Все о работе со специальными цементами.

Классификация, свойства, виды специальных цементов

Currently browsing бетон и бетонирование

Устройство по грунту монолитного железобетонного перекрытия путепровода

Для сокращения времени разрыва в движении транспорта и пешеходов применяют новый способ устройства монолитного железобетонного перекрытия тоннеля или путепровода. Сущность его заключается в том, что после устройства опор сразу же приступают к строительству монолитного перекрытия по грунту. После необходимого выдерживания бетона открывается движение транспорта по перекрытию путепровода, а под ним начинается разработке грунта с последующим выполнением дорожных, электромонтажных, сантехнических и отделочных работ.
По такому принципу был построен путепровод в Москве на пересечении Минского шоссе с магистралью Кашира — Рублево (по проекту Мосинжпроект). Пролетное строение путепровода запроектировано как неразрезная двухпролетная монолитная железобетонная плита толщиной 660 мм по 20 м в каждом пролете. Опирается она на монолитный железобетонный ростверк,
который покоится на набивных сваях типа «Беното» диаметром 1200 мм, длиной 15 м. В крайних опорах сваи располагаются через 4 м друг от друга, а по средней оси — через 6 м.
Расчетная нагрузка на каждую сваю в крайней опоре составила 380 т, а в средней — 450 т. Для уменьшения изгибающих моментов как в пролетах, так и на средней опоре запроектированы консольные противовесы. Основание было выравнено в соответствии с продольным уклоном слоем стабилизированного грунта, сверху которого уложена опалубка из досок толщиной 50 мм (по грунту или по брусьям сечением 100X140 мм). Чтобы нижняя плоскость плиты была гладкой, на доски опалубки уложен слой фанеры. Для разработки грунта в начальный период под плитой
пролетного строения вдоль средней опоры сделаны выемки по оси.

Охрана труда при производстве бетонных работ

До начала бетонных работ необходимо проверить исправность тары для подъема и укладки бетона. При укладке бетонной смеси с помощью автомобильного крана разгрузку бадьи можно производить лишь тогда, когда она будет находиться от поверхности конструкции не выше 1 м.
Если бетонную смесь транспортируют бетононасосами, то необходимо: до начала работ очистить замковые соединения бетоновода, плотно их запереть, а сам бетоновод испытать гидравлическим давлением, в 1,5 раза превышающим рабочее; у выходного отверстия бетоновода установить козырек-отражатель, а в период очистки бетоновода сжатым воздухом поставить деревянный щит с небольшим наклоном в сторону бетоновода. Все рабочие при этом должны быть удалены от выходного отверстия бетоновода на расстояние не менее 10 м. При очистке бетоновода давление сжатого воздуха не должно превышать 1,5 МЛа, а последние два звена необходимо очищать при давлении, близком к атмосферному. Снимать отдельные звенья бетоновода, а также производить ремонт замковых соединений разрешается полько после прекращения работы бетононасоса. Моторист бетононасоса должен быть связан системой сигнализации с рабочими, укладывающими бетонную смесь.
Применяемые для спуска бетонной смеси лотки, виброжелоба, вибропитатели, хоботы и виброхоботы следует содержать в исправном состоянии, хорошо закреплять, а электропроводку заключать в резиновые шланги.

Другие способы производства бетонных работ в зимних условиях

Укладку бетона в тепляках производят в исключительных случаях при наличии технико-экономического обоснования. Тепляки возводят при строительстве подземных коллекторов, тоннелей, опор мостов и подпорных стенок из инвентарных легких элементов или в виде пневматических сооружений над участком укладки бетона. В закрытом замкнутом пространстве под тепляком нагревается воздух различными источниками теплоты до заданной величины. Когда бетон при положительной температуре в тепляке (не ниже 5°С) наберет прочность, предусмотренную проектом, тепляк демонтируют или на колесах перекрывают на новую позицию.
Если котлован или траншею ленточных фундаментов заглубляют в талый грунт на 1/3 максимальной глубины промерзания, то твердение бетона может происходить за счет использования теплоты, которая накоплена грунтом в период летнего времени. Бетон в такие траншеи или котлован необходимо укладывать с температурой не ниже 10 °С. Для уменьшения тепловых потерь в атмосферу траншеи сверху перекрывают утепленными щитами.
Применяя вышерассмотренные способы теплообработки бетона в зимних условиях, необходимо соблюдать следующие режимы. Одностадийный режим применяют для термосного выдерживания бетона, который укладывают с начальной температурой 20...30 °С. После утепления бетона его температура несколько повышается за счет экзотермии цемента, а за время бетон остывает до 0 °С и набирает необходимую прочность.

