Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях. Гроздов В.Т. Дефекты строительных конструкций и их последствия - Дефекты монолитных железобетонных конструкций, вызванные нарушением технологии их возведения Отличается ли способ заливк
Скачать книгу с рисунками и таблицами -
10. ДЕФЕКТЫ МОНОЛИТНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ, ВЫЗВАННЫЕ НАРУШЕНИЕМ ТЕХНОЛОГИИ ИХ ВОЗВЕДЕНИЯ
К основным нарушениям технологии производства работ, приводящим к образованию дефектов монолитных железобетонных конструкций, можно отнести следующие:
- изготовление недостаточно жесткой, сильно деформирующейся при укладке бетона и недостаточно плотной опалубки;
- нарушение проектных размеров конструкций;
- плохое уплотнение бетонной смеси при ее укладке в опалубку;
- укладка расслоившейся бетонной смеси;
- применение слишком жесткой бетонной смеси при густом армировании;
- плохой уход за бетоном в процессе его твердения;
- применение бетона прочностью ниже проектной;
- несоответствие проекту армирования конструкций;
- некачественная сварка стыков арматуры;
- применение сильно прокоррозированной арматуры;
- ранняя распалубка конструкции;
- нарушение требуемой последовательности распалубки сводчатых конструкций.
Изготовление недостаточно жесткой опалубки, когда она получает значительные деформации в период укладки бетонной смеси, приводит к появлению больших изменений формы железобетонных элементов. При этом элементы получают вид сильно прогнувшихся конструкций, вертикальные поверхности приобретают выпуклости. Деформация опалубки может привести к смещению и деформации арматурных каркасов и сеток и изменению несущей способности элементов. Следует иметь в виду, что собственный вес конструкции при этом возрастает.
Неплотная опалубка способствует вытеканию цементного раствора и появлению в связи с этим в бетоне раковин и каверн. Раковины и каверны возникают также из-за недостаточного уплотнения бетонной смеси при ее укладке в опалубку. Появление раковин и каверн вызывает более или менее значительное снижение несущей способности элементов, увеличение проницаемости конструкций, способствует коррозии арматуры, находящейся в зоне раковин и каверн, а также может быть причиной продергивания арматуры в бетоне.
Уменьшение проектных размеров сечения элементов приводит к снижению их несущей способности, увеличение – к возрастанию собственного веса конструкций.
Применение расслоившейся бетонной смеси не позволяет получить однородную прочность и плотность бетона по всему объему конструкции и снижает прочность бетона.
Использование слишком жесткой бетонной смеси при густом армировании приводит к образованию раковин и каверн вокруг арматурных стержней, что снижает сцепление арматуры с бетоном и вызывает опасность появления коррозии арматуры.
Во время ухода за бетоном следует создать такие температурно-влажностные условия, которые обеспечили бы сохранение в бетоне воды, необходимой для гидратации цемента. Если процесс твердения протекает при относительно постоянной температуре и влажности, напряжения, возникающие в бетоне вследствие изменения объема и обуславливаемые усадкой и температурными деформациями, будут незначительными. Обычно бетон покрывают полиэтиленовой пленкой или другим защитным покрытием. Возможно применение и пленкообразующих материалов. Уход за бетоном осуществляется обычно в течение трех недель, а при применении подогрева бетона - по его окончании.
Плохой уход за бетоном приводит к пересушиванию поверхности железобетонных элементов или всей их толщины. Пересушенный бетон обладает значительно меньшей прочностью и морозостойкостью, чем нормально затвердевший, в нем возникает много усадочных трещин.
При бетонировании в зимних условиях при недостаточных утеплении или тепловой обработке может произойти раннее замораживание бетона. После оттаивания такого бетона он не сможет набрать необходимую прочность. Конечная прочность на сжатие бетона, подвергшегося раннему замораживанию, может достигать 2-3 МПа и менее.
Минимальная (критическая) прочность бетона, обеспечивающая необходимое сопротивление давлению льда и сохранение в последующем при положительных температурах способности к твердению без значительного ухудшения свойств бетона приведена в табл. 10.1.
Таблица 10.1. Минимальна я (критическая) прочность бетона, которую бетон должен приобрести к моменту замерзания (доступно только при скачивании полной версии книги в формате Word doc)
Если из опалубки до бетонирования не был убран весь лед и снег, то в бетоне возникают раковины и каверны. В качестве примера можно привести строительство котельной в условиях вечной мерзлоты.
Основанием котельной служила монолитная железобетонная плита, в которую заделывались головки свай, погруженных в грунт. Между плитой и грунтом было предусмотрено вентилируемое пространство для изоляции грунта от тепла, проникающего через пол котельной. Из верха свай были сделаны выпуски арматуры, вокруг которых образовался лед, не удаленный перед бетонированием. Этот лед растаял в летнее время и плита основания здания оказалась опертой только на выпуски арматуры из свай (рис. 10.1). Арматурные выпуски из свай деформировались под действием веса всего здания и плита основания получила большие неравномерные осадки.
