ВАКУУМИРОВАННЫЙ БЕТОН В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Вакуумирование монолитных бетонных и железобетонных Конструкций

При строительстве автомобильной дороги было проведено ва­куумирование бетона дорожного покрытия. Дорога имела две по­лосы проезжей части по 6 м каждая, разделительную полосу шириной 4 м и обочины по 2,75 м. Цементобетонное покрытие толщиной 19 см укладывалось на слой песка толщиной 10 см. В поперечном направлении через 15 м устраивали швы расши­рения, между которыми через 5 м делали два шва сжатия, а в продольном направлении, по середине каждой 6-метровой поло­сы — продольный 'шов сжатия. Для устройства покрытия приме-

В

Нялся бетон с расходом цемента 320 кг/м3 марки «400» ири~^=

=0,55. Подвижность бетонной смеси (осадка конуса) — 2—3 см. Бетонирование каждой полосы проезжей части производилось раздельно.

До укладки вакуум-щитов бетонная смесь обрабатывалась ви­брационной отделочной машиной, имеющей следующие основные детали передний разравнивающий и уплотняющий брус (с виб­раторами), трамбующую доску, задний разравнивающий брус {без вибраторов) и выглаживающую ленту. Режим работы ви­брационной отделочной машины: 1-й проход — вперед, работают вибробрус и трамбующая доска, 2-й проход — назад, работает только трамбующая доока, 3-й проход — вперед, работают все рабочие органы машины Длина каждого прохода (захватка) со­ставляла около 5 пог. м.

После перехода машины на следующую захватку на поверх­ность бетона укладывались вакуум-щиты (имеющие размер 120X90 см), длинной стороной поперек полосы проезжей части— по 5 шт в ряд. В поперечном же направлении укладывались и коллекторы, к которым щиты присоединялись с помощью вакуум - шлангов Коллекторы в свою очередь присоединяли к ресиверу—■ водосборнику — магистральным вакуум-шлангом диаметром 50 мм. Вакуум-установка находилась на обочине строящейся дороги.

Режим вакуумирования был принят следующий разреже­ние—650 мм рт. ст. (на ресивере), продолжительность вакууми­рования — L0 мин.

При включении вакуума по периметру отдельных вакуум-щи - тов замечалось характерное шипение, связанное обычно с недо­статочно тщательной укладкой вакуум-щита. Однако после более плотного прижатия или притирания щита к поверхности бетона шипение прекращалось. Сразу после окончания вакуумирования и снятия вакуум-щитов бетон оказался настолько плотным, что по его поверхности можно было ходить, не оставляя следов Для

1 По нашему мнению (продолжительность вакуумира&анмя при толщине слоя 19 см следует увеличить Прим ред Характеристики степени уплотнения бетона следует отметить, что, если швы сжатия на участках, не подвергнутых вакуумирова - нию, устраивались вбиванием металлических полос, на участке, где было проведено вакуумирование, устраивать швы таким об­разом было невозможно.

^Вакуумирование проводилось также при строительстве дорож­ной одежды и на ряде других объектов, где применялась разра­ботанная и созданная в ДОРНИИ передвижная установка Эта установка с применением вакуум-насоса РМК-4 может обеспе­чить одновременно вакуумирование до 40 м2 поверхности бетона.

Следует отметить, что большие работы по вакуумирозанию бетона при строительстве монолитных бетонных и железобетон­ных конструкций уже много лет проводятся трестом «Строитель» и рядом других строительных организаций.

На одной из улиц в Москве вакуумирование применялось при устройстве цементобетонного основания под асфальтобетонное

Покрытие Благодаря вакуумированию вместо проектной марки бетона «170» укладывали бетон марки «140» и, таким образом, уменьшили расход цемента более чем на 12%. Бетон - применялся

В этом случае с расходом цемента 280 ікг/м3 при г/ =0,65, при подвижности бетонной смеси (осадка конуса) 3—5 см.