Паропрогрев бетона

Паропрогрев применяют для ускорения процесса твердения бетона в тех случаях, когда невозможно применить ни один из выше-рассмотренных способов или при теплообработке тонкостенных конструкций.
Используют периферийный паропрогрев, при котором вокруг конструкции создается паровая рубашка, и внутренний, когда пар пропускается по трубкам, уложенным в толще возводимой конструкции. По первому способу вокруг колонны устанавливают утепленные щиты, образующие паровую рубашку. По гибкому шлангу от котла подается пар под давлением не более 0,07 МПа. В паровой рубашке должна быть относительная влажность среды 95...100 %. Чтобы исключить большие перепады температур по высоте колонны, паровые рубашки устраивают с заглушками через каждые 2...3 м. В каждый отсек паровой рубашки пар подается своим шлангом.
Равномерность прогрева плиты перекрытия достигают при двустороннем паропрогреве. В этом случае сначала пар поступает в нижнюю паровую рубашку, а затем в верхнюю через отверстие в плите. Для уменьшения тепловых потерь в атмосферу и предохранения от увлажнения настил сверху покрывают слоем толя и опилок. Эффективность тепловой обработки бетона в балках достигается применением температурных скважин.

Электропрогрев бетона

Электропрогрев бетона можно производить с помощью электродов, термоактивной опалубки, термоактивного гибкого покрытия и греющих проводов.
Электродный способ применяют для теплообработки бетона в конструкциях с Мп=8...20. Он основан на пропуске электрического тока между электродами через бетонную среду, в которой, как в добавочном сопротивлении, выделяется теплота.
В зависимости от расположения электродов по отношению к прогреваемой конструкции они подразделяются: на внутренние (глубинные) — закладываемые в тело бетона; плавающие — укладываемые на поверхность бетона или слегка втапливаемые в него; нашивные — прикрепляемые к внутренней поверхности опалубки коробов или инвентарных щитов.
Для достижения равномерного распределения электрического и температурного поля в прогреваемом бетоне электроды должны находиться на определенном расстоянии друг от друга. Несоблюдение этого условия приводит к нарушению температурного режима, к перегреву бетона в приэлектродных зонах с интенсивным выпариванием из него влаги. Отсутствие необходимого количества воды для гидратации цемента приводит к снижению прочности бетона.
Минимальное расстояние между электродами и арматурой принимают при напряжении 52, 65, 87, 106 и 220 В соответственно 5, 7, 10, 15 и 500 мм. Так как расстояние 500 мм между электродом и арматурой выдержать в обычных железобетонных конструкциях практически невозможно, то при напряжении 220 В прогревают бетон неармированных конструкций. При малых размерах балок или колонн, в которых невозможно выдержать эти расстояния, электроды должны быть изолированы в местах примыкания или приближения к арматуре. Изоляцию выполняют в виде эбонитовых трубок, надетых на электрод, или оберткой его двумя слоями толя.
Чем меньше расстояние между электродом и арматурой, тем больше нагревается бетон между ними. Расстояние между одиночными электродами при напряжении 52, 65, 86 и 106 В принимают соответственно 20, 25, 30 и 40 см.

