Непровибрированный бетон: важная составляющая качества бетонных конструкций

Дефекты конструкций и приемы устранения дефектов

В статье дается анализ основных дефектов, возникающих при строительно-монтажных работах, а также проявляющихся в ходе эксплуатации зданий и сооружений.

Лаборатории ГУП «НИИМосстрой» осуществляют обследования на строящихся строительных объектах и довольно часто выявляют целый ряд нарушений и дефектов. Дефекты зачастую приводят к значительным экономическим и материальным потерям в виде затрат на переделку и исправления. Есть случаи, когда дефекты могут привести к аварии с обрушением отдельных элементов конструкций или всего сооружения.

Анализ причин аварий на строящихся и эксплуатируемых зданиях и сооружениях показал, что их причинами в 60-80% являются низкое качество выполнения строительно-монтажных работ.

Для улучшения качества строительства большое значение имеет изучение дефектов, допускаемых при строительстве (вклад ученых В.Г. Гвоздева, В.Л. Клевцова, М.Н. Лашенко, И.А. Физделя и др.)

При выполнении строительно-монтажных работ часто наблюдаются отклонения от проектных величин в размерах, прочности и физических свойствах материалов.

Статистика аварий, вызванных дефектам и строительномонтажных работ, подтверждает вышесказанное:

• устройство оснований и фундаментов — 11%;
• монтажно-сварочные работы — 31%;
• монолитные бетонные работы — 3%;
• кровельные работы — 2%.

Дефекты возникают в основном за счет:

• непроектного выполнения конструкций;
• нарушений технологии производства;
• применения материалов, изделий, конструкций с дефектами;
• некачественного уплотнения бетонной смеси;
• неудовлетворительного ухода за бетоном в процессе твердения;
• применения бетонной смеси с прочностными показателями ниже проектных;
• применения арматуры с явлением коррозии, что также вызывает снижение прочности, образование трещин, снижение долговечности и эксплуатационных свойств.

Таблица 1. Основные дефекты при возведении монолитных железобетонных конструкций и их влияние на качество

Возможные отклонения (нарушения)	Дефекты
1. Несоответствие параметров прочности, морозостойкости, плотности, водонепроницаемости бетона проекту и нормам	Снижение прочности и долговечности
2. Несоответствие арматуры по прочности и химическому составу	Снижение прочности
3. Положение рабочих стержней не соответствует проекту	Снижение прочности
4. Нарушение требований проекта и норм в расположении рабочих швов при бетонировании	Снижение прочности
5. Нарушение правил зимнего бетонирования	Снижение прочности
6. Невыполнение правил по уходу за бетоном	Снижение прочности
7. Загружение конструкций до проектной прочности	Возможно разрушение конструкции
8. Отклонение в толщине защитного слоя, превышающего норму	Снижение прочности
9. Бетонная поверхность имеет поры, раковины, обнажение арматуры	Снижение долговечности

Таким образом, следует, что для обеспечения качества возводимых монолитных конструкций необходимо в обязательном порядке организовать постоянный контроль всех строительно-монтажных работ на объекте квалифицированными кадрами.

Значительное количество дефектов наблюдается при устройстве оснований и фундаментов:

• за счет нарушения производства земляных работ;
• рыхлая песчаная подсыпка вызывает неравномерную осадку фундаментов и появление трещин;
• повреждения сооружений могут быть также вследствие пучения грунта при его промораживании.

Некачественное выполнение гидроизоляции фундаментов повышает влажность стен, что может привести к разрушению фундамента.

При несоблюдении толщины защитного слоя бетона арматурные стержни либо выходят на поверхность, либо закрыты тонким слоем цементного раствора, что приводит к коррозии арматуры, снижению сцепления арматуры с бетоном.

При понижении температуры наружного воздуха ниже 0°С процессы твердения бетона, уложенного в этот период, значительно снижаются. Понижение прочности монолитного бетона может привести к обрушению конструкций.
При применении при зимнем бетонировании добавок — ускорителей твердения бетона следует иметь в виду, что введение добавок, содержащих хлористые соли, вызывает коррозию арматуры.

Влияние дефектов, допущенных в ходе строительства, может оцениваться с позиций обеспечения надежности и безаварийности сооружений или с экономических позиций.