Рис. 10.1. Схема состояний монолитной плиты основания котельной (а - при бетонировании; б - после того как растаял лед, оставшийся в опалубке): 1 - монолитная плита; 2 - лед, оставленный в опалубке; 3 - арматура сваи; 4 - свая (доступно только при скачивании полной версии книги в формате Word doc)
Несоответствие проекту прочности бетона и армирования конструкций, а также некачественная сварка выпусков арматуры и пересечения стержней влияет на прочность, трещиностойкость, и жесткость монолитных конструкций также, как и аналогичные дефекты в сборных железобетонных элементах.
Незначительная коррозия арматуры не сказывается на сцеплении арматуры с бетоном, а, следовательно, и на работу всей конструкции. Если же арматура прокорродирована так, что слой коррозии при ударах отслаивается от арматуры, то сцепление такой арматуры с бетоном ухудшается. При этом наряду со снижением несущей способности элементов из-за уменьшения в связи с коррозией сечения арматуры наблюдается увеличение деформативности элементов и снижение трещиностойкости.
Ранняя распалубка конструкций может привести к полной непригодности конструкции и даже ее обрушению в процессе распалубки из-за того, что бетон не набрал достаточной прочности. Время распалубки определяется главным образом температурными условиями и видом опалубки. Например, опалубка боковых поверхностей стен, балок может быть снята значительно раньше опалубки нижних поверхностей изгибаемых элементов и боковых поверхностей колонн. Последняя опалубка может быть снята только тогда, когда будет обеспечена прочность конструкций от воздействия собственного веса и временной нагрузки, действующей в период строительных работ. Поданным Н. Н. Лукницкого , снятие опалубки плит пролетом до 2,5 м может быть осуществлено не ранее достижения бетоном прочности 50% от проектной, плит пролетом более 2,5 м и балок – 70%, большепролетных конструкций - 100%.
При распалубке сводчатых конструкций вначале должны быть освобождены кружала у замка, а потом у пят конструкции. Ясли кружала вначале освободить у пят, то свод обопрется на кружала в его замковой части, а на такую работу свод не рассчитан.
В настоящее время получили большое распространение монолитные железобетонные конструкции, особенно в многоэтажном домостроении.
Строительные организации, как правило, не имеют соответствующую опалубку и берут ее в аренду. Аренда опалубки стоит дорого, поэтому строители максимально уменьшают срок ее оборачиваемости. Обычно распалубку делают через двое суток после укладки бетона. При таком темпе возведения монолитных конструкций требуются особо тщательная проработка всех этапов работы: транспортирование бетонной смеси, укладка бетона в опалубку, сохранение влаги в бетоне, прогрев бетона, утепление бетона, контроль за температурой подогрева и набором прочности бетона.
Для уменьшения отрицательного влияния перепада температуры бетона следует выбирать минимально допустимую температуру подогрева бетона при распалубке.
Для вертикальных конструкций (стен) температуру подогрева бетона можно рекомендовать 20°С, а для горизонтальных (перекрытий) - 30°С. В условиях Санкт-Петербурга в течении двух суток средняя температура воздуха 20°С и, тем более, 30°С не бывает. Поэтому подогревать бетон следует в любое время года. Даже в апреле и октябре автору так и не удалось увидеть подогрев бетона на стройках.
В зимнее время бетон перекрытий следует при подогреве утеплять укладкой поверх полиэтиленовой пленки слоя эффективного утеплителя. И это во многих случаях не делается. Поэтому плиты перекрытий, забетонированные в зимнее время, имеют прочность бетона сверху в 3-4 раза меньшую, чем снизу.
При распалубке посередине участка плиты перекрытия оставляют временную опору в виде стойки или участка опалубки. Также временные опоры следует устанавливать до распалубки строго по вертикали по этажам, что так же часто не соблюдается.
Поскольку прочность бетона стен при распалубке не достигает проектного значения необходимо делать их промежуточный расчет для определения количества этажей, которые могут быть возведены в зимнее время.
Имеется большой дефицит инструктивной литературы по монолитному железобетону, что отражается на его качестве.
При работе с монолитными железобетонными конструкциями приходится сталкиваться со сцеплением с опалубкой, величина которого может достигать нескольких кгс/см 2 . Сцепление не только затрудняет распалубку железобетонной конструкции, но и приводит к ухудшению качества бетонной поверхности, а также к преждевременному износу щитов опалубки.
Сцепление бетона с опалубкой обусловлено влиянием следующих факторов:
- адгезия и когезия бетона;
- усадка бетона;
- шероховатость и пористость поверхности опалубки, прилегающей к железобетонной конструкции.
