Для обеспечения получения проектного бетона с соответствующими физико-механическими свойствами необходимо качественное уплотнение бетонной смеси.
Существуют следующие способы уплотнения бетонной смеси:
- вибрацией в процессе укладки бетонной смеси;
- методом укатки в процессе бетонирования;
- методом вакуумирования после укладки бетонной смеси.
Бетонная смесь – это многокомпонентная смесь с рыхлой структурой и упроговязкими свойствами, содержащая значительное количество воздуха. Сущность уплотнения состоит в том, чтобы удалить воздух и лишнюю воду из бетонной среды и сделать ее более плотной.
Вибрационное уплотнение бетонной смеси
Сущность вибрационного уплотнения состоит в том, что при воздействии вибрации частицы бетонной смеси совершают вынужденные колебания, перегруппировываются под действием гравитационных сил и занимают по отношению к друг другу более близкое и устойчивое положение; при этом защемленные пузырьки воздуха высвобождаются и удаляются из бетонной смеси. Режим вибрирования бетонной смеси характеризуется амплитудой, частотой колебаний и продолжительностью вибрирования.
Степень уплотнения бетонной смеси зависит от ее состава, подвижности, размеров крупного заполнителя.
Для вибрационного уплотнения используют вибраторы.
Их классифицируют по способу передачи колебаний по диапазону вибрационных параметров, по виду энергии, воздействующей на вибратор.
По способу передачи колебаний вибраторы бывают: глубинные (внутренние), наружные и поверхностные.
По диапазону вибрационных параметров:
- низкочастотные; они имеют частоту колебаний 3500 мин-1 и амплитуду до 3 мм;
- среднечастотные; у них частота колебаний 3500-9000 мин-1, амплитуда – 1,5 мм;
- высокочастотные; с частотой колебания 10000-20000 мин-1 и амплитудой 0,1-1,0 мм.
По виду энергии, воздействующей на вибратор, применяют электромеханические и пневматические вибраторы.
Уплотнение бетонной смеси глубинными вибраторами
Их применяют при бетонировании массивных бетонных конструкций, фундаментов, колонн, балок, прогонов, стен и др.
Глубинные вибраторы выпускают с вибробулавой, с виброштыком (для вибрирования бетона в густоармированных конструкциях).
Продолжительность вибрирования определяется опытным путем. Визуально можно установить уплотненную бетонную смесь по следующим внешним признакам:
- появление на поверхности смеси цементного молока;
- прекращение оседания бетонной смеси;
- прекращение появления пузырьков воздуха.
Ориентировочно, продолжительность вибрирования при одном погружении вибратора – 20-50 с.
Поверхностные вибраторы применяют при бетонировании плит перекрытий и тонкостенных «распластанных» конструкций, подготовок под полы и др. Для поверхностного вибрирования применяют виброплощадки, виброрейки и вибробрусы.
Поверхностные вибраторы должны быть жесткими, обеспечивать равномерное распределение гармонических колебаний по площади и глубине бетонируемых конструкций.
Уплотнение бетонной смеси «распластанных» конструкций осуществляется полосами. Наибольшая толщина уплотняемого слоя бетона не должна быть более 200 мм при однорядном и 120 мм – при двухрядном.
Наружные вибраторы крепят к опалубке с наружной стороны; колебания от вибратора через опалубку передаются уложенной бетонной смеси.
Уплотнение бетонной смеси укаткой. Этот метод используется при устройстве дорожных покрытий, возведении плотин и др., когда предусматривается очень высокая интенсивность бетонирования.
Уплотнение бетонной смеси вакуумированием
Сущность вакуумирования состоит в том, что введенная в бетонную смесь до укладки избыточная вода (10-15 %) после укладки извлекается из бетонной смеси. При удалении свободной воды происходит уплотнение бетонной смеси за счет заполнения ею пор, из которых извлекается вода.
Вакуумирование выполняется с помощью вакуум-установки.
Вакуум-установка состоит из вакуум-насоса с двигателем, ресивера, водосборника и приборов вакуумирования.
Вакуум-насосы применяют ротационные и поршневые. Они отличаются высокий воздухопроизводительностью (до 27 м3/мин), предельным разрежением и мощностью установленного двигателя.
В качестве ресиверов применяют герметически закрытые емкости, выдерживающие давление не менее 0,1 МПа.
Водосборники имеют относительно небольшую емкость – до 100 л; это позволяет их относительно легко перемещать в процессе перестановки приборов вакуумирования.
Приборами вакуумирования являются вакуум-щиты, вакуум-маты, вакуум-опалубки, вакуум-трубки. Вакуум-щит – это герметизированный короб (рис. 1), состоящий из верхней (1) и нижней (2) частей. Верхняя часть выполняется из водостойкой фанеры, стеклопластика, реже стали. Вакуум-щит укладывают на поверхность уложенного бетона. Нижняя часть представляет собой вакуум-полость – два слоя разделительной сетки (тканая (6) и плетеная (5). С целью исключения уноса из уложенного бетона цементных частиц вакуум-полость снизу покрывается фильтрующей тканью (7).
Вакуум-щит через систему рукавов и коллектор соединен с вакуум-насосом.
Для обеспечения герметизации вакуум-полости по всему контуру вакуум-щита приклеивают полосу мягкой резины.
Уплотнение бетонной смеси методом вакуумирования производят при бетонировании конструкции толщиной не более 300 мм.
Уплотнение бетонной смеси вакуумированием по сравнению с другими методами обладает рядом преимуществ:
- достижение сразу после вакуумирования необходимой для распалубливания прочности (0,3-0,5 МПа);
- уменьшение по сравнению с вибрированием усадочных деформаций;
- ускорение твердения бетона; прочность в возрасте 5–7 дней увеличивается на 30-40 %;
- повышение морозостойкости бетона.