Существует целый ряд приемов и технологий, за счет которых возможно не допустить дефекты конструкций.

1. Расчет на прочность является определяющим, и при его невыполнении может произойти разрушение конструкции.
2. В расчетах по оценке несущей способности следует принимать наихудший вариант, т.е. максимально выявленную величину дефекта в конструкции, так как наибольший дефект приводит к разрушению.

Таким образом, дефекты в конструкциях должны рассматриваться с позиций надежности сооружения. Оценку можно определять по методике, разработанной Добромыс-ловым А.Н. «Оценка надежности зданий и сооружений по внешним признакам» (М.: Издательство АС В, 2004 г.).

Методика дает возможность:

• в короткие сроки оценить надежность и техническое состояние строительных конструкций;
• учитывать влияние повреждений на надежность конструкций, что позволит вовремя выполнить ремонт и усиление и тем самым обеспечить их надежность при эксплуатации.

Также надежность сооружения косвенно может быть оценена в виде коэффициента запаса прочности сооружения, категорий его технического состояния.

Большое значение также имеет материал книги Добромыслова А.Н. «Диагностика повреждений зданий и сооружений» для проведения обследований качества строительства: рассмотрены признаки аварийного состояния строительных конструкций и сооружений, прогнозирования деформаций сооружений, представлен полный анализ повреждений конструкций.

Целый ряд дефектов могут снизить прочность и устойчивость конструкции.

Например, дефект, снижающий прочность конструкции на 25% и более, является критическим, представляющим опасность на стадии монтажа и при эксплуатации сооружения.

Дефект, снижающий несущую способность конструкции более чем на 35%, свидетельствует об аварийном состоянии конструкции.

Физико-механические свойства бетона определяются характером процесса гидратации цемента и внутренним напряженным состоянием. Это связано с условиями выдерживания бетона — температурой и влажностью среды. Температура и влажность среды влияют на термические напряжения в массивных конструкциях за счет тепловыделения цемента.

Залогом роста прочности является поддержание влажности бетона, т.е. влажность среды оказывает влияние на твердение и на содержание воды в цементах.

При полном насыщении влагой гидратация цемента проходит полно и длительное время, что улучшает показатели водонепроницаемости и морозостойкости бетона.

Увлажнение бетона после его обезвоживания частично только восстанавливает его влагосодержание.

Особенно отрицательно сказывается на свойствах бетона испарение воды вскоре после уплотнения бетонной смеси.

Раннее обезвоживание бетона отрицательно влияет на его прочность и сцепление с арматурой.

В результате пластической усадки появляются поверхностные трещины с раскрытием до нескольких миллиметров.

Температура твердения бетона, также как и влажность, влияет на процессы гидратации цемента.

Нормальные условия выдерживания бетона приняты следующие:

• температура (20±2)°С;
• относительная влажность >90%.

Структура бетона, набравшего 30-40% марочной прочности, достаточно прочная.

Для получения качественной продукции важно выполнять мероприятия по уходу за бетоном, т.е. создать необходимые условия для твердения (необходимая влажность и благоприятная температура).

Влагу в бетоне можно сохранить следующими способами:

• задержкой распалубки, распылением воды;
• применением влагоудерживающих ковров;
• при помощи защитного слоя, который наносится на бетон в жидком виде и при затвердевании образует тонкую пленку.

Необходимо предохранять поверхности от высыхания и в промежутках между распылением воды, т.к. процесс попеременного увлажнения и высыхания свежеуложенного бетона приводит к образованию волосяных трещин и даже к растрескиванию поверхности.

Поэтому часто применяется непрерывное разбрызгивание воды, которое обеспечивает более постоянный приток влаги, чем обильная поливка водой.

Продолжительность ухода за бетоном до достижения прочности 50-70% устанавливается проектом.
Следует соблюдать правила по уходу за бетоном при зимнем бетонировании.

Методы ухода за бетоном при зимнем бетонировании должны обеспечить твердение бетона в теплой и влажной среде в течение срока до набора бетоном необходимой прочности, характеризующее сохранение структуры бетона за счет выполнения следующих мероприятий:

1. Использование внутреннего запаса теплоты бетона, которое обеспечивается:
   а) применением высокопрочного и быстротвердеющего портландцемента;
   б) ускорителей твердения бетона;
   в) уменьшением количества воды в бетонной смеси.