В период укладки бетон находится в пластичном состояниии является клеящим веществом (адгезивом), благодаря чему появляется адгезия (прилипание бетона к опалубке). В процессе уплотнения пластичность бетона увеличивается, он сближается с поверхностью опалубки и сплошность контакта между бетоном и щитами опалубки увеличивается.
На адгезию оказывает влияние и материал, из которого сделана формующая опалубочная поверхность: к деревянным и стальным поверхностям бетон прилипает сильнее, чем к пластмассовым, так как последние имеют меньшую смачиваемость.
Без специальной обработки фанера, дерево, сталь, стеклопластики хорошо смачиваются, что создает достаточно большое их сцепление бетоном. А гетинакс и текстолит слабо смачиваемые (гидрофобные), поэтому с ними бетон сцепляется незначительно.
При обработке формующей поверхности и нанесении на неё пленки масла смачиваемость значительно снижается (гидрофобизуется), что значительно уменьшает адгезию.
Усадка снижает адгезию и сцепление: чем больше усадка в пристыковых слоях бетона, тем вероятнее появление усадочных трещин в зоне контакта, что ослабляет сцепление.
Когезия в контактной паре «опалубка и бетон» есть прочность на растяжение пристыковых слоев бетона.
Существует три возможных варианта отрыва съемной опалубки при распалубке монолитной бетонной конструкции:
- вариант 1: адгезия мала, а когезия велика. В таком случае отрывается точно по плоскости контакта;
- вариант 2: адгезия больше, чем когезия. Опалубка будет отрываться по клеящему материалу (бетону);
- вариант 3: адгезия примерно равна когезии. В этом случае наблюдается (комбинированный) отрыв, при котором опалубка отрывается частично по плоскости контакта бетона с опалубкой, частично по самому бетону.
В первом (адгезионном) варианте отрыва опалубка снимается легко, ее поверхность остается чистой, а поверхность бетона обладает хорошим качеством. Поэтому важно обеспечить адгезионный отрыв. Это достигаются следующими методами:
- формующие поверхности опалубки делают из гладких плохо смачиваемых материалов
- наносят на формующие поверхности смазки для опалубки эмульсии и специальные антиадгезионные покрытия.
Требования к смазкам для опалубки:
- не должны оставлять на бетоне маслянистых пятен. Исключения здесь составляет конструкций, засыпаемых впоследствии землей/покрываемых или гидроизоляцией;
- не уменьшают прочность контактного слоя бетона;
- пожарная безопасность;
- отсутствие летучих веществ, вредных для здоровья;
- должны держаться на наклонных и вертикальных поверхностях при температуре 30 о С не менее 24 часов.
Виды смазок
Бетонная поверхность при использовании разных смазок для опалубки
В зависимости от состава, принципа действия и эксплуатационных свойств смазки для опалубки можно разделить на четыре группы:
- водные суспензии;
- гидрофобизирующие смазки;
- смазки - замедлители схватывания бетона;
- комбинированные смазки.
Водные суспензии
получают из порошкообразных инертных к бетону веществ. Это простые и дешевые, но не всегда эффективные средства, устраняющие прилипание бетона к опалубке. Их принцип действия основан на том, что из суспензии испаряется, а на формующей поверхности опалубки образуется тонкая защитная пленка, которая препятствует прилипанию бетона к палубе.
Наиболее часто используемый вариант водной суспензии — известково-гипсовая суспензия. Для её приготовления смешивают полуводный гипс (0,6-0,9 вес. ч.), известковое тесто (0,4-0,6 вес. ч.), сульфитно-спиртовую барду (0,8-1,2 вес. ч.) и воду (4-6 вес. ч.).
При виброуплотнении суспензионные смазки стираются бетоном и загрязняют бетонную поверхность. Поэтому в монолитном строительстве их применяют достаточно редко.
Гидрофобизирующие смазки
изготавливают на основе минсоальных масел, эмульсола ЭКС или солей жирных кислот (другими словами, на основе мыл). При обработке палубы гидрофобизирующая смазка создает на ее формующей поверхности тонкую водоотталкивающую (гидрофобную) пленку из слоя ориентированных молекул. Гидрофобизирующие смазки распространены в монолитном строительстве, но они обладают рядом недостатков: высокая стоимость, загрязнение бетонной поверхности, пожарная опасность.
Замедлители схватывания бетона
Третья группа смазок. Для замедления схватывания бетона в состав таких смазок вводят танин, мелассу и пр. Их недостаток - сложно регулировать толщину слоя бетона, в котором замедляется схватывание.
Комбинированные смазки – обратные эмульсии
Наиболее эффективные средства для улучшения качества получаемой бетонной поверхности монолитной конструкции и увеличения срока использования (оборачиваемости) съемной строительной опалубки. Такие смазки готовят в виде обратных эмульсий. Помимо гидрофобизаторов и замедлителей схватывания в некоторые из них вводят и пластифицирующие , например, мылонафт, сульфитно-дрожжевую барду (СДБ) и др. Пластификаторы при вибрационном уплотнении пластифицируют бетон в пристыковых слоях, чем существенно снижают его поверхностную пористость.
