Укладка бетонной смеси

Бетонную смесь необходимо укладывать и уплотнять таким образом, чтобы арматура было плотно покрыта бетоном со всех сторон. При укладке бетона не должно происходить его расслоение в арматуре. Опасность расслоения бетона повышается с увеличением высоты свободного сбрасывания при его укладке в опалубку для вертикальных конструкций (стены, колонны), особенно при наличии горизонтальной, плотно прилегающей друг к другу арматуры. При высоте свободного сбрасывания более 2 м (для декоративного бетона более 1 м) бетонная смесь в любом случае должна подаваться через самотечные трубы или шланги. Они, так же как и спускной желоб или распределительные шланги насосной линии, должны быть проложены через участок, на котором будут проходить работы по бетонированию. На стенах друг под другом должны быть расположены анкеры и крючки.
Арматура должна быть расположена таким образом, чтобы обеспечить надлежащую укладку бетонной смеси. При плотно расположенной арматуре следует учитывать расположение заливных отверстий и отверстий между арматурными стержнями согласно плану.

Благодаря коротким расстояниям между заливными отверстиями можно избежать образования насыпного конуса. Независимо от способа укладки необходимо обратить внимание на то, чтобы арматура, встраиваемые детали и поверхность опалубки участка, который будет в последствии забетонирован, не были покрыты или загрязнены бетоном.

Если позволяют пропорции строительного элемента или это будет выгодно, бетонную смесь необходимо заливать горизонтальными слоями по возможности одинаковой толщины. Стандартной высотой свободного сбрасывания считается высота в 50 см. Скорость насыпания и скорость подъема укладываемой бетонной смеси необходимо выбирать таким образом, чтобы опалубка в любое время могла выдерживать давление бетона. При использовании текучего бетона и самоуплотняющегося бетона (SVB) необходимо обратить внимание на то, что высокое давление бетона на опалубку можно регулировать, как и при жестком бетоне. В случае сомнения или при отсутствии необходимых расчетов при использовании самоуплотняющегося бетона должно быть определено гидростатическое давление свежеуложенной бетонной смеси или измерено давление на опалубку.

По возможности, процесс бетонирования прерывать нельзя, особенно укладку декоративного бетона. Стены, колонны и высокие прогоны должны быть забетонированы, как правило, перед бетонированием элементов, установленных в этих конструкциях, таких как плиты, балки или ригели.
Рабочие швы должны быть выполнены таким образом, чтобы они могли принимать все оказываемое на них давление и обеспечить достаточное сцепление слоев бетона.
Перед дальнейшим бетонированием необходимо удалить все загрязнения, жидкое цементное тесто и бетон и смочить все рабочие швы. К началу укладки слоя свежей бетонной смеси поверхность уже уложенного бетона должна быть матово-влажной, чтобы произошло хорошее сцепление цементного клея свежеуложенной бетонной смеси с прежним слоем бетона.
Для улучшения сцепления слоев бетона и для обеспечения герметичности швов рекомендуется использовать соединительную смесь с повышенным содержанием цемента и/или уменьшенным размером зерен. При строительстве водонепроницаемых бетонных конструкций в определенных случаях необходимо постоянно использовать соединительную смесь.

1. Уплотнение бетонной смеси

Плотная структура является признаком хорошего бетона. Без окончательного уплотнения бетон не может достичь основных свойств жесткого бетона, так как во всех правилах бетонной технологии и основах проектирования предусмотрено полное уплотнение свежеуложенной бетонной смеси. Наряду с приготовлением бетонной смеси и последующим уходом за бетоном уплотнение является важнейшим процессом при изготовлении бетонных конструкций. По этой причине уплотнение бетонной смеси должен проводить только обученный и надежный персонал. Как и другие процессы в изготовлении бетонных конструкций процесс уплотнения относится к работам, которые в любом случае требуют постоянного консультирования и контроля со стороны квалифицированного надзора. Особенно тщательно уплотнение необходимо проводить в углах, вдоль арматуры, на узких и мягких участках, рядом со встроенными деталями, в местах прокладки швов и соединения с арматурой.