Внутренний запас тепла в бетоне создают путем подогрева материалов бетонной смеси и воды до температуры 50°С. Бетонная смесь при выходе из бетоносмесителя должна иметь температуру не выше 30-40°С. Применяется также «способ термоса» при зимнем бетонировании: подогретая бетонная смесь твердеет в условиях теплоизоляции. Это считается рациональным способом при сохранении тепла в течение 5-7 суток. Но этот метод возможен только в массивных конструкциях.

1. а) применение дополнительной подачи бетону теплоты извне методом электроподогрева, пропуская через бетон электрический переменный ток;
   б) при зимнем бетонировании применяется также обогрев окружающего воздуха;
   в) возможно обеспечить твердение бетона в тепляках из фанеры, а также под брезентовыми навесами, где устанавливаются временные печи, специальные газовые горелки или используется воздушное отопление;
2. введение в состав бетона химических добавок.

На рисунках представлены основные дефекты конструкций на строящихся объектах в городе Москве.

Дефекты бетона, их классификация и устранение

Сразу обозначим главное условие — дефекты бетона могут быть правильно определены только после тщательного осмотра конструкции с зачисткой/расшивкой дефектных мест и выявлением пустот и полостей, действия по восстановлению возможны только после согласования методов устранения дефектов бетона с проектной организацией и строительным контролем.

1. Дефект бетона — гравелистая поверхность — этот дефект возникает, как правило, из-за некачественной опалубки, которую зачастую попросту забывают ремонтировать и используют множество раз. Этот изъян можно увидеть невооружённым взглядом — он заключается в том, что грани твёрдого наполнителя выпирают из тела бетона. Из-за этого проведение отделочных работ серьёзно затрудняется или вовсе становится невозможным.

Фото дефект бетона:

Как устранить дефект гравелистая поверхность : очистить металлическими щётками, промывают струёй воды, а затем оштукатуривают цементно-песчаным раствором состава 1:2 (по объёму) на портландцементе марки 400-500.

2. Дефект бетона — полости на поверхности бетона — возникает обычно из-за нарушения технологического процесса изготовления смеси или ее укладки.

Фото дефект бетона:

Как устранить дефект полости на поверхности бетона: очистить металлическими щетками, промывают струей воды, затереть поверхности цементным раствором.

3. Дефект бетона — Раковины —образуются в результате сбрасывания бетона в опалубку с большой высоты, из-за недостаточного уплотнения, применения жесткой бетонной смеси, в результате длительного транспортирования, во время которого бетонная смесь расслоилась и начала схватываться. Чаще всего раковины появляются в местах наибольшей насыщенности арматурой, труднодоступных и неудобных для укладки и уплотнения бетона.

Фото дефект бетона: 

При назначении метода устранения раковин необходимо учитывать их число и размеры.

Как устранить дефект раковины в бетоне: в сильно загруженных колоннах раковины последовательно расчищают, удаляя уплотнённый бетон с каждой стороны колонны, затем их промывают водой и подготовленные полоски бетонируют. Для заделки раковин применяют раствор или бетон с крупностью зерен заполнителя до 20 мм. В качестве вяжущего используют портландцемент марок 400-500. Раствор или бетон готовят небольшими порциями вблизи места производства ремонтных работ. Чтобы обеспечить сцепление нового бетона со старым и с арматурой и получить повышенную прочность на ослабленном участке в раннем возрасте, рекомендуется применять бетон, марка которого на одну ступень выше марки бетона ремонтируемой конструкции. Если при проверке обнаружены сквозные раковины, расчистка которых вызовет значительное снижение несущей способности нагруженных колонн, то устраивают железобетонные обоймы или накладки с последующим нагнетанием в пустоты цементно-песчаного раствора через установленные заранее трубки. На месте каждого дефекта рекомендуется устанавливать не менее двух трубок с последующим нагнетанием в пустоты цементно-песчаного раствора.