Эмульсионные смазки стабильны. Они не расслаиваются в течение 7-10 суток. При их использовании полностью устраняется прилипание бетона к опалубке. Также они хорошо удерживаются на поверхности палубы и не загрязняют бетон.
Состав смазок для опалубки
Для смазывания опалубки обычно используют эмульсии (типа вода-мыло-керосин; вода-масло) и суспензии (типа глина-масло; вода-мел; цемент-масло-вода). Составы приготовляют в ремонтных мастерских или получают в готовом виде с заводов ЖБИ, домостроительных комбинатов и т.д.
Для щитовой опалубки, используемой при возведении подземных железобетонных конструкций, универсальными является битумно-керосиновые смазки. Их получают путем растворения низкомарочных битумов в керосине. Эти смазки подходят как для металлических, так и для дощатых и пластмассовых палуб. Также для дощатых палуб рекомендуют использовать петролатумно-соляровые, петролатумно-керосиновые, парафино-соляровые смазки.
Компоненты |
Состав, вес. ч. |
Оборудование для приготовления |
|
Мыло хозяйственное |
Горизонтальные поверхности деревянной, комбинированной и |
Вибрационный диспергатор |
|
Мыло хозяйственное |
|||
Мыло хозяйственное Соляровое масло |
Стальная опалубка |
||
Деревянная, комбинированная и стальная опалубка (в т.ч. термоактивная ) |
Сатуратор |
||
Деревянная и стальная опалубка |
Смеситель с подогревателем |
||
Нефтяной БМ-I , БМ-II |
Опалубочные формы для заливки конструкций подземной части |
||
Мыло хозяйственное |
Вибрационный диспергатор |
||
Кальцинированная сода Эмульсия ЭКС |
Горизонтальные поверхности стальных опалубочных форм |
Сатуратор |
Порядок нанесения смазки на опалубку:
Расход смазки для опалубки
Расход зависит от способа нанесения на поверхность палубы, температуры наружного воздуха, консистенции смазки, промежутки времени между установкой опалубки и укладкой бетона.
Ориентировочный расход:
Материал, из которого изготовлена палуба щитов |
Нанесение на горизонтально-наклонную поверхность |
Нанесение на вертикальную поверхность |
||
пистолетом |
пистолетом |
|||
Летнее время |
||||
Пластмасса, сталь |
Работая с конструкциями монолитного типа, изготовленными из железобетона, стоит уделять внимание особенностям сцепления бетона с опалубкой, где величина достигает нескольких кг на квадратный сантиметр. Из-за сцепления распалубка ж\б конструкции будет более сложной, к тому же, данный процесс может ухудшить саму бетонную поверхность, а именно, ее качество. А щиты опалубки и вовсе могут разрушиться раньше заданного срока. Чтобы этого не произошло, сейчас доступна ubts.kiev.ua , которая решает все эти проблемы.
Из-за нижеописанных факторов бетон и сцепляется с опалубкой:
бетон подвергается адгезии и когезии;
происходит усадка бетона;
опалубка, прилегающая к конструкции из железобетона, может иметь шероховатую или пористую поверхность.
В тот момент, когда бетон укладывается, ее состояние пластично, поэтому его считают клеящим веществом, благодаря которому происходит процесс, именуемый как адгезия (когда бетон прилипает к опалубке). Когда материал уплотняется, показатель пластичности бетона может увеличиваться, в следствии чего он прилегает к поверхности опалубки.
Процесс адгезии может быть различным, что зависит от материала, который использовался для производства формирующей опалубочной поверхности: более сильно бетон будет прилипать к дереву и стали. Пластмассовые изделия из-за своей меньше смачиваемости, менее всего адгезируют с бетоном.
Если фанеру, стальные, деревянные или стеклопластиковые материалы предварительно не обрабатывать, то они будут легкосмачиваемыми, что обеспечит качественную сцепляемость с бетоном. Менее значительный коэффициент сцепления с гетинаксом и текстолитом, так как они относятся к категории гидрофобных материалов.
Снизить смачиваемость можно путем обработки поверхности, что представляет собой нанесение на нее масловой пленки, в следствии чего процесс адгезии значительно уменьшится. Из-за усадки может снизиться не только сцепление, но адгезия: из-за большой усадки велика вероятность что появятся усадочные трещины в зоне контакта, что влияет на ослабление сцепления.
Если требуется распалубка конструкции из бетона монолитного вида, то сейчас доступны три способа, благодаря которым и производится отрыв съемной опалубки:
большой показатель когезии и малый адгезии. В этой ситуации требуется отрыв опалубки по плоскости контакта;
уровень адгезии превышает когезию. Отрыв опалубки будет производится по материалу, который является клеящим (бетон);
приблизительная равность между адгезией и когезией. Такая ситуация предполагает отрыв смешанного (комбинированного) типа.