Следует обратить внимание на густоармированные участки и сложную форму опалубки. Здесь может возникнуть опасность недостаточного заполнения бетонной смесью пустот, углов и расширений, что приводит к дефектам и недостаткам готовых изделий. В определенных обстоятельствах рекомендуется повторное уплотнение бетонной смеси.

При уплотнении высокопрочного бетона необходимо обратить внимание на то, что по сравнению с обычным бетоном такой же консистенции, для его уплотнения потребуются больше затрат.
В процессе развития бетонной технологии появился целый ряд различных способов уплотнения, различающихся между собой в зависимости от уровня технического развития и целей. Среди способов уплотнения различают следующие:

- Вибрирование,
- Штыкование, трамбование,
- Вибрирование по стенкам опалубки
- Укатка

В бетонном строительстве вибрирование утвердилось как важный и часто используемый способ уплотнения свежеуложенной бетонной смеси.
Под вибрированием понимается воздействие на бетонную массу колебаниями высокой частоты. Путем воздействия колебательной энергии повышается подвижность бетонной смеси, таким образом, воздушные включения быстро поднимаются к поверхности и выходят из бетона. Различают глубинные, поверхностные вибраторы и виброопалубку (наружный вибратор).

В зависимости от консистенции бетонной смеси применяются следующие способы уплотнения

- жесткий бетон: поверхностный вибратор, трамбовка, наружный вибратор - частично при одновременном использовании дополнительной нагрузки,
- пластичный бетон: глубинный вибратор, наружный вибратор, виброрейка для опалубки
- жидкий бетон: легкие вибраторы, стержни для штыкования

Уплотнение монолитного бетона производится в основном с помощью глубинных вибраторов. В случае, когда опалубка не доступна (туннельная опалубка), для уплотнения используется наружный вибратор. При использовании наружных вибраторов опалубка должна быть достаточно стабильной и способной передавать колебательную энергию, таким образом, для этого используется исключительно стальная опалубка.
При уплотнении с помощью глубинного вибратора булаву необходимо быстро погрузить на глубину свежеуложенного бетона и в уже уплотненный слой, расположенный ниже и медленно вынуть, при этом поверхность бетона должна закрыться.

Видимые зоны воздействия вибратора должны перекрываться. При данном способе воздух, содержащийся в свежеуложенной бетонной смеси, поднимется к поверхности и удаляется. Практически полное уплотнение бетона достигается в том случае,

- если бетонная смесь больше не оседает,
- поверхность бетона покрыта раствором с мелкозернистым песком
- на поверхность не поднимаются воздушные пузыри.

Содержание воздуха в бетоне составляет примерно 1-2% от объема смеси и может быть уменьшено в соответствии с условиями строительного участка.
При укладке слоями паузы в процессе бетонирования могут продолжаться до тех пор, пока не произошло схватывание последнего слоя бетона, таким образом, чтобы обеспечивалось равномерное и хорошее сцепление между обоими слоями бетонной смеси. Булава должна проникать в нижний уже уплотненный слой.
Если после вынимания вибратора отверстие не заполняется бетонной смесью, это значит что

- продолжительность вибрирования была не достаточной,
- консистенция оказалась слишком густой для используемого вибратора или
- началось схватывание бетона.

Бетон не должен распределяться в опалубке и подаваться с помощью вибратора, исключение составляет заполнение пространства под встроенными элементами. Альтернативой в таких случаях является использование легко укладываемого бетона (консистенция F5, F6) или самоуплотняющегося бетона.

Легко укладываемый бетон имеет преимущество в том, что необходимые затраты на уплотнение могут уменьшаться в зависимости от консистенции, что представлено на рисунке 7. К бетонам, для которых требуется особый способ изготовления или уплотнения относятся, например, торкретбетон, вакуум-бетон и прокатный бетон.

Рис. 6 Плотный слой бетонной смеси под конструкцией, создаваемый с помощью одностороннего насыпания и вибрирования с последующим уплотнением

Рис. 7 Затраты на уплотнение в зависимости от консистенции бетона

Для уплотнения вспомогательных элементов, к качеству которых не предъявляются высокие требования, и для жесткого бетона, например, небольшой ленточный фундамент, может использоваться трамбовка.

