Полагане на бетон

Технологии и механизация

Полагането на бетон не е сложен процес, но трябва да се извършва в съответствие с многобройни правила и препоръки. Само в този случай е възможно да се постигнат висококачествени резултати, свързани с максимална якост и дълготрайност на конструкцията. В статията ще разкажем за особеностите на свежата бетонна смес, за полагането на бетон при положителни и отрицателни температури, за полагането на бетон с автобетонпомпа.

Текст: списание Строители

Полагането на бетон се извършва по различни начини, някои от които са подходящи за създаване на фундаменти, а други за бетониране на колони, стени и монолитни подови плочи. В същото време доброто смесване на бетона и равното полагане (изливане) невинаги е лесна задача. В много ситуации това просто не може да се направи ръчно, особено при изграждане на големи и сложни обекти. В такива случаи се налага да се използват машините - бетоновози-смесители и автобетонпомпи. С тези съвременни технологични средства изливането на бетон протича много по-бързо. От друга страна всички работи по полагането се извършват с най-висока точност, което е невъзможно да се постигне ръчно.

Спестяват се работна сила и финансови средства. Известно е, че бетонната смес се получава чрез добавяне на портланд цимент, пясък и чакъл, като се спазва съотношение 1:2:4. Добавя се също вода, за да се свържат химически компонентите. Затова при изграждане на малки конструкции, извършване на монтажни или довършителни работи, може да се използва обикновена бетонобъркачка, лопати и ръчно бутащи колички. С тяхна помощ бетоновата смес може да се излива в кофраж, което е удобно при издигане на фундаменти и стени, полагане на плочи. Бетонирането на различни елементи и конструкции се извършва като се вземат предвид техните конструктивни характеристики и изисквания.

Особености на бетонната смес 

Бетонната смес трябва да бъде положена в зависимост от температурата й, от 45min до 90min след пристигането й на строителната площадка. Ако времето за полагане е повече от 1,5 часа, трябва предварително да се предупреди производителя на бетона. В случай на неспазване на времето за полагане, производителят на бетон не може да гарантира класа на бетона по якост на натиск. Не се допуска добавяне на вода в доставената готова бетонна смес, тъй като това води до намаляване на якостта на натиск на проектирания бетон. Когато се добавя вода, отговорността за промяна на свойствата на бетона е изцяло на отговорния ръководител, който го е поръчал. За увеличаване обработваемостта на бетона в малки строителни обекти може да се използва пластификатор. Пластификаторът се добавя към бетонобъркачката преди полагане на бетонната смес. Минималното време за смесване е 5 min.

Преди полагане бетонната смес трябва да е хомогенна. За излети се считат бетонните смеси, които имат плътна структура, която не се разрушава по време на процеса на изпомпване. Това означава, че в такъв бетон всички твърди частици са заобиколени от вода и могат да се движат една спрямо друга. Освен това, компонентите на сместа трябва да бъдат импрегнирани с течност във всички напречни сечения през целия процес на транспортиране. Налягането в бетона се разпространява само чрез вода, а хидравличното съпротивление в сместа трябва да бъде по-високо от триенето във външния слой. От голямо значение за изпомпването е съставът на бетона в обхвата на най-малките фракции. Циментът и добавките осигуряват „смазване“ на стените на тръбата, намалявайки коефициента на триене, а също „опаковат“ и зърнестата структура на сместа.

За да може да се изпомпва бетонната смес, тя трябва да има състав, който осигурява постоянна крива между пределните стойности на разпределителните криви за размера на частиците А и В (съгласно БДС EN 206:2014). Сместа трябва да съдържа не по-малко от 240kg/m³ цимент и не по-малко от 400kg/m³ прахообразен пясък и зърна с размер не повече от 32mm. Съдържанието на частици с максимален размер не трябва да бъде по-голям от 1/3, от диаметъра на тръбопровода, през който ще се изпомпва сместа. От консистенцията на бетонната смес, зависят нейната твърдост и лесното й изливане. Като се има предвид постоянното качество на бетона, този показател се определя не от водо-циментовото съотношение, а от количеството на циментовата смес.

