Технология вакуумирования бетонной смеси.
Краткая история создания технологии вакуумной обработки
Процесс обезвоживания бетонной смеси с помощью вакуума был разработан в 1935 г. американцем шведского происхождения К.Р. Билнером в Йельском университете, где ранее профессор Абрамс обнаружил и объяснил прямую зависимость между прочностью бетона и водоцементным соотношением в бетонной смеси. В начале сороковых этот метод был использован при строительстве сооружений военного назначения и нескольких гражданских зданий. Позже группа специалистов, возглавляемая К.Р. Билнером, усовершенствовала оборудование для вакуумной обработки. В пятидесятых годах этот метод стал распространяться в Европе и ряде других регионов.
Современное строительство никогда не стоит на месте. В результате постоянных исследовании и разработок, а также благодаря опыту, накапливаемому в процессе работы, непрерывно появляются новые идеи, совершенствуются и отрабатываются старые. Именно поэтому нововведения, нашедшие практическое применение, требуют дополнительного обучения персонала.
Это руководство является достаточным источником знаний по технологии производства бетонных полов. В нем описаны основные этапы проведения работ, позволяющие в конечном итоге достичь требуемого качества; изложена методика производства чистых и черных полов и требования к ним. Особое внимание уделено вопросу вакуумной обработки.
Монолитные полы
Полы на бетонном основании
Полы на перекрытиях
Просадочные полы
Бетонные полы
Различные части здания в течение всего периода его существования подвергаются воздействию различных нагрузок. Пол испытывает их в наибольшей степени. Требования к нему, характеризуемые отклонениями от геометрических размеров, стойкостью к механическому износу, действию агрессивных сред и качеству чистой обработки поверхности, наиболее удовлетворяет использование бетона. Состав бетона, используемые методы укладки и уплотнения могут в значительной мере оказать влияние на его прочность, износостойкость, плотность, морозоустойчивость, усадку и водопроницаемость. Это, наряду с другими характеристиками, должно быть объектом постоянного внимания при производстве полов.
Типы полов
Бетонные полы в зависимости от конструкции могут классифицироваться следующим образом
- полы на грунтовом основании;
- монолитные полы;
- полы на бетонном основании;
- полы на перекрытиях;
- просадочные полы.
Вакуумная установка
На уложенную и выровненную поверхность бетона, прошедшего виброобработку, укладывается вакуумный мат и подсоединяется вакуумная установка (вакуум насос). В процесс вакуумирования происходит удаление избытка воды из бетонной смеси. Бетон уплотняется под действием атмосферного давления, составляющего примерно 7-8 тонн/м2. Таким образом, путем снижения водоцементного отношения, получаем более прочный бетон.
Зачем нужна вакуумная обработка?
При выполнении большинства бетонных работ приходится сталкиваться:
- с желанием получить высококачественный бетон, что заставляет использовать бетонные смеси с низким водоцементным отношением;
- с желанием работать с подвижными бетонными смесями, что заставляет использовать бетонные смеси с высоким водоцементным отношением.
Внимание: водоцементное отношение определяет прочностные характеристики бетона.
Вакуумная обработка позволяет использовать пластичные смеси и получать прочный бетон
ыполненная надлежащим образом вакуумная обработка может уменьшить содержание воды в бетоне на 15-30%. При этом водоцементное отношение уменьшается на ту же величину. Это способствует увеличению прочности на сжатие (после 28 дней) в среднем на 100-150 кг/см2 (20—40%). Вероятность появления трещин в начисто отделанном полу существенно меньше, т. к. бетон после вакуумирования практически не дает усадки. Кроме того, на 100% улучшается сцепление. Следует отметить, что объем удаленной воды будет меньше при содержании мелких фракций и при производстве товарного бетона.
Самое слабое место в невакуумированном бетоне находится на поверхности — точка А (см. график, приведенный ниже). Самое слабое место в бетоне, подвергнутом вакуумной обработке — точка С.
