Смешивание компонентов бетонной смеси в бетоносмесителе (бетономешалке)

Цель перемешивания бетонной смеси это обволакивание всех частиц заполнителя цементным тестом и превращение всех ингредиентов бетонной смеси в однородную массу, которая не должна нарушаться при выгрузке смеси из бетоносмесителя. При тщательном перемешивании компонентов бетонной смеси в бетоносмесителе можно добиться прочности бетона на 40% и более, чем при перемешивании вручную.

Чтобы бетонная смесь не прилипала к стенкам, бетономешалку вначале необходимо «смазать» некоторым количеством смеси цементом, водой и мелким заполнителем. Полученную смесь можно будет в дальнейшем использовать для заглаживания поверхностей.
Порядок подачи и перемешивания компонентов бетонной смеси: в работающий бетоносмеситель дозируется вода (15-20% всего объема), часть песка и цемент, где все перемешивается. Затем в бетоносмеситель догружают оставшуюся часть заполнителей (щебня) и воды и повторно перемешивают.
При использовании небольших бетономешалок порядок загрузки составных частей бетонной смеси следующий: сначала подают песок и часть щебня, затем цемент. После сухого перемешивания в бетономешалку подают воду и, наконец, остатки крупного заполнителя, чтобы разбить образующиеся скопления раствора.

Минимальная продолжительность перемешивания бетонной смеси после загрузки всех компонентов до выгрузки из бетоносместителя готовой смеси составляет 1-1,5 минуты (зависит от пластичности). Немецкие нормы говорят о 30 секундах перемешивания бетонной смеси. При большем увеличении времени перемешивания вода из смеси начинает испаряться и бетонная смесь начинает терять пластичность. Допустимое максимальное время перемешивания бетонной смеси – до 3-х часов. При приготовлении бетонов на легких заполнителях время перемешивания 3-5 минут (90 сек по немецким нормам). Ручное смешивание немецкие нормы не допускают.

Укладка бетонной смеси
Перед бетонированием фундамента бетонную подготовку, опалубку и арматуру следует очистить от мусора, грязи, битума, масел и промыть (при положительной температуре) водой. Оставшуюся на поверхности воду нужно удалить. Арматуру нужно очистить от отслаивающегося налета ржавчины. Обращенные к бетону поверхности деревянной опалубки для облегчения распалубки должны быть обильно окрашены известковым или цементным молоком или покрыты гидрофобным составом. В опалубке не должно быть швов или щелей размером более 2 мм.
Бетонную смесь необходимо укладывать и уплотнять таким образом, чтобы арматура было плотно покрыта бетоном со всех сторон. При укладке бетона не должно происходить его расслоение. Опасность расслоения бетона повышается с увеличением высоты свободного сбрасывания бетонной смеси. Стандартной высотой свободного сбрасывания по немецким нормам DIN считается высота в 50 см. При высоте свободного сбрасывания бетонной смеси более 2 м (для декоративного бетона более 1 м) бетонная смесь в любом случае должна подаваться через самотечные трубы, шланги или по желобам.
Пункты 2.10-2.14 СНиП 3.03.01-87 регламентируют порядок укладки бетонных смесей:

