С - происходит переход в твердую фазу - лед. Замерзающая вода увеличивается в объеме, что приводит к нарушению структуры бетона, снижению его физико-технических характеристик и, прежде всего, прочности. При этом морозостойкость и водонепроницаемость монолитного изделия может снизиться в несколько раз [11, с. 105].
Бетонные работы требуют тщательного выполнения комплекса работ в определенной последовательности. Для получения качественных железобетонных конструкций необходимо применять бетонную смесь, обладающую свойствами, соответствующими технологии. Прежде всего - это удобоукладываемость, подвижность и водоудерживающая способность.
Бетонирование является одним из наиболее ответственных этапов возведения монолитных железобетонных конструкций. Затвердевший бетон трудно поддается исправлению, поэтому работы, связанные с бетонированием, выполняются особо тщательно. Бетонная смесь не только должна заполнить опалубку, принять ее конфигурацию и размеры, но и обеспечить получение высококачественной бетонной конструкции.
Влияние степени уплотнения на основные характеристики бетона (пористость, морозостойкость, прочность и другие) обуславливает возникновение многих дефектов при монолитном домостроении [2, с. 29].
Бетонирование монолитных железобетонных конструкций состоит из двух этапов работ: подготовительного и основного [1, с. 31].
На подготовительном этапе тщательно проверяется качество предшествующих работ и уровень готовности захватки к бетонированию. Перед бетонированием подготавливают необходимый ручной инвентарь, электрические инструменты и механизмы. Очищают, а при необходимости промывают водой и продувают сжатым воздухом места укладки бетонной смеси. На бетонируемой захватке расставляют вибраторы, лопаты, скребки, гладилки, устраивают ограждения и защитные козырьки для обеспечения безопасных условий труда.
Основные работы выполняются в следующей, четко выполняемой последовательности [1, с. 32]:
прием бетонной смеси на строительной площадке;
проверка ее качества;
укладка и уплотнение бетонной смеси;
уход за бетоном.
Для получения высококачественной конструкции необходимо использовать качественные материалы, правильно подобрать состав бетонной смеси, обеспечить современную технологию укладки и уплотнения бетонной смеси и создать оптимальные условия для твердения бетона.
При поступлении бетонной смеси в автобетоновозах на строительную площадку инженер стройки должен организовать немедленную выгрузку смеси. Перед приемом бетонной смеси инженер по бетонным работам должен проверить на строительной площадке температуру поставляемой бетонной смеси и ее подвижность (удобоукладываемость) с помощью стандартного конуса.
Оптимальный состав бригады бетонщиков - шесть-восемь человек, из которых один принимает бетонную смесь из автобетоновоза в бадью, три-четыре человека принимают бетонную смесь на перекрытия, а два-три человека принимают бетонную смесь в вертикальные конструкции. Так как прием бетонной смеси в вертикальные конструкции требует больше времени, чем при бетонировании перекрытий, рекомендуется сначала бетонировать перекрытия, а последнюю бадью с каждого автобетоносмесителя использовать для бетонирования вертикальных конструкций. Это позволяет уменьшить время разгрузки бетонной смеси с одного автобетоносмесителя и при этом увеличить количество рейсов.
При бетонировании вертикальных конструкций в пределах одной захватки одновременно бетонируются две-три вертикальные конструкции послойно (по 400...500 мм) по всей длине, при этом время разгрузки одной бадьи в вертикальные конструкции можно уменьшать до 5...6 мин.
Бетонная смесь должна укладываться в бетонируемые конструкции слоями одинаковой толщины без разрывов, с последовательным направлением укладки в одну сторону во всех слоях.
При уплотнении бетонной смеси не допускается опирание вибраторов на арматуру, закладные детали и элементы крепления опалубки. Глубина погружения вибратора (глубинного) в бетонную смесь предыдущего слоя составляет не менее 50...100 мм. Верхний уровень бетона вертикальных конструкций должен быть ниже верха щитов опалубки не менее чем на 100 мм.