То есть при вакуумной обработке наибольшее увеличение прочности достигается на поверхности. Увеличение прочности за счет вакуумной обработки определяется участком между точками А и С. Увеличение прочности поверхности характеризуется участком между точками А и D.
Вакуумная обработка дает и другие преимущества. Сразу после ее проведения можно начинать грубую затирку. Работы можно будет закончить раньше, чего нельзя сказать о выполнении работ без вакуумирования. Это особенно важно при холодной и влажной погоде. Используя процесс вакуумной обработки, можно планировать работы с большей уверенностью. Вакуумная обработка дает хорошие результаты при выполнении бронированных полов. В приведенной ниже таблице представлены результаты сравнительных испытаний прочности на сжатие при вакуумировании и без него. Прочность определялась путем раздавливания кернов высверленных в начисто отделанных поверхностях. Как видно из таблицы, любая бетонная смесь может быть подвергнута вакуумированию.
Преимущества вакуумной обработки:
- быстрое получение требуемой прочности на сжатие (см. график, приведенный ниже);
- большая износостойкость и меньшее пылеобразование;
- возможность использования литых бетонных смесей.
Прочность на сжатие без обработки, кг/см кв. (Н/мм кв.) | Прочность на сжатие после вакуумирования, кг/см кв. (Н/мм кв.) | Увеличение прочности за счет вакуумной обработки, % |
---|---|---|
380 (37,3) | 548 (53,7) | 45 |
504 (49,4) | 725 (71,9) | 44 |
Внимание: указанные значения представляют собой относительные величины. |
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
НИР ЦЛТ-97-7330 "Исследование свойств вакуумированного бетона"
- Результаты экспериментальной проверки метода вакуумированной бетонной смеси применительно к составам бетона, используемым в транспортном строительстве, в том числе в мостостроении, показали, что вакуумирование бетонной смеси улучшает эксплуатационные показатели бетона.
- Степень эффективности вакуумирования более ярко проявляется для непластифицированной бетонной смеси, однако и при применении суперпластификатора С-3 по ряду эксплуатационных показателей (скорость набора поверхностной прочности, её значение, морозостойкость) эффективность вакуумирования также весьма существенна.
- Опережающий набор прочности вакуумированного бетона в поверхностном слое по сравнению с невакуумированным приходится на начальную стадию твердения, что позволяет сократить выдержку бетона перед началом эксплуатации.
- Вакуумирование бетонной смеси повышает водонепроницаемость бетона, при этом наибольшую водонепроницаемость показал верхний при формовании слой бетона с добавкой суперпластификатора.
- Вакуумирование практически не снижает содержание в бетоне вовлеченного воздуха. Морозостойкость бетона при вакуумировании повышается.
Благодаря вакуумированию усадка поверхности бетонного основания снижается на 50%.
Часы.
Зависимость прочности бетона на сжатие от времени выдержки. Сразу после
вакуумирования на поверхность бетонного основания можно наступать.
Изменение градиента прочности на сжатие в результате вакуумирования.
Ориентировочное среднее значение, базированное на изменении водо-цементного
отношения.
-не вакуумированный
-вакуумированный
-предполагаемое продолжение градиента
Число циклов замораживания и оттаивания
Морозостойкость бетона, выраженная массой расслоенного бетона на единицу
площади при разном числе циклов замораживания и оттаивания. Каждое указанное
значение - среднее значение трех измерений. Приемлемый предел ориентировочно
обычно 0,6 при 25 циклах.
- невакуумированный бетон
- вакуумированный бетон
B - верхний слой куба
С - средний слой куба
Н - нижний слой куба
Вид бетона | Вид обработки | Потери | Появившиеся дефекты (по визуальн.опред.) | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
весовых % | объемных % | Верхняя пов. | Боковая поверхность | Нижняя пов. | |||
Верхн. часть | Нижн. часть | ||||||
Без воздухо-волекающих добавок | Нормальный | 22,5 | 21,2 | 6 | б | 6 | 2 |
Вакуумиров. | 0,3 | 0,1 | 1 | 2 | 3 | 1 | |
С воздухо-вовлекающими добавками | Нормальный | 0.7 | 4.0 | 3 | 4 | 4 | 2 |
Вакуумиров. | 0 | 0 | 0 | 1 | 2 | 0 |
Шкала
дефектов для визуального определения
0 - без дефектов
1 - глубина расслаиван. 0,5 мм, прибл. 10% используемой поверхности расслоено.