Бетонную смесь, привозимую самоовалами с бетонного завода, укладывали слоем толщиной в 20 см и обрабатывали поверхно­стными вибраторами, после чего подвергали вакуумированию (рис 17) Режим вакуумирования разрежение (в ресивере) — 660 мм рт. ст, продолжительность вакуумирования — 15 — 18 мин.

Вакуумирование проводилось одновременно 16 вакуум-щита - ми размером 120X90 ом. Количество удаленной из бетона воды при вакуумировании составляло в среднем около 11% от воды затворения.

Следует отметить, что вакуумирование цементобетонного осно­вания позволяет почти в два раза уменьшить срок выдержива­ния его до укладки асфальтового покрытия. Это обстоятельство очень важно при строительстве и реконструкции городских до­рог, так как закрытие движения по магистральной улице на дли­тельный период нарушает нормалыные транспортные грузопотоки.

Остановимся на примере применения вакуумирования при устройстве бетонного основания под полы на одном из строи­тельств. Основание представляло собой бетонную плиту толщи­ной 14—15 ом. При этих работах в результате вакуумирования укладывался бетон марки «70» вместо предусмотренной проек­том марки «90», что позволило снизить расход цемента более чем на 16%. Применение вакуумирования позволило также значи­тельно ускорить начало движения по бетонному основанию авто­мобилей, а также ускорить установку оборудования.

Температура воздуха при выполнении части этих работ пони­жалась до 6—8°. В связи с этим при вакуумировании бетона, приготовленного из неподогретых материалов, наблюдалось об­леденение поверхности под вакуум-щитами, а также появление ледяных пробок в вакуумпроводной системе, особенно в местах перегибов магистрального резинового вакуум-провода, что за­трудняло проведение вакуумирования.

Подогревание составляющих для получения бетонной смеси с температурой 12—14°, обогревание 'Кранов вакуум-щитов паяль­ными лампами, а также подача в вакуум-шланга в случае обра­зования ледяных пробок небольшого количества горячей воды или горячего воздуха позволили ликвидировать затруднения, свя­занные с вакуумированием в холодное время года.

Применение вакуумирования представляет большой техниче­ский и экономический интерес при бетонировании плиты железо­бетонных перекрытий, в частности, при строительстве мостов.

Вакуумирование в этом случае проводится с поверхности бе­тона, уложенного в обычную опалубку при помощи тех же типо­вых вакуум-щитов, которые применяются при вакуумировании дорожных покрытий и полов. В этом случае осуществляется так­же поперечная схема укладки вакуум-щитов (поперек оси мо­ста), позволяющая обеспечить фронт для последующих видов ра­бот на данном участке. Продолжительность * вакуумирования для плит толщиной 10—12 см составляет обычно 8—10 мин.

Так как прочность вакуумированного бетона в раннем возра­сте значительно превышает прочность невакуумироваиного того же состава, то вакуумирование позволяет: существенно умень­шить сроки распалубки и соответственно увеличить ее оборачи­ваемость, а также ускорить производство работ по устройству дорожной одежды и ввод конструкции в эксплуатацию.

Весьма существенным является значительное уменьшение усадки вакуумированного бетона.

Обследование через полтора года перекрытия железобетон­ного моста, одна половина которого была построена с примене­нием вибрирования и вакуумирования, а вторая — с примене­нием только вибрирования, показало, что в последнем случае имелась семь относительно глубоких усадочных трещин на раз­ном расстоянии от середины моста, в то время как в первом име­лись лишь две с трудом различимые тонкие трещины.

Большой интерес предстазляет вакуумирование вертикальных или наклонных бетонных поверхностей при бетонировании мас­сивных конструкций типа подпорных стенок, опор мостов, а так­же водосливов и других наиболее изнашиваемых конструктивных, элементов плотин. В таких сооружениях, работающих в тяжелых эксплуатационных условиях (выветривание под действием темпе­ратуры, влажности, ударов, истирания, агрессивной среды и пр.), вакуумирование обеспечивает повышенную стойкость бетона, улучшает эксплуатационные качества 'Сооружения, вместе с тем ускоряет сроки распалубки и увеличивает оборачиваемость круп­нощитовой опалубки, применяемой обычно при бетонировании массивных конструкций.