Термообработка бетона с применением генераторов инфракрасных лучей, индукционного способа и электротермоса

Работа генераторов инфракрасных лучей основана на использовании свойств инфракрасных лучей (электромагнитные колебания с длиной волны 0,76...500 мкм), которые, попадая на поверхность твердого тела, поглощаются им с преобразованием лучистой энергии в тепловую.
Генераторы инфракрасных лучей (ЭТ и трубчатые) применяют для самых различных целей — предварительного обогрева основания, арматуры, металлической опалубки, полости стыкуемых элементов в швах сборных конструкций, а также тепловой обработки уложенного бетона (особенно в густоармированных стыках).
Для теплообработки тяжелого бетона в шпонках вертикальных стыков панельных домов используют греющую опалубку. Плоскость, прилегающая к прогреваемым панелям, покрыта чер-
ным жаростойким лаком (для увеличения поглощающей способности). До замоноличивания стыка его полость предварительно прогревают генератором инфракрасных лучей в течение 0,5 ч до температуры 20 °С, а затем укладывают бетонную смесь с температурой не менее 10 °С. В местах расположения закладных стальных элементов применяют тяжелый бетон М200 на мелком щебне крупностью 5...10 мм, а на остальной части шва — легкий бетон.
Режим теплообработки бетона определяют расчетом в зависимости от температуры наружного воздуха, модуля поверхности, марки бетона, водоцементного отношения, необходимой прочности бетона в конце теплообработки и в среднем принимают: предварительное выдерживание при температуре 5...8°С— 1,5...3 ч; изотермический прогрев при температуре бетона 70 °С — 6... 10 ч и остывание до 5 °С при температуре воздуха —20 °С — до 20 ч. Указанный режим обеспечивает нарастание прочности бетона к концу его остывания 60...70 % от R28. Расход электроэнергии составляет в среднем 120... 150 кВт-ч на 1 м3 бетона ( в зависимости от температуры наружного воздуха). Для рационального использования электроэнергии включение и выключение генератора инфракрасных лучей обеспечивается автоматическим потенциометром ЭПЛ-120.

Применение бетонов с противоморозными добавками

Бетоны с противоморозными добавками приготовляют с применением нитрита натрия NaN02 и поташа K2CO3. Для изготовления конструкций неармированных или с нерасчетной арматурой с защитным слоем бетона не менее 50 мм бетон формуют с добавками солей хлористого натрия (NaCl) в сочетании с хлористым кальцием (СаС12). Роль противоморозных добавок состоит в том, чтобы снизить температуру замерзания воды и тем самым продлить срок гидратации цемента.
Противоморозные добавки применять нельзя: при устройстве пролетных строений мостов; изготовлении предварительно напряженных конструкций; в конструкциях, подвергающихся динамическим нагрузкам, расположенных в зоне переменного уровня воды, находящихся в непосредственной близости (до 100 м) к источникам постоянного тока высокого напряжения, эксплуатируемых при относительной влажности воздуха более 60 % (если в зернах заполнителей размером более 0,12 мм имеется реакционноспособный кремнезем); при возведении монолитных дымовых и вентиляционных труб.

Способ термоса

Твердение бетона при этом способе происходит с использованием того количества теплоты, которую он получил в период приготовления (от подогрева воды и инертных материалов), и теплоты, выделяемой цементом в период его гидратации (экзотермии). Суммарного количества теплоты должно быть достаточно, чтобы в определенной среде при остывании бетона до 0°С он набрал бы необходимую прочность. Это условие определяют уравнением теплового баланса, предложенным проф. В. Г. Скрамтаевым.
Продолжительность остывания бетона зависит не только от объема конструкции, но. и от ее формы, т. е. величины поверхности охлаждения.
Зная, какую прочность должен иметь бетон к моменту его замерзания при средней температуре, находим срок выдерживания в сутках (по таблицам). Задаваясь расходом цемента с определенным тепловыделением, значением коэффициента, определяем требуемый коэффициент теплопередачи, а по нему и толщину слоя утеплителя.
При укладке бетонной смеси по способу термоса на ранее уложенный и замерзший бетон поверхность последнего должна быть отогрета на глубину, предусмотренную проектом. При температуре воздуха ниже —10 °С арматура диаметром более 25 мм, а также арматура из жестких прокатных профилей и крупные металлические закладные части должны быть перед укладкой бетонной смеси отогреты до положительной температуры.