4. Дефект бетона — пустоты в теле бетонной конструкции — это один из самых серьезных дефектов, который может привести к обрушению всей конструкции, поэтому его нужно исправлять незамедлительно. Зачастую пустоты могут быть огромных размеров и даже оголять арматуру. Они часто встречаются и появляются, как правило, вследствие непрохождения бетона на данном участке. Пустоты иногда достигают таких размеров, что полностью оголяется арматура, образуются сквозные разрывы в конструкциях и нарушается их монолитность.

Фото дефект бетона: 

Как устранить дефект пустоты в бетоне: поверхность стыков очищают от рыхлого старого бетона, после чего стыки тщательно промывают водой. У мест бетонирования устраивают навесную опалубку с карманами, несколько возвышающимися над верхним стыком. Заделывают пустоты бетоном на мелком щебне. Производитель работ вместе с технадзором проверяют правильность приготовления бетонной смеси и тщательность ее уплотнения штыкованием или вибрированием.

5. Дефект бетона — трещины — причину такого брака определить сложно, но к самым типичным относятся: неправильное вычисление количества необходимых материалов, превышение расчётных нагрузок, коррозия арматуры, нарушение технологии при укладке и так далее.

Фото дефект бетона: 

Как устранить дефект трещины в бетоне: Метод исправления дефекта напрямую зависит от множества факторов (положение, направление, ширина раскрытия и наличие ее изменения и многих других), и может существенно отличаться в разнообразных ситуациях. В большинстве случаев, для ремонта используется метод инъектирования — трещину заполняют специальным ремонтным составов под давлением.

Все дефекты бетона — не являются нормой для продолжения работ, в любом случае необходимо проводить мероприятия по их устранению. Отсутствие мероприятий по выявлению и устранению дефектов бетона как правило приводит к более негативным последствиям.  Минимизировать дефекты бетона Вам поможет строительный контроль.

Вибрационный аппарат для уклона – Гражданское строительство X

Дом

Удобоукладываемость бетона

Вибрационный наклонный аппарат

Первоначально разработанный в 1960-х годах, вибрационный наклонный аппарат (Wong et al. 2000) был недавно модифицирован Инженерными исследованиями и разработками армии США. Центр (ERDC) Федерального управления автомобильных дорог США (FHWA). Устройство измеряет удобоукладываемость бетонов с низкой посадкой, подвергаемых вибрации при двух различных скоростях сдвига, чтобы определить индекс удобоукладываемости, связанный с пластической вязкостью, и смещение текучести, связанное с пределом текучести. Исследователи из ERDC выбрали устройство для измерения вибрационного уклона среди двадцати других устройств для испытания на удобоукладываемость как лучший выбор для измерения удобоукладываемости бетонов с низкой осадкой в ​​полевых условиях.

Устройство для виброоткосов, модифицированное Центром инженерных исследований и разработок армии США, показано на рис. 15. Испытываемый бетон помещается в желоб, который можно установить под заданным углом. Три тензодатчика непрерывно измеряют массу бетона в желобе во время испытания. Небольшие поперечные металлические полоски уменьшают скольжение между бетоном и дном желоба. В нижней части желоба установлен вибратор. Восемь виброгасителей гарантируют, что вибрация передается на бетон и что весь прибор не будет чрезмерно вибрировать и мешать измерениям тензодатчика. Показания тензодатчиков передаются на портативный компьютер, где рассчитываются индекс работоспособности и смещение предела текучести. Весь аппарат спроектирован таким образом, чтобы быть прочным и легко переносимым.

Для работы устройства бетон заливается в желоб, который устанавливается под заданным углом (обычно 10-15 градусов). Ворота открываются и запускается вибратор, позволяя бетону падать из желоба в ведро. Данные тензодатчиков используются для расчета скорости разряда. Поскольку скорость выгрузки обычно уменьшается по мере вытекания бетона из желоба, регистрируется максимальная скорость выгрузки. Процедура испытания повторяется второй раз для другого угла наклона. Результаты теста представлены в виде графика зависимости максимальной скорости разряда от угла разряда. Прямая линия, соединяющая две точки данных, определяется уравнением [9]:

R = WA + C

, где R = максимальная скорость нагнетания, W = индекс обрабатываемости, A = угол нагнетания и C = рассчитанное смещение предела текучести.

