Специальные виды бетонирования

     Технология  предварительно напряженных  конструкций в  построечных условиях

     На  строительных площадках сборно-монолитные составные балки собирают навесным способом из блоков, поставляемых заводами сборного железобетона. Арматуру, помещаемую в каналах балок, натягивают домкратами. Многопролетные неразрезные плиты перекрытий, обрамляющие элементы оболочек покрытий, балки эстакад, а также ограждения реакторов и другие крупные предварительно напряженные конструкции, армируемые канатами, прядями и т.д., возводят непосредственно на месте. Резервуары и силосы в процессе возведения армируют проволокой, навивая ее с натяжением специальными машинами.

     Для натяжения пакетов из высокопрочной  проволоки и заанкерирования их в торцах конструкций клиновыми устройствами применяют гидравлические домкраты двойного действия. Они состоят из тянущего цилиндра и поршня. В теле поршня имеется второй цилиндр с поршнем для запрессовки клиновой пробки. Проволоки пучка закрепляют с помощью клиньев на тянущем цилиндре в кольце, имеющем прорези по числу проволок пучка (6-12 в малых домкратах и 18-24 в больших).

     Гидравлические  однопоршневые домкраты используют для натяжения стержневой арматуры с резьбовыми хвостовиками, прядевой арматуры с гильзостержневыми или гильзовыми анкерами и канатных арматурных элементов с гильзовыми анкерами. Домкрат состоит из цилиндра с упорным наконечником, поршня со штоком и захватного устройства. Для привода гидродомкратов применяют передвижные масляные насосные станции, смонтированные на тележке, снабженной стрелой для подвешивания домкратов.

     В стыки нижнего пояса балки  устанавливают резиновые кольца, чтобы раствор, которым заделывают стыки, не проник в каналы для рабочей  арматуры. После этого стыки поясов закрепляют в рабочем положении, приваривая стальные накладки. Проволочные пучки или пряди протягивают через каналы челноком, прикрепленным к тросу, идущему на лебедку.

     Проволоки до натяжения пучка равномерно размещают  по конической поверхности анкерной колодки. После этого устанавливают домкрат и заклинивают проволоки в кольце тянущего цилиндра. Натяжение производят на первом этапе до вытяжки слабины, затем до проектного усилия с превышением его на 10%, чтобы компенсировать потери от проскальзывания проволок. Обычно пряди натягивают одновременно с двух сторон, работая двумя домкратами. Пустоты в каналах заполняют (инъецируют) цементным раствором, чтобы защитить арматуру от коррозии и обеспечить ее сцепление с бетоном конструкций.

     До  установки арматуры проверяют герметичность канала, для чего его заполняют водой. После этого канал продувают сжатым воздухом, удаляя остатки воды. К инъецированию приступают сразу после натяжения арматуры.

       Раствор на цементе марок 400-500 и чистом песке готовят в  растворосмесительной машине и подают растворонасосами производительностью 1-3 м³/ч или пневмонагнетателем. Резиновый шланг от растворонасоса, снабженный соплом с краном, присоединяют к низшей точке канала (отверстию в анкерной пробке). Инъецирование ведут непрерывно под давлением 0,6-0,8 Мн/м² до тех пор, пока раствор не начнет вытекать с другой сторны канала.

     При возведении монолитных предварительно напряженных конструкций непосредственно  на месте применяют следующую  схему работ. Установив опалубку, монтирую ненапрягаемую арматуру. Для образования каналов в бетоне, которые могут быть расположены горизонтально, вертикально и по параболическим кривым, устанавливают каналообразователи: металлические трубки из листовой стали толщиной 1-2 мм, привариваемые к опорным металлическим плитам анкеров, или рифленые диаметром от 30 до 170 мм, изготовленные из стальной ленты толщиной 0,2-0,3мм. Применяют и извлекаемые каналообразователи – резиновые канаты сплошного сечения с петлями на конце. Положение каналообразователей фиксируют специальными арматурными сетками.

