Изыскания: необходимость и этапы
Любая изыскательная деятельность связана с получением требуемых сведений о техногенных и природных характеристиках территории перед возведением объекта. Целью таких исследований является получение всей информации о степени влияния среды на построенное здание или другое сооружение. Это может быть спортивный комплекс с бассейном, мост через реку или дорога. Работы включают в себя геологические, геофизические, гидрологические и экологические исследования. Они состоят в проведении полевых работ с целью получения исходных данных для составления будущего проекта.
Необходимость проведения изысканий
Стройка любого объекта, такого как детский сад или поликлиника, требует исследования территории с целью изучения прочности грунта и величины его способности выдерживать нагрузку. Связано это с тем, что почвы носят неоднородный характер. Они бывают песчаные, глинистые, а также с присутствием вечной мерзлоты. Для ведения строительных работ такая информация имеет основополагающее значение.
Любые исследования начинаются с технического задания, оформленного со стороны заказчика. Этот документ выглядит в виде акта, где описывается порядок проведения работы. В нем присутствуют следующие пункты:
- название объекта, территорию которого планируется исследовать:
- порядок выполнения всех работ;
- оговоренные сроки;
- задачи, стоящие перед исследователями;
- нормативы, на основании которых будут проведены изыскания;
- составление отчета о проделанной работе.
Вся изыскательная деятельность проводится специалистами своего дела. В их состав входят инженеры, технологи и геодезисты. Основу их деятельности составляет Градостроительный кодекс.
Уточнение поставленных задач
Любая изыскательская деятельность требует комплексного подхода для решения поставленной задачи, поэтому на первом этапе вся проблема охватывается в целом. Для этого изучаются следующие данные:
- просматриваются сведения о будущем объекте, и уточняется, насколько он доступен к изучению;
- прикидывается весь масштаб работы;
- определяются цели возводимого сооружения;
- разрабатывается по пунктам весь порядок работы.
После проведения изысканий получается информация, которая излагается на бумаге. Все зафиксированные сведения носят юридическую силу. При этом происходит решение следующих задач:
- изучаются особенности рельефа территории участка;
- составляются прогнозы возможного влияния окружающей среды на построенное будущее сооружение;
- изучается степень целесообразности постройки объекта на данном участке местности;
- составляется четкий план будущих мероприятий;
- прогнозируются возможности влияния процессов, происходящих в слоях почвы, на процесс ведения строительства.
После окончания проведения изысканий получаются ответы на принципиальные вопросы:
- рациональность постройки сооружения на данном участке местности и возможность введения его в эксплуатацию;
- разобраться в типе фундамента, который должен быть заложен с учетом характеры слоев почвы;
- понять степень подвижности грунта и разработать мероприятия с целью устранения рисков возможного разрушения здания.
В результате проведенных исследований появляется возможность показать заказчику все полученные сведения о возможности строительства объекта с учетом присутствующих подземных вод и характера грунта. В качестве подтверждающих доказательств предоставляются результаты лабораторных исследований и образцы почвы.
Виды изысканий при строительстве объекта
Проведение изысканий преследует цель сбора всей необходимой информации для строительства будущего объекта. Они разделяются на 3 вида:
- Геологические. Изучается почва и слои грунта.
- Геофизические. Исследуется рельеф местности.
- Гидрологические. Изучается наличие и глубина протекания подземных вод.
- Экологические. Ведется работа по изучению климата местности.
Порядок приведения всех видов изысканий включает в себя 3 общих этапа:
- Подготовительный. Просматривается вся имеющаяся документация по будущему объекту и проводится ее детальный анализ. Кроме того, берется разрешение в надзорных органах для проведения съемки местности с целью уточнение характера грунта.
- Полевой. Работы ведутся непосредственно на территории. Здесь проводится топографическая съемка местности, изучается наличие и расположение подземных вод, составляется схема низин и возвышенностей местности.
- Камеральный. После проведения полевых исследований все полученные результаты систематизируются, а затем вносятся в документацию. Также на данном этапе изучаются подземные коммуникации, и при необходимости изменяется их расположение, что требует внесения поправок в топографический план. Последняя работа требует обязательного согласования с надзорными органами.
Результаты изысканий и все проведенные расчеты получает заказчик. При этом копии документов отсылаются в контролирующие организации.
Геологические исследования
При геологических изысканиях проводится изучение грунта путем проникновения в его внутренние слои. После взятия проб появляется возможность понять, насколько выбранная территория подходит для сооружения объекта. Такая информация является исходной для составления проекта будущих строительных работ на основании учета индивидуальности участка.
Во время проведения геологических исследований рассматриваемая площадь значительно превосходит отведенные границы участка, что является характерной особенностью такого вида изысканий. Связано это с тем, что подземные слои имеют большие параметры и происходящие в них процессы распространяются на обширную территорию. Иногда случается так, что источник разрушений находится на очень большом расстоянии и этот фактор необходимо обязательно учитывать.
Основным предметом изучения геологических изысканий является почва, а именно степень ее плотности. Это необходимо для того, чтобы понять, какой требуется закладывать фундамент. Если такие работы будут проведены некачественно, то это может сопровождаться следующими последствиями:
- места, где почва будет носить неустойчивый характер, начнется приседание дома, что будет сопровождаться его разрушением;
- если осадка начнется только одной части дома, то в потолке и стенах возникнут трещины;
- проседание дома может привести к затоплению подвала и образованию внутри помещения сырости.