2. Дополнительное уплотнение

Дополнительное уплотнение бетона является еще одной мерой для повышения или гарантии качества. В зависимости от схватывания дополнительное уплотнение можно проводить через час или позже после основного уплотнения. Во всяком случае, его нужно проводить в то время, когда бетон еще остается пластичным. Это видно, например, при уже упомянутом стекании (закрывании поверхности) бетона при вынимании булавы вибратора. Благодаря дополнительному вибрированию можно закрыть пустоты, образовавшиеся под горизонтальными арматурными стержнями или выемками. Включения воды и воздуха под крупным зернистым заполнителем в зоне между свежеуложенной бетонной смесью и опалубкой или в зоне расширения опалубки поднимаются к поверхности и удаляются. Таким образом достигается дальнейшее уплотнение структуры бетона и уменьшается образование дефектов и трещин.
Прежде всего, дополнительному уплотнению в верхней части должны подвергаться узкие, высокие и быстро бетонируемые конструкции (например, колонны и стены).
Дополнительное уплотнение горизонтальных бетонных поверхностей может производиться как способ обработки поверхности (машины для затирки бетона). Таким образом можно уменьшить образование усадочных трещин.

3. Производство бетонных работ при холодной погоде и во время мороза

При холодной погоде наблюдается замедление схватывания и нарастания прочности бетона. При температуре хранения 5 °С требуется в два раза больше времени, чтобы бетон достиг такой же прочности, как бетон, хранившийся при температуре 20 °С (таблица 1).
При температуре, близкой к температуре замерзания, набор прочности бетона практически прекращается. Если свежий бетон замерзает, то его структура может нарушиться и разрушиться. После достижения свежим бетоном определенного созревания он в состоянии выдержать однократное замерзание без продолжительного разрушения его структуры. Это обеспечивается соответствующим составом бетонной смеси и защитой от низких температур в процессе выдерживания. Однократное замерзание свежего бетона, не вызывающее повреждение, возможно,

- если при укладке бетона и в течение трех последующих дней его температура не превышала +10 °С или
- при испытании на твердение его прочность составила не менее 5 Н/мм².

Таблица 1: Время твердения бетона, необходимое для достижения достаточной стойкости к замерзанию

Такой бетон после замерзания и оттаивания продолжает набирать прочность как обычно, если необходимое выдерживание было проведено надлежащим образом.
К эффективным мерам для производства работ по бетонированию в зимнее время относятся:

- использование цемента с быстрым набором прочности и высоким тепловыделением,
- повышение содержания цемента,
- отказ от использования добавок и заменителя цемента,
- снижение водоцементного отношения,
- короткое время транспортировки от завода до строительной площадки,
- снижение времени ожидания на строительной площадке и
- использование теплого бетона.

При низкой температуре присадки могут оказать положительное влияние на свойства бетона. Путем снижения расхода воды при сохранении удобоукладываемости разжижители бетона уменьшают водоцементное отношение. Ускорители могут применяться только в исключительных случаях, и после консультации с опытным технологом по бетону. Воздухововлекающие добавки повышают морозостойкость и устойчивость к воздействию размораживающих солей в жестком бетоне, однако они не способствуют улучшению свойств свежего бетона при замерзании. Замедлители, как правило, не используются.
Необходимая минимальная температура свежей бетонной смеси приведена в таблице

2. При температуре воздуха < 5 °С при использовании бетона классов контроля 2 и 3 необходимо измерить температуру свежего бетона и записать показания в журнал строительных работ.

Таблица 2. Минимальная температура свежеприготовленной бетонной смеси

Если свежий бетон или компоненты его исходных веществ будут подвергаться нагреванию в холодное время года, необходимо обратить внимание на то, что температура свежего бетона не должна превышать +30 °С. Леса, опалубку и другие вспомогательные средства можно убирать только тогда, когда бетон достиг достаточной прочности. В холодную погоду и в мороз бетон достигает нужную прочность значительно дольше, чем в нормальных условиях (см. таблицу 1). В случае сомнения необходимо провести испытание на твердение или определение степени созревания бетона.
Температуру свежеприготовленной бетонной смеси можно легко повысить путем подогревания добавляемой воды. Прежде чем добавлять цемент, имеющую температуру выше 70 С, сначала необходимо перемешать с зернистым заполнителем. Тем самым можно избежать преждевременной жесткости бетона.