Цель исследования, проведенного ERDC для FHWA, заключалась просто в том, чтобы определить, будет ли устройство для вибрационного откоса работать должным образом, а не в том, сможет ли устройство точно измерить реологию бетона. Результаты предварительных лабораторных испытаний ERDC сравнивались только с осадкой и содержанием воздуха в каждой бетонной смеси. Кроме того, не было представлено никакой аналитической обработки теста. Вонг и др. (2000) утверждает, что точка пересечения оси y графика зависимости расхода от угла выброса представляет собой предел текучести, а наклон этого графика представляет собой динамическую вязкость; однако не делается никаких попыток связать эти параметры с основными единицами или подтвердить достоверность результатов испытаний. Поскольку предел текучести вибрированного бетона ниже, чем предел текучести невибрированного бетона, предел текучести, регистрируемый устройством для вибрирования откоса, не эквивалентен пределу текучести невибрирующего бетона и применим только для конкретной вибрации, создаваемой вибрирующим откосом. аппарат. Прежде чем можно будет использовать устройство для виброоткосов на более широкой основе, необходимо проверить достоверность результатов испытаний.

Исследователи ERDC столкнулись с многочисленными проблемами при разработке прототипа устройства для создания вибрирующего склона. Многие из проблем были тривиальными и легко исправимыми. Для решения других проблем потребуется дополнительная работа. Тестовое устройство большое, громоздкое и весит 350 фунтов. Исследователи ERDC не приводят в своем отчете информации о затратах и ​​не сравнивают экономическую эффективность устройства для вибрирования склона с другими методами испытаний.

Преимущества :
В отличие от многих реометров, прибор измеряет удобоукладываемость бетонов с низкой посадкой.
Результаты устройства представлены в виде параметров, связанных с пределом текучести и пластической вязкостью.
Прочное устройство предназначено для использования в полевых условиях.
Недостатки :
Результаты работы устройства не были проверены ни аналитически, ни экспериментально.
Устройство большое, громоздкое и тяжелое.
Хотя исследователи предложили использовать встроенное электронное устройство для записи данных испытаний, для устройства с вибрирующим наклоном на данный момент по-прежнему требуется ноутбук.
Результаты теста применимы только для условий с той же вибрацией, что и вибрация, создаваемая устройством.
Скорость сдвига неодинакова на протяжении всего испытания. Скорость сдвига уменьшается по мере уменьшения массы бетона в желобе.

Теги:Виброаппарат для уклона

Уплотнение бетона внутренней вибрацией

Люк М. Снелл

Одной из самых больших проблем на строительных проектах является обеспечение адекватной вибрации бетона. Во многих проектах человек, выполняющий вибрацию бетона, плохо обучен и не понимает, что эта работа является одной из самых важных для получения хорошо уплотненного бетона.

Это стало более важным; теперь мы можем укладывать бетон гораздо быстрее, чем его уплотнять. Таким образом, руководство несет ответственность за надлежащее обучение сотрудников методам уплотнения бетона. Когда мы укладываем бетон, он содержит чрезмерное количество захваченного воздуха. Без удаления этого воздуха бетон будет иметь пустоты (так называемые соты), низкую прочность, быть пористым и непривлекательным. Уплотнение бетона — это процесс удаления этого избыточного воздуха и превращения бетона в однородную твердую массу с необходимыми свойствами. Уплотнение также выравнивает свежий бетон и улучшает сцепление с арматурой.

Как достигается консолидация в строительном проекте?  Самый простой способ консолидации — ручная проволока. Хотя это может быть успешным на бетонах с более высокой осадкой, это медленный процесс. Таким образом, большинство компаний используют внутренний вибратор, называемый кочергой или вибратором. Этот вибратор имеет вращающийся эксцентриковый груз, заключенный в металлический корпус, который будет сотрясать или вибрировать бетон в непосредственной близости от него. Вибратор вызывает оседание близлежащего бетона и вытесняет захваченный воздух из бетона.