В начальный период твердения бетона, бетонируемые конструкции должны защищаться от попадания атмосферных осадков или потерь влаги, а в последующем поддерживается температурно-влажностный режим с созданием условий, обеспечивающих нормальное нарастание прочности.
Непрерывное бетонирование обеспечивает наилучшее качество монолитных железобетонных конструкций, однако по технологическим и организационным причинам оно не всегда возможно, поэтому, как правило, проектом предусматриваются в плитах рабочие швы [5, с. 293]. Рабочий шов бетона образуется, когда последующий слой бетонной смеси укладывают при полностью затвердевшем предыдущем слое. Рабочий шов бетона отличается тем, что величина сцепления нового бетона со старым значительно ниже, чем в бетоне без шва, и вследствие этого уменьшается морозостойкость, водонепроницаемость, а также ухудшается внешний вид конструкции.
Для уменьшения влияния отрицательных качеств рабочих швов на эксплуатационные свойства железобетонных конструкций тщательно обрабатывается поверхность шва перед укладкой свежей бетонной смеси. Для этого с поверхности шва удаляют рыхлые слои бетона и цементной пленки, по всей длине рабочего шва выполняют насечку, очищают от грязи, промывают и продувают сжатым воздухом. Поверхность рабочего шва увлажняют, при необходимости шов обрабатывают цементным раствором, что обеспечивает требуемую прочность и улучшает эксплуатационные качества монолитных железобетонных конструкций.
Твердение бетона при низких температурах воздуха существенно замедляется, и при ее значениях ниже 5 °C бетон необходимо прогревать. В настоящее время при отсутствии надежных и недорогих химических добавок - ускорителей твердения бетона технология зимнего бетонирования в основном базируется на применении методов прогрева бетона с его последующим выдерживанием до достижения нормативных критической и распалубочной прочности. Такая технология является, в сущности, ресурсосберегающей, так как ценой дополнительных энергозатрат достигается возможность [3, с. 9]:
сократить сроки строительства;
эффективно использовать трудовые ресурсы и оборудование, в частности, опалубку;
применять более дешевые бездобавочные бетонные смеси;
исключить замерзание бетона в раннем возрасте и гарантировать требуемое высокое качество возводимых конструкции.
Существуют различные методы прогрева бетона монолитных конструкций, выбор которых должен быть экономически обоснован с учетом типа конструкций, масштаба строительного объекта, энергоемкости метода, его надежности и трудозатрат.
Проведение строительных работ при отрицательных температурах требует применения одного из методов зимнего бетонирования [11, с. 99]:
. Применение специальных вяжущих и противоморозных добавок. Это наиболее простой, эффективный и чаще всего применяемый метод твердения бетона при отрицательных температурах. Выбор модификатора противоморозного действия зависит от типа и условий эксплуатации объекта строительства.
. Предварительный разогрев бетонной смеси перед укладкой в опалубку. Бетонная смесь разогревается, укладывается в опалубку, уплотняется, укрывается теплоизоляцией и выдерживается до достижения бетоном требуемой прочности.
. Обогрев нагревательными проводами (метод электропрогрева). Обогрев бетона монолитных конструкций осуществляется посредством нагревательных проводов, закладываемых в бетон. В процессе электропрогрева происходит усушка влаги, что негативно влияет на качество бетона. Применение этого метода целесообразно для прогрева бетона в малоармированных конструкциях.
. Применение «теплого» бетона. Суть этого метода сводится к тому, что инертные компоненты бетона прогревают до расчетной температуры в условиях завода. После твердения и достижения необходимой прочности бетонную смесь перевозят в миксерах автобетоновозов. Чтобы избежать загустения, в бетонную смесь вводятся пластифицирующие добавки, а также добавки, регулирующие сроки схватывания.
. Греющие опалубки. Для прогрева бетона возможно применение современных опалубочных систем, оснащенных нагревателями в виде греющего провода, сеток, лент, и др., в виде греющих элементов, устанавливаемых в бетон, в виде специальных, наносимых на опалубку греющих покрытий.
Вышеописанные методы электропрогрева приводят к удорожанию строительства, так как для поддержания необходимой температуры бетонной смеси требуются значительные затраты энергоресурсов. Наиболее перспективным способом является применение эффективных противоморозных добавок.