В последнее время вакуумирование бетона начинает приме­няться в значительных масштабах в гидротехническом строи­тельстве, в том числе на строительстве плотины Цимлянского тидроузла Волго-Донского канала.

Бетонирование 'массивных конструкций производится, как правило, блоками с заранее установленными опалубочными щи­тами больших размеров, например, 4,0X5,0 м. Опалубочные щи­ты, со стороны которых - назначается вакуумирование, переделы­вают под вакуум-щиты, для чего рабочая поверхность их обору­дуется герметизированной вакуум-полостью с двумя слоями металлической сетки (см. стр. 31).

В связи с тем, что бетонная смесь укладывается в бетон слоя­ми толщиной 30—35 см и между укладкой отдельных слоев имеется неизбежный перерыв 1-—2 часа, вакуумирование прихо­дится производить отдельно для каждого слоя. Для этого ва - куум-полость опалубочного щита разбивается соответственно на ряд горизонтальных вакуум-полостей, высотой каждая в 30— 35 см и длиной на всю ширину щита. Каждая полость оборудо­вана патрубками через 1,2—1,5 м по длине полостей для при­соединения к вакуум-сети и для независимой работы от смежных рядов вакуум-полостей. Герметизация вакуум-полостей по пери­метру опалубочного щита, а также между собой, достигается за­ливкой расплавленным битумом полосы шириной 6—7 см на всю толщину двойной металлической сетки, т. е. на всю высоту ва - куум-полости. Битум, налитый на сетку, после остывания сре­зается вровень с верхней сеткой. Конструкция крупнощитовой вакуум-опалубки, разработанная лабораторией треста «Строи­тель» и проверенная на гидротехнических стройках, приведена на рис. 18.

Вакуумирование производится следующим порядком (рис L9) После укладки и уплотнения вибраторами полосы бетона шири­ной 1,5—2,0 м первою сдоя вдоль вакуум-опалубки первая сни­зу вакуум-полость шита подключается к вакууму на 40—50 мин,

После чего вакуум отключается Для лучшего уплотнения бетон ного слоя необходимо производить повторное кратковременное вибрирование в процессе вакуумирования Повторное вибрирова­ние следует производить спустя 15—20 мин после начала вак- умирования бетона, причем вибраторы нельзя придвигать к ва куум опалубке ближе чем на 40—50 см

При укладке следующего по высоте слоя вибрирование про­изводится таким образом, чтобы захватить на некоторую толщи­ну ранее уложенный нижний слой, в том числе и полосы бето­на, близкие к наружной поверхности (на не ближе 40—50 см), где производилось вакуумирование

По окончании укладки этого слоя подключается соответст­вующая по высоте вакуум-иотость и процесс вакуумирования продолжается, как и в нижележащем слое, — 40—50 мин Одно­временно подключается для повторного вакуумирования на 10— 15 мин нижележащий слой бетона Повторно второй слой ваку - умируется с третьим слоем и т д

Практика работы подтвердила возможность значительного со­кращения сроков распалубки бетона при вакуумировании. Рас­палубка вертикальных поверхностей блока осуществлялась при строительстве через 16 и 20 час. после окончания вакуумирова­ния последнего слоя бетона в блоке, в зависимости от темпера­туры наружного воздуха, вместо обычно принятых 40—50 час.

Вакуумирование бетона придает обработанной поверхности повышенную прочность, плотность и сопротивляемость, создает как бы «закалку» бетонной поверхности.

Очень интересны производственные испытания, проведенные во Всесоюзном научно-исследовательском институте гидротехни­ки им. Б. Е. Веденеева, по установлению сроков распалубки при вакуумировании бетонных опар с размерами в плане 2,0X6,5 м.