Перед геологическими исследованиями ведется сбор информации о постройке. Особенно необходимость проведения такого этапа существует при планировании возведения крупных объектов, к которым относятся мосты или аэропорты. Полученные сведения дают возможность выбрать правильный вид фундамента, исключить риск разрушения помещения из-за усадки грунта, а также обойти присутствующие подземные коммуникации, проложенные на этой территории. На основание проведения предварительного этапа появляется представление об объеме работ и их стоимости.
На следующем этапе, который называется полевым, ведется съемка местности, детально изучается ее рельеф, и проводятся буровые работы. Задачи данного этапа состоят в отборе проб грунта. Это осуществляется в следующем порядке:
- Образцы берутся на глубине до 20 см. Они необходимы для исследования на присутствие в них металлов: медь, свинец, цинк, ртуть.
- Пробы берутся на глубине от 0,2 м до 2 м и с ними проводятся такие же исследования.
- Бурится скважина на глубину свыше 20 см, и подбираются образцы с целью изучения наличия в них различных инфузорий, водорослей и бактерий.
Полученные пробы передаются в лабораторию, где они исследуются с помощью приборов на следующие характеристики:
- Прочность. Это предельные нагрузки, при которых грунт не разрушается.
- Пластичность. Максимальное давление, при котором в образце начинаются деформационные изменения.
В результате таких проверок появляется возможность спрогнозировать будущее смещение слоев грунта и предотвратить разрушение построенного сооружения.
Также в лабораторных условиях пробы проверяются на следующее параметры:
- Физические. Это влажность и плотность почвы.
- Механические. Предельная твердость грунта.
- Химические. Проверяется, как будет себя вести почва после контакта ее с фундаментом, где присутствуют бетон и арматура.
На основании проведенных лабораторных исследований составляется технический отчет.
Геофизические изыскания
С помощью геодезических изысканий собирается вся информация о рельефе территории, где будет вестись постройка, а также изучается расположение проходящих коммуникаций. После исследования состава грунта появляется возможность сделать правильный выбор фундамента с учетом особенностей почвы. На основе полученных данных составляется масштабный план, который помогает инженерам определить возможности возведения будущего объекта.
С помощью геофизических исследований получается следующая информация:
- наличие на участке территории пород, в которых присутствуют пустоты;
- получить представление об уровне влажности почвы на всей местности, где будет вестись постройка;
- разобраться в риске возможных оползневых процессов;
- уточнить наличие и геометрию расположения проложенных коммуникаций.
Все работы по геофизическому исследованию грунта проводятся с помощью специального оборудования. Для этого существуют следующие методы:
- Сейсмическая разведка. Используемая технология дает возможность выявить структуру и состав присутствующих горных пород. Достигается это с помощью формирования искусственных волн, которые распространяются под землей и отражаются от разных глубинных точек. Затем ведется их регистрация и снятие данных на основе преломления.
- Электромагнитное исследование. Здесь искусственным путем создаются электромагнитные поля, которые также перемещаются в подземном пространстве и на основе их исследования получается вся необходимая информация.
- Каротаж. Принцип исследования заключается в формировании с помощью специального оборудования индукционного тока, который пропускается через пласты грунта. Это приводит к возникновению магнитного поля, что позволяет получить необходимые данные о физико-механических параметрах почвы.
С помощью геофизических исследований изучение грунта существенно облегчается, что ускоряет ведение инженерных изысканий.
Преимуществом геофизических исследований является высокая технологичность проводимых работ. Этому способствует использование сложного оборудования, позволяющее вести возбуждение магнитных полей. Это устраняет необходимость ведения трудоемких земляных работ. При этом геофизические изыскания обеспечивают гарантированный надежный результат со стопроцентной достоверностью его правильности. В результате полученная информация становится базой для будущего строительства.
Вместе с геологией геодезия имеет примерно общий порядок ведения исследований. Однако в этих двух видах изысканий присутствуют существенные различия. Состоят они в следующем:
- Геодезия занимается изучением исключительно рельефа местности, но не уточняет подробности строения грунта.
- Во время геодезических исследований работы проводятся только на территории, где планируется возведение объекта. Геология охватывает более широкое пространство, поскольку часто очаги опасности находятся на далеком расстоянии.
- До тех пор, пока стройка не закончится, геодезические исследования не прекращаются. Геологические изыскания проводятся только до начала строительных работ.
При этом обе дисциплины тесно связаны между собой из-за того, что характеристика грунта и рельеф территории являются неразрывными понятиями.
Гидрологические изучения
Присутствующие подземные воды вызывают наибольшую опасность во время проведения строительных работ. Связано это с тем, что грунт напитывается влагой, что приводит к проседанию и разрушению конструкции. Гидрологические изыскания позволяют определить уровни залегания водоносных слоев, а также получить информацию о химическом составе воды. Также на основе полученных данных делаются прогнозы об изменении направления движения подземных водных течений.
