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.

Кандидаты техн. наук Я. П. БОНДАРЬ (ЦНИИЭП жилища) Ю. С. ОСТРИНСКИЙ (НИИЭС)

Для изыскания способов бетонирования в скользящей опалубке стен толщиной менее 12-15 ом исследовали силы взаимодействия опалубки и бетонных смесей, приготовленных на плотных заполнителях, керамзите и шлаковой пемзе. При существующей технологии бетонирования в скользящей опалубке это минимально допустимая толщина стен. Для лепких бетонов использовали керамзитовый гравий Бескудниковского завода с дробленым песком из этого же керамзита и шлаковую пемзу, изготовленную из расплавов Ново-Липецкого металлургического завода с леском, полученным дроблением шлаковой лемзы.

Керамзитобетон марки 100 имел виброуплотняемость, измеренную на приборе Н. Я. Спивака, 12-15 с; структурный фактор 0,45; объемную массу 1170 кг/м3. Шлакопемзобетои марки 200 имел виброуплотняемосгь 15-20 с, структурный фактор 0,5, объемную массу 2170 кг/м3. Тяжелый бетон марки 200 при объемной массе 2400 кг/м3 характеризовался осадкой стандартного конуса 7 см.

Силы взаимодействия скользящей опалубки с бетонными смесями измеряли на испытательной установке, представляющей собой модификацию прибора Каза-ранде для измерения усилий одноплоскостного сдвига. Установка выполнена в виде горизонтального лотка, заполняемого бетонной смесью. Поперек лотка укладывали испытательные рейки из деревянных брусков, обшитых по поверхности соприкосновения с бетонной смесью полосами кровельной стали. Таким образом, испытательные рейки имитировали стальную скользящую опалубку. Рейки выдерживали на бетонной смеси под пригрузами различной величины, имитирующими давление бетона на опалубку, после чего фиксировали усилия, вызывающие горизонтальное перемещение реек по бетону. Общий вид установки дан на рис. 1.

По результатам проведенных испытаний получена зависимость сил взаимодействия стальной скользящей опалубки и бетонной смеси т от величины давления бетона на опалубку а (рис. 2), которая носит линейный характер. Угол наклона линии графика по отношению к оси абсцисс характеризует угол трения опалубки по бетону, что позволяет рассчитать силы трения. Величина, отсекаемая линией графика на оси ординат, характеризует силы сцепления бетонной смеси и опалубки т, не зависящие от давления. Угол трения опалубки по бетону не изменяется при возрастании продолжительности неподвижного соприкосновения с 15 до 60 мин, величина сил сцепления увеличивается при этом в 1,5-2 раза. Основное приращение усилий сцепления происходит в течение первых 30-40 мин при быстром снижении приращения за последующие 50-60 мин.

Сила сцепления тяжелого бетона и стальной опалубки через 15 мин после уплотнения смеси не превышает 2,5 г/ом2, или 25 кг/м2 поверхности соприкосновения. Это составляет 15-20% общепринятой величины суммарной силы взаимодействия тяжелого бетона и стальной опалубки (120-150 кг/м2). Основная часть усилий приходится на долю сил трения.

Замедленный рост сил сцепления в течение первых 1,5 ч после уплотнения бетона объясняется незначительным числом новообразований в процессе схватывания бетонной смеси. Согласно исследованиям , в период от начала до окончания схватывания бетонной смеси происходит перераспределение в ней воды затворения между вяжущим и заполнителями. Новообразования развиваются в основном после окончания схватывания. Быстрый рост сцепления скользящей опалубки с бетонной смесью начинается через 2-2,5 ч после уплотнения бетонной смеси .

Удельный вес сил сцепления в общей величине усилий взаимодействия тяжелого бетона и стальной скользящей опалубки составляет около 35%. Основная доля усилий приходится на силы трения, определяемые давлением смеси, которое в условиях бетонирования изменяется во времени. Для проверки этого предположения измеряли усадку или набухание свежеотформошанных бетонных образцов непосредственно после уплотнения вибрацией. Во время формования бетонных кубов с размером ребра 150 мм на одну из вертикальных его граней помещали текстолитовую пластинку, гладкая поверхность которой находилась в одной плоскости с вертикальной гранью. После уплотнения бетона и снятия образца с вибростола вертикальные грани куба освобождали от боковых стенок формы и в течение 60-70 Мин с помощью мессу- ра измеряли расстояния между противоположными вертикальными гранями. Результаты измерений показали, что свежеотформованный бетон -сразу же после уплотнения дает усадку, величина которой тем выше, чем больше подвижность омеси. Суммарная величина двусторонней осадки достигает 0,6 мм, т. е. 0,4% толщины образца. В начальный период после формования набухания свежеуложенного бетона не происходит. Это объясняется контракцией в начальной стадии схватызания бетона в процессе перераспределения воды, сопровождающегося образованием гидратных пленок, создающих большие усилия поверхностного натяжения.

Принцип действия этого прибора аналогичен принципу действия конического пластометра. Однако клиновидная форма индентора позволяет использовать расчетную схему вязкосыпучего массива. Результаты опытов с клиновидным индентором показали, что То изменяется от 37 до 120 г/см2 в зависимости от вида бетона.