Каковы последствия неэффективных методов вибрации?  Слабая вибрация приведет к образованию пустот на поверхности бетона, которые обычно называют сотовыми. Это вызвано тем, что не удалялся захваченный воздух, бетон не оседал, а пустоты не заполнялись пастой из бетонной смеси. Поскольку этот бетон имеет пустоты, прочность бетона может быть низкой. Этот бетон также может быстро разрушаться, поскольку вода и другие материалы могут проникать в бетон через эти ячеистые области, что приводит к коррозии арматуры и дальнейшему ухудшению состояния бетона, когда он проходит через циклы замораживания-оттаивания.

Примеры сотового бетона.

Каковы хорошие методы предотвращения сотовых проблем? Существуют простые «правила» о том, как вибрировать бетон и предотвращать образование сот:

1.  Область воздействия вибратора примерно в шесть раз превышает диаметр вибратора. Вибратор диаметром один дюйм уплотняет круг диаметром около шести дюймов. Это означает, что вибратор должен быть вставлен в нескольких местах, чтобы правильно уплотнить бетон.

2.  Вибраторы должны вставляться в свежий бетон вертикально и не использоваться для перемещения бетона. При перемещении бетона вибратором бетон расслаивается; более легкие материалы перемещаются (в основном вода), в то время как более тяжелые материалы (цемент и заполнители) остаются там, где был отложен бетон.

3.  Вибратор необходимо вставить в предыдущий слой примерно на шесть дюймов. Это связывает вместе (объединяет) недавно размещенный слой и предыдущий размещенный слой.

4.  Вибратор должен оставаться неподвижным в бетоне от 5 до 15 секунд, а затем медленно удаляться. Это время адекватно вибрирует большинство бетона.

Как узнать, завершена ли консолидация?  Есть четыре вещи, которые пользователь должен соблюдать, чтобы указать, что консолидация завершена.

2. Крупный заполнитель исчезнет: Вибрация заставляет пасту заполнять пустоты, поэтому крупные заполнители не будут видны.

3. Пузырьки воздуха перестанут подниматься:  Мы вибрируем бетон, чтобы удалить захваченный воздух. Когда вы вибрируете бетон, пузырьки воздуха будут подниматься и выходить из бетонной поверхности. Когда эти пузырьки воздуха прекратятся, вы приблизитесь к концу вибрации бетона в этой области.

4. На поверхности появляется тонкая пленка воды:  Вода легче цемента и заполнителей, поэтому при вибрации бетона ожидается, что вода поднимется на поверхность.

Примечание:  Вышеизложенное означает, что вы произвели вибрацию бетона в этой одной области и готовы переместить вибратор в новую область, чтобы снова начать процесс уплотнения.

Можно ли чрезмерно вибрировать бетон?  Да, бетон может подвергаться чрезмерной вибрации. Если вибратор оставить в бетоне слишком долго, на бетонном слое образуется толстая пленка воды, и цемент будет тонуть. Это приводит к снижению прочности на поверхности бетона. Я видел несколько проблем с чрезмерно вибрирующим бетоном. Я видел много случаев бетона, который не был должным образом провибрирован. Я бы порекомендовал, что лучше перевибрировать бетон, чем недовибрировать бетон.

Определяет ли человек, вибрирующий, как быстро я могу укладывать бетон?  Вибрирующий бетон является ключевым лицом, определяющим норму укладки бетона. Мы можем укладывать бетон с помощью насоса или желоба гораздо быстрее, чем вибрировать бетон. Таким образом, скорость уплотнения определяет, насколько быстро мы можем укладывать бетон. Комитет ACI 309 (Консолидация бетона) предоставляет таблицу, которая может помочь определить скорость укладки.

Могут ли вибраторы сломаться?   Да! Для тех, кто использует их регулярно, они скажут вам, что они могут сломаться. Вибраторы используются в пыльной, влажной среде и при любых погодных условиях. На вибраторе будут брызги цемента. Все эти условия могут мешать работе двигателя. Сбои вероятны и их следует ожидать. У подрядчика всегда должны быть запасные вибраторы, и они должны быть легко доступны, чтобы он мог поддерживать желаемую скорость размещения, а размещение не задерживалось при попытке найти запасные вибраторы.

Как лучше всего обеспечить достаточную вибрацию? Лучший способ получить достаточную вибрацию на работе — убедиться, что люди, выполняющие вибрацию, хорошо обучены.