В первую очередь актуальность гидрологических изысканий проявляется в тех местах, где имеются точные сведения о расположении грунтовых вод близко к поверхности земли, поскольку это представляет наибольшую опасность для стройки. Если произойдет неожиданный их прорыв, то последствия будут носить катастрофический характер. Кроме того, повышенная влажность почвы негативно сказывается на фундаменте, которой постепенно разрушается.
Проведение гидрологических изысканий позволяет устранить возможность возникновения следующих неприятностей:
- подтопления всего здания или отдельных его частей;
- увлажнение грунта и потеря им прочности;
- появление эффекта пучения почвы из-за регулярных циклов замерзания и оттаивания грунта;
- возможное формирование оползней в результате постепенного размывания почвы.
Во время проведения гидрологических исследований решается ряд задач, которые выражаются в следующем:
- Определить глубину протекания подземных вод и пределы ее границ.
- Принять правильное решение относительно выбора типа фундамента для конкретной территории.
- Оценить найденный подземный водоем. Протекающие воды могут быть напорного и безнапорного типа.
- Спрогнозировать будущие изменения состояния подземных вод и возможные последствия.
- Сделать лабораторный анализ взятых проб грунтовых вод.
- Провести расчеты относительно глубины бурения скважин, которые потребуются для организации водоснабжения.
Начинаются гидрологические исследования после получение технического задания. Исходя из его пунктов, составляется программа действий. Сначала ведется обследование участка с целью изучения размеров водоносных горизонтов. Для этого используются снимки аэрофотосъемки.
Затем проводятся полевые работы. На этом этапе осматриваются контрольные скважины и берутся пробы с целью анализа их состава. В лабораторных условиях они исследуются для получения следующей информации:
- Наличие в жидкости железа, солей или других примесей.
- Присутствие в воде опасных составляющих, к которым относятся ртуть, свинец или цинк. Если такие элементы будут найдены, то вода для питья считается непригодной.
- Проверка состояния жидкости на вхождение в нее агрессивных веществ, вызывающих разрушения труб. Если такие компоненты присутствуют, то постройка объекта на данной территории становится невозможной.
После окончания проведения гидрологических исследований составляется документация, в состав которой входят таблицы, графики, разбивка маршрутов.
Актуальность экологических исследований
Экологическое исследование местности при строительстве объекта необходимо для изучения воздействия на него окружающей среды. Кроме того, составляется прогноз изменения экологии на территории в результате деятельности человека. Исследование ведется в следующих направлениях:
- состояние почвы;
- атмосферы;
- питьевых источников воды;
- радиационного фона;
- имеющихся электромагнитных волн;
- шумов и вибраций;
- защищенность среды в последующий период времени после окончания возведения объекта;
- возможные риски на экосистему;
Также разрабатывается документация, в которой присутствуют рекомендации о необходимых действиях в случае резкого ухудшения экологической обстановки для устранения возможных негативных последствий.
Экологические изыскания включают в себя следующие виды деятельности:
- на территории строительных работ проводится сбор информации о климате;
- расшифровываются спутниковые съемки;
- определяется степень загрязнения территории с помощью визуального наблюдения;
- обследуются растущие вокруг культуры и проживающие в районе животные;
- территория исследуется на предмет расположения здесь культурных или исторических ценностей.
Экологическими исследованиями заниматься могут государственные организации или частные фермы, имеющими на такую работу выданную лицензию.
Завершающий этап изысканий
После окончания изыскательских работ ведется составление технического отчета. В нем излагается анализ всей проведенной деятельности на данной территории. Документ содержит в себе сведения, которые были получены на основании снятия проб и проведения с ними анализа в лабораторных условиях.
Все изыскания проводятся с учетом выпущенных законодательных стандартов, поэтому в отчете должна содержаться информация с указанием наличия у организации лицензии, дающей ей право на такой вид работы.
Изыскания относятся к неотъемлемой части проектной деятельности с целью обеспечения всестороннего изучения условий местности, на которой планируется возведение объекта. Это позволяет получить необходимую информацию о возможных рисках и разработать мероприятия по их предотвращению.
Добавки в бетон
Использование бетона в современных условиях немыслимо без применения дополнительных добавок. В промышленном строительстве уже не встретить бетонного раствора классического состава: цемент, щебень, песок и вода. Такая рецептура применима для частного строительства, неответственных конструкций и начинающими специалистами.
Для чего нужны добавки в бетон
Чтобы ответить на этот вопрос, надо знать свойства бетона. В первоначальном виде бетонная смесь состоит из четырех компонентов. Играя пропорциями водоцементного соотношения, регулируются показатели прочности и удобоукладываемости. Например, для того чтобы получить бетон популярной марки М300 или класса В22,5 необходимо задействовать в частях следующие материалы:
- Портландцемент марки М400 – 1часть.
- Щебень гранитный или гравийный- 3,3 части.
- Песок- 2 части.
- Вода- 0,57-0,6 части.
На выходе получается бетон с характеристиками:
- Прочность на сжатие- 29 Мпа или 270 кгс/см2.
- Подвижность или удобоукладываемость - П2. Измеряется по осадке конуса бетонной смеси относительно первоначальной формы, и составляет 7-9 см.
- Морозостойкость- F150.
- Водопроницаемость- W5.
- Плотность 2400 кг/м3.