Первый вариант наиболее оптимален, так как он позволяет легко снять опалубку, сохраняя чистой ее поверхность, а также сохранить качество самого бетона. В связи с этим, адгезионный отрыв должен обеспечиваться чаще остальных. Доступен он в таких ситуациях:
когда формующая опалубочная поверхность изготовлена из гладкого материала, плохо смачиваемого;
формующая поверхность была обработана специальной смазкой или специальными антиадгезионными покрытиями.
Опалубочная смазка должна отвечать следующим требованиям:
после ее использования на поверхности бетона не должны оставляться масляные разводы;
контактный слой бетона не должен становится менее прочным;
высокий уровень пожарной безопасности;
в составе не должны числиться летучие вещества, являющиеся опасными для человеческого здоровья;
способность держаться на поверхности (вертикальные и горизонтальные) в течении суток при температуре воздуха +30 градусов по Цельсию.
Величина сцепления бетона с опалубкой достигает нескольких кгс/см 2 . Это затрудняет работы по распалубке, ухудшает качество бетонных поверхностей и приводит к преждевременному износу опалубочных щитов.
На сцепление бетона с опалубкой оказывают влияние адгезия и когезия бетона, его усадка, шероховатость и пористость формующей поверхности опалубки.
Под адгезией (прилипанием) понимают обусловленную молекулярными силами связь между поверхностями двух разнородных или жидких соприкасающихся тел. В период контакта бетона с опалубкой создаются благоприятные условия для проявления адгезии. Клеящее вещество (адгезив), которым в данном случае является бетон, в период укладки находится в пластичном состоянии. Кроме этого, в процессе виброуплотнения бетона пластичность его еще более увеличивается, вследствие чего бетон сближается с поверхностью опалубки и сплошность контакта между ними увеличивается.
Бетон прилипает к деревянным и стальным поверхностям опалубки сильнее, чем к пластмассовым, из-за слабой смачиваемости последних. В табл. 1-3 приведены значения нормального сцепления бетонов с некоторыми опалубочными материалами.
Усилие отрыва опалубки, кгс, определяют по формуле
где σ н - нормальное сцепление, кгс/см 2 ; F щ - площадь отрываемого щита (панели), м 2 ; К с - коэффициент, учитывающий жесткость щитов (панелей). Значения К с для разных видов опалубки равны: мелкощитовой - 0,15, деревянной - 0,35, стальной - 0,40, крупнопанельной (панели из мелких щитов) - 0,25, крупнощитовой - 0,30, объемно-переставной - 0,45, для блок-форм - 0,55.
Дерево, фанера, сталь без обработки и стеклопластики хорошо смачиваются и сцепление бетона с ними достаточно большое, со слабо смачиваемыми (гидрофобными) гетинаксом и текстолитом бетон сцепляется незначительно.
Краевой угол смачивания шлифованной стали больше, чем у необработанной. Однако сцепление бетона с шлифованной сталью снижается незначительно. Объясняется это тем, что на границе бетона и хорошо обработанных поверхностей сплошность контакта более высокая.
При нанесении на поверхность пленки масла она гидрофобизуется (рис. 1-1, б), что резко уменьшает адгезию.
Усадка отрицательно влияет на адгезию, а следовательно, и на сцепление. Чем больше величина усадки в пристыковых слоях бетона, тем вероятнее появление в зоне контакта усадочных трещин, ослабляющих сцепление. Под когезией в контактной паре опалубка - бетон следует понимать прочность на растяжение пристыковых слоев бетона.
Шероховатость поверхности опалубки увеличивает ее сцепление с бетоном. Это происходит потому, что шероховатая поверхность имеет большую фактическую площадь контакта по сравнению с гладкой.
Высокопористый материал опалубки тоже увеличивает сцепление, так как цементный раствор, проникая в поры, при виброуплотнении образует точки надежного соединения.
При снятии опалубки может быть три варианта отрыва. При первом варианте адгезия очень мала, а когезия достаточно велика. В этом случае опалубка отрывается точно по плоскости контакта, второй вариант - адгезия больше, чем когезия. При этом опалубка отрывается по клеящему материалу (бетону).
Третий вариант - адгезия и когезия по своим величинам примерно одинаковы. Опалубка отрывается частично по плоскости контакта бетона с опалубкой, частично по самому бетону (смешанный или комбинированный отрыв).
При адгезионном отрыве опалубка снимается легко, поверхность ее остается чистой, а поверхность бетона имеет хорошее качество. Вследствие этого необходимо стремиться к обеспечению адгезионного отрыва. Для этого формующие поверхности опалубки выполняют из гладких плохо смачиваемых материалов или наносят на них смазки и специальные антиадгезионные покрытия.