Аналитические расчеты давления слоя бетонной смеси толщиной 25 ом в скользящей опалубке показали, что смеси принятых составов после их уплотнения вибрацией не оказывают активного давления на обшивку опалубки. Давление же в системе «скользящая опалубка - бетонная смесь» обусловлено упругими деформациями щитов под воздействием гидростатического напора смеси в процессе ее уплотнения вибрацией.

Взаимодействие щитов скользящей опалубки и уплотненного бетона в стадии их совместной работы достаточна хорошо моделируется пассивным отпором вязкопластического тела под воздействием нажима со стороны вертикальной подпорной стенки. Расчеты показали, что при одностороннем действии опалубочного щита на бетонную масс} для смещения части массива но главным плоскостям скольжения требуется усиление нажима, значительно превышающее давление, которое возникает при само неблагоприятном сочетании условий укладки и уплотнения смеси. При двустороннем нажиме опалубочных щитов на вертикальный -слой бетона ограниченной толщины усилия нажима, необходимые для смещения уплотненного бетона пс главным плоскостям скольжения, приобретают обратный знак и значительно превышают давление, необходимое для изменения компрессионных характеристик смеси. Обратное разрыхление уплотненной смеси под действием двустороннего сжатия требует такого высокого давления, которое недостижимо при бетонировании в скользящей опалубке.

Таким образом, бетонная смесь, укладываемая по правилам бетонирования в скользящей опалубке слоями толщиной 25-30 см, не оказывает давления на щиты опалубки и способна воспринимать с их стороны упругий нажим, возникающий в процессе уплотнения вибрацией.

Для определения усилий взаимодействия, возникающих в процессе бетонирования, измерения проводили на модели скользящей опалубки в натуральную величину. В полости формования устанавливали датчик с мембраной из высокопрочной фосфористой бронзы. Давления и усилия на подъемных тягах в статическом положении установки измеряли автоматическим измерителем давлений (АИД- 6М) в процессе вибрации и подъема опалубки-фотоосциллографом Н-700 с усилителем 8-АНЧ. Фактические характеристики взаимодействия стальной скользящей опалубки с различнььми видами бетона приведены в таблице.

В период между окончанием вибрации и первым подъемом опалубки происходило самопроизвольное снижение давления. которое удерживалось без изменения до тех пор, пока опалубка не начинала двигаться вверх. Это обусловлено интенсивной усадкой свежеотформованной смеси.

Для уменьшения усилий взаимодействия скользящей опалубки с бетонной смесью необходимо уменьшать или полностью устранять давление между щитами опалубки и уплотненным бетоном. Эту задачу решает предложенная технология бетонирования с использованием промежуточных извлекаемых щитков («лейнеров») из тонкого (до 2 мм) листового материала. Высота лейнеров больше высоты полости формования (30-35 ом). Лейнеры устанавливают в полость формования вплотную к щитам скользящей опалубки (рис. 5) и сразу же после укладки и уплотнения.бетона поочередно извлекают из нее.

Зазор (2 мм), остающийся между бетоном и опалубкой, после удаления щитков предохраняет щит опалубки, выпрямляющийся после упругого прогиба (как правило, не превышающего 1 -1,5 мм) от соприкосновения с вертикальной поверхностью бетона. Поэтому вертикальные грани стен, освободившиеся от лейнеров, сохраняют приданную им форму. Это позволяет бетонировать в скользящей опалубке тонкие стены.

Принципиальная возможность формования тонких стен с помощью лейнеров была проверена при возведении натурных фрагментов стен толщиной 7 см, выполненных из керамзитобетона, шлакопемзобетона и тяжелого бетона. Результаты пробных формовок показали, что легкобетонные смеси лучше соответствуют особенностям предложенной технологии, чем смеси на плотных заполнителях. Это обусловлено высокими сорбционными свойствами пористых заполнителей, а также слитным строением легких бетонов и наличием гидравлически активной дисперсной составляющей в легком песке.

Тяжелый бетон (хотя и в меньшей степени), также проявляет способность сохранять вертикальность свежеотформованных поверхностей при его подвижности не более 8 см. При бетонировании гражданских зданий с тонкими внутриквартирными стенами и перегородками по предложенной технологии достаточно двух - четырех пар лейнеров длиной от 1,2 до 1,6 м, обеспечивающих бетонирование стен протяженностью 150-200 м. Это позволит существенно снизить расход бетона по сравнению со зданиями, возводимыми по принятой технологии, и повысить экономическую эффективность их строительства.

На силу сцепления бетона с опалубкой влияют адгезия (прилипание) и усадка бетона, шероховатость и пористость поверхности. При большой силе сцепления бетона с опалубкой усложняется работа по распалубке, повышается трудоемкость работ, ухудшается качество бетонных поверхностей, преждевременно изнашиваются щиты опалубки.