О чем говорят эти цифры на практике. В практическом применении приготовленная смесь ведет себя следующим образом. Подвижности смеси на уровне П2 недостаточно, чтобы раствор гарантированно заполнил полости сложной опалубочной конфигурации объекта. Возникает угроза образования многочисленных пор и пустот. От этого лабораторный показатель прочности будет не 29 Мпа, а значительно ниже. Данный факт влияет на надежность бетонной конструкции и возможность выполнения возложенных на нее функций. Такой бетон сложно ровнять на площадке и формировать монолит. Необходимо придать смеси текучесть, пластичность, подвижность. Это можно сделать тремя способами:
- Внести большее количество воды. Избыток влаги неминуемо приведет к потере прочности, образованию трещин, повышению истираемости.
- Увеличить показатель тиксотропности. Тиксотропность- способность жидкости разжижаться при определенном виде механического воздействия. То есть использование бетонного вибратора решит вопрос текучести смеси. Но использование технологического оборудования влияет на удорожание работ с бетонной смесью и далеко не всегда оправданно и возможно использование виброинструмента.
- Добавить к бетонному раствору вещества, которые уменьшают сцепление частиц смеси между собой, тем самым увеличивая их подвижность. Так возникли пластификаторы.
Экспериментально установлено, что прочность близкую к 100% бетон набирает через 28 дней. Строительные нормы допускают предварительное нагружение бетона и его распалубку при 70-80% прочности. Этот показатель достигается за 5-7 дней. В существующих бизнес-моделях производства и строительства такой простой считается недопустимым. С другой стороны, в массивных и объемных конструкциях важно, чтобы процесс гидратации проходил плавно. В этом случае процесс кристаллизации раствора нужно замедлять. Для регулирования скорости кристаллохимического отверждения разработаны добавки ускорители и замедлители схватывания.
В классической по составу бетонной смеси возможна реакция гидратации только при положительных температурах. При температуре раствора +50С скорость реакции серьезно снижается, при 00С, когда вода кристаллизуется, прекращается вовсе. Фактор чрезвычайно важен тем, что непрогидратированная смесь никогда не наберет проектную прочность. Этот вопрос решают подогревом смеси или введением добавок, препятствующих замерзанию влаги.
В приведенном примере водопроницаемость бетона составляет W 5. Это значит, что при избыточном давлении воды в 5 кгс/см2 она не просочится сквозь стенку толщиной в 10 см. Изделия из бетона эксплуатируются в различных условиях, в том числе при долговременном воздействии влаги: фундаменты с высоким расположением горизонта грунтовых вод, опоры мостов, пирсы, причалы, судовые верфи. В этих случаях важно снизить проникновение воды в толщу бетона во избежание вымывания частиц вяжущего компонента, агрессивного химического воздействия и уменьшения прочности бетонной конструкции. Для улучшения показателя водонепроницаемости вводят водоотталкивающие компоненты.
Одним словом, добавки необходимы для улучшения технико-физических свойств цементных смесей и управления свойствами бетонов.
Какие бывают виды добавок
Для формирования проектных свойств в бетонные составы вносятся добавки:
- Пластификаторы
- Модификаторы
- Антиморозные добавки
- Водоотталкивающие
- Антикоррозийные
- Воздухововлекающие
- Для самоуплотнения
- Регуляторы набора прочности
- Для реставрационных работ
- Комплексные.
Пластификаторы
Наиболее популярный вид добавок. При использовании пластификаторов возможно увеличение подвижности бетонной смеси с П1 до П5. Использование пластификаторов делает бетонный раствор удобоукладываемым, прочным и долговечным. Пластификаторы обладают водоредуцирующими свойствами. То есть способны снижать расход воды без потери прочности цементного камня. Пластифицирующие добавки способны продлить жизнь раствору, препятствуют расслоению, позволяют задействовать на стройплощадке насосы. Привлечение техники ускоряет процесс закладки бетона в конструкцию и увеличивает производительность труда. Таким образом пластификаторы обладают рядом преимуществ:
- Повышают пластичность готового раствора.
- Экономят расход смеси
- Повышают трещиностойкость бетона.
- Увеличивают прочностные характеристики произведенного бетона до 30%.
- Пластифицированные бетонные растворы не требуют уплотнения.
- Возрастает морозостойкость бетона за счет снижения количества влаги при производстве.
- Растворы с пластификаторами обладают хорошей адгезией с разными поверхностями.
Пластификаторы выпускаются в виде жидкостей и порошковых смесей.
Антиморозные добавки
Не стоит полагать, что применяя антиморозные добавки, не нужно думать о температурных условиях, в которых происходит твердение бетонной смеси. Важно знать, что антиморозные добавки предназначены, в первую очередь, для того чтобы обеспечить доставку смеси в удобоукладываемом состоянии и не допустить кристаллизации влаги при укладке раствора. На площадке должны быть обеспечены меры по прогреву бетона и влажностный режим.
Противоморозные свойства добавки сводятся к одному принципу- понижению температуры замерзания воды в бетонной смеси. Это достигается за счет введения в бетонный раствор солей тех. квалификации: хлорида натрия, хлорида кальция, кальцинированной соды, поташа(карбоната калия), натриевой и кальциевой селитры, формиат натрия (натриевая соль муравьиной кислоты).