Смазки для опалубки в зависимости от их состава, принципа действия и эксплуатационных свойств можно разделить на четыре группы: водные суспензии; гидрофобизирующие смазки; смазки - замедлители схватывания бетона; комбинированные смазки.
Водные суспензии порошкообразных веществ, инертных по отношению к бетону, являются простым и дешевым, но не всегда эффективным средством для устранения прилипания бетона к опалубке. Принцип действия основан на том, что в результате испарения воды из суспензий до бетонирования на формующей поверхности опалубки образуется тонкая защитная пленка, препятствующая прилипанию бетона.
Чаще других для смазки опалубки применяют известково-гипсовую суспензию, которую готовят из полуводного гипса (0,6-0,9 вес. ч.), известкового теста (0,4-0,6 вес. ч.), сульфитно-спиртовой барды (0,8-1,2 вес. ч.) и воды (4-6 вес. ч.).
Суспензионные смазки стираются бетонной смесью при виброуплотнении и загрязняют бетонные поверхности, вследствие чего их применяют редко.
Наиболее распространены гидрофобизирующие смазки на основе минеральных масел, эмульсола ЭКС или солей жирных кислот (мыл). После их нанесения на поверхность опалубки образуется гидрофобная пленка из ряда ориентированных молекул (рис. 1-1, б), которая ухудшает сцепление материала опалубки с бетоном. Недостатки таких смазок - загрязнение поверхности бетона, высокая стоимость и пожароопасность.
В третьей группе смазок используются свойства бетона схватываться замедленно в тонких пристыковых слоях. Для замедления схватывания в состав смазок вводят мелассу, танин и др. Недостаток таких смазок - сложность регулирования толщины слоя бетона, в котором замедляется"*Схватывание.
Наиболее эффективны комбинированные смазки, в которых используются свойства формующих поверхностей в сочетании с замедлением схватывания бетона в тонких пристыковых слоях. Такие смазки готовят в виде так называемых обратных эмульсий. В некоторые из них помимо гидрофобизаторов и замедлителей схватывания вводят пластифицирующие добавки: сульфитно-дрожжевую барду (СДБ), мылонафт или добавку ЦНИПС. Эти вещества при виброуплотнении пластифицируют бетон в пристыковых слоях и снижают его поверхностную пористость.
Состав некоторых комбинированных смазок типа обратных эмульсий и условия их применения указаны в табл. 1-4.
Смазки ЭСО-ГИСИ готовят в ультразвуковых гидродинамических смесителях (рис. 1-2), в которых механическое перемешивание компонентов сочетается с ультразвуковым. Для этого в бак смесителя заливают компоненты и включают мешалку.
Установка для ультразвукового перемешивания состоит из циркуляционного насоса, всасывающего и напорного трубопроводов, распределительной коробки и трех ультразвуковых гидродинамических вибраторов - ультразвуковых свистков с резонансными клиньями. Жидкость, подаваемая насосом под избыточным давлением 3,5-5 кгс/см 2 , истекает с большой скоростью из сопла вибратора и ударяется о клиновидную пластину. При этом пластина начинает вибрировать с частотой 25-30 кГц. В результате в жидкости образуются зоны интенсивного ультразвукового перемешивания с одновременным делением компонентов на мельчайшие капельки. Длительность перемешивания 3-5 мин.
Эмульсионные смазки обладают стабильностью, они не расслаиваются в течение 7-10 сут. Применение их полностью устраняет прилипание бетона к опалубке; они хорошо удерживаются на формующей поверхности и не загрязняют 6етон.
Наносить эти смазки на опалубку можно кистями, валиками и с помощью распылительных удочек. При большом количестве щитов для их смазки следует применять специальное устройство (рис. 1-3).
Применение эффективных смазок снижает вредное воздействие на опалубку некоторых факторов. В ряде же случаев использовать смазки нельзя. Так, при бетонировании в скользящей или подъемно-переставной опалубке применять такие смазки запрещено из-за их попадания в бетон и снижения его качества.
Хороший эффект дают антиадгезионные защитные покрытия на с)снове полимеров. Их наносят на формующие поверхности щитов при их изготовлении, и они выдерживают 20-35 циклов без повторного нанесения и ремонта. Такие покрытия полностью устраняют прилипание бетона к опаЛубке, улучшают качество его поверхности, а также защищают деревянную опалубку от намокания И коробления, а металлическую - от коррозии.
Для металлическйх щитов в качестве антиадгезионного покрытия рекомендуется эмаль СЭ-3, в состав которой входит эпоксидная смола (4-7 вес. ч.), метилполисилоксановое масло (1-2 вес. ч.), свинцовый глет (2-4 вес. ч.) и полиэтиленполиамин (0,4-0,7 вес. ч.). Сметанообразную пасту из этих компонентов наносят на тщательно очищенную и обезжиренную металлическую поверхность кистью или шпателем. Покрытие твердеет при 80-140° С в течение 2,5-3,5 ч. Оборачиваемость такого покрытия достигает 50 циклов без ремонта.