Консистенцията на бетонните смеси непрекъснато се променя от момента, в който напускат бетоносмесителите, докато стигнат до мястото на полагането. Този процес е известен като "набиране на якост"- постигане на максимална якост на бетона. В условия на изключително ниски или високи температури на околната среда, температурата на прясно приготвена бетонна смес е от голямо значение. По време на полагането й при положителни температури на околната среда, тя трябва да бъде в диапазона от +5°C до +30°C. При температури под -3°C бетонът трябва да има температура най-малко +10°C.

Полагане на бетон при положителни температури

Доброто планиране на бетонирането, като скорост на полагане, метеорологични условия, даване на поръчка и интервали на доставка, ще помогне за избягване на престои. Преди бетонирането е важно да се почистят повърхностите от замърсявания, отломки и други чужди вещества, за да се осигури максимална адхезия. Препоръчва се промиване на кофража преди полагане и изсушаване на повърхностите с насочен въздушен поток. Периодът на използване на свежата бетонната смес зависи от температурата на сместа, температурата на въздуха и метеорологичните условия. През лятото времето за използването й, е приблизително 2 часа. Полагането трябва да се извършва на етапи, в слоеве с еднаква дебелина.

Всеки следващ слой се полага, преди да започне втвърдяването на предишния слой. Това е важно изискване, за да се извърши навременна доставка на сместа в нужното количество, така че поради прекъсвания в доставките да няма принудително забавяне. Ако при полагането има прекъсвания (тоест следващият слой не е положен, преди втвърдяването на предишният), е необходимо да се изчака, докато якостта достигне поне 1,5MPa, след което процесът продължава. Смята се, че предишният слой е основа за по-нататъшно бетониране. Освен това максималната дебелина на слоя се определя индивидуално, въз основа на класа и други свойства на бетона, както и от особеностите на обекта.

След като бетонната смес е готова за изливане, тя трябва да бъде положена в съответната кофражна форма. В идеалния случай бетонът трябва да се излива равномерно от няколко страни на конструкцията. Идеално условие за полагане на бетонната смес в определена форма е запълване на цялото й пространство. Бетонът трябва да обгръща цялата армировка и равномерно без пропуски със собствената си маса да запълва цялото свободно пространство между стените на формата и армировката. По време на полагането на бетонната смес не трябва да се образуват празнини. Последните са в резултат на наличие на по-големи агрегати - различни фракции в бетона, което е недопустимо на практика.

Освен това армировката трябва да бъде равномерно покрита с бетон. Ако между бетона и армировката останат празнини, армировката ще започне да се окислява и ръждясва. Процесът на корозия може да доведе до разрушаване на бетонната конструкция. При полагането на бетоновата смес често изникват трудности, които са свързани с пластичността й. При полагането на бетона в него се включва много въздух. И ако се остави така, той ще бъде много порест и нетраен. За извличане на въздуха от бетонната смес и за да се направи бетонът възможно най-плътен, се използва вибрирането. За целта се използват високочестотни дълбочинни вибратори с вграден преобразувател.

Известни са и външни вибратори, които се монтират на кофража и вибрират бетона чрез него. Това е по-бърз процес, но цената на такива системи е много по-висока. Дълбочинните вибратори представляват конструкция, състояща се от специален честотен преобразувател, който действа като понижаващ трансформатор. Той подава високочестотен ток към електродвигател, който върти ексцентричен товар около прът с определена скорост. Този товар създава вибрационна сила с определена амплитуда.

Вибраторът се потапя в сместа до определена дълбочина, с цел елиминиране на газови мехурчета от състава. Честотата на вибрация е в диапазона от 2800 до 20 000 цикъла в минута, а амплитудата е 0,1-3mm. Когато се вибрира нов слой, вибраторът се въвежда на 10сm в предишния слой, за да се осигури добро смесване. Бетонът се оставя да се утаи. Така се увеличава плътността и еднородността на сместа. В същото време трябва да се има предвид, че прекомерното вибриране уврежда бетона.

Продължителността на вибрирането не трябва да бъде много кратка или много дълга. Избягва се контакта на вибратора с армировката и кофража. Изходът на въздух от бетона трябва да изглежда като „бълбукаща“ вода. Както показва строителната практика, вибрирането на бетонната смес се счита за едно от най-популярните действия за изграждане на дълготрайна конструкция. Уплътняването на сместа се счита за достатъчно, ако на повърхността се появи циментово мляко. Вибрирането на бетона се измерва с помощта на специален параметър, наречен коефициент на уплътняване. Той зависи от формата на пълнителите и от процента на вода в сместа. Добре положен е бетонът, чийто коефициент на уплътняване е в диапазона от 0,98 до 1,0. В резултат на трамбоването с този метод, съставът след втвърдяване получава редица важни свойства.