Применение исключительно противоморозных добавок сопряжено с рядом существенных минусов:
- Быстрое твердение бетона
- Используемые соли химически активны, способны вступать в реакцию с продуктами бетонной смеси, с последующим выделением вредных веществ, например, окислов азота или аммиака.
- Использование не по рецептуре приводит к коррозии арматуры и щелочной коррозии бетона.
- Снижается прочность бетона.
Чтобы нивелировать отрицательные проявления антиморозных наполнителей, рекомендуется использовать их только вкупе с пластифицирующими и воздухововлекающими компонентами, регуляторами твердения. Это позволяет снизить концентрацию противоморозных веществ.
О полной безопасности и экологичности антиморозных компонентов не может идти речи, пока в их составе есть хлор и опасные соединения азота. Поэтому лучшим способом повысит безопасность бетонной конструкции остается планирование работ в теплое время года.
Водоотталкивающие добавки
Наличие влаги в готовой бетонной конструкции может существенно влиять на ее свойства в худшую сторону. Если бетон способен впитывать, пропускать влагу, то непременно снижается прочность, долговечность и морозостойкость конструкции. Бетон способен накапливать влагу благодаря наличию в структуре пор и капилляров; присутствию внутренних напряжений и деформаций, которые ведут к образованию микро-и макротрещин. Водопроницаемость бетона обозначается буквенным индексом W. Нормируется от W2 до W20. Бетон с водопроницаемостью W4 используется в тех ситуациях, когда показатель гидрофобности (водоотталкивания) не имеет значения. W6- бетон с таким показателем наиболее часто используется в строительных работах. W8- бетон с таким показателем пропускает мало влаги и применяется для возведения фундаментов на сухих основаниях. Бетон с показателем гидрофобности выше W8 применяется для возведения гидротехнических сооружений.
Водоотталкивающие добавки в бетонную смесь работают по одному принципу: уплотняют бетонный монолит, уменьшают вероятность появления пор и капилляров. Такого эффекта удается добиться в результате химических реакций между водой цементом и наполнителем. В результате образуются нерастворимые соединения, заполняющие микропустоты. Водонепроницаемость бетона повышают нитраты, сульфаты, хлориды железа, сульфаты алюминия, добавки на основе битумных эмульсий.
Защитить бетон от проникновения влаги можно используя проникающие составы, нанося их на застывшую конструкцию. В этом случае гидрофобизатор проникает вглубь материала на 5-15 см., реагирует, образует полимерные соединения, надежно закупоривает капилляры и поры. Такой метод применяется не только для вновь возведенных строительных конструкций, но и для подверженных растрескиванию изделий.
Антикоррозийные добавки
Служат для снижения щелочной коррозии бетона. Антикоррозийный класс добавок призван связать свободные гидроксильные группы. За счет этого происходит уплотнение бетона, повышается его гидрофобность и долговечность.
Воздухововлекающие добавки
Воздухововлекающие добавки используются для увеличения морозостойкости бетона. Пузырьки воздуха в монолите образуют микропустоты. При отрицательных температурах свободная вода застывает, расширяясь и при этом разрывает бетонный камень. В случае наличия мелких пустот, вода заполняет микро- пространство, не нанося вреда монолиту. Воздухововлекающие добавки способствуют снижению плотности бетона, и следственно, прочности. Поэтому вносить воздухововлекающий наполнитель следует с осторожностью и строго следуя указаниям производителя. Воздухововлекающие компоненты применяются также для намеренного снижения удельной массы бетонной смеси; улучшения тепло-и звукоизоляции; снижения расслаиваемости раствора, увеличению трещиностойкости, предотвращению высолов. На практике оправдано применение воздухововлекающих добавок с пластификаторами бетона.
Добавки для самоуплотнения
Необходимы там, где невозможно провести механическое уплотнение смеси, в частности в часто армированных конструкциях. Применение самоуплотняющих наполнителей гарантирует заполнение опалубочного пространства без потери прочностных характеристик. Отличительной чертой самоуплотняющихся бетонных растворов является отсутствие расслаиваемости при высокой подвижности смеси. Такие свойства обеспечивает значительная вязкость раствора. Добиться этого удается внесением в рецептуру состава добавок на основе:
- Целлюлозы
- Гидролизованного крахмала
- Полиэтиленгликоля
- Полимеров.
Самоуплотненные бетоны характеризуются:
- Низким водоцементным соотношением
- Существенными водоотталкивающими свойствами
- Высокой подвижностью- П5
- Малой пористостью. Содержание пузырьков воздуха не более 5%
- Значительной прочностью на сжатие, до 100 Мпа
Регуляторы набора прочности
В строительной практике существуют ситуации, когда необходимо ускорить или замедлить схватывание бетонного раствора.
Замедлители гидратации требуются:
- В жаркую погоду. При повышенной температуре и пониженной влажности из бетонного раствора происходит активное испарение влаги, что приводит к преждевременному схватыванию.
- При заливке больших по площади объектов. При неравномерном схватывании существует угроза образования холодных швов. Это ухудшает свойства монолитной конструкции
- При возведении ответственных массивных и гидротехнических сооружений, чтобы избежать появление трещин, вызванных нелинейным твердением бетона.