Для дощатой и фанерной опалубки в ЦНИИОМТП разработано покрытие на основе фенолформальдегида. Его напрессовывают на поверхность щитов при давлении до 3 кгс/см 2 и температуре + 80° С. Это покрытие полностью устраняет прилипание бетона к опалубке и выдерживает до 35 циклов без ремонта.
Несмотря на довольно высокую стоимость (0,8-1,2 руб/м 2), антиадгезионные защитные покрытия выгоднее смазок в связи с их многократной оборачиваемостью.
Целесообразно применять щиты, палубы которых выполнены из гетинакса, гладкого стеклопластика или текстолита, а каркас - из металлических уголков. Такая опалубка износоустойчива, легко снимается и обеспечивает хорошее качество бетонных поверхностей.
22 апреля в ГУП "НИИМосстрой" прошла научно-практическая конференция "Проблемы монолитного строительства и пути их решения". В конференции приняли участие представители ОАО "НИИЖБ" им. А.А. Гвоздева, ООО "ГЕОСтром", ОАО "Московский ИМЭТ", ГБУ "ЦЭИИС", ГУП "НИИМосстрой", ОАО "МонАрх", ООО "ГероКрит", ООО BASF "Строительные системы" и др.
Информативная насыщенность конференции была очень велика, однако не хватало времени на обсуждение представленных докладов. Видно, что вопросов в этой области накопилось достаточно много, и представители строительных организаций, в том числе, готовы к их обсуждению.
Надеемся, что материалы этой конференции, изданные отдельной книжкой ГУП "НИИМосстрой", послужат совершенствованию работ в области монолитного строительства.
Предлагаем Вашему вниманию текст доклада, представленного на конференции начальником Лаборатории испытаний строительных материалов и конструкций Дмитрием Николаевичем Абрамовым.
Основные причины возникновения дефектов в бетонных конструкциях
В своем докладе мне бы хотелось рассказать об основных нарушениях технологии производства железобетонных работ, с которыми сталкиваются сотрудники нашей лаборатории на строительных площадках города Москвы.
- ранняя распалубка конструкций.
Из-за высокой стоимости опалубки с целью увеличения количества циклов ее оборачиваемости, строители зачастую не соблюдают режимы выдерживания бетона в опалубке и производят распалубку конструкций на более ранней стадии, чем это предусматривает требования проекта технологическими картами и СНиП 3-03-01-87. При демонтаже опалубки важное значение имеет величина сцепления бетона с опалубкой при: большом сцеплении затрудняется работы по распалубке. Ухудшение качества бетонных поверхностей, приводит к возникновению дефектов.
- изготовление недостаточно жесткой, деформирующейся при укладке бетона и недостаточно плотной опалубки.
Такая опалубка получает деформации в период укладки бетонной смеси, что приводит к изменению формы железобетонных элементов. Деформация опалубки может привести к смещению и деформации арматурных каркасов и стенок, изменению несущей способности элементов конструкции, образованию выступов и наплывов. Нарушение проектных размеров конструкций приводит:
В случае их уменьшения
К снижению несущей способности
В случае увеличения к возрастанию их собственного веса.
Этот вид нарушения технологии наблюдения при изготовлении опалубки в построечных условиях без должного инженерного контроля.
- недостаточная толщина или отсутствие защитного слоя.
Наблюдается при неправильной установке или смещении опалубки или армокаркаса, отсутствии прокладок.
К серьезным дефектам монолитных железобетонных конструкций может привести слабый контроль за качеством армирования конструкций. Наиболее распространенными являются нарушения:
- несоответствие проекту армирования конструкций;
- некачественная сварка конструктивных узлов и стыков арматуры;
- применение сильно прокоррозированной арматуры.
- плохое уплотнение бетонной смеси при укладке в опалубку приводит к образованию раковин и каверн, может вызвать значительное снижение несущей способности элементов, увеличивает проницаемость конструкций, способствует коррозии арматуры находящейся в зоне дефектов;
-укладка расслоившейся бетонной смеси не позволяет получить однородную прочность и плотность бетона по всему объему конструкции;
- применение слишком жесткой бетонной смеси приводит к образованию раковин и каверн вокруг арматурных стержней, что снижает сцепление арматуры с бетоном и вызывает опасность появления коррозии арматуры.
Встречаются случаи налипания бетонной смеси на арматуру и опалубку, что вызывает образование полостей в теле бетонных конструкций.
- плохой уход за бетоном в процессе его твердения.
