Книги по строительству

 Свойства бетона

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Раздельная укладка бетонной смеси методом «Прелакт»

По этому методу укладка производится в два этапа. При первой операции крупный заполнитель укладывают в опалубку и уплотняют. Пустоты между частицами, составляющие 30—35% общего объема, на втором этапе заполняют раствором. Очевидно, что заполнитель в таком бетоне имеет прерывистый гранулометрический состав. Крупный заполнитель перед нагнетанием раствора должен быть тщательно увлажнен или насыщен водой. Раствор нагнетается под давлением через трубы снизу вверх. Обычно раствор состоит из 1 части портландцемента, 1 части тонкоизмельченной высокоактивной минеральной добавки (например, золы-уноса под названием «алфесил») и 3—4 частей мелкого песка с достаточным для образования текучей смеси количеством воды.

Добавка, способствующая растеканию (интрузии) в количестве 1% веса цемента плюс пуццоланы вводятся с целью увеличения подвижности раствора и поддержания твердых составных частей во взвешен ном состоянии. Добавка несколько замедляет загустевание раствора. Она содержит также небольшое количество алюминиевой пудры, вызывающей расширение раствора до схватывания.

Раствор, состоящий из цемента и мелкого песка, может также смешиваться в специальном «коллоидном» смесителе, в котором цемент настолько измельчается, что он остается в суспензии до полного завершения нагнетания. Поэтому приготовляемый в два этапа бетон также из-вестей как коллоидный бетон.

Консистенция раствора выражается временем, необходимым для вытекания определенного количества раствора из специальной конической насадки (фактор текучести). Для этого способа необходима консистенция густого крема.

Раздельно укладываемый бетон дает экономию цемента, расход которого составляет 118—148 кг/мъ, но прочность получаемого бетона ограничена высоким водоцементным отношением, необходимым для достаточной пластичности раствора. Однако такая прочность обычно является достаточной, и получаемый бетон имеет более однородные свойства, чем бетон, получаемый при обычных методах укладки, так как расслоение в данном случае практически полностью устраняется. В результате получается плотный, непроницаемый, долговечный бетон.

Раздельно укладываемый бетон можно применять в местах, где неприменима обычная техника бетонирования, например в защитных экранах ядерных реакторов. Точно так же, ввиду того что крупный и мелкий заполнитель укладывают раздельно, устраняется опасность расслоения очень крупного заполнителя, особенно металлического, применяемого при защите ядерных реакторов. Вследствие отсутствия расслоения раздельно укладываемый бетон также пригоден для подводных строительных работ, где техника бетонирования несколько отличается от укладки бетона в нормальных условиях.

Усадка при высыхании в этом бетоне значительно ниже, чем в обычном, и составляет 200-10~6—400-10~6. Уменьшение усадки является результатом очень тесного контакта частиц крупного заполнителя, не оставляющего зазоров для цементного камня. Ввиду меньшей усадки такой бетон применяют для строительства водоудерживающих сооружений, а также для ремонтных работ. Низкая проницаемость этого бетона обусловливает его высокую стойкость при замораживании и оттаивании.

Раздельно укладываемый бетон можно применять в массивных конструкциях, где необходим контроль за повышением температуры: охлаждение может достигаться циркуляцией воды вокруг заполнителя, который при этом охлаждается, а затем вода вытесняется поднимающимся раствором. В холодную погоду можно применять циркуляцию горячего пара для предварительного обогрева заполнителя.

Таким образом, раздельно укладываемый бетон имеет много преимуществ, но ввиду различных практических сложностей (например, необходимость применения чрезвычайно чистого крупного заполнителя) для достижения хороших результатов при бетонировании требуется значительные мастерство и опыт.

Достаточная удобоукладываемость бетонной смеси при минимальном водоцементном отношении может быть достигнута при вакуумной обработке свежеуложенного бетона. Такой бетон обычно называют «ва-куумированным бетоном».

Процесс заключается в следующем: смесь со средней удобоуклады-ваемостью помещают в опалубку обычным способом. Так как свеже-уложенный бетон содержит непрерывную систему наполненных водой капилляров, приложение вакуума к его поверхности приводит к тому, что большое количество воды извлекается с определенной глубины бетона. Другими словами, то, что можно назвать «водой удобоукладывае-мости», удаляется, когда в ней нет больше потребности. Следует отметить, что пузырьки воздуха удаляются лишь с поверхности, так как они не образуют непрерывной системы.