     В трубчатые или рифленые каналообразователи протаскивают арматурные элементы – канаты или пряди с гильзовыми наконечниками, имеющими резьбу, соответствующую резьбе головки домкрата. В каналы, образованные извлекаемыми каналообразователями, арматуру устанавливают после бетонирования и натягивают ее  домкратами с усилием до 6 Мн. Предварительно в лаборатории проверяют прочность затвердевшего бетона (она не должна быть ниже 80 % проектной). Напрягаемые конструкции сначала обжимают, затем доводят усилие натяжения до проектного. Можно осуществлять натяжение в несколько стадий в соответствии с последовательностью загружения конструкций, а также регулировать деформации, частично погашать потери предварительного напряжения и т.д.

     Заключительной  операцией является инъецирование  каналов.

     В последнее время применяется способ, при котором устраивать каналы не надо и, следовательно, исключаются операции по их инъецированию. Арматурные канаты или стержни перед укладкой покрывают антикоррозионным составом, а затем фторопластом (тефлоном), имеющим почти нулевой коэффициент трения. При натяжении канат относительно легко скользит в теле бетона.

     Непрерывную навивку высокопрочной проволоки  на стены круглых резервуаров  и силосов и одновременное  ее натяжение осуществляют арматурнонамоточными машинами. Натяжение контролируется манометром. После окончания навивки и закрепления проволоки поверхность резервуара торкретируют.

     Инъецирование каналов в предварительно

     напряженных конструкциях

     Арматуру, натягиваемую на затвердевший бетон, укладывают в специально оставленные каналы, диаметр которых принимается на 10-15 мм больше внешнего пучка проволоки или стержня. Для образования каналов в конструкциях, собираемых на строительной площадке, применяются резиновые шланги или трубы. Последние перед укладкой в опалубку смазывают снаружи жидким мылом для облегчения вытаскивания по окончании бетонирования. Кроме того, в резиновый шланг для предотвращения провисания и сплющивания вводят сердечник из стальной трубы, пучка стержней или стального каната. Сердечник смазывают солидолом, чтобы он не пристал к стенкам шланга. После укладки бетонной смеси через 2-4 ч сердечник извлекают вручную, а шланги и стальные трубы – с помощью лебедки. Стальные трубы каналообразователя после укладки бетонной смеси следует через каждые 15-20 мин слегка поворачивать вокруг оси для того, чтобы они не пристали к бетону.

     Каналообразователи  со спиральной обмоткой представляют собой круглый стержень с навитой  на него плотной спиралью из стальной проволоки диаметром 4-5 мм. Пред укладкой каналообразователя в опалубку спираль смазывают эмульсией или отработанным машинным маслом. После схватывания бетона стержень вращают специальной машиной. По мере вращения спираль плотно наматывается на стержень и отстает от бетона. После того, как вся спираль будет намотана, ближний конец проволоки закрепляют на стержне и начинают вращать в обратную сторону, от этого стержень с проволокой вывинчивается из канала, как винт по резьбе. В образованном канале остается рифленая поверхность, которая после очистки и промывки обеспечивает хорошее сцепление нагнетаемого цементного раствора с бетоном. При длине канала более 20 м каналообразователь заводят с обеих сторон изделия.

     Сразу после натяжения арматуры каналы промывают и в них нагнетают  раствор для получения монолитной конструкции. Нагнетание (инъецирование) цементного теста или раствора в каналы при небольших объемах работ может быть выполнено с ручного растворонасоса производительностью 0,18 м³/ч. При значительных объемах работ по инъецированию применяются растворонасосы производительностью 1 м³/ч, которые входят в состав передвижных станций, оборудованных, кроме того, гидродомкратом для натяжения арматуры.

     Для работы используют цементный раствор  не ниже М300, приготовленный на портландцементе  М400 и выше. Применять другие цементы для этой цели запрещается. Для повышения подвижности в раствор можно добавлять мылонафт в количестве 0,1% от массы цемента или другие пластифицирующие добавки.

     Вакуумирование

     Для получения необходимой подвижности  бетонной смеси, укладываемой в конструкции, в нее приходится добавлять некоторое количество избыточной, не требуемой для процесса твердения бетона, воды. Эта свободная (лишняя) вода, занимающая определенный объем, с течением времени испаряется, оставляя в бетоне пустоты, которые уменьшают ее прочность. Работы по вакуумированию бетона заключаются в механическом удалении избыточной (свободной) воды из свежеуложенной бетонной смеси при помощи сжатого воздуха, что повышает прочность и качество бетона. Вибровакуумированный бетон вследствие уменьшения в нем избыточной воды к тому же приобретает повышенную морозостойкость и водонепроницаемость.