Процессы технологического обеспечения обогрева и выдерживания бетона относятся к основной группе работ по изготовлению монолитных железобетонных конструкций в построечных условиях и во многом определяют их конечные свойства и общее качество возводимого здания по критериям долговечности и надежности. Первым этапом их информационной подготовки для любого объекта является проработка специальных технологических регламентов на обогрев и выдерживание бетона на стадии разработки ППР. Здесь определяются способы обогрева и выдерживания монолитных конструкций, конкретные режимы, обеспечивающие достижение необходимой прочности бетона к моменту их распалубливания или загружения, конкретизируются правила выполнения работ при тепловой обработке бетона на объекте.
Таким образом, для возведения монолитных конструктивных элементов требуется высококвалифицированный персонал, а также необходим жесткий контроль за соблюдением всех технологических режимов. При этом необходимо понимать, что выполнение контроля на стройплощадке гораздо сложнее, чем в заводских условиях при производстве элементов полносборного домостроения.
Как показывает практика последних лет, информационное совершенствование существующих систем обеспечения качества обогрева и выдерживания монолитных конструкций оказывает существенное влияние на повышение общей надежности возведения монолитных зданий и способствует развитию технических и методических составляющих производственных систем контроля монолитного домостроения.
монолитный железобетон домостроение конструкция
2. Типичные дефекты монолитных конструкций
Принимая участие в работе над возведением монолитных зданий, проектировщики, строители и ученые сталкиваются с рядом особенностей, не характерных для строительства кирпичных и панельных домов.
Основные проблемы, вызывающие дефекты при монолитном домостроении, заключаются в острой нехватке узкопрофильных специалистов необходимой квалификации в штате строительных организаций (на любом уровне и любой стадии подготовки и реализации проекта).
Во-первых, важнейшим направлением обеспечения качества монолитного домостроения является обучение инженерно-технического персонала строительных организаций. Большинство выявленных дефектов в области монолитного домостроения является следствием незнания руководителями и непосредственными исполнителями работ элементарных правил укладки бетонной смеси, несоблюдения условий непрерывности укладки и возобновления бетонирования, правил тепловой обработки бетона, неумения выполнять обязательные контролирующие мероприятия по ходу выдерживания ответственных несущих 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 предусматривается технологическими картами и СНиП 3-03-01-87 [8, с. 25].
Так, например, при демонтаже опалубки важное значение имеет величина сцепления бетона с опалубкой: большое сцепление затрудняет работы по распалубке, ухудшает качество бетонных поверхностей, приводит к возникновению дефектов, а также преждевременному износу опалубочных щитов. Для обеспечения хорошего качества поверхности бетона, простого демонтажа опалубки и чистоты ее поверхности формующие поверхности опалубки выполняют из гладких, плохо смачиваемых материалов, или применяют высококачественные смазки.
Все виды контроля качества ведения бетонных работ переносятся на строительную площадку. Отсюда вытекают возрастающие требования к уровню инженерной подготовки линейных ИТР подрядных организаций, инженеров по контролю качества (технадзору) заказчика. Они дают обязательства о неукоснительном соблюдении технологических процессов, СНиП и ГОСТ, и на них ложится вся ответственность за качество возводимых сооружений.
Во-первых, процесс структурообразования бетона связан с усадкой (уменьшением объёма).
Во-вторых, по технологии изготовления бетонная смесь содержит существенно больше воды, чем требуется для гидратации (затворения) цемента, что ведет к образованию направленной пористости бетона из-за выхода несвязанной воды. Следовательно, увеличение количества воды больше требуемого ведет к ухудшению структуры материала. В результате проявляются типичные дефекты бетона - это поры и каверны из-за выхода воды и трещины при усадке. При правильно подобранной рецептуре смеси и соблюдении технологии ее укладки микротрещины и поры не представляют опасности и не приводят к заметному ухудшению эксплуатационных свойств конструкции. Факты эти известны подавляющему большинству строителей, но порой их не учитывают на практике, и большинство проблем строители создают себе сами, когда не соблюдают технологические требования.