2 - глубина расслаиван. 1,0 мм, прибл. 30% используемой поверхности расслоено.
3 - глубина расслаиван. 1,0 мм, прибл. 50% используемой поверхности расслоено.
4 - глубина расслаиван. 2,0 мм, прибл. 50% используемой поверхности расслоено.
5 - глубина расслаиван. 4,0 мм, прибл. 50% используемой поверхности расслоено.
6 - глубина расслаиван. 6,0 мм, прибл. 50% используемой поверхности расслоено.
- H - нормальный бетон
- B - вакуумирооанный бетон
- 1 - разровненный пластиной
- 2 - разровненный и заглаженный
- 3 - разровненный два раза
- 4 - разровненный и заглаженный два раза
- 5 - разровненный и заглаженный три раза
Требуемое оборудования для вакуумирования свежеуложенной бетонной смеси.
Вакуумные установки
Когда-то вакуумные установки были большими, громоздкими и тяжелыми машинами с многочисленными кранами и шлангами. Сегодня же они достаточно просты, надежны и удобны в обращении. Они обеспечат вам бесперебойную работу. Небольшой вес (160-180 кг), высокая производительность являются их важными достоинствами.
Шланги
Шланг диаметром 38 мм является наиболее оптимальным. При большем диаметре не обеспечивается требуемая производительность, а при меньшем шланги быстро забиваются. Специальное исполнение обеспечивает их долгий срок службы.
Вакуумные маты
Вакуумные маты состоят из двух основных частей — верхнего мата и
фильтра. Фильтр, выполненный из нейлона, непосредственно укладывается на
поверхность бетона и служит для отделения и сбора удаляемой воды. Плотность
фильтра должна быть достаточной для удаления воды при отсутствии избыточного
давления с его стороны.
Герметизация обеспечивается верхним матом, равномерно распределяющим
разрежение по всей поверхности. Удаляемая вода поступает к насосу через
отверстие в центральной части мата. Незначительные следы оставляемые фильтром
на поверхности, легко удаляются затиркой.
Фильтр раскатывается участками шириной 1,2 м. Он укладывается внахлест поперек направляющих, причем каждый последующий фильтр перекрывает предыдущий минимум на 150 мм. Верхний мат выполнен из плотных синтетических материалов.
Всасывающий канал подсоединяется ко входу насоса посредством шлангов.
Вдоль длинных сторон мата закреплена транспортировочная рама, позволяющая легко переносить и раскатывать мат на требуемую длину. При работе установки
вакуум равномерно распределяется по всей площади мата.
Выполнение работ по вакуумированию
При вакуумной обработке бетон теряет некоторую часть своего объема. При этом усадка бетона составляет:
- 2 мм для слоя толщиной 100 мм;
- 3 мм для слоя толщиной 200 мм;
- 4 мм для слоя толщиной 300 мм.
Более тонкий слой бетона дает большую усадку, чем более толстый слой. При перепаде высот между старым и укладываемым рядом бетоном целесообразно использовать прокладки. Такую прокладку в виде пластины можно, например, поместить на старый бетон или непосредственно на виброрейку. См. иллюстрацию, приведенную ниже. При вакуумной обработке, проводимой на перекрытиях, все стыки между ними должны быть загерметизированы, дабы избежать возможного пропуска воздуха.
Вакуумная обработка
Раскатайте фильтр так, как показано на рисунке. Обеспечьте необходимую при вакуумировании герметичность, разложив мат так, чтобы добиться перекрытия фильтра на 100 мм с каждой стороны.