На първо място, това е увеличаване на якостта на натиск, тъй като всички нехомогенности и разслоения се елиминират. Друго предимство е повишаване на влагоустойчивостта. Порите стават по-малки, течността не може да проникне в структурата. Недостатък, е увеличаване на топлопроводимостта, тъй като монолитната маса е лоша топлоизолация. Проблемът се решава чрез създаване на външен топлоизолиращ слой. При полагане височината на падане на бетонната смес от гъвкавия ръкав на бетонпомпата не трябва да бъде по-голяма от 2m за вертикални армирани конструкции, 1m за плочи, 0,8m за колони. При изливане от по-големи височини от посочените бетонната смес се разслоява. За изравняване на повърхността се използва гребло или лопата, но не и вибратор.

В случай на бетониране на стени, бетонът се излива и уплътнява на слоеве, поне на всеки 0,5m. Колкото по-висока е външната температура, толкова по-бързо започва да се втвърдява бетонната смес. Ако е необходимо, се използват забавители на втвърдяването. В топлите месеци прясно положената смес трябва да бъде защитена от дехидратация (висока температура + пряка слънчева светлина + вятър). Бетонираната повърхност се покрива с полимерно строително фолио с коефициент на отражение на слънчевата светлина над 50% или с вещество образуващо плътен влагонепропусклив филм на повърхността, или постоянно се полива с вода.

Поливането може да се извърши само когато бетонът е достатъчно втвърден - 0,5-1,0МРа. Последващото поддържане помага да се намали вероятността от възникване на пукнатини при свиване. Повърхността трябва да се поддържа влажна през целия период на поддръжка на бетона. В същото време тя увеличава здравината на бетона и неговата устойчивост на влиянието на околната среда. Препоръчителният период за поддръжка, например на бетонен под, е 14 календарни дни. По-добре е времето за поддръжка да бъде по-дълго, отколкото твърде кратко. Най-доброто решение е най-късно да се свали кофража.

Полагане на бетон при отрицателни температури

С настъпването на студеното време не само се увеличава сложността на строителните процеси, но се и намалява възможността за използване на бетонната смес. Водата, необходима за втвърдяване и придобиване на якост, кристализира, разширява се и създава допълнително напрежение в материала. Колкото по-ниска е температурата на околната среда, толкова по-бавно се втвърдява бетонът. При температури под 0°C спира процесът на втвърдяване. Ако има опасност от понижаване на средната дневна температура под +5°С, е необходимо допълнително да се използват зимни методи за бетониране, като например използване на топъл бетон, допълнително нагряване при изливането на бетона или покриване-изолация на изсипания бетон.

Температурата на излетия бетон не трябва да пада под 0°C, докато бетонът достигне необходимата минимална якост на натиск - 5MPa. Вятърът трябва да се разглежда като фактор, засилващ влиянието на студа. Затова е необходимо възможно най-бързо след изливане на бетонната смес да се покрие навоизлятата конструкция с брезент или с топлоизолационно покритие. Втвърдяващата бетонна конструкция трябва да бъде защитена от студ и вятър, и ако е необходимо, да се нагрява 3-5 дни. По време на зимното бетониране се използва топлината на свежата бетонна смес и топлината, отделена по време на втвърдяването на бетона. Бетоновата смес с по-висок клас на якост на натиск, отделя повече топлина по време на втвърдяване, която трябва ефективно да се използва.

Важно е също старателно да се почистят повърхностите от сняг и лед, тъй като наличието на студена вода ще наруши процеса на втвърдяване и ще повлияе неблагоприятно върху свойствата на крайния продукт. Смесването трябва да се извършва в подгрявани бетонови смесители. Водата и другите компоненти се нагряват, за да се получи температура на сместа в съответствие с препоръките на производителя. Продължителността на смесването по време на приготвянето на сместа директно на обекта, трябва да се увеличи с 25%. Необходимо е да се предотврати замръзване на сместа в цялата й маса през целия период на престояване на бетона. Критични точки, са местата на контакт с основата, кофража, армировката.