Замедлить схватывание и увеличить трещиностойкость бетонного раствора способны пластификаторы. Добиться этого можно, увеличив количество вещества, вносимого в раствор. Но в данном случае возникает угроза коррозии арматуры. Поэтому с задачей замедления твердения лучше справляются следующие специализированные препараты:
- Нитрилотриметиленфосфоновая кислота, в абревиатуре НТФ, шестиосновная органическая кислота. Широко применяется для торможения процессов гидратации.
- Молочная сыворотка. Остаточный продукт переработки пищевого молока.
Механизм замедления твердения заключается в связывании гидроксильных групп веществами замедлителя, и с изоляцией частиц цемента от воздействия воды, то есть препятствию, снижению скорости реакции гидратации.
Ускорители набора прочности
Ускорение схватывания требуется для того, чтобы снизить простои на стройплощадке и оптимизировать процесс строительства объекта.
Ускорение твердения бетонного раствора- комплексный процесс, который включает в себя внесение добавок-ускорителей в смесь, повышение температуры раствора, снижение испаряемости, контроль температурно-влажностных показателей.
К добавкам, способным увеличить скорость набора прочности бетона относят такие вещества как поташ (карбонат кальция), хлорид кальция и натрия. К применению добавок- ускорителей следует относится крайне внимательно и не превышать рекомендованных производителем норм. Иначе возможно снижение прочности бетона и коррозии стальной арматуры в железобетонных изделиях.
Реставрационные добавки
Особый вид добавок, который отличается специфическими свойствами. Применяется для проведения реставрационных работ железобетонных изделий и бетонных конструкций. Реставрационные добавки должны отвечать следующим требованиям:
- Иметь повышенную адгезию.
- Препятствовать коррозийным процессам.
- Бетон с добавлением добавок должен обладать значительной прочностью.
- Раствор обязан иметь высокую пластичность и укладываемость.
Комплексные добавки
Наряду с добавками специфического, узконаправленного действия, на практике часто используются составы, в которых сбалансированы вещества, решающие несколько задач одновременно. Это удобно тем, что при замесе бетонного раствора нет необходимости в дополнительной дозировке компонентов, снимается вопрос о химической агрессивности материалов друг к другу. Эта задача решена производителем при подборе компонентов комплексной добавки.
Как правильно подобрать смесь
В заключении необходимо выделить шаги для правильного выбора состава бетона для строительства. Во-первых, состав бетонной смеси должен быть просчитан специалистами, согласно проектной документации. Во-вторых, важно произвести пробный замес, и провести экспертизу бетонного образца. Это важный момент, так как компоненты бетонного раствора неоднородны, количество примесей варьируется. В-третьих, необходимо учесть все особенности использования бетонной смеси: время на доставку, климатические особенности, технические нюансы, квалификацию работников, подъездные пути, метод разгрузки и укладки бетона. Не секрет, что даже очень качественная бетонная смесь может быть загублена халатностью и непрофессионализмом человеческих рук.
Бетон
Самым распространенным современным материалом в строительстве по праву считается бетон. Бетон - это искусственно произведенный строительный материал. В классическом виде представляет собой смесь четырех компонентов:
- Цемент
- Щебень
- Вода
- Песок
От пропорций компонентов и их качества зависят характеристики конечного материала.
Индустрия бетонных смесей активно развивается. Свойства бетонов разнообразны и хорошо изучены. И для того, чтобы известные свойства улучшать или изменять, разработаны специальные добавки, которые применяют в производстве как пятый компонент основного состава.
Область применения бетона
Разнообразие применения бетона обусловлено его характеристиками. Бетон применяется повсеместно в строительной индустрии: от строительства небоскребов, атомных станций, подводных тоннелей, космодромов, до отделки жилых квартир. Для наиболее нагруженных строений применяется бетон повышенной прочности. Прочность бетона косвенно привязана к его массе и плотности. Бетон, применяемый для возведения электростанций, зданий большой этажности, имеет плотность 2500 кг/м3, называется особо тяжелый. Для строительства фундаментов гражданских зданий, торговых центров строители используют тяжелые марки бетона плотностью 1800-2500 кг/м3. Стеновые панели, межэтажные перекрытия, строительные блоки производят из легкого бетона, плотность которого колеблется, в зависимости от изделия, от 500 до 1500 кг/3. Для наружной теплоизоляции зданий разработан особо легкий бетон, плотность которого ниже 500 кг/м3.
Бетонная смесь может применяться в строительстве в индустриальном виде, то есть в виде готовых изделий и непосредственно на строительной площадке в наливном состоянии.
К бетонным изделиям относят все виды железобетонной продукции, газобетонные блоки, шлакоблоки и прочие, формованные в промышленных условиях, разновидности продукции. В наливном виде бетон используют в дорожном строительстве, для заливки фундаментов: ленточных, плитных, свайно-набивных; для изготовления стяжек и отмосток; при строительстве монолитных построек.
Производство бетона
Изготовить бетонную смесь для незначительного объема работ можно самостоятельно на строительной площадке. Но наилучшие характеристики обеспечит бетон, произведенный в заводских условиях.
Характеристика сырья для производства бетона
Качество бетонной смеси во многом зависит от свойств компонентов сырья.