Когда фильтры уложены, расстелите мат
Размещайте мат посередине
Убедитесь, что мат расстелен ровно и плотно прилегает к поверхности. Имеющиеся складки у краев могут быть причиной неплотностей. Для улучшения герметичности пройдитесь шваброй по краю расстеленного мата, не прилагая при этом большого усилия, дабы не оставить следы на поверхности бетона.
Для достижения необходимой герметичности мат должен перекрывать фильтр примерно на 100 мм с каждой стороны. Свободные края должны при этом располагаться на поверхности свежеуложенного и выравненного бетона. После ввода установки в действие показания мановакууметра должны составлять примерно 0,4—0,6. Через несколько минут доведите степень разряжения до 0,8. Такая последовательность позволит избежать засорения мата. Регулировка степени разряжения осуществляется клапаном.
Мат должен перекрывать фильтр на 100 мм
Достаточное уплотнение достигнуто тогда, когда, наступая на мат вы не оставляете на нем следов. Начинайте проверку с края поверхности.
Когда вакуумная обработка подошла к концу, скатайте мат так, чтобы
приоткрыть фильтр с обеих сторон примерно на 20 мм. Дайте установке немного поработать для удаления оставшейся в фильтре влаги.
Внимание: раскатывайте мат таким образом, чтобы он перекрывал
поверхность, уже подвергнутую вакуумированию, не менее чем на 300 мм.
Во время вакуумной обработки одного участка можно производить укладку бетона на другом. Однако следует помнить, что выигрыша по времени за счет предварительной укладки бетона можно достичь не всегда, вследствие схватывания цемента. Это в свою очередь делает более трудным достижение герметичности. В итоге придется проводить вакуумную обработку в течение более длительного периода времени, что в конечном итоге скажется на производительности. Следовательно, планируйте поставку бетона самым тщательным образом.
Объем удаляемой воды можно легко измерить при работе вакуумной установки. Если участок обработки немного меньше, мат может перекрывать его, но не более чем на 400 мм с каждой стороны. Фильтр можно сложить так, чтобы он подходил по размерам.
Мат может перекрывать участок не
более чем на 400мм с каждой стороны
Мойка мата
Чистота мата имеет важное значение. Его засорение, например, значительно
сказывается на эффективности проведения работ.
Уложите мат на наклонную и плоскую поверхность, помойте его из шланга и
почистите щеткой. Сверните фильтры и погрузите их в 1%-й раствор соляной
кислоты.
Можете оставить их там до следующего раза. Производя мойку мата, не
забывайте каждый раз промывать вакуумную установку и шланги.
Заключение
Если после вакуумирования на поверхности имеются значительные неровности, устраните их до проведения окончательной отделки. Углубления не могут быть удалены, их можно только распределить на большую площадь. Они могут стать менее заметны, но тем не менее останутся.
Методы исправления, которые можно применить, зависят от размера неровности. Но в любом случае заполните участок бетонной смесью.
Чистая отделка
После того как бетон уложен, производится обработка поверхности, характер которой зависит от требуемого результата. Наиболее широко используются следующие типы отделки:
- выравнивание лопатой;
- выравнивание виброрейкой;
- обработка метлой;
- затирка;
- затирка лопастями;
- шлифовка.
Выровненная поверхность
Получается, если бетон после укладки выровнен лопатой.
Поверхность, выровненная виброрейкой
Получается после обработки поверхности виброрейкой.
Поверхность, обработанная метлой
Получается после выравнивания виброрейкой и обработки метлой.
Поверхность, обработанная затиркой
Ее можно получить, используя ручную или механическую затирку (диском) на
предварительно выровненной виброрейкой поверхности.
Затирка лопастями
Производится или вручную, или лопастями затирочной машины. Площадь поверхности
позволяет определить, должна ли эта работа выполняться вручную или с помощью бетоноотделочной
машиной.
Использование затирочной машины является наиболее эффективным методом обработки полов, подвергнутых вакуумной обработке, т. к. их поверхность получается настолько твердой, что трудно подвергается обработке вручную.
Обработка поверхности затирочной машиной
Затирочная машина имеет рукоять, останавливающую ее или при ослаблении захвата рукоятки, или при оставлении ее оператором без предварительного выключения.