• Бетонные смеси следует укладывать горизонтальными слоями одинаковой толщины без разрывов, с последовательным направлением укладки в одну сторону во всех слоях.
• Толщина укладываемого слоя не должна превышать более 125% длины рабочей части ручного глубинного вибратора. Количество слоев определяется высотой сечения фундамента и величиной рабой части глубинного вибратора – от 35 до 50 см. Сечение высотой до 60 см можно укладывать и вибрировать в один слой. Например, при высоте сечения ленты 70 см бетонная смесь укладывается двумя слоями по 35 см. А при высоте ленты 130 см бетона смесь укладывается тремя слоями по 43 см.
• Укладка следующего слоя бетонной смеси допускается после уплотнения вибрацией предыдущего слоя и до начала схватывания бетона предыдущего слоя (1-2 часа).
• Верхний уровень уложенной бетонной смеси должен быть на 5 - 7 см ниже верха щитов опалубки.
• Процесс бетонирования прерывать нельзя, бетонировать весь фундамент крайне желательно за один прием.
• В случае крайней необходимости (крайне нежелательной для прочности сооружения)при необходимости устройства рабочего шва при перерыве в бетонировании более двух часов,
  поверхность плоскости шва должна быть перпендикулярна продольной оси ленты фундамента (а не под углом 45° как делают многие строители). Шов должен располагаться в пределах средней трети пролета ленты.
• Возобновление бетонирования возможно по достижении бетоном прочности не менее 1,5 МПа, так как при прочности ниже 1,5 МПа дальнейшая укладка бетонной смеси приводит к нарушению структуры ранее уложенного бетона в результате динамического воздействия вибраторов. При нормальных условиях (температура + 15 +20°С) бетон набирает прочность 1,5 МПа примерно за 8 часов.
• Для лучшего сцепления ранее уложенного бетона со свежим рабочие швы по горизонтальным и наклонным поверхностям очищают от цементной пленки струей воды или воздуха, металлической щеткой, смачивают и покрывают соединительной смесью: цементным раствором с мелкозернистым заполнителем слоем толщиной 1,5-3 см.

При бетонировании во время дождя бетонируемый участок должен быть защищен полиэтиленовой пленкой или передвижным навесом от попадания воды в бетонную смесь. Бетон, размытый дождем, следует заменить с последующим повторным уплотнением вибрированием.

Вибрирование
Плотная структура является признаком хорошего бетона. Без окончательного уплотнения бетон не может достичь основных свойств жесткого бетона, так как во всех правилах бетонной технологии и основах проектирования предусмотрено полное уплотнение свежеуложенной бетонной смеси.
Кроме этого, для применения вибрации при укладке бетона есть еще два существенных повода.

Во-первых, вибрация позволяет уменьшить пористость бетонного камня. Содержание воздуха в бетоне составляет примерно 1-2% от объема бетонной смеси. Чем больше в бетоне воздуха, тем больше образуется в бетонном камне пор и тем ниже его прочность и водонепроницаемость. Прочность бетона одного и того же класса уложенного с вибрацией и без нее может существенно отличаться. Снизить содержание воздуха в бетонной смеси и уплотнить ее можно при помощи вибрации. Вибрационные колебания распространяются как радиально и, в меньшей степени, в соосном наконечнику направлении. При воздействии на бетонную смесь механических колебаний высокой частоты и малой амплитуды повышается подвижность бетонной смести, при которой пузырьки воздуха поднимаются к поверхности и выходят из бетона.

Во-вторых, хотя для получения хорошей однородной структуры бетонного камня, бетонная смесь должна обладать достаточной вязкостью для недопущения ее расслоения, в момент укладки текучесть смеси бетонной смеси должна повышаться, чтобы обеспечить ее равномерное заполнение всей формы опалубки. Кратковременного повышения текучести достигают при помощи вибрации, которая кратковременно разрушает коагуляционные структуры в бетоне и бетонная смесь начинает течь. Также вибрация обеспечивает сближение частиц бетонной смеси под действием силы тяжести.

Для пластичной бетонной смеси марки П3 используют ручные глубинные вибраторы со встроенным электродвигателем или с гибким наконечником. Для более жидкого бетона при отсутствии вибратора можно применять метод штыкования металлическими стержнями (арматуры).

При укладке бетона в узких элементах, таких как стены или лента фундамента, до начала схватывания бетона через 1 час после укладки проводится дополнительное повторное уплотнение бетонной смести вибрированием.

Уплотнение монолитного бетона производится с помощью глубинных вибраторов. Как было сказано выше, при укладке бетона слоями, каждый слой уплотняют вибрированием. Для этого рабочий наконечник включенного ручного глубинного вибратора погружают в бетонную смесь под углом 30-35° таким образом, чтобы конец его рабочей части прошел через границу раздела «старого» и «нового» слоев укладываемого бетона на 5-10 см. Вибрации вызывают перемещение и уплотнение частиц бетонной смеси, осаждение зерен уплотнителя и вытеснение воздуха. За счет всех этих движений в составе бетонной смеси граница раздела между слоями исчезает.

При уплотнении рабочий наконечник глубинного вибратора быстро погружают на требуемую глубину и медленно вынимают. При этом поверхность бетона должна закрыться. Видимые зоны воздействия вибратора (концентрические круги) должны перекрываться как минимум на 10 см [пункт 2.11 СНиП 3.03.01-87] или шаг перестановки наконечника вибратора должен быть равен 1,5 радиуса их действия.

Признаками достаточного уплотнения бетонной смеси считаются:

1. Бетонная смесь перестает оседать.

2. На поверхности появляется цементное молоко с мелкозернистым песком.

3. На поверхность не поднимаются воздушные пузыри.

4. После вынимания рабочего наконечника вибратора поверхность бетона быстро закрывается.

Если после вынимания наконечника вибратора отверстие не заполняется бетонной смесью, то это может означать, что продолжительность вибрирования была не достаточной, консистенция бетона оказалась слишком густой или уже началось схватывание бетона.
Недопустимо распределять бетонную смесь в опалубке с помощью наконечника вибратора, опирать наконечник на арматуру и элементы крепления опалубки. В случае обнаружения деформации или смещения опалубки бетонирование должно быть прекращено, и опалубка должна быть исправлена до начала схватывания бетона.
Таблица №68. Технические характеристики ручных глубинных вибраторов

Показатели	Ручные электромеханические вибраторы с гибким валом	Ручные вибраторы со встроенным электродвигателем
	ИВ-113	ИВ-112	ИВ-47Б	ВЭР-100	ИВ-103	ИВ-60
Техническая производительность, м3/ч				7-10	12-14	12-18
Длина рабочей части вибронаконечника, см				-	-	-
Масса вибронаконечника с гибким валом, кг	11,4	14,5	22,7
Длина рабочей части, см	-	-	-



Уход за бетоном Стоп-халтура! Очень и очень многие дачные строители думают, что следующая важная операция после окончания укладки бетона в опалубку – это распалубка и наслаждение результатами своего труда. На самом деле это не так. После окончания укладки бетона в опалубку начинается следующий серьезный строительный технологический процесс – уход за бетоном. С помощью создания оптимальных условий для гидратации в процессе ухода за бетоном достигается планируемая марочная прочность бетонного камня. Отсутствие этапа ухода за бетоном может привести к деформациям, возникновению трещин и уменьшению скорости набора прочности бетоном. Уход за бетоном – это комплекс мероприятий по созданию оптимальных условий для выдерживания бетона до набора установленной марочной прочности. Основные цели ухода за бетоном: Минимизировать пластическую усадку бетонной смеси; Обеспечить достаточную прочность и долговечность бетона; Предохранить бетон от перепадов температур; Предохранить бетон от преждевременного высыхания; Предохранить бетон от механического или химического повреждения. Уход за свежеуложенным бетоном начинается сразу же после окончания укладки бетонной смеси и продолжается до достижения 70 % проектной прочности [пункт 2.66 СНиП 3.03.01-87] или иного обоснованного срока распалубки. По окончании бетонирования необходимо осмотреть опалубку на предмет сохранения заданных геометрических размеров, течей и поломок. Все выявленные дефекты следует устранить до начала схватывания бетона (1-2 часа от укладки бетонной смеси). Твердеющий бетон необходимо предохранять от ударов, сотрясений и любых других механических воздействий. В начальный период ухода за бетоном, сразу же после окончания его укладки во избежание размыва и порчи его поверхности, бетон следует укрыть полиэтиленовой пленкой, брезентом или мешковиной. Особенно тщательно следует сохранять температурный и влажностный режим твердения бетона. Нормальная влажность для твердения это 90-100% в условии избытка воды. Как показано выше в таблице № 52 набор прочности в условиях влажности существенно увеличивает итоговую прочность цементного камня. При преждевременном обезвоживании (которое также может произойти при утечке цементного молока из негидроизолированной опалубки) бетон получает недостаточную прочность поверхностей, склонность к отслаиванию песка от бетона, увеличенное водопоглощение, сниженную устойчивость против атмосферных и химических воздействий. Также при преждевременном обезвоживании возникают ранние усадочные трещины, и возникает опасность последующего образования поздних усадочных трещин. Преждевременные усадочные трещины образуются в первую очередь вследствие быстрого уменьшения объема свежеуложенного бетона на открытых участках поверхности за счет испарения и выветривания воды. При высыхании бетона он уменьшается в объеме и дает усадку. В результате этой деформации возникают структурные и внутренние напряжения, которые могут привести к трещинам. Усадочные трещины появляются сначала на поверхности бетона, а затем могут проникать вглубь. Поэтому необходимо позаботиться об отсроченном высыхании бетона. Оно должно начаться только тогда, когда бетон наберет достаточную прочность, чтобы выдерживать усадочное напряжение без образования трещин. При образовании ранних трещин. Когда бетон еще остается пластичным, образующиеся усадочные трещины можно закрыть с помощью поверхностной вибрации. Подробнее о видах трещин и способах их устранении мы вскоре поговорим подробнее в отдельной главе. Высыхание бетона ускоряется на ветру, при пониженной влажности и при температуре воздуха ниже, чем температура твердеющего бетона. Поэтому поверхность бетона надо предохранять от высыхания в период ухода за бетоном. После того как бетон наберет прочность 1,5 МПа (примерно 8 часов твердения) нужно регулярно увлажнять поверхность бетона водой путем рассеянного полива (не струей!). Можно укрыть поверхность мешковиной, брезентом или опилками и смачивать их водой, укрывая сверху полиэтиленовой пленкой, создавая условия по типу влажно-высыхающего компресса. Увлажнение бетона не проводится при среднесуточных температурах ниже +5°С. При угрозе промерзания бетон можно укрыть дополнительно теплоизолирующими материалами (пенопластом, минеральной ватой, ветошью, сеном, опилками и т.п.). Даже если постоянное увлажнение бетона водой невозможно, бетон следует укрыть полимерной пленкой толщиной не менее 0,2 мм (200 микрон). Полотнища пленки должны быть уложены максимально возможными цельными кусками с минимум швов. Соединяют полотнища пленки внахлест с перекрытием в 30 см с проклейкой клейкой лентой. Кромки пленки должны плотно прилегать к бетону, чтобы минимизировать испарение воды из-под пленки. Во избежание повреждения свежеуложенного бетона движущими грунтовыми водами необходимо оградить его от размывания до достижения прочности не ниже 25% (1-5 суток в зависимости от условий при положительной температуре). Срок окончания ухода за бетоном совпадает со сроком его безопасной распалубки. Таблица №69. Относительная прочность бетона на сжатие при различных температурах твердения Бетон Срок твердения, суток Среднесуточная температура бетона, °С -3   +5 +10 +20 +30     прочность бетона на сжатие % от 28-суточной М200 - М300 на портландцементе М-400, М-500                           55*                                                                     - *Условно безопасный строк начала работ на фундаменте. Уход за бетоном и температурный режим Температура свежеприготовленной бетонной смеси не должна превышать 30 °C. При бетонировании при среднесуточной температуре воздуха от + 5°C до - 3°C, температура бетонной смеси при массе цемента более 240 кг /м3 (марка бетона М200 и выше) должна быть не менее +5°C, а при меньшем количестве цемента не менее +10°C. Безопасное бетонирование при температуре воздуха менее - 3°C и однократное замораживание бетона и его оттаивание возможно только тогда, когда температуру бетонной смеси как минимум в течение 3 дней поддерживалась на уровне не ниже + 10 °C. Бетонирование при холодной погоде При холодной погоде наблюдается замедление схватывания и нарастания прочности бетона. При среднесуточной температуре + 5 °C требуется в два раза больше времени, чтобы бетон достиг такой же прочности, как при температуре +20 °C. При температуре, близкой к температуре замерзания, набор прочности бетона практически прекращается. Если свежий бетон замерзает, то его структура может разрушиться. Неиспользованная при гидратации цемента избыточная вода образует в твердеющем бетоне систему капиллярных пор. При воздействии мороза вода, находящаяся в порах, полностью или частично замерзает, а образуемый в результате замерзания лед оказывает давление на стенки пор, которые могут привести к разрушению их структуры. Замерзание бетона в раннем возрасте влечет за собой значительное понижение его прочности после оттаивания и в процессе дальнейшего твердения по сравнению с нормально твердевшим бетоном. Это происходит из-за разрыва кристаллами льда связей между поверхностью зернистого заполнителя и цементным клеем (цементным камнем). Устойчивости свежеуложенного бетона к замерзанию можно добиться специальным составом бетонной смеси и требуемыми сроками твердения бетона при положительной температуре. Таблица №70. Время твердения бетона, необходимое для достижения достаточной стойкости к замерзанию (директива RILEM*)   Температура бетона (среднесуточная температура) Класс прочности цемента 5 °C 12 °C 20 °C   Необходимое время твердения (дни) для достижения устойчивости к замерзанию бетона с водоцементным отношением 0,60 М400 Д20 32,5Н(32,5N)   3 ½   32,5R(быстротвердеющий)   1 ½   42,5N   1 ½   45,5R(быстротвердеющий) ¾ ½ ½ *Международный союз лабораторий и экспертов в области строительных материалов, систем и конструкций. Таблица № 71 Время твердения бетона, необходимое для достижения достаточной стойкости к замерзанию * Класс (марка) бетона Прочность бетона монолитных конструкций к моменту замерзания, % Количество суток выдержки бетона при температуре бетона     +5°C +10°C В7,5-В10 (М100)       В12,5-В25 (M150 –М350)       В30 (М400) и выше       Бетон в водонасыщенным состоянии с попеременными циклами замораживания       Бетон с противоморозными добавками, рассчитанными на определенную температуру       *Адаптировано с упрощением из таблицы №6 СНиП 3.03.01-87 К эффективным мерам для производства работ по бетонированию в зимнее время относятся: использование цемента с быстрым набором прочности (литера “R” в классе прочности), повышение содержания цемента в бетонной смеси, снижение водоцементного отношения, предварительный подогрев заполнителей (до + 35°C) и воды (до + 70°C) для бетонной смеси [таблица 6 СНиП 3.03.01-87], использование противоморозных и воздухововлекающих добавок. При применении подогрева бетона нельзя нагревать его до температур выше +30°C. При применении горячей воды с температурой до + 70°C ее предварительно следует смешать с зернистым заполнителем (до введения цемента в бетонную смесь), чтобы не «запарить» цемент. Для этого соблюдают следующую очередность загрузки материалов в бетоносмеситель: одновременно с заполнителем подают основную часть нагретой воды, после нескольких оборотов подают цемент и заливают остальную часть воды, продолжительность перемешивания увеличивают в 1,25 -1,5 раза по сравнению с летними нормами для получения более однородной смеси (минимум 1,5 - 2 минуты), продолжительность вибрирования бетонной смеси увеличивают в 1,25 раза. При предварительном разогреве бетонной смеси, а также при применении бетона с противоморозными добавками допускается укладывать смесь на неотогретое непучинистое основание (песчаную подушку) или старый бетон, если по расчету в зоне контакта на протяжении расчетного периода выдерживания бетона не произойдет его замерзания [пункт 2.56 СНиП 3.03.01-87]. После укладки бетона и вибрирования, его необходимо укрыть полимерной пленкой и теплоизолирующими материалами (в том числе возможно использование снега), чтобы сохранить выделяющееся тепло при гидратации цемента (на протяжении 3-7 суток в нормальных условиях). При морозах следует построить над фундаментом парник и подогревать его. Для самодеятельных дачных строителей без опыта можно рекомендовать придерживаться следующего правила: производить бетонные работы при ожидаемых среднесуточных температурах в пределах 28 суток от момента заливки фундамента ниже +5°C не рекомендуется. Также следует помнить, что не допускается оставлять малозаглубленные (незаглубленные) фундаменты незагруженными на зимний период. Если это условие по каким-либо обстоятельствам оказывается невыполнимым, вокруг фунда­ментов следует устраивать временно теплоизоляционные покрытия из опилок, шлака, керамзита, шлаковаты, соломы и других материалов, предохраняющих грунт от промерзания [пункт 6.6 ВСН 29-85]. Выпуски арматуры забетонированных конструкций должны быть укрыты или утеплены на высоту (длину) не менее чем 0,5 м. Бетонирование при жаркой погоде Повышение температуры бетона активизирует взаимодействие воды и цемента и ускоряет твердение бетона. С другой стороны, избыточный нагрев бетонной смеси приводит к расширению, которое фиксируется при схватывании бетона и твердении цементного камня. В дальнейшем, при охлаждении бетон сжимается, однако возникшая структура препятствует этому, и в бетоне возникают остаточные напряжения и деформации. Обычно бетон сильнее нагревается с поверхности, поэтому и избыточное напряжение в первую очередь возникает у его поверхности, где могут образовываться трещины. Критический период времени, когда образуются усадочные трещины, часто начинается через час после приготовления бетонной смеси и может продолжаться от 4 до 16 часов. При прогнозируемой среднесуточной температуре воздуха выше + 25°C и относительной влажности воздуха менее 50% для бетонирования рекомендуется использовать быстротвердеющие портландцементы, марка которых должна превышать марочную прочность бетона не менее чем в 1,5 раза. Для бетонов класса В22,5 и выше допускается применять цементы, марка которых превышает марочную прочность бетона менее чем в 1,5 раза при условии применения пластифицированных портландцементов или введения пластифицирующих добавок [пункт 2.63 СНиП 3.03.01-87]. Либо использовать добавки, замедляющие сроки твердения бетона. Также разумным может быть укладка бетона в утреннее, вечернее или ночное время при падении температуры воздуха и исключения воздействия на бетонную смесь солнечных лучей. При бетонировании температура поверхности бетона не должна превышать + 30 +35°C. При появлении на поверхности уложенного бетона трещин вследствие пластической усадки допускается его повторное поверхностное вибрирование не позднее чем через 0,5-1 ч после окончания укладки. В особых случаях для охлаждения бетона можно использовать чешуйчатый лед. Свежеуложенную бетонную смесь надо защищать от обезвоживания из-за воздействия температуры воздуха, солнечных лучей и ветра. После набора бетоном прочности 0,5 МПа, уход за бетоном должен заключаться в обеспечении постоянного влажного состояния поверхности путем устройства влагоемкого покрытия и его постоянного увлажнения, выдерживания открытых поверхностей бетона под слоем воды или непрерывного распыления влаги над поверхностью конструкций с помощью распылителя для газонов или перфорированного шланга. При этом только периодический полив водой открытых поверхностей твердеющих бетонных и железобетонных конструкций не допускается. Во избежание возможного возникновения термонапряженного состояния в монолитных конструкциях при прямом воздействии солнечных лучей свежеуложенный бетон следует защищать отражающей (фольгированной) полимерной пленкой или бумагой в комбинации с теплоизолирующими материалами. При использовании деревянной опалубки, ее также нужно постоянно поливать водой. Особенно актуальны меры по охлаждению твердеющего бетона при минимальном размере сечения фундаментной ленты 80 см и более. В этом случае при гидратации выделяется слишком много тепла и перегрев бетона и последующее образование трещин возможно даже при обычных температурных условиях.

Таблица №72. Мероприятия по уходу за бетоном в зависимости от температуры воздуха.

Мероприятия по уходу	Температура воздуха °C
за бетоном	< -3°C	от -3°C до +5°C	от +5°C до +10°C	от +10°C до +15°C	от +15°C до +25°C	> +25°C
Накрыть пленкой, увлажнять поверхность, увлажнять опалубку, покрыть бетон влагосохраняющим материалом					Да при сильном ветре	Да
Накрыть пленкой, увлажнять поверхность.			Да	Да	Да
Накрыть пленкой, положить теплоизоляцию		Да
Накрыть пленкой, положить теплоизоляцию, устроить парник, подогревать 3 дня до T +10°C	Да
Постоянно поддерживать тонкий слой воды на поверхности бетона			Да	Да	Да	Да