При бетонировании конструкций значительной толщины (особенно это касается стен), образуются характерные дефекты обусловленные тем, что отдельные участки оказываются неуплотненными. Особенно часто трещины проходят по линиям сопряжения различных участков бетонирования - как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. Это происходит от того, что в процессе укладки смеси не обеспечивается надежная адгезия с раннее уложенным и затвердевшим бетоном. Довольно часто упускают из виду и процессы подготовки поверхности - очистку, обеспыливание, хорошее смачивание, очистку от цементного молока и прочие обязательные технологические этапы. При бетонировании в грунте, попадание грунта в раствор или намывание грунта между слоями бетона (при перерывах в работах по бетонированию) часто приводит к аналогичным проблемам.
Особенно часто появляются дефекты из-за нарушения рецептуры бетонной смеси при подаче ее бетононасосами. Здесь имеет место сильно завышенное содержание воды, а контроль за подвижностью бетонной смеси не обеспечен.
Одним из самых проблемных вопросов в последнее время на стройплощадках является качество бетонной стяжки пола. Практически каждый ремонт в только отстроенной квартире начинается с демонтажа существующей стяжки из-за ее откровенно низкого качества. Причин здесь много. Самое простое и частое нарушение - основание плиты для укладки стяжки не очищают от грязи и пыли. Кроме этого самый верхний слой имеет наименьшую плотность и повышенную подвижность при пониженной прочности. Как следствие при усадке стяжки происходит отрыв верхнего слоя от основного массива. То есть надо предусмотреть либо зачистку поверхности основания, либо обеспечить её грунтовку, что решит сразу две задачи - обеспечит надежную адгезию стяжки к основанию пола и укрепит поверхностный слой. Нельзя забывать, что к бетону стяжки предъявляются особые требования. Главное из них - предельно низкое содержание воды для того, чтобы избежать неоднородностей состава по толщине. Когда нижние слои более плотные за счет пониженного содержания воды и повышенного содержания заполнителей происходит эффект возникновения вертикальных и горизонтальных трещин с отслоением от более плотных нижних слоев. Трещины в этом случае всегда приподняты относительно уровня пола. При ремонте в этом случае приходится решать сразу две задачи - заделка трещин и выравнивание пола.
Можно с сожалением констатировать, что все эти упущения в технологии встречаются повсеместно. Последствия проявляются в сквозных трещинах в стенах и потолках, в отслоении стяжки, в повышенной ее пористости. Иногда трещины представляют собой опасность для несущих конструкций даже внутри помещений - в случаях, когда наблюдается пониженная прочность бетона и имеется возможность коррозии арматуры. При отслоении бетонной стяжки от основания последствием является ее разрушение, а иногда (при раскрытии трещин) и повреждение лицевого слоя пола.
Специалисты ремонтных организаций, сталкиваясь с последствиями такого «строительства», вынуждены применять разнообразные способы ремонта. Стяжку, как правило, приходится демонтировать и переделывать заново. В стенах и потолках - применять расшивку трещин и штукатурку, а случае когда ширины раскрытия трещин недостаточно или имеет место фильтрующая трещина - применяется либо сплошная штукатурка специальными составами, либо так называемое инъецирование. Причем из методов ремонта следует сразу исключить поверхностную замазку. Это обусловлено недостаточной глубиной заделки, а для фильтрующей трещины такая заделка недопустима - если во время заделки трещина не насыщена влагой. Со временем подступающая извне вода либо выдавит заделку, либо просочится рядом из-за малой толщины этой заделки.
В особо сложных случаях применяется инъецирование полимерными составами. Технология ремонта этим способом такова: В бетоне сверлятся отверстия, вставляются инъекционные трубки и через них подают полимерный состав. Необходимо следить, чтобы заполнение трещин было как можно более полным. Со временем состав полимеризуется, образует водонепроницаемую пробку и прочно склеивает слои бетона. Для фильтрующих трещин следует обратить внимание, чтобы наполнение трещины полимерным составом происходило в полном объеме трещины. На практике отверстия сверлят под углом к плоскости бетона, чтобы трещина пересекалась с этими отверстиями в толще бетона на достаточно большом расстоянии от поверхности. Следует следить, чтобы трещина закрылась по всей длине. Для этого, возможно, придется просверлить несколько отверстий. На поверхности, на время инъецирования трещина замазывается цементным раствором, играющим функцию барьера, чтобы полимерный состав не вытекал, так как закачивается он в трещины под давлением несколько десятков атмосфер. При насыщенности трещины водой применяются составы, твердеющие в воде.