Этим способом уменьшается окончательное водоцементное отношение, а поскольку именно это отношение в значительной степени регулирует прочность, то прочность обработанного вакуумом бетона и его плотность повышаются, проницаемость уменьшается и возрастает долговечность по сравнению с бетоном, полученным обычным методом. Данные Гарнетта по прочности приведены на рис. 4.20. Сравнение следует проводить на основании начального водоцементного отношения.

Вакуумирование осуществляется через пористые маты, соединенные с вакуумным насосом. Маты состоят из воздухонепроницаемого покрытия, сделанного обычно из фанеры, и вакуумной камеры из листового металла. Маты облицованы тонкой проволочной сеткой, покрытой тонкой тканью, предотвращающей выделение цемента вместе с водой. Схематически конструкция мата показана на рис. 4.21. Маты могут быть помещены на поверхности бетона тотчас после его укладки или же могут помещаться на внутренней поверхности опалубки.

Вакуум создается с помощью вакуумного насоса; его мощность определяется периметром мата, а не его площадью. Величина разрежения обычно колеблется в пределах 38—63,5 см рт. ст. Такой вакуум снижает содержание воды на величину до 20% на глубине от 15 до 30 см. Наибольшее снижение водо-содержания происходит в поверхностном слое. Обычно считают, что отсасывание полностью эффективно только на глубине до 15 см. Таким образом, бетонная конструкция толщиной до 30 см должна обрабатываться вакуумом с двух противоположных поверхностей.

Удаление воды дает осадку бетона примерно на 3% глубины, на которую действует вакуум. Скорость выделения воды уменьшается со временем. Установлено, что обработка вакуумом в течение 15—25 мин является наиболее экономичной. При обработке сверх 30 мин содержание воды уменьшается уже незначительно.

Ранее отмечалось, что при обработке вакуумом не происходит, строго говоря, отсасывания воды, а падение давления ниже атмосферного передается внутрипоровой жидкости в свежеуложенном бетоне. Это означает, что происходит уплотнение атмосферным давлением. Таким образом, количество удаляемой воды должно быть эквивалентно уменьшению общего объема бетона и при этом не должно образовываться пустот. Однако на практике некоторое количество пустот все же образуется. Было установлено, что при одном и том же конечном водоцементном отношении обычный бетон имеет несколько большую прочность, чем бетон, обработанный вакуумом. Это видно из рис. 4.20.

Образования пустот можно избежать, применяя совместно с вакуумной обработкой периодическое вибрирование: при таких условиях достигается более высокая степень уплотнения и количество выделяемой воды может быть удвоено. В опытах Гарнетта хорошие результаты были получены при обработке вакуумом в течение 20 мин в сочетании с вибрированием между  4-й и 8-й, а затем — между   14-й и 18-й минутами.

Обработка бетона вакуумом может применяться в довольно широком диапазоне отношения заполнитель : цемент и гранулометрического состава заполнителя, но более крупный заполнитель отделяет большее количество воды, чем мелкий. Кроме того, некоторые наиболее мелкие материалы удаляются при обработке, поэтому тонкомолотые добавки, такие, как пуццолан, не следует включать в состав смеси.

Бетон, обработанный вакуумом, схватывается очень быстро, так что опалубку можно удалять примерно через 30 мин даже при бетонировании колонны высотой 4,5 м. Это имеет большое экономическое значение особенно на заводах сборного бетона, так как увеличивает оборачиваемость опалубки.

Поверхность обработанного вакуумом бетона не имеет раковин, а поверхностный слой толщиной около 0,08 см является весьма износоустойчивым. Такие характеристики имеют большое значение для бетонных конструкций, подвергающихся воздействию воды, текущей с большой скоростью. Другой важной характеристикой обработанного вакуумом бетона является то, что он хорошо связывается со старым бетоном и потому может применяться для перекладки покрытий дороги и других ремонтных работ. Обработка вакуумом очень полезна, но довольно дорога.