что очень удобно, не требует смены режущего круга при резке армирования.
Смежное понятие
Несложная ассоциативная цепочка заставит нас затронуть еще одно понятие, относящееся к бетонным конструкциям. Это так называемый модуль Юнга для бетона (он же — модуль упругости или модуль деформации).
Наглядное представление смысла термина.
Значение модуля определяется экспериментально, по результатам испытания образца, измеряется в паскалях (чаще, с учетом высоких значений, в мегапаскалях) и обозначается символом Е. Честно говоря, этот параметр интересен лишь специалистам и при малоэтажном строительстве не учитывается.
Упрощенно говоря, этот параметр описывает способность материала кратковременно деформироваться при значительных нагрузках без необратимых нарушений внутренней структуры. Еще проще? Пожалуйста: чем выше модуль упругости, тем меньше вероятность, что при ударе кувалдой от фундамента отколется кусок бетона.
После такого определения логично предположить, что модуль упругости (или деформации) связан с прочностью на сжатие и, соответственно, маркой (классом) материала.
Действительно, зависимости практически линейная.
- Для тяжелого бетона естественного твердения класса В10 модуль деформации равен 18 МПа.
- Классу В15 соответствует значение в 23 МПа.
- В20 — 27 МПа.
- Модуль деформации бетона В25 равен 30 МПа.
- Класс В40 — 36 МПа.
Полная таблица значений для разных видов бетона.
Заключение
Надеемся, что не утомили читателя обилием скучных определений и сухих цифр. Как обычно, дополнительную тематическую информацию можно найти в приложенном видео в этой статье. Успехов!
Поддержка температуры
О том, что это модуль поверхности бетона рассмотрим более подробно. Практически везде указывается информация о важности поддержки стабильной температуры. Для этого могут применяться различные методики.
Если модуль поверхности в диапазоне от 6 до 10 метров, то здесь смесь желательно разогревать перед укладкой в форму. При таком варианте увеличивается период охлаждения до критической температуры, горячий бетон быстрее схватывается и набирает нужную прочность. Это эффективный вариант для быстрой работы. Второй способ заключается в использовании дополнительных элементов, которые вводятся в смесь непосредственно перед кладкой и ускоряют ее затвердевание. Например, быстротвердеющий портландцемент высоких марок. Можно еще этого добиться увеличением количества бетона.
Что касается альтернативного подхода, то он сводится к понижению температуры с помощью кристаллизации воды. Сюда также добавляются специальные элементы, которые увеличивают прочность даже при отрицательных температурах. При правильном выборе способа затвердевания, исходя из отчислений модуля поверхности, можно получить качественный результат и долговечную поверхность без недостатков и трещин.
Технологическая карта
Это основной документ, в котором имеются сведения об укладке бетона, его технические характеристики, перечисление людей, принимающих участие в кладке. Еще в нем указан температурный режим, при котором затвердевание будет максимальным. Технологическая карта считается важным документом для инженерно-технических работников, строительных и проектных организаций.
Также она может использоваться производителями работ, мастерами и бригадиром в процессе кладки материалов. Обязательным является указание авторства технологической карты.
Она состоит из нескольких категорий. К основным относятся: область применения, организация и технология выполнения работ с указанием требования к качеству, потребность в материально-технических ресурсах, а также перечисление необходимых элементов, которые будут использоваться при кладке материала.
Обязательным элементом технологической карты является наличие решения по технике безопасности, а также технико-экономические показатели. Хотя этот документ составляется под конкретную область, здесь также считаются обязательными примеры определения модуля поверхности, пользования технологической картой и определения прочности бетона.
Технологическая карта является документом, по которому будет определяться уровень практичности и качественности бетона. Обязательным ее элементом считается расчет модуля поверхности бетона.
Наличие распалубки
После того как залитый бетон начинает набирать минимально необходимую прочность, температура на поверхности и возле ядра стабилизируется, снимается опалубка и убирается созданная теплоизоляция. Это должно происходить при отрицательных температурах. Если температурный режим в процессе не соблюдается, это приводит к расколу поверхности.
Если коэффициент армирования превышает 3 %, воздух может быть на несколько градусов холоднее бетона. Если же модуль поверхности более 5 метров, максимально допустимые перепады температур принимают значение 30, 40 или 50 градусов. Это обязательно нужно учитывать. Если говорить о том, что это модуль поверхности бетонной конструкции, то его понятие близко к модулю бетона. Но сюда включаются значения дополнительных элементов, которые используются в процессе кладки.
Фактор зависит от наличия добавок в основную смесь.
Оперативная подача и прием бетонной смеси на конструкции
Укладка бетонной смеси из бадьи
После отбора проб бетонная смесь подается в емкость, с которой будет заливаться вертикальная конструкция, обычно это бадьи, которые потом стропятся на крюки крана и подаются к бетонируемой конструкции. На стройплощадках, где объем заливаемых конструкций незначительный, этот процесс может быть организован и при помощи ведер, тачек, лебедок и других механизмов.
После того как бадья подведена к заливаемой конструкции, бетонщик слоями начинает укладывать бетонную смесь в опалубочную систему. Высота слоя не должна превышать высоты булавы вибратора. После того как первый слой уложен, бетонная смесь тщательно вибрируется, затем укладывают следующий слой и так до тех пор, пока высота бетона не достигнет проектной отметки.
Отметки могут даваться в виде меток на опалубке при помощи геодезических приборов, либо как менее надежный способ просто измеряются при помощи рулетки от края опалубочных конструкций. К слову, тщательное соблюдение высоты заливаемых конструкций во время приемки бетона может впоследствии сэкономить значительный объем лишних работ, в виде демонтирования лишнего бетона, в случае если конструкция будет залита выше отметки и пристрелки дополнительной фанеры, либо досок в случае недолива конструкции.
Обработка бетона зимой
Если говорить об обработке бетона после того, как он набрал нужную прочность, то здесь нет ничего особенного. Но что касается устройства проема в монолите до набора им прочности, здесь выделяется ряд специфических факторов.
Специалисты советуют не использовать отбойный молоток или перфоратор на поверхности, которая еще не набрала нужной прочности. Иными словами, бетон, который еще не набрал нужной марочной прочности, лучше не трогать, поскольку это чревато появлением трещин и недостатков на поверхности.
Оптимальным вариантом устройства проемов является формирование опалубки и дополнительных для нее элементов на стадии, которая начинается перед заливкой монолита. В таком случае поверхность не будет разрушаться под воздействием механической нагрузки.
Существуют места, в которых невозможно добавить опалубку, там применяется рифленая арматура. Рифление на поверхности само по себе служит анкером для дальнейших работ. В процессе создания технологической карты также учитывается модуль поверхности плиты перекрытия.