Обработка производилась двумя способами.

1. Вакуумированием горизонтальной поверхности бетона по периметру блока (непосредственно у обычной вертикально уста­новленной опалубки) послойно, при толщине слоя 30—35 см. Укладывалась бетонная смесь на обыкновенном цементе марки

О

«300», при расходе его 318 кг на 1 м3 бетона, при-------------- = 0,58 и

Осадке конуса 5—6 см.

После распределения слоя бетона и его вибрации укладыва­ли вакуум-щиты и производили вакуумирование с разрежением 625—650 мм рт. ст. в течение 30—35 мин. Затем снимали вакуум - щиты, укладывали следующий слой бетонной смеси, вибрировали его, вакуумировали и т. д. Температура воздуха при бетониро­вании была 6,5°, а бетонной смеси — около 15°Ц.

При таком способе производства работ распалубку торцевых поверхностей опор можно производить через 5 час. после ваку­умирования.

2. Вакуумирование вертикальных поверхностей бетонной опо­ры, при котором роль опалубки играли вакуум-шиты. Так как скорость укладки бетонной смеси в рассматриваемом случае со­ставляла 25 см высоты опоры в час, размеры вакуум-щитов бы­ли равны: высота 25 см, длина 200 см. По высоте опоры такие вакуум-щиты устанавливали один над другим сразу на 5 рядов. Укладывали бетонную смесь следующего состава: силикатный

Цемент марки «400» — в количестве 318 кг на м3 бетона;------------- =

=0,58; осадка конуса — 5—6 см. Смесь укладывали с уплотне­нием высокочастотными вибраторами.

Вакуумирование каждого слоя продолжалось 30 мин., причем каждый слой бетона подвергался в а к у ум ир ов а ни ю после уклад­ки бетона на половину высоты следующего слоя.

Температура наружного воздуха при бетонировании была 15°.

1 О. А. Гершберг, С. Г. Сквоірцов и А. М. Звенигородский. «Опыт вакуумирования бетона в шдротахническом строительстве». Жури. «Гидротехническое строительство» № 11, 1951 г.

Разрежение при вакуумировании составляло: в ресивере 625— 650 мм рт. ст., а в вакуум-полости 580—600 мм рт. ст.

Эти работы показали, что помимо улучшения качества мас­сивного бетона (повышения прочности и плотности бетона у на­ружной поверхности конструкции, морозостойкости, сопротивле­ния истираемости), вакуумирование позволяет значительно уско­рить распалубку. По данным ииж. С. И. Зубовича, при темпера­туре наружного воздуха выше 10° и высоте блока 2 м для вер­тикальных поверхностей с бетоном указанных составов этот срок составляет около 5 час. (должен быть увязан со сроками схва­тывания цемента).

Вакуумирование вертикальных бетонных стен толщиной 20— 40 см производится с помощью вакуум-щитов, установленных с двух сторон стены, служащих одновременно опалубкой. Щиты по мере бетонирования переставляют вверх. Закрепление первого ряда вертикально расположенных щитов производится снизу с помощью реек с обеих сторон стены, а поверху — поперечными металлическими скобами, длина которых равна толщине стены плюс толщина двух вакуум-щитов. Таких скоб на каждые два щита имеется две. Второй ряд щитов устанавливается поверх первого и закрепляется вверху и внизу такими же металлически­ми скобами.

Для жесткости в вертикальном направлении щиты закре­пляют металлическими стержнями, которые пропускаются через проушины из полосового железа, укрепленные на задней поверх­ности щита. Через 30—40 мин. после вакуумирования вакуум - щиты нижнего ряда могут быть сняты и переставлены в третий ряд.

По вертикали обычно устанавливают не более двух-трех ря­дов щитов. Вакуумирование проводится только по нижнему ря­ду. Нижний ряд щитов освобождается тогда, когда уже начато вакуумирование в вышележащем ряду вакуум-щитов.