Уплотнение свежего бетона

Главные и важнейшие качества бетона, такие как прочность на сжатие и водонепроницаемость зависят от его хорошего уплотнения. В железобетоне арматура должна быть окружена бетоном без пустот. Это требование является важным, поскольку, таким образом, достигается защита от коррозии. Предпосылкой для хорошего уплотнения является состав бетона, при котором более мелкие частички заполняют промежутки между более крупными частичками. Цементный раствор полностью должен обволакивать зерна заполнителя. Кроме того, должно оставаться еще достаточно раствора для того, чтобы заполнять оставшиеся маленькие поры. Возможности уплотнения бетона ограничены. Бетон с пористостью 1—1,5% при равномерном распределении пор в теле бетона называется полностью уплотненным.
Устройства для уплотнения бетона
Устройства для уплотнения бетона создают механические колебания, которые передаются на свежеуложенный бетон. Колебания, как правило, создаются центробежными силами, когда масса вращается на определенном расстоянии от центра тяжести источника колебаний. Приводом может служить двигатель внутреннего сгорания, электромотор или двигатель на сжатом воздухе. По их применению различают глубинные вибраторы, наружные вибраторы (опалубочные вибраторы), поверхностные и машинные трамбовки. При работе с устройствами, оснащенными электрическим приводом требуется соблюдение соответствующих мер безопасности против поражения электрическим током.
Методы уплотнения бетона
Методы уплотнения бетона могут быть различными. Выбор метода уплотнения бетона зависит от консистенции бетона и его марки. С помощью трамбовки машинными или ручными трамбовочными машинками можно уплотнять жесткий бетон. Предпосылкой для применения машинных трамбовок являются относительно большие размеры сечения конструкций, которые не армированы или слабо армированы. Обычно трамбуют каждый слой бетона в отдельности. Полностью уплотненный слой не должен быть толще 15 см. Трамбовка может быть окончена, когда бетон станет мягким и образуется сплошная поверхность.
С помощью вибрации уплотняется пластичный бетон. При уплотнении глубинным вибратором вибрирующая колба погружается в свежеуложенный бетон. При этом колебания распространяются кругообразно. Вибрирующая колба погружается под собственным весом в бетон и при медленном вытягивании замыкает место погружения. Величина вибратора зависит от размеров строительной конструкции и от расстояния между стержнями арматуры. Большие вибраторы не могут проходить в узкую опалубку, так как узкая опалубка под воздействием создаваемых ими усилий распирается.
При малом расстоянии между стержнями арматуры следует применять вибраторные колбы меньшего диаметра и соответственно уменьшать расстояния между местами погружений. В отдельных случаях необходимы особые проходы вибрирования. При уплотнении глубинными вибраторами необходимо поступать следующим образом. Бетон необходимо равномерно распределить, а затем уплотнять. Бетон никогда нельзя распределять с помощью вибратора, поскольку это может создать участки, различные по консистенции. Вибраторную колбу следует быстро погружать и при этом вести ее вертикально.
Вибрировать необходимо до тех пор, пока из бетона не перестанут выходить пузырьки воздуха. На месте вибрирования образуется плоская кругообразная поверхность, которая свидетельствует об успешном уплотнении бетона. Вибраторную колбу необходимо вынимать из бетона медленно, чтобы могла образоваться закрытая поверхность, на которой собирается ограниченное количество растворного жидкого теста. Расстояния между местами погружениями следует выбирать таким образом, чтобы не было неуплотненных клиньев и пазух. В качестве ориентировочной формулы можно выбирать устройства средней производительности, с тем, чтобы расстояние между точками погружения в см не было больше диаметра вибраторной колбы в мм. На практике расстояние от 50 до 60 см рассматривается как верхний предел.
Слишком долгое вибрирование может привести к расслоению бетона. При этом водянистая составляющая цементного клея всплывает наверх. Вибраторную колбу следует приближать к опалубке не более чем на 10—20 см, так как она в этом случае будет колебаться вместе с бетоном и вибратором и бетон рядом с опалубкой может расслаиваться. Такое расслаивание может привести к получению негладких и неоднородных бетонных поверхностей, которые особенно нежелательны в случае лицевого бетона. Вибраторы не должны соприкасаться с арматурой. При этом колба вибратора может быть повреждена. Кроме того, бетон может частично отделяться от арматуры. Это можно увидеть по появлению воды в непосредственной близости от арматурных стержней. В конструкциях, которые бетонируются многими слоями, например в стенах, следующий бетонный слой может уплотняться вибрацией не позже чем через час после укладки.
Вибратор должен погружаться на 10—20 см в нижний, уже уплотненный слой. При этом существующее жидкое растворное тесто нижнего слоя смешивается с новым слоем бетона и обеспечивается хорошее сцепление между слоями. Высоты слоев бетонирования следует выбирать в зависимости от уплотняющего действия глубинного вибратора. В случае устройств средней производительности, которые применяются на строительных площадках жилищного и промышленного строительства, высота слоя должна составлять от 40 до 60 см. Свежий бетон может уплотняться после укладки. При этом пустоты под горизонтальными стержнями арматуры, а также усадочные и осадочные трещины будут закрываться. Дополнительное вибрирование может производиться только до тех пор. пока бетон снова не станет пластичным и будет закрываться после вытягивания колбы вибратора.
После окончания процесса вибрирования вибратор следует вынуть из бетона и только после этого отключить. Наружные вибраторы применяются в основном при изготовлении сборных железобетонных конструкций и на бетонных заводах. Так как уплотняющее действие распространяется только на 25 см в глубину, то этот вид уплотнения подходит преимущественно для тонких конструкций, таких, как стены, балки и конструкции с высококачественными поверхностями лицевого бетона. Вибраторы укрепляются на элементах жесткости опалубки. Этим обеспечивается равномерное распространение колебаний.
Следует следить за тем, чтобы наружный вибратор действовал перпендикулярно главным элементам жесткости. Расстояния между вибраторами принимаются в зависимости от величины вибратора, от состава бетона и от вида опалубки. Бетон должен быть жестче, чем при применении глубинного вибрирования. Например, водоцементное отношение должно оставлять 0,40 и величина растекания — от 28 до 36 см.
С помощью штыкования уплотняется в основном мягкий и текучий бетон. Такой бетон не может уплотняться с помощью обычных устройств, так как в противном случае наступает отслоение бетона. При распределении текучего бетона уже при укладке следует производить штыкование, до тех пор пока все воздушные пузыри полностью не лопнут и не образуется равномерно плотная структура.
Бетон, не требующий дополнительного уплотнения (самоуплотняющийся бетон)
Вибрирование с помощью глубинных вибраторов может отпасть, если применять самоуплотняющийся бетон. При добавлении определенных объемов высокопроизводительных пластификаторов в сочетании с высоким содержанием каменной муки в качестве заполнителя самоуплотняющийся бетон получает особенно хорошую текучесть (вязкость) без расслоения. Получаются свободные от пор поверхности бетонных строительных конструкций.
Самовыравнивание по высоте на большой площади облегчает распределение бетона. С помощью самоуплотняющегося бетона можно изготавливать бетонные элементы с закладной арматурой или сложных форм без особых затрат на уплотнение.