     Для выполнения работ по вакуумированию бетонной смеси в плоских конструкциях применяют вакуум-щиты. В балках, колоннах, стенах вакуумирование ведется  с помощью вакуумтрубок. Вакуум-щиты и вакуум-трубки через магистральную всасывающую линию присоединяются к стационарной или передвижной вакуум-установке.

     Стационарные  установки применяются главным  образом при заводском и полигонном изготовлении железобетонных конструкций, передвижные находят применение непосредственно на месте строительства. Монтируются они на шасси автоприцепов или автомашин. Передвижная установка может одновременно вакуумировать бетонную поверхность площадью до 10-12 м² и позволяет подключать одновременно до 40 вакуум-щитов. При обработке бетонного слоя толщиной до 10 см сменная производительность установки достигает 1000м².

     Вакуум-щит, в котором имеется воздушное  пространство, образованное сетками (вакуум-полость), с помощью штуцеров и шлангов  присоединяется к вакуум-насосу, отсасывающему воздух, а с ним и воду из свежеуложенной бетонной смеси. Вода по шлангам отводится в водосборник. Степень разрежения должна быть не менее 46,3 кПа. Вакуумирование надо начинать не позднее, чем через 15 мин после окончания виброуплотнения смеси.

     Подводное бетонирование

     Опоры мостов и линий электропередач, фундаменты и части стен набережных, водозаборные и другие санитарно-технические сооружения часто возводят непосредственно в открытом водоеме или у его берегов.

     Особенность подводного бетонирования (без водоотлива) состоит в том, что бетонную смесь во время подачи и укладки ограждают от непосредственного контакта с водой и тем самым защищают от ее размывающего воздействия. При этом применяют 2 основных метода бетонирования:

     - вертикально-перемещающейся трубы  (ВПТ)

     - восходящего раствора (ВР)

     В обоих случаях бетонирование  выполняется на глубине до 50 м.

     I. Метод ВПТ:

     Участок водоема ограждают шпунтовой  перемычкой либо опалубкой из железобетонных оболочек или ящиков, на которых размещают рабочую площадку с оборудованием. Оборудование можно размещать и на плавучих средствах – понтонах, баржах.

     Бетонную  смесь подают к месту укладки  по трубе d = 300 мм, собранной из отдельных звеньев длиной 0,5-5,0 м, с плотными водонепроницаемыми легкоразъемными фланцевыми соединениями. Трубу с воронкой подвешивают к траверсе и, когда это нужно, лебедкой поднимают для удаления очередного звена. Подвеска допускает быстрое опускание трубы на 30-40 см (это может понадобиться при бетонировании, чтобы предотвратить попадание бетонной смеси в воду). Большие сооружения разбивают на блоки, бетонируемые несколькими трубами.

     При бетонировании методом ВПТ с  вибрацией на нижнем звене трубы  укрепляют вибратор мощностью более 1 кВт.

     Перед началом бетонирования в трубу вводят пакет из мешковины, затем через воронку подают бетонную смесь. Пакет, опускаясь до нижнего конца трубы, выжимает воду. Бетонную смесь (подвижность применяемой бетонной смеси в случае безвибрационной укладки должна составлять 14…22 см, а при вибрационной – 4…14 см) подают до тех пор, пока, заполнив все пространство блока, ее верхняя поверхность не окажется выше конца трубы на 0,8-1,5 м. Не прекращая подачи бетона, трубу приподнимают, чтобы ее нижний коней все время был расположен на 1-1,5 м в уложенном бетоне. Приостановив подачу бетона, снимают верхнее звено, переставляют воронку и возобновляют бетонирование.

     Интенсивность бетонирования I, определяют из неравенства

I > , где r – радиус действия трубы; k – показатель сохранения подвижности бетонной смеси. Когда блок забетонирован выше уровня воды на 20-30 см, по достижению бетоном прочности 2,5 Мн/м² (25 кгс/см²) размытую часть бетона удаляют и блок бетонируют до проектной отметки.