Температуру свежего бетона можно повысить также путем разогревания зернистого заполнителя. Температуру бетона при содержании цемента ок. 300 кг/м можно определить по следующей приближенной формуле:

T_bo = 0,1 • T_z + 0,2 • T_w + 0,7 • T_g [°C]

T_bo = температура свежеприготовленной бетонной смеси
T_z = температура цемента
T_w = температура воды
T_g = температура зернистого заполнителя

При приготовлении бетонной смеси нельзя использовать замерзший зернистый заполнитель. Опалубка и арматура должны быть очищены от снега и льда.
Бетонирование нельзя проводить на замерзшем строительном грунте, замерзших строительных элементах и участках земли.

Перед продолжением работ по бетонированию поврежденный морозом бетон необходимо удалить. После укладки необходимо обеспечить хорошую теплозащиту свежего бетона, чтобы уменьшить теплоотдачу и поддерживать температуру твердения на соответствующем уровне. Следует своевременно подготовить необходимые меры безопасности и использовать их в полном объеме в нужный момент времени. Они зависят, в частности, от погодных условий, вида и размеров строительной конструкции, а также от опалубки.

В зимнее время не разрешается использовать воду при уходе за бетоном. В периоды кратковременных морозов достаточно использовать теплоизолирующее покрытие (например, обшивку из досок, соломенные или тростниковые циновки, легкие строительные плиты и циновки из искусственного материала). Покрытие целесообразно с обеих сторон защитить от промокания с помощью пленки. Циновки из искусственного материала, кашированные пленкой, очень хорошо подходят и просты в использовании. При сильном морозе или в периоды длительных заморозков необходимо подогревать воздушную прослойку, окружающую свежий бетон. При этом необходимо обратить внимание на то, чтобы поверхность бетона не высыхала. Это может быть достигнуто с помощью защитного ограждения (например, рабочая палатка).
Для определения видов ухода за бетоном смотри также спецификацию B 8 «Выдерживание бетона и ход за ним».
Если планом предусмотрено проведение строительных работ в зимнее время года, следует обратить внимание на инструкцию Союза производителей бетона и строительной техники (DBV) «Производство бетонных работ в зимнее время года».

4. Производство бетонных работ при жаркой погоде

Если при жаркой погоде температура свежего бетона поднимается до 25...30 °C, консистенция бетона снижается и бетон затвердевает быстрее. Это необходимо учитываться при транспортировке товарного бетона. При высокой температуре затрудняется получение нужной консистенции бетонной смеси за период времени, необходимый для ее укладки, что требует повышенной точности и внимательности. Поэтому температура свежеприготовленной смеси должна быть низкой и по возможности необходимо использовать низкотермичный цемент с медленным набором прочности.

При жаркой погоде во время приемки температура свежеприготовленной бетонной смеси не должна превышать 30 °C, если соответствующие мероприятия не позволят установить, что такая температура не будет оказывать отрицательного влияния. Так как многие присадки меняют свое действие при высоких температурах, необходимо провести первичные испытания с ожидаемой максимальной и минимальной температурой, прежде всего при использовании добавок, замедляющих схватывание бетонной смеси.

При использовании транспортного бетона необходимо избегать продолжительного перемешивания и задержки в приеме-передаче бетонной смеси, а также предусмотреть в случае необходимости меры по охлаждению транспортных средств (например, оросительное устройство). Целесообразным может быть также укладка бетонной смеси в прохладное время суток (утром, вечером, ночью). В особых случаях для охлаждения бетона можно использовать жидкий азот или чешуйчатый лед.

При высокой температуре имеется опасность, что поверхность свежеуложенной бетонной смеси будет быстро высыхать. Испарение усиливается при ветреной погоде. Для того чтобы избежать возможных повреждений открытых поверхностей бетонных конструкций в результате образования трещин и потери влаги, бетон сразу же после производства или после снятия опалубки должен быть подвергнут дополнительной обработке. Критический период времени, когда образуются усадочные трещины, часто начинается через час после приготовления и может продолжаться от 4 до 16 часов. При приготовлении бетона класса контроля 2 и 3 при температуре воздуха, превышающей 30 °C, необходимо записывать температуру свежеприготовленной бетонной смеси в журнал строительных работ.