Теоретические основы зимнего бетонирования

Вопросами зимнего бетонирования в дореволюционной России занимались русские ученые Н. И. Богданов, Н. А. Житкевич, И. А. Киреенко, а в Советском Союзе начиная с первой пятилетки и позже советские ученые С. А. Миронов, В. Н. Сизов, Б. Г. Скрамтаев, А. Е. Десов, С. В. Шестоперов, В. И. Сорокер, И. М. Френкель и др.
При замерзании бетона содержащаяся в нем свободная вода превращается в твердое тело и процесс гидратации цемента, а следовательно, и твердения бетона прекращается. После оттаивания бетона твердение его возобновляется, но конечная прочность оказывается ниже, чем у бетона, твердеющего в обычных условиях. Чем в более раннем возрасте замерз бетон, тем меньше его конечная прочность. Объясняется это тем, что свободная вода (не вступившая в химическую реакцию с цементом) при замерзании увеличивается в объеме на 9 % и разрушает его неокрепшие структурные связи в свежеуложенном бетоне.
Чтобы не было потери прочности бетона в монолитных или сборно-монолитных конструкциях, к моменту замерзания бетон без противоморозных добавок должен иметь: не менее 50 % проектной прочности для бетона до М150; 40 % —для бетонов М200 и М300; 30 % — для бетонов М400 и М500;

Устройство по грунту монолитного железобетонного перекрытия путепровода

Для сокращения времени разрыва в движении транспорта и пешеходов применяют новый способ устройства монолитного железобетонного перекрытия тоннеля или путепровода. Сущность его заключается в том, что после устройства опор сразу же приступают к строительству монолитного перекрытия по грунту. После необходимого выдерживания бетона открывается движение транспорта по перекрытию путепровода, а под ним начинается разработке грунта с последующим выполнением дорожных, электромонтажных, сантехнических и отделочных работ.
По такому принципу был построен путепровод в Москве на пересечении Минского шоссе с магистралью Кашира — Рублево (по проекту Мосинжпроект). Пролетное строение путепровода запроектировано как неразрезная двухпролетная монолитная железобетонная плита толщиной 660 мм по 20 м в каждом пролете. Опирается она на монолитный железобетонный ростверк,
который покоится на набивных сваях типа «Беното» диаметром 1200 мм, длиной 15 м. В крайних опорах сваи располагаются через 4 м друг от друга, а по средней оси — через 6 м.
Расчетная нагрузка на каждую сваю в крайней опоре составила 380 т, а в средней — 450 т. Для уменьшения изгибающих моментов как в пролетах, так и на средней опоре запроектированы консольные противовесы. Основание было выравнено в соответствии с продольным уклоном слоем стабилизированного грунта, сверху которого уложена опалубка из досок толщиной 50 мм (по грунту или по брусьям сечением 100X140 мм). Чтобы нижняя плоскость плиты была гладкой, на доски опалубки уложен слой фанеры. Для разработки грунта в начальный период под плитой
пролетного строения вдоль средней опоры сделаны выемки по оси.

Комплексная механизация при устройстве асфальтобетонных покрытий на бетонном основании

Строительство асфальтобетонных покрытий на бетонном основании ведется поточным способом. В потоке участвуют отдельные звенья с комплектом машин, выполняющих земляные, бетонные работы, установку бордюрных камней и асфальтобетонные работы.
Примерная технологическая схема поточного строительства проезжей части городской улицы с асфальтобетонным покрытием на бетонном основании.
Звено I выполняет земляные работы. В зависимости от конкретных местных условий в его составе могут быть различные машины по разработке, планировке и уплотнению грунта: экскаваторы, скреперы, бульдозеры, грейдеры, катки и др. О выборе необходимых машин и механизмов, способах производства работ и подготовке земляного полотна было сказано ранее.
Звено II занимается устройством песчаного подстилающего слоя. Автосамосвалы доставляют в корыто земляного полотна песок, который разравнивается и планируется бульдозером, а уплотняется катком. Слой песка можно разравнивать, планировать и уплотнять с помощью профилировщика. Для лучшего уплотнения и перед укладкой бетона в летнее время слой песка поливается водой из поливочной машины.
Звено III устраивает бетонное основание. Товарный бетон к месту его укладки доставляется с заводов автосамосвалами, а процессы разравнивания и уплотнения бетонной смеси выполняет бетоноукладчик на гусеничном ходу. За бетоноукладчиком перемещается машина, нарезающая шов. Швы заливают мастикой с помощью приспособления, смонтированного на базе автогудронатора. Если в период ухода за бетоном не применяют пленкообразующие материалы, поверхность основания покрывают слоем песка и регулярно увлажняют либо поливочной машиной, либо автоматическими разбрызгивателями воды. Технология устройства бетонного основания со швами расширения и сжатия аналогична технологии устройства цементобетонного покрытия. Для лучшего сцепления асфальтобетонного покрытия с бетонным основанием поверхность последнего должна быть шероховатой.