При использовании затирочной машины для обработки свежезабетонированных поверхностей различают два вида операций: грубую и гладкую затирку.
Грубая затирка осуществляется с использованием диска. Она производится для получения ровной поверхности, которая в свою очередь может быть подвергнута обработке в дальнейшем. Если предусматривается последующая обработка лопастями, то грубая затирка должна быть проведена как можно быстрее с тем, чтобы влага, вытесненная на поверхность, не успела испариться и бетон не начал бы схватываться.
Если бетон подвергнут вакуумной обработке, грубая затирка может выполняться сразу же после удаления матов. Фильтры оставляют небольшие следы на поверхности бетона, легко удаляемые затирочной машиной.
Фильтры оставляют небольшие следы легко удаляемые затирочной машиной
Так регулируется угол наклона лопастей
Затирочная машина легко управляется простым перемещением рукоятки
Чистая обработка поверхности производится лопастями затирочной машины. Угол наклона лопастей легко меняется поворотом рукояти. Повторный проход придает большую прочность поверхности.
Затирочная машина покрывает не все обрабатываемое пространство. Стойте за пределами заново забетонированной зоны и двигайтесь вдоль секции небольшими шагами. Все перемещения делайте внутри секции, удаляя при этом свои следы.
Разместите рукоятку машины так, чтобы можно было занять удобное для работы положение. Если она установлена слишком высоко или слишком низко, управление машиной будет излишне утомительным процессом и может привести к плохим результатам.
Разместите рукоятку машины так, чтобы было удобно работать
Грубая затирка
Обработку поверхности затирочной машиной можно начинать тогда, когда бетон схватился настолько, что по нему можно ходить, не оставляя следов. Если бетон был подвергнут вакуумной обработке, можно сразу начинать грубую затирку.
Небольшие ямки должны быть заполнены цементным молоком до проведения грубой затирки. При избытке материала у опалубочной формы пол будет иметь непроектную высоту.
При использовании, например, уголка такая проблема не возникла.
Неправильно
Правильно
При укладке бетона на участке, расположенном рядом с уже забетонированными полами, возникает та же проблема, что и при использовании широкой опалубочной формы. Убедитесь в том, что на смежной кромке нет старого бетона. Попробуйте установить длинную рукоятку на обычную стальную гладилку и очистить кромку.
Если вокруг диска образуется
бетонный валик, то это означает, что работа начата слишком рано
Очищайте кромки смежных поверхностей
При грубой затирке машиной надо управлять так, чтобы она не работала слишком долго в одном и том же месте и не создавала углублений.
Окончательная отделка
Прижмите ладонь к поверхности. Интервал между затиркой диском и лопастями зависит от состава бетонной смеси, влажности и температуры воздуха. Практически это можно определить, приложив ладонь к поверхности. Если бетон еще прилипает, то это значит, что начинать затирку лопастями преждевременно, так как они будут оставлять следы на бетонной поверхности.
Прижмите ладонь к поверхности
Как правило, для окончательной отделки требуется сделать по меньшей мере два прохода. Сначала лопасти устанавливают под небольшим углом для избежания избыточного давления на поверхность бетона. Следующий проход выполняется по возможности в этот же день до того, как бетон станет слишком твердым.
Очистка затирочной машины
Очень важное значение имеет очистка машины после работы, особенно самого диска и лопастей, так как налипший к ним бетон будет оставлять следы на поверхности.
Заключение
Для того чтобы достичь хороших результатов, не следует слишком увлекаться затиркой. Это может привести к тому, что мелкозернистый заполнитель будет проступать на поверхности. Бетон с мелкозернистым заполнителем уплотняется сильнее, чем бетон с крупнозернистым заполнителем, вследствие чего возрастает вероятность образования трещин. В этом случае получаемый пол будет менее износостоек и более склонен к пылеобразованию.
© ООО «ГОСТпол»
тел. +7 (495) 210-32-51, 210-62-09
info@gostpol.ru http://gostpol.ru
дизайн и разработка printstudio.ru