Во время ухода за бетоном следует создать такие температурно-влажные условия, которые обеспечили бы сохранение в бетоне воды, необходимой для гидратации цемента. Если процесс твердения протекает при относительно постоянной температуре и влажности, напряжения, возникающие в бетоне вследствие изменения объема и обуславливаемые усадкой и температурными деформациями, будут незначительными. Обычно бетон покрывают полиэтиленовой пленкой или другим защитным покрытием. С целью не допустить его пересыхания. Пересушенный бетон обладает значительно меньшей прочностью и морозостойкостью, чем нормально затвердевший, в нем возникает много усадочных трещин.
При бетонировании в зимних условиях при недостаточном утеплении или тепловой обработке может произойти раннее замораживание бетона. После оттаивания такого бетона он не сможет набрать необходимую прочность.
Повреждения железобетонных конструкций разделяют по характеру влияния на несущую способность на три группы.
I группа - повреждения, практически не снижающие прочность и долговечность конструкции (поверхностные раковины, пустоты; трещины, в том числе усадочные, раскрытием не свыше 0,2мм, а также, у которых под воздействием временной нагрузки и температуры раскрытие увеличивается не более чем на 0,1мм; сколы бетона без оголения арматуры и т.п.);
II группа - повреждения, снижающие долговечность конструкции (коррозионноопасные трещины раскрытием более 0,2мм и трещины раскрытием более 0,1мм, в зоне рабочей арматуры предварительно напряженных пролетных строений, том числе и вдоль участков под постоянной нагрузкой; трещины раскрытием более 0,3мм под временной нагрузкой; пустоты раковины и сколы с оголением арматуры; поверхностная и глубинная коррозия бетона и т.п.);
III группа - повреждения, снижающие несущую способность конструкции (трещины, не предусмотренные расчетом ни по прочности, ни по выносливости; наклонные трещины в стенках балок; горизонтальные трещины в сопряжениях плиты и пролетных строений; большие раковины и пустоты в бетоне сжатой зоны и т.п.).
Повреждения I группы не требуют принятия срочных мер, их можно устранить нанесением покрытий при текущем содержании в профилактических целях. Основное назначение покрытий при повреждениях I группы – остановить развитие имеющихся мелких трещин, предотвратить образование новых, улучшить защитные свойства бетона и предохранить конструкции от атмосферной и химической коррозии.
При повреждениях II группы ремонт обеспечивает повышение долговечности сооружения. Поэтому и применяемые материалы должны иметь достаточную долговечность. Обязательной заделке подлежат трещины в зоне расположения пучков преднапряженной арматуры, трещины вдоль арматуры.
При повреждениях III группы восстанавливают несущую способность конструкции по конкретному признаку. Применяемые материалы и технологии должны обеспечивать прочностные характеристики и долговечность конструкции.
Для ликвидации повреждений III группы, как правило, должны разрабатываться индивидуальные проекты.
Постоянный рост объемов монолитного строительства является одной из основных тенденций, характеризующих современный период российского строительства. Однако в настоящее время массовый переход к строительству из монолитного железобетона может иметь негативные последствия, связанные с достаточно низким уровнем качества отдельных объектов. Среди основных причин низкого качества возводимых монолитных зданий необходимо выделить следующее.
Во-первых, большинство действующих в настоящее время в России нормативных документов создавались в эпоху приоритетного развития строительства из сборного железобетона, поэтому совершенно естественны их направленность на заводские технологии и недостаточная проработка вопросов строительства из монолитного железобетона.
Во-вторых, у большинства строительных организаций отсутствуют достаточный опыт и необходимая технологическая культура монолитного строительства, а так же некачественное техническое оснащение.
В-третьих, не создана эффективная система управления качеством монолитного строительства, включающая систему надежного технологического контроля качества работ.
Качество бетона – это, прежде всего, соответствие его характеристик параметрам в нормативных документах. Росстандартом утверждены и действуют новые стандарты: ГОСТ 7473 «Смеси бетонные. Технические условия», ГОСТ 18195 «Бетоны. Правила контроля и оценки прочности». Должен вступить в силу ГОСТ 31914 «Бетоны высокопрочные тяжелые и мелкозернистые для монолитных конструкций», должен стать действующим стандарт для арматурных и закладных изделий.
Новые стандарты, к сожалению, не содержат вопросов, связанных со спецификой юридических отношений между заказчиками строительства и генподрядчиками, производителями стройматериалов и строителями, хотя качество бетонных работ зависти от каждого этапа технической цепочки: подготовка сырья для производства, проектирование бетонов, производство и транспортирование смеси, укладка и уход за бетоном в конструкции.
Обеспечение качества бетона в процессе производства достигается благодаря комплексу различных условий: здесь и современное технологическое оборудование, и наличие аккредитованных испытательных лабораторий, и квалифицированный персонал, и безусловное выполнение нормативных требований, и внедрение процессов управления качеством.
Начальник Лаборатории испытаний строительных материалов и
конструкций ГБУ "ЦЭИИС" - Д.Н. Абрамов