Кроме того, ошибки и брак при монолитном домостроении допускаются не только фирмами, непосредственно производящими работы, но, что гораздо хуже, итоговый брак закладывается на самой ранней стадии строительства - в проектных решениях; на стадии комплектации объектов строительства - в виде поставки некачественных, несертифицированных материалов, необоснованной замены этих материалов; на стадии реализации проекта - в виде крайне легкомысленного отношения генподрядчика и представителя надзорных органов к точному соблюдению технологии Подрядчиком [5, с. 296].
Нарушение перечисленных выше условий приводит к появлению дефектов при монолитном домостроении.
Заключение
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 следующие.
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 также качественное техническое оснащение.
В-третьих, не создана эффективная система управления качеством монолитного строительства, включающая систему надежного технологического контроля качества работ.
В результате анализа действующей в Российской Федерации нормативной литературы (СНиП, ГОСТ и т.д.), регламентирующей вопросы контроля основных технологических параметров монолитного строительства, установлено существенное отставание степени обеспеченности нормативной литературой монолитного строительства по сравнению со сборным; выявлены технологические параметры, контроль которых в недостаточной степени регламентирован существующими нормативными источниками: степень уплотнения бетонной смеси и прочность монолитного бетона конструкции в раннем и зрелом возрасте.
Анализ существующих методов контроля степени уплотнения бетонной смеси при ее укладке в конструкцию показал, что существующие в настоящее время методы контроля данного параметра не в полной мере отвечают условиям строительства из монолитного железобетона.
Многокритериальный анализ существующих методов контроля прочности бетона выявил отсутствие универсальных методов контроля, полностью отвечающих требованиям открытой строительной площадки и позволяющих эффективно определять распалубочную, критическую, проектную и другие прочности бетона.
Нарушение перечисленных выше условий приводит к появлению дефектов при монолитном домостроении.
Список литературы
1.Евсеев Б.А. Производство бетонных работ // Архитектура и строительство, 2002. - № 10. - С. 27-32.
.Петров А. Технология строительного производства // Строительный Эксперт, 2003. - №6. - С. 29-33.
.Мхитарян Н. Бадеян Г. Малацидзе Э. Новая технология в монолитном домостроении // Капстроительтво, 2002. - №5. - C. 9-12.
.Сенников О.Е. К выбору методик контроля качества монолитного бетона. - Н.Новгород: НГАСУ, 2003. - С. 198-202.
.Сенников О.Е. К оценке качества строительно-монтажных работ в монолитном домостроении. - Н.Новгород: НГАСУ, 2004. - С. 293-296.
.Сенников О.Е. О создании комплексной системы качества монолитного домостроения. - Н.Новгород: НГАСУ, 2002. - С. 66-69.
.Сенников О.Е. Об обеспечении качества монолитного домостроения. - Владимир, 2003. - С. 56-58.
.Сенников О.Е. Совершенствование методов и средств технологического контроля качества уплотнения бетонной смеси и прочностных характеристик монолитного бетона. Автореферат. - Н. Новгород, 2005. - 25 с.
.Сенников О.Е. Совершенствование технологии монолитного домостроения путем автоматизации технологических процессов. - Пенза, 2004. - С. 90-92.
.Технология строительных процессов: Учебник для вузов / Под общ. ред. Н.Н.Данилова, О.М.Терентьева. - М.: Высшая школа, 2005. - 464 с.
.Юнусов Н.В., Вальт А.Б., Головнев С.Г. Проектирование производства бетонных работ в зимнее время: Учебное пособие. - Челябинск: ЧПИ, 2004. - 282 с.