Коэффициент уплотнения бетона

Уплотнение бетона

Работы по бетонированию любых строительных конструкций, заливке фундаментов, площадок, изготовлению ЖБИ всегда сопровождаются усадкой бетона в процессе твердения. Это производит в результате частичного испарения воды, которая присутствует в составе раствора, постепенного слеживания залитой смеси, заполнения ею пустот, произвольному удалению пузырьков воздуха. В результате усадки уменьшается объем залитого раствора, увеличивается его плотность.

Однако произвольная усадка — это нежелательный процесс при укладке бетонных растворов. Она приводит к неравномерному распределению нагрузок по объему конструкции. Кроме этого, в теле бетона остаются многочисленные пустоты и дефекты. Это снижает его прочностные параметры и может приводить к преждевременному износу, образованию трещин, снижению надежности, обрушению.

Чтобы исключить эти риски, при бетонировании применяют принудительное уплотнение бетона. Чаще всего для этого используют технологию вибрирования. Также могут применяться дополнительные методы. Благодаря увеличению плотности раствора удаляются внутренние пустоты и пузырьки воздуха, достигается максимальная прочность и водонепроницаемость.

При уплотнении происходит достаточно ощутимое уменьшение объема бетона. Поэтому нужно точно определить, какое количество готового раствора заливать в опалубку или в форму. В этом помогает коэффициент уплотнения бетона при заливке.

Коэффициент уплотнения бетона

Коэффициент уплотнения бетона — показатель, который используется при расчете требуемого объема смеси для выполнения заливки. Он рассчитывается как отношение первоначальной плотности бетонной смеси перед заливкой к плотности готового бетона после уплотнения.

Этот коэффициент зависит от ряда параметров, включая рецептуру раствора, его фракционный состав, тип используемых наполнителей, объем воды в составе смеси. Также на значение этого показателя влияет объем и форма бетонируемой конструкции, используемые методы уплотнения, другие критерии.

Значение коэффициента уплотнения бетонной смеси при укладке определяется по результатам испытаний в лаборатории. Испытания проводятся на специальном аппарате, состоящем из двух воронок и одного цилиндра, которые располагаются друг под другом. В этой установке обеспечивается полное уплотнение раствора в лабораторных условиях. Это позволят точно рассчитать плотности смеси в первоначальном и уплотненном состоянии и определить коэффициент уплотнения.

Рекомендуемые значения этого показателя для бетонов разных классов приводятся в ГОСТ 7473-94. Например, коэффициент уплотнения бетона В15 и других легких классов может составлять от 0,94 до 0,99. У тяжелых классов значения показателя могут быть несколько другими. Например, коэффициент уплотнения бетона В20 или В25 может составлять от 0,92 до 0,98. Его значения для бетонных смесей одного класса может отличаться в зависимости от показателя подвижности. Так, коэффициент уплотнения бетона В25 П4 составляет 0,97-0,98, а при подвижности П2 его значение может быть 0,96-0,97.

Значение коэффициента позволяет рассчитать объем раствора, который нужно заказывать для уплотнения. Например, если он равняется 0,95, это означает, что при уплотнении бетон уменьшается в объеме на 5 %. Соответственно, при заказе готовой смеси нужно предусмотреть соответствующий запас.

Также часто определяют коэффициент уплотнения боя бетона. Он необходим для расчета объема строительного мусора для вывоза при сносе зданий или сооружений. В частности, его значение позволяет определить, автомобиль с каким объемом кузова нужен, чтобы вывезти бой бетона. Также в некоторых случаях бой бетона может использоваться в качестве заполнителя при бетонировании. В этом случае коэффициент его уплотнения нужно знать для правильного составления рецептуры и приготовления раствора.

Методы уплотнения бетона вибрированием

Чаще всего при бетонировании в строительстве, при ведении дорожных работ, производстве ЖБИ применяют вибрационные методы для увеличения плотности раствора. Коэффициент уплотнения бетона при вибрировании приобретает максимальные значения. Кроме этого, вибрирование позволяет сократить сроки уплотнения раствора при заливке, что повышает эффективность, ускоряет ведение бетонных работ.

В зависимости от технологии исполнения могут использоваться разные вибрационные методы.

Глубинное вибрирование бетона

Для уплотнения используются глубинные вибраторы. Метод хорошо подходит для послойной укладки бетона при бетонировании фундаментов, балок, других нагруженных конструкций большого размера. Каждый слой должен иметь высоту не менее 10 см. Оптимальная высота составляет 30-50 см.

Наконечник глубинного вибратора погружают непосредственно в раствор после его заливки. От привода устройства на наконечник через гибкий вал передаются колебания высокой частоты. Это вызывает вибрирование залитого бетона и приводит к его уплотнению с высоким коэффициентом. Раствор заполняет все полости, а воздух вытесняется к поверхности.