- Песок. Служит наполнителем в бетонном растворе. Используют песок средней- 1,2 мм и крупной- 3,5мм, фракции. Более мелкие размеры фракций не применяют, так как такую смесь сложно связать и бетон подвержен быстрому разрушению. В идеале песок не должен содержать глинистых и сульфатных примесей. Добиться этого невозможно, поэтому содержание посторонних компонентов регламентировано на уровне 5%. В теории песок должен быть сухим, но на практике сырье содержит долю воды. На производстве этот показатель в обязательном порядке учитывают и вносят корректировки в пропорции компонентов.
- Щебень. Для изготовления бетона используют гравийный или гранитный щебень. Щебень должен соответствовать нормативным требованиям по показателям прочности. Щебень из известняков не используют, так как он не обладает достаточными прочностными характеристиками и химически не устойчив. Размер камней щебневого массива лежит в диапазоне от 1 до 8 см. При этом, чем мельче основная фракция, тем крепче образуется монолит. Для изготовления товарного бетона используют чистый щебень, без глинистых и известняковых включений.
- Цемент. Используется в бетонном растворе в качестве вяжущего материала. Товарный бетон производят, применяя цемент марок М400 и М500. При изготовлении железо– бетонных изделий используют цемент марок от М400 и выше до М1500. Основным видом цемента для производства товарного бетона служит портландцемент. Значительно реже, но все же применяются:
- Шлакопортландцемент. В обычный портландцемент добавляется молотый шлак. При равных прочностных характеристиках. Шлакопортландцемент имеет более низкую стоимость по сравнению с портландцементом и более высокую химическую инертность. Существенным недостатком материала выступает низкая морозостойкость.
- Пуццолановый цемент. Цемент, в который добавлены синтетические вяжущие материалы. Имеет узкое направление использования. Бетонный камень, получаемый из раствора, обладает повышенной влагостойкостью. Поэтому пуццолановый цемент используют для производства водостойких изделий: шлюзов, молов, кораблестроительных доков, причалов, оросительные и дренажные сооружения, дамбы, плотины.
- Вода. Выступает затворяющим элементом бетонной смеси. Вода для производства бетона должна быть максимально свободна от растворенных в ней солей. В особенности сульфатов и хлоридов, которые негативно влияют на прочность цемента и коррозийную стойкость арматуры в железо-бетонных изделиях. Для наилучшей гидратации цемента количество воды в водно-цементном растворе должно быть 25%. Водно-цементное соотношение (В/Ц) может меняться в зависимости от состава смеси. Показатель В/Ц чрезвычайно важен для качества бетона. При наличии в смеси излишней воды теряется плотность бетона, образуются полости, изменяется время схватывания, материал подвержен растрескиванию. В обратном случае получается непластичная, неоднородная смесь, есть вероятность неполной гидратации. В первом и втором случае в бетонном монолите страдает наиважнейший показатель – прочность.
- Добавки. Современный бетон немыслим без добавок. Добавки могут быть химическими, полимерными и минеральными. Их задачей является воздействие на бетонную смесь, и улучшения заданных свойств без существенного удорожания. Использование добавок позволяет:
- улучшить качество бетона;
- повысить пластичность смеси;
- увеличить показатель удобоукладываемости;
- оптимизировать процесс схватывания и набора прочности- гидратации бетона;
- уменьшить водопроницаемость бетона;
- получить бетон для работы при отрицательных температурах;
- улучшить морозостойкость.
Для влияния на свойства бетонного камня применяют:
- Пластификаторы. Широкая группа добавок, которая позволяет придать бетонному раствору пластичность, снизить количество воды, увеличить плотность, улучшить водонепроницаемые свойства.
- Модификаторы. Применяются для увеличения прочности в случае использования низких марок цемента.
Добавки, влияющие на скорость набора прочности. Существуют вещества, которые ускоряют набор прочности в бетонной смеси. Необходимы для сокращения времени до распалубки и начала предварительного нагружения бетонного камня. В массивных конструкциях в бетон добавляют материалы, замедляющие процесс кристаллохимического схватывания. При этом процесс гидратации происходит постепенно, полно, с плавным выделением теплоты от химической реакции.
- Противоморозные добавки. Введение морозостойких веществ позволяет работать с бетоном без дополнительного обогрева в условиях низких температур, так как гидратация цемента возможна до 00C. Нарушение рекомендаций по применению противоморозных добавок отрицательно влияет на коррозионную стойкость железной арматуры.
- Гидрофобизаторы. Вещества, препятствующие процессу водопоглощению извне.
- Воздухововлекающие. Способствуют насыщению бетона воздухом. Улучшают морозостойкие свойства, снижают плотность и теплопроводность. Бетонная смесь с такими добавками может быть задействована при внешней отделке зданий.
- Пигментные компоненты. Роль пигментных добавок в бетоне одинакова- поглощать и отражать определенный спектр световой волны. В зависимости от того какой частоты отражается свет человек видит цвет предмета. Для окрашивания в массе бетонной смеси используют минеральные пигменты:
- Углерод;
- двуокись титана;
- умбра- в состав входят оксиды железа, марганца, алюминия, кремния;
- оксид хрома.
Производят бетон путем тщательного смешивания в пропорциях всех компонентов. До начала миксерования производится замер влажности сырья и корректировка рецептуры. Принципиальная схема производства выглядит следующим образом. В отдельные бункеры- дозаторы засыпается песок и щебень. Цемент хранится в специальных колоннах. Твердые компоненты подаются в заводской миксер, туда же заливаются жидкие- вода и добавки. Все тщательно перемешивается. На заводах установлены бетонные миксеры объемом от 2м3. Нет смысла ставить большие бетономешалки. Это затрудняет процесс перемешивания, увеличивает энергозатраты и не позволяет оперативно менять рецептуру в зависимости от потребностей. Готовый бетонный раствор загружают в специализированный транспорт.
Логистика бетонных смесей
Для обеспечения качественной доставки раствора необходимо учитывать несколько факторов:
- Способ транспортировки. Бетон транспортируют двумя видами транспорта:
- Автосамосвалом. Перевозятся тяжелые марки с низкой подвижностью раствора (П1-П2). Если перевозит высокоподвижные бетонные растворы автосамосвалом, то бетонной массе грозит расслоение на фракции. И тогда на объекте потребуется дополнительное перемешивание.
-Автобетоносмесителем. Транспортируются растворы высокой подвижности. От П3 и выше. Преимуществом автобетоносмесителей является то, что бетонная смесь не расслаивается, доставляется однородной.
- Удаленность объекта от завода. Экономически целесообразно везти бетон на площадку, расположенную в радиусе 50-70 км. от производителя при условии хороших дорог и затруднений в движении. Далее этого расстояния возникает угроза схватывания или расслоения бетонной смеси. Выходом в этой ситуации служит затворение сухой смеси водой не на заводе, а на этапе транспортировки. Это позволяет увеличить расстояние перевозки.
- Свойства бетона. Необходимо учитывать данный фактор, так как от заданные свойства строго диктуют время сохранения бетонным раствором строительных качеств.
Особенностью производства и доставки бетона является тот факт, что приготовленная смесь должна быть доставлена на строительную площадку в течении 1,5-2 часов. Строители нарушают установленные нормы, добавляя перед выгрузкой в бетонную смесь воду для повышения пластичности и сокращения времени заливки. Исключение- естественное испарение влаги в жаркую погоду. В этом случае в раствор добавляется вода. Данный факт фиксируется в акте и подписывается представителем заказчика и ответственным лицом от производителя. Незадокументированное внесение воды или добавок в бетонную смесь на строительной площадке и в процессе транспортировки запрещено ГОСТ 7473-2010. Целесообразнее заказать бетон нужной или большей пластичности. По стоимости это дороже, но нет риска потери прочности монолита при добавлении воды и нерецептурных добавок перед укладкой.
Характеристики бетона
Маркировка и свойства бетона зависят от физических характеристик:
Прочность. Наиважнейший показатель бетонного камня. От прочности зависит долговечность эксплуатации бетонного продукта. Прочность зависит от типа применяемого цемента, водоцементного соотношения и свойств наполнителей и добавок. Чем меньше воды в бетонном составе, до известных пределов, тем прочнее будет искусственный камень.
Плотность. Показатель связан с прочностью. Чем выше плотность, тем прочнее бетонный монолит. Выражается плотность в кг/м3 .
Удобоукладываемость. Измеряется практическим путем с помощью конуса Абрамса. В зависимости от степени удобоукладываемости бетон подразделяют на три группы:
- Жесткий. Редко используется в гражданском строительстве, так как сложно уложить в опалубку. Применяется в прокладке дорог.
- Подвижный. По степени оседания формы из конуса Абрамса существует 4 класса бетона от П1 до П5. При укладке раствора класса П1-П2 требуется дополнительное уплотнение бетона. П3-П5- смеси значительно пластичнее и не требуют вибрации.
- Растекающийся. Очень пластичные смеси, способные самостоятельно растекаться в опалубке и заполнять пространство без вибрации и дополнительного уплотнения.
Водопроницаемость. Важное свойство для сохранения монолитности и надежности бетонного камня. Характеризует при каком давлении бетон не пропускает воду. Выражается буквой W. Выпускают бетон марок W 2 до W до W20. Водонепроницаемый бетон используют для бетонирования конструкций, работающих в условиях повышенной влажности: подвальные помещения, тоннели, опоры мостов, дамбы и так далее.
Морозостойкость - характеризует сколько циклов замораживания-оттаивания способен выдержать материал без потери качественных характеристик. В маркировке бетона обозначается буквой F. Выпускаются марки бетона по морозостойкости от F15 до F1000.
Истираемость – величина уменьшения в объеме бетонного слоя под воздействием истирающих усилий. Важный показатель для бетона, применяемого при строительстве дорог, тротуаров, лестниц. Напрямую зависит от прочности. Чем прочнее бетон, тем ниже показатель истираемости. В маркировке прописывается буквой G. Производятся бетоны низкой (G1), средней (G2) и высокой(G3) истираемости.
Время набора прочности. От этого показателя зависит скорость проведения строительных работ. Бывают быстротвердеющие смеси и медленнотвердеющие. Скорость твердения бетона не равномерна и зависит от температуры, влажности и внесенных добавок. Оптимальными условиями твердения классического бетонного раствора являются температура 18-220