Монолитные цементобехонные покрытия и основания проезжей части городских улиц

С увеличением скорости движения, интенсивности и грузоподъемности транспортных средств проезжая часть городских улиц должна быть более ровной, прочной и долговечной. Таким требованиям лучше всего удовлетворяют цементобетонные покрытия. По сравнению с асфальтобетонными они менее трудоемки, возводятся при комплексной механизации и имеют больший срок службы.
Поскольку цементобетонные покрытия относятся к жестким, они более чувствительны к неравномерным осадкам. Если в цементобетонном покрытии появляются трещины при поднятии и опускании земляного полотна (в период замерзания и оттаивания) на 8...10 мм, то в асфальтобетонном покрытии они возникают лишь при осадках 15...25 мм. Для устранения этого недостатка необходимо применять морозоустойчивое основание с общей толщиной 30...35 см (в сухих местах). Попадающая в подстилающий слой вода должна удаляться продольными дренажами. При ширине проезжей части более 9 ми продольном уклоне более 3 % кроме продольных дренажей необходимо устраивать и поперечные дренажи.
Цементобетонное покрытие может быть одно- и двухслойное толщиной 18...22 см, что зависит от категории дороги, типа основания и климатической зоны. Чтобы избежать образования трещин в покрытии и уменьшить напряжения в бетоне в период больших температурных колебаний, устраивают поперечные швы расширения и сжатия, а также продольные швы сжатия.

Подводное бетонирование

Подводное бетонирование осуществляют двумя основными методами: с применением вертикально перемещающейся трубы (ВПТ) и восходящего раствора (ВР). Укладку бетона в мешках применяют как вспомогательный метод для выравнивания основания, временного ограждения участка работ, в качестве опалубки или подводного бетонирования на глубине до 2 м, ликвидации аварийных повреждений. Метод вертикального подъема трубы и восходящего раствора используют при непрерывной укладке бетона под водой на глубине 1,5...50 м в массивные сооружения, требующие высокой прочности. Кроме того, первый метод применяют при укладке бетона под слоем бентонитового раствора при строительстве подпорных стенок транспортных пересечений тоннельного типа по способу «стена в грунте».
Для предохранения уложенного бетона от вымывания цемента и песка по контуру возводимого блока сооружения устанавливают опалубку, которая может быть как временное шпунтовое ограждение или как специально изготовленная опалубка (железобетонная, металлическая, деревянная или смешанная). Например, железобетонную опалубку применяют в качестве защитной облицовки подводного бетона в агрессивной среде, при работе на участках незащищенных акваторий (для восприятия ударного действия волн), как межблочную, которая для ускорения работ не снимается между смежными блоками.

Торкретирование

При устройстве обделки в тоннелях и подземных коллекторах, изготовлении резервуаров и труб с напряженной арматурой, а также для заделки стыков при монтаже сборных железобетонных конструкций целесообразно применять торкретирование. Сущность его заключается в том, что на поверхность забетонированной конструкции под давлением сжатого воздуха наносят тонкий слой мелкозернистой бетонной смеси (набрызг-бетон) бетоншприцмашиной или цементно-песчаного раствора (торкрет) цемент-пушкой.
Торкретная установка состоит из корпуса цемент-пушки, в которую загружают сухую цементно-песчаную или бетонную смесь, состоящую из цемента, щебня мелких фракций и песка с влажностью не более 3...5 %. Под воздействием сжатого воздуха по материальному шлангу смесь поступает к соплу, где увлажняется водой, поступающей из бака по шлангу. Образовавшийся в форсунке раствор вылетает со скоростью 120... 140 м/с и плотно наносится на бетонную поверхность конструкции. Поэтому торкрет-бетон получается плотным, водонепроницаемым, морозостойким и огнестойким.