Съответно, ако има риск температурата на сместа да падне под критично ниво - +3°С, конструктивните елементи трябва да се затоплят. Затова се използват различни методи. Доста често срещан метод е отопление на конструкцията. Използва се специална система от тръби, разположени в пряк контакт с кофража. Водата се загрява до температура от около 60-80°С. В този случай е необходимо да се гарантира спазването на няколко изисквания. На първо място, не може веднага да се пусне вода с дадена температура, тъй като резултатът може да стане доста неблагоприятен за експлоатационните показатели. Причината е вероятността за моментално втвърдяване.

Друго не по-малко важно изискване е необходимостта да се премахне контактът на водата със самия състав. Сместа вече съдържа определено количество от този компонент и нейното увеличаване ще доведе само до разреждане. Донякъде подобен метод е не нагряване на сместа отвън, тъй като температурата й вече е повишена. Зимното бетониране от този тип е доста често срещано поради факта, че не е необходимо да се използват различни видове специализирано оборудване или създаване на допълнителни конструкции. Извършва се постепенно нагряване на използваната смес, докато температурата достигне 55-75°С. Такъв състав се втвърдява много по-бързо и поради тази причина има сериозно ограничение по отношение на метода на смесване. Той трябва да се извършва само на строителната площадка, в противен случай сместа просто няма да има време да стигне до желаното място.

При зимно бетониране от този тип се предполага, че когато съставът достигне температурата на околната среда, той ще има време да премине в твърдо състояние и постепенно да набере якост. Оптималното протичане на такива процеси е възможно, когато температурата на сместа е около 20°С. Минималната стойност е 10°С, защото при по-ниски параметри, има известно забавяне. За запазване на топлината, при зимното бетониране се използва техниката на покриване на конструкцията.

Например има възможност за покриване на фундамент със защитен покриващ филм и запълването му отгоре с пръст или сняг. Вибрирането на бетона трябва да отнеме повече време-увеличение най-малко с 25%. Друг често използван метод на зимно бетониране е влагането на специални противозамръзващи добавки. Съвременните добавки могат да променят свойствата на бетона и да предотвратят замръзването му при ниски температури до -20°С. За да се осигури максимална ефективност, веществото се въвежда в състава в строго определени пропорции. Ето защо е необходимо да се спазват препоръките и климатичните режими, обявени от производителя на сместа.

Механизация

Бетонирането с помощта на автобетонпомпи (АБП) е един от прогресивните методи за механизирано подаване и разпределение на бетоновата смес, повишавайки качеството и ефективността на работата. Те са предназначени само за изпомпване на бетонната смес, доставена с автобетоновоз-смесител, на обекта. Бетоновозите са с товаровместимост до 12m3. Изработени са от специална стомана с високо съдържание на манган и бор, което увеличава експлоатационния им срок с една трета. Особено препоръчително е да се използват АБП при бетониране на конструкции в тесни условия, както и на плътно армирани и вътрешни конструкции на сгради, където е трудно да се подава сместа по други начини. АБП с хидравлично задвижване са конструктивно по-съвършенни и по-надеждни от механично задвижваните.

Цялата хидравлична система и лагерите са разположени извън зоните за смесване и разпределение на сместа. Подаването на бетонен разтвор, както и движенията на разпределителната стрела, се извършва с помощта на мощна хидравлична помпа. Тя също контролира засмукването и подаването на свежия бетон в необходимата посока. АБП има тегло до 36t и може да изпомпва бетон  до 200m³/h на разстояние до 2000m хоризонтално, или до 600m вертикално. За да издигне стрелата си, АБП първо трябва да бъде закрепена към опорите. Възможностите за използване на АБП до голяма степен зависят от размера на габаритите за разгъване на опорите.

На строителната площадка трябва да се предвиди минимална площ за поставяне на бетонна помпа с размери 2,6×5,2m. Условията за инсталиране на АБП на много обекти са ограничени, тъй като те са разположени в райони с гъсто градско застрояване или по натоварени пътища. Ъгълът на въртене на стрелата е 360°, което я прави гъвкав и универсален инструмент на обекта. Разпределителните стрели могат да имат различни работни диапазони-с 4, 5 и 6 секции с подвижни колена, при минимална вибрация. Радиусът им на действие е до 50m. Липсват мъртви зони. Стрелите осигуряват бързо и висококачествено подаване на бетон на почти всяка проектна височина по време на строителството на многоетажни и други сгради.