По типу приводов глубинные вибраторы бывают таких видов:

• Электрические. Для привода используется однофазный или трехфазный (в зависимости от мощности) электродвигатель. Оборудование отличается компактным размерами, работает с малым уровнем шума, без выделения выхлопов. Современные модели электрических вибраторов могут иметь электродвигатель, встроенный в наконечник, что делает конструкцию более компактной.
• С бензиновым или дизельным двигателем. Привод осуществляется от ДВС. Благодаря этому обеспечивается автономность, высокая мощность оборудования и интенсивность вибрирования, длительная непрерывная работа. К основным минусам этого типа вибраторов относятся громоздкость оборудования и выделение выхлопных газов при работе.
• Пневматические. Подходят для ведения работ в условиях, когда не допускается использование электрооборудования или ДВС, например, по требованиям пожарной безопасности. Отличаются высокой мощностью. Требуют подключения к источнику сжатого воздуха.

Оборудование для глубинного вибрирования подбирают в зависимости от условий ведения укладки бетона.

Поверхностное вибрирование бетона

Эта технология применяется в дорожном строительстве, при заливке площадок или дорожек, стяжек, отмосток. Уплотнение бетона выполняется аппаратами, в которых основным исполнительным органом является плоская рабочая площадка, на которую передается вибрирование от привода.

К самым распространенным видам поверхностных вибраторов относятся виброрейки. Конструкция оборудования этого типа состоит из таких основных узлов.

• Каркас из высокопрочной стали. Комплектуется ручками для перемещения виброрейки. Как правило, ручки являются регулируемыми по высоте и углу наклона.
• Рейка (правило). Исполнительный орган — рабочая площадка длиной 800-1200 мм и сравнительно небольшой ширины. Есть модели с двойными рейками.
• Привод. Применяются модели виброреек, оснащенные электродвигателем или ДВС на бензине или дизельном топливе.

Виброрейки могут иметь разную мощность и габариты. Более мощные модели используются при бетонировании. Компактные, легкие аппараты меньшей мощности обычно используют при заливке стяжек. Коэффициент уплотнения при работе с виброрейкой зависит от мощности привода и размеров рейки.

Уплотнение бетонных и железобетонных изделий

На предприятиях, выпускающих бетонные или железобетонные изделия, используются стационарные установки для уплотнения бетонной смеси методом вибрирования. Это вибрационные столы, которые могут иметь электромеханический, электромагнитный привод, пневмопривод. Оборудование создает колебательные движения, разного направления. В зависимости от модели установки колебания могут быть вертикальные, горизонтальные, круговые.

На рабочую площадку вибрационного стола помещают и надежно фиксируют формы с залитым раствором при помощи зажимов или электромагнитов. После запуска оборудования вибрация передается бетону, что обеспечивает его эффективное уплотнение.

Наиболее высокий коэффициент уплотнения бетонного раствора позволяет получить метод вибропрессования. Эта технология сочетает воздействие высокого давления с вибрированием. В результате удается добиться значительной плотности раствора. Методом вибропрессования изготавливают брусчатку для укладки на тротуарах с высоким трафиком или на проезжей части, элементы инженерных конструкций, другие бетонные изделия и ЖБИ высокой прочности.

Другие способы уплотнения бетонной смеси

Не всегда при укладке бетона есть возможность применять вибрирование. В этих случаях раствор уплотняют альтернативными способами, самыми распространенными из которых являются штыкование, вакуумирование, центрифугирование.

Штыкование

Этот метод хорошо подходит при небольших объемах бетонных работ. Поэтому его часто используют при заливке раствора в частном строительстве. Технология предусматривает прокалывание залитой смеси отрезком арматуры, куском стального профиля, деревянным бруском. Штык погружается на полную глубину раствора. Прокалывание выполняют равномерно по всей площади бетонирования. Штыкование обеспечивает отведение воздуха из жидкого бетона.

Метод хорошо подходит при укладке легких бетонных растворов с не крупным наполнителем. Уплотнение тяжелых бетонов с наполнителем крупных фракций выполняют при помощи тяжелых трамбовок весом до 30 кг.

Вакуумирование

Технология вакуумирования используется при строительстве тонкостенных бетонных конструкций — оболочек, сводов, куполов и т.д. Она позволяет обрабатывать бетон с толщиной слоя до 300 мм. Метод предполагает воздействие вакуума, что позволяет удалить из раствора излишки воздуха и воды, добившись значительного коэффициента уплотнения.

Для вакуумирования используют специальное оборудование, например вакуум-ящики или вакуум-опалубки.

Центрифугирование

Раствор помещают в центрифугу, при вращении которой за счет воздействия центробежных сил отводится основной объем воздуха и до 30 % жидкости. Метод обеспечивает высокий коэффициент уплотнения и значительную скорость обработки. Однако при этом увеличивается расход цемента.