Бетон прилипает к деревянным и стальным поверхностям опалубки значительно сильнее, чем к пластмассовым. Это объясняется свойствами материала. Дерево, фанера, сталь и стеклопластики хорошо смачиваются, поэтому и сцепление бетона с ними достаточно высокое, со слабо смачиваемыми материалами (например, текстолитом, гетинаксом, полипропиленом) сцепление бетона в несколько раз ниже.

Поэтому для получения поверхностей высокого качества следует использовать облицовки из текстолита, гетинакса, полипропилена или применять водостойкую фанеру, обработанную специальными составами. Когда адгезия мала, поверхность бетона не нарушается и опалубка легко отходит. С увеличением адгезии слой бетона, прилегающий к опалубке, разрушается. На прочностные характеристики конструкции это не влияет, но качество поверхностей существенно снижается. Снизить адгезию можно нанесением на поверхность опалубки водных суспензий, гидрофобизирующих смазок, комбинированных смазок, смазок — замедлителей схватывания бетона. Принцип действия водных суспензий и гидрофобизирующих смазок основан на том, что на поверхности опалубки образуется защитная пленка, которая снижает сцепление бетона с опалубкой.

Комбинированные смазки представляют собой смесь замедлителей схватывания бетона и гидрофобизирующих эмульсий. При изготовлении смазок в них добавляют сульфитно-дрожжевую барду (СДБ), мылонафт. Такие смазки пластифицируют бетон прилегающей зоны, и он не разрушается.

Смазки — замедлители схватывания бетона — используют для получения хорошей фактуры поверхности. К моменту распалубки прочность этих слоев несколько ниже, чем основной массы бетона. Сразу же после распалубки обнажают структуру бетона промывкой его струей воды. После такой промывки получают красивую поверхность с равномерным обнажением крупного заполнителя. Смазки наносят на щиты опалубки до установки в проектное положение путем пневматического распыления. Такой способ нанесения обеспечивает однородность и постоянную толщину наносимого слоя, а также сокращает расход смазки.

Для пневматического нанесения применяют распылители или удочки-распылители. Более вязкие смазки наносят валиками или щетками.

Здравствуйте уважаемые читатели! На все наши и Ваши вопросы сегодня отвечает мастер Вадим Александрович. Сегодня мы поговорим об особенностях заливки бетона в опалубку.

Здравствуйте Вадим Александрович!

Здравствуйте! Прежде всего я хочу сказать, что эта работа довольно сложна и очень ответственна, и заливку перекрытий и несущих стен лучше доверить профессионалам, чем пытаться делать самим. Давайте приступим к вашим вопросам.

1. Нужно ли каким нибудь образом готовить опалубку и арматуру?

Опалубку смазывают специальной водоэмульсионой смазкой (Эмульсол) для того, чтобы отделить опалубку от застывшего бетона. Хотя на стройке были случаи когда заливали в несмазанную опалубку и потом ее отрывали. Также опалубка стягивается специальными стяжками, которые вставляются в трубки между щитами.

2. Отличается ли способ заливки горизонтальных форм от вертикальных?

Практически не отличается. Вертикальные немного сложнее утрамбовывать.

3. Расскажите пожалуйста как нужно заливать бетон.

Способ заливки определяется проектом (ТКП) Заливать желательно всю опалубку сразу, заливка слоями нежелательна, иначе придется делать насечки перфоратором для лучшего сцепления слоев. Вертикальные же формы обязательно заливаем целиком.

4. Как соединить слои если все же заливаем слоями? ну не хватило нам бетона для заливки целиком.

Как я уже сказал, делаем насечки перфоратором по застывшему бетону.

5. Каковы секреты равномерной заливки?

Секретов нет, есть общие правила: Заливаем в разные места а не в одно, раскидываем лопатами по всей форме, далее — утрамбовываем вибратором до гладкой глянцевой поверхности для того, чтобы убрать все пустоты и бетон равномерно заполнил опалубку. Однако, если бетон некачественный, но очень нужно заливать, то использовать вибратор нельзя — вытечет вся вода и бетон не схватится. В этом случае нужно просто постучать по опалубке. Но таких случаев старайтесь избегать — для себя же строите.

6. Как влияет густота раствора на заливку?

Густой раствор сложно равномерно распределить и утрамбовать. Перед заливкой необходимо добавить воды в миксер. Слишком жидкий — и опять же плохо, при утрамбовке вся вода вытечет и бетон не схватится. Если делаем сами, то добавляем цемент и песок, если нам привозят готовый, то отправляем на завод по причине несоответствия.

7. Я слышал что бетон нагревается при застывании. Проблема ли это и нужно ли с этим бороться?

Да, это проблема и с ней нужно бороться. В жару обязательно нужно поливать опалубку холодной водой, иначе бетон растрескается. А в мороз наоборот, прогреваем.

8. Если мы не уследили и бетон растрескался, как это исправить?

Небольшие трещины допустимы, максимальный размер трещины указан в проектной документации, если размер превышен — то берем отбойный молоток и отбиваем. Иначе развалится само через некоторое время. Ведь трещины значительно снижают прочность конструкции.

Большое спасибо за консультацию Вадим Александрович. Мы и наши читатели вам очень благодарны.