MIESZANKA BETONOWA
Podczas betonowania w niskich temperaturach (< + 10°C) należy spełnić dwa podstawowe warunki:
- beton musi uzyskać odporność zanim ulegnie zamrożeniu,
- beton musi uzyskać wymaganą wytrzymałość w określonym czasie (w krótkim czasie musi uzyskać wytrzymałość bezpieczną lub pozwalającą na rozdeskowanie lub prowadzenie dalszych prac).
Metody postępowania podczas betonowania w niskich temperaturach:
- modyfikacja mieszanki betonowej,
- metoda zachowania ciepła,
- metoda podgrzewania,
- metoda cieplaków.
Modyfikacja mieszanki betonowej może polegać na:
- stosowaniu stosu cementowego wyższych marek i szybko twardniejącego
- projektowaniu betonu o wyższej wytrzymałości
- stosowaniu mniej ciekłych konsystencji (W/C < 0,6)
- stosowaniu domieszek zimowych (chlorek wapniowy i węglan potasowy przyspieszają wiązanie; azotan sodowy oraz chlorek sodowy obniżają temperaturę zamarzania wody)
- stosowanie ciepłych mieszanek betonowych
- stosowanie betonu zimowego.
Metoda zachowania ciepła polega na takiej ochronie betonu przed utratą ciepła, aby w momencie ostygnięcia do 0°C beton uzyskał założoną, konieczną w tym momencie wytrzymałość.
Możliwe jest podgrzewanie mieszanki betonowej za pomocą: ciepłego powietrza, pary wodnej, energii elektrycznej lub promieni podczerwonych do temperatur podwyższonych (20-40°C) lub wysokich (60-80°C).
Cieplak to prowizoryczne pomieszczenie o konstrukcji łatwo rozbieralnej, w którym można utrzymać temperaturę wyższą w stosunku do temperatury na zewnątrz cieplaka.
KONSYSTENCJA MIESZANKI BETONOWEJ
Konsystencję betonu przyjmuje się zamawiając beton towarowy lub przystępując do projektowania betonu w zależności od:
- stopnia skomplikowania przekroju (dla przekrojów cienkościennych, o skomplikowanym kształcie mieszanki bardziej ciekłe);
- od gęstości zbrojenia (przy dużym zagęszczeniu prętów bardziej ciekłe);
- od przyjętego sposobu zagęszczania.
Dla betonów wytwarzanych bez domieszek upłynniających ciekłość mieszanki zwiększa się przez dodanie wody (rzadko wody i cementu), co jest najgorszym sposobem regulacji konsystencji, gdyż zwiększenie ilości wody obniża wytrzymałość betonu, zwiększa skurcz i nasiąkliwość. Dla otrzymania betonu o wysokiej jakości należy dobierać konsystencje mieszanki jak najbardziej suche, ale jeszcze takie, które można prawidłowo zagęścić dostępnym sprzętem. Przy zastosowaniu mieszanki zbyt suchej do zagęszczenia, spadki wytrzymałości i trwałości betonu będą znacznie większe, niż dla mieszanek zbyt ciekłych. Najlepszym sposobem regulacji konsystencji mieszanki jest dodanie niewielkich ilości superplastyfikatorów. Podwyższenie konsystencji uzyskuje się najczęściej przez dodanie piasku (o dużej wodożądności). Wg archiwalnej obecnie normy PN-88/B-06250 „Beton zwykły” konsystencję mieszanki badano metodą VeBe lub stożka opadowego i wyróżniano następujące konsystencje:
K1 - wilgotna (czas wibrowania ponad 28 s);
K2 - gęstoplastyczna (14 Ⴘ 27 s);
K3 - plastyczna (czas wibrowania 7 Ⴘ 13 s, opad stożka 2 Ⴘ 5 cm);
K4 - półciekła (czas poniżej 6 s, opad 6 Ⴘ 11 cm);
K5 - ciekła (opad stożka 12 Ⴘ 15 cm).
Dla betonu o konsystencji plastycznej klasy K-3 zaleca się określanie wskaźnika wg metody Ve-Be (czas wibrowania powinien zawierać się w przedziale 7-13s).
Istota badania polega na pomiarze czasu zmiany kształtu próbki mieszanki betonowej, ze stożkowego w walcowy, po poddaniu jej wibrowaniu. Czas ten, liczony od chwili rozpoczęcia wibrowania do chwili ustalenia się poziomu mieszanki w cylindrycznym naczyniu pomiarowym, jest wskaźnikiem konsystencji.
Metoda opadu stożka polega na uformowaniu z mieszanki stożka ściętego o znormalizowanych wymiarach, zagęszczonego przez sztychowanie w określony normą sposób. Miarą konsystencji jest opad stożka w cm pod własnym ciężarem.
Mieszanki o konsystencji klasy K-3 należy wibrować lub sztychować ręcznie. Mieszanki te powinny być stosowane w przekrojach prostych normalnie zbrojonych (około 1-2,5%) lub mieszankach wibrowanych jak również w przekrojach złożonych rzadko zbrojonych.
TRANSPORT MIESZANKI BETONOWEJ
Wymaga się, aby transport nie spowodował:
segregacji mieszanki betonowej,
zmiany jej składu,
zanieczyszczenia,
nadmiernego obniżenia temperatury mieszanki,
zmiany właściwości mieszanki chyba że założono inaczej.
Transport powinien natomiast: trwać jak najkrócej dzięki doborowi odpowiednich środków i organizacji oraz odbywać się bez przeładunków, o ile to możliwe. Środki transportu powinny mieć możliwość łatwego ich czyszczenia.
Do środków transportu dalekiego należą:
wywrotki samochodowe - urządzenia przeznaczone do transportu mieszanki betonowej bez mieszania;
mieszalniki samochodowe - urządzenia do mieszania mieszanki betonowej zamontowane na samojezdnym podwoziu, przeznaczone do transportu i utrzymania jednorodności mieszanki betonowej w czasie transportu (mniejsza prędkość mieszania);
betoniarki samochodowe - urządzenia do mieszania mieszanki betonowej zamontowane na samojezdnym podwoziu, przeznaczone do wytwarzania i transportu mieszanki betonowej (większa prędkość mieszania).
UKŁADANIE MIESZANKI BETONOWEJ
Betonowanie powinno być prowadzone tak, aby:
nie nastąpiła segregacja mieszanki betonowej,
nie powstały w konstrukcji miejsca nie wypełnione betonem,
zbrojenie było szczelnie otulone mieszanką,
w czasie układania nie uległ zmianie skład mieszanki betonowej.
Prawidłowy przebieg betonowania jest uwarunkowany sporządzeniem odpowiedniego planu betonowania, który powinien uwzględniać:
sposoby wprowadzania, układania i zagęszczania mieszanki do deskowania,
układ przerw roboczych,
podział konstrukcji na działki z określeniem kolejności ich betonowania,
harmonogram dostaw mieszanki betonowej.
Stosowane są trzy podstawowe sposoby układania mieszanki betonowej:
warstwami poziomymi - na całej powierzchni elementu warstwami grubości 20-30 cm lub nieco większej przy dużym stopniu ciekłości, zależnie od parametrów zagęszczania; okres między układaniem kolejnych warstw powinien być jak najkrótszy, maksymalny czas nie powinien być dłuższy niż czas początku wiązania warstwy wyższej i zależy od przebiegu wiązania - zwykle nie więcej niż 1,0-2,0 h;
warstwami poziomymi ze stopniami - podobnie, ale układanie stopniami, tak aby w przypadku dużej powierzchni betonowania nie przekroczyć czasu dopuszczalnego między kolejnymi warstwami; metoda odpowiednia przy betonowaniu dużych powierzchni;
warstwami pochyłymi - nachylenie warstw ok. 1:3; metoda stosowana przy betonowaniu długich elementów ciągłych lub elementów słabo zbrojonych, zagęszczanych przez ubijanie.
Tempo betonowania powinno być dostatecznie szybkie, aby nie następowało pogorszenie połączenia między kolejnymi warstwami, ale na tyle wolne, aby nie powodować przeciążenia deskowań parciem świeżej mieszanki. Betonowanie należy rozpoczynać w narożach i przy brzegach elementów, tak aby strumień mieszanki przepływał ku środkowi, co zapewnia lepszą jakość krawędzi. Górna powierzchnia betonu zawsze powinna być zbliżona do poziomu, co zapobiega nadmiernemu wydzielaniu mleczka cementowego.
Rozprowadzanie mieszanki betonowej w deskowaniu wykonuje się równocześnie z układaniem, za pomocą ręcznych narzędzi, np. łopaty, a także przy użyciu wibratorów pogrążalnych.
Układanie i rozprowadzanie mieszanki betonowej powinno być prowadzone tak, aby zachować warunki ciągłości betonowania. Betonowanie uznaje się za ciągłe, jeśli przerwa w układaniu mieszanki jest krótsza niż czas początku wiązania cementu w betonie.
PIELĘGNACJA BETONU
Pielęgnacja betonu to zabiegi podejmowane od chwili ułożenia i zagęszczenia mieszanki betonowej, mające na celu zapewnienie prawidłowego przebiegu procesów hydratacji cementu i w efekcie uzyskanie w określonym czasie betonu o wymaganych właściwościach. Zabiegi te obejmują utrzymanie odpowiedniej temperatury i wilgotności betonu oraz jego ochronę przed szkodliwymi oddziaływaniami np. czynników atmosferycznych.
W okresie zimowym pielęgnacja betonu obejmuje różne działania zmierzające do zminimalizowania szkodliwych skutków oddziaływania warunków atmosferycznych. Do działań tych zalicza się:
- dobór składników i składu mieszanki betonowej,
- ochronę cieplną betonu w deskowaniu,
- ochronę powierzchniową betonu przed parowaniem i bezpośrednim wpływem opadów,
- dostarczanie ciepła do betonu.
Dobór składników i składu mieszanki ma na celu uzyskanie materiału jak najdłużej odpornego na ujemną temperaturę.
Ochrona cieplna betonu umożliwia optymalne wykorzystanie ciepła hydratacji do utrzymania warunków odpowiednich dla wiązania i twardnienia poprzez odizolowanie betonu od środowiska zewnętrznego.
Ochrona powierzchniowa odkrytych powierzchni betonu ma na celu uniemożliwienie nadmiernego wysychania betonu , a także jego ochronę przed opadami.
Dostarczanie ciepła do betonu może pełnić podobną rolę, jak ochrona cieplna (zwłaszcza w warunkach, w których sama ochrona jest niewystarczająca), lub może intensyfikować dojrzewanie betonu w konstrukcji.
Materiały stosowane do osłaniania betonu zimą pełnią z zasady podwójną funkcję, tj. ochrony cieplnej i ochrony powierzchniowej, dlatego dobierając je, należy kierować się zarówno współczynnikiem przewodności cieplnej jak i przenikliwością osłony na wiatr. Ma to decydujący wpływ na ochładzanie mieszanki betonowej. Do osłon trudno przenikliwych zalicza się papę, płyty pilśniowe twarde, dyktę, styropian, maty z wełny mineralnej w osłonie z folii itp., a do osłon łatwo przenikliwych - maty i płyty słomiane, płyty trzcinowe, płyty pilśniowe porowate itp. Przy działaniu wiatru należy uwzględnić przenikliwość osłony na wiatr.
Ważne jest, aby chronić osłonę przed zawilgoceniem, gdyż wilgoć pogarsza właściwości izolacyjne materiału. Materiał powinien być izolowany zarówno od strony betonu, gdzie działa woda zawarta w betonie, jak i od wpływu warunków atmosferycznych.
Dostarczanie ciepła do betonu może odbywać się poprzez powierzchnię betonu lub od wewnątrz poprzez instalacje umieszczone bezpośrednio w betonie. Podstawową metodą stosowaną obecnie jest obróbka cieplna z wykorzystaniem prądu elektrycznego. Stosowane bywają również starsze metody podgrzewania betonu, np. parą lub za pomocą koksowników. Stosuje się również ogrzewane deskowania. Metoda ta polega na wykorzystaniu deskowania do zainstalowania przewodów grzejnych. Ponadto stosowane są urządzenia wykorzystujące promieniowanie podczerwone - za ich pomocą beton podgrzewa się w strefie przypowierzchniowej.
MONTAŻ ZBROJENIA
Kontrola stanu stali obejmuje sprawdzenie prętów, siatek i szkieletów pod wpływem chemicznych i mechanicznych uszkodzeń powierzchni prętów. W szczególności niedopuszczalne są wżery i karby pochodzenia mechanicznego i chemicznego, zwłaszcza, jeśli znacząco zmniejszają przekrój pręta. Niedopuszczalne są także powierzchniowe zmiany stanu zbrojenia, które mogą powodować pogorszenie przyczepności betonu do stali. Lekki nalot rdzy na powierzchni stali nie jest niebezpieczny, a nawet poprawia przyczepność ze względu na efekt schropowacenia powierzchni. Łuszczące się płatki rdzy bądź płatki zendry powstałej przy produkcji stali są niedopuszczalne i powinny być usunięte w procesie czyszczenia.
Niedopuszczalne są także powierzchniowe zabrudzenia stali takimi substancjami jak smary, farby, błoto, lód. Smary i farby najlepiej usunąć przez opalanie prętów płomieniem, a następnie usuwanie sadzy papierem ściernym. Błoto można usunąć strumieniem wody, a lód przez rozmrożenie. W obu przypadkach pręty należy następnie osuszyć.
Montaż zbrojenia w deskowaniu obejmuje dwie grupy działań: ustawienie zbrojenia lub jego elementów w deskowaniu i stabilizację zbrojenia w położeniu przewidzianym w projekcie.
Ustawienie zbrojenia wykonanego poza deskowaniem może odbywać się ręcznie lub przy użyciu żurawia.
Przy wykonywaniu zbrojenia konieczne jest spełnienie wielu szczególnych wymagań konstrukcyjnych.
Według wymagań norm konstrukcyjnych - pręt powinien być zakotwiony w betonie, w obszarze, w którym już nie pracuje. W związku z tym istnieją różne formy zakończenia pręta:
- proste,
- w kształcie haka lub pętli,
- w postaci dodatkowego elementu poprzecznego zamocowanego na końcu pręta.
Należy unikać łączenia podłużnego prętów. Jeżeli jest to konieczne, łączenie nie może być wykonane w przekroju, gdzie występują znaczne naprężenia. Możliwe jest spajanie czołowe prętów lub łączenie na zakład drutem wiązałkowym.
Ustabilizowanie zbrojenia w deskowaniu w położeniu ustalonym w projekcie konstrukcji wykonuje się za pomocą odpowiednich wkładek dystansowych z tworzywa sztucznego, betonu lub zaprawy, najczęściej mocowanych do zbrojenia przed jego umieszczeniem w deskowaniu.
DESKOWANIE
Urządzenie formujące konstrukcyjne elementy budowli wznoszonych z betonu monolitycznego, tradycyjnie zwane deskowaniem, to przegrody wydzielające z ogólnej przestrzeni placu budowy przestrzenie kształtujące pożądane elementy budowlane. W przypadku betonowych elementów monolitycznych wymaga się, by deskowanie zapewniało elementom konstrukcji określone właściwości, do których zalicza się:
- ukierunkowanie powierzchni,
- kształt powierzchni,
- fakturę otrzymywanej powierzchni.
Przegrody wydzielające muszą być odpowiednio sztywne i szczelne.
W procesie wytwarzania konstrukcji betonowej monolitycznej bardzo ważnym elementem jest czynnik czasu. Konstrukcja deskowań musi umożliwiać ich szybkie montowanie i demontowanie i to w odpowiedniej kolejności zapewniającej pożądany kierunek narastania konstrukcji.
Z punktu widzenia ekonomicznego wymagana jest możliwość wielokrotnego użycia deskowań i to do realizacji różnych konstrukcji.
W każdym urządzeniu formującym można wyróżnić:
- poszycie, czyli elementy bezpośrednio formujące konstrukcję,
- konstrukcję nośną,
- konstrukcję podporową
- konstrukcję usztywniającą,
- ściągi i elementy łączące,
- akcesoria uzupełniające.
Przystępując do projektowania zestawu deskowania, trzeba mieć kompletną wizję wykonania robót betonowych na danym obiekcie i w istniejących warunkach. W wizji tej należy uwzględnić:
- wymiary obiektu i jego poszczególnych elementów przewidzianych do deskowania,
- liczbę występujących w obiekcie powtarzalnych kondygnacji, sekcji itp.,
- rozkład dylatacji i możliwość podziału obiektu na działki robocze z uwzględnieniem miejsc, w których dopuszcza się wykonanie przerw technologicznych w betonowaniu,
- planowane terminy prowadzenia robót,
- planowany sposób prowadzenia robót zbrojarskich i betonowych.
Analiza wymienionych uwarunkowań prowadzi do określenia konkretnych płaszczyzn, które muszą być zadeskowane. Na początku trzeba zaproponować ułożenie elementów formujących. Po możliwie całkowitym - szczelnym zapełnieniu deskowanej powierzchni elementami o wymiarach systemowych, pozostałe niezakryte powierzchnie należy wypełnić systemowymi elementami wyrównawczymi lub w określony sposób materiałami podręcznymi znajdującymi się na budowie (instrukcje techniczne poszczególnych systemów podpowiadają na ogół możliwe warianty rozwiązań w bardziej typowych sytuacjach). Układ elementów formujących decyduje o układzie elementów podtrzymujących, usztywniających oraz pozostałych akcesoriów.
Montaż deskowania odbywa się na podstawie projektu technicznego zawierającego
wzajemne usytuowanie płyt z zaznaczeniem ich typów i wymiarów. Ustawianie rozpoczyna
się od charakterystycznych miejsc budynku, jak naroża lub krawędzie ścian. W konstrukcji
deskowań wyróżnia się płyty deskowań, konstrukcje usztywniające, konstrukcje wsporcze,
łączniki i wstawki. Konstrukcja usztywnienia w kierunku prostopadłym składa się zwykle z
systemu odciągów, zastrzałów i ramek. Są one zaopatrzone zazwyczaj w śruby pozwalające
na regulację pionowego ustawienia tarcz deskowania. Usztywnienie w kierunku równoległym do płaszczyzny ściany zapewniają, w zależności od układu i typu deskowania, tężniki pionowe lub poziome. Dla zapewnienia zamierzonej grubości ściany stosowane są ściągi (w deskowaniach inwentaryzowanych) lub drewniane rozpórki (wyjmowane są w trakcie układania mieszanki betonowej).
W przypadku ścian zbrojonych montaż deskowania najczęściej prowadzi się po
ustawieniu zbrojenia. Ustawienie deskowań stropów, odbywa się albo z montażem szalunków ścian, jeżeli przewiduje się ich ciągłe betonowanie, lub bezpośrednio po ich zakończeniu. W przypadku, gdy stropy są betonowane po demontażu deskowań ścian, montaż szalunku stropowego stanowi oddzielną operację roboczą.
Deskowanie przed ułożeniem mieszanki betonowej powinno być oczyszczone oraz
zabezpieczone przed przyczepnością betonu. Do zabezpieczenia ścian szalunkowych
stosowane są specjalne preparaty antyadhezyjne produkowane przez firmy zajmujące się
dystrybucja deskowań. Preparaty nanosi się ręcznie lub za pomocą urządzeń natryskowych
pracujących pod ciśnieniem.
ROZDESKOWANIE
Rozdeskowanie konstrukcji z betonu może nastąpić po osiągnięciu przez niego odpowiedniej wytrzymałości. Termin rozdeskowania zależy od charakterystyki betonu, rodzaju konstrukcji oraz warunków dojrzewania betonu w konstrukcji. Podstawą podjęcia decyzji o rozdeskowaniu powinny być wyniki badania wytrzymałości rzeczywistej betonu. Najczęściej bada się próbki (sześcienne lub walcowe) formowane podczas betonowania konstrukcji i dojrzewające w warunkach zbliżonych do panujących w konstrukcji.
W obecnie istniejących polskich przepisach nie ma jednoznacznych wymagań co do określania terminu rozdeskowania. Wymagania takie mogą być formułowane w różnej postaci i określają np.:
- minimalną wytrzymałość rozdeskowania w mega paskalach,
- minimalny procent wytrzymałości projektowanej (klasy wytrzymałości),
- minimalny czas przebywania w deskowaniu w dniach.
Na przykład, uważa się, że w przypadku ścian wystarczająca do rozdeskowania jest wytrzymałość 2 MPa w warunkach letnich i 10 MPa - w zimowych, w przypadku stropów o rozpiętości do 6 m - 15 MPa latem i 17,5 MPa zimą. W odniesieniu do konstrukcji o rozpiętości powyżej 6 m (stropy, belki, podciągi) przyjmuje się konieczność uzyskania 100% wytrzymałości projektowanej, zaś w odniesieniu do belek i podciągów o rozpiętości poniżej 6 m wystarcza 70% wytrzymałości projektowanej.
Przy rozdeskowaniu konstrukcji należy zachować taki sposób demontażu, aby nie następowało chwilowe przeciążenie części konstrukcji, uszkodzenie powierzchni betonu itp. Szczególne wymagania dotyczą podpór stropów w budynkach wielokondygnacyjnych. Usuwanie podpór przed zabetonowaniem stropu następnej kondygnacji jest niedopuszczalne. Pod następnym, niżej położonym stropem (2 kondygnacje niżej) należy pozostawić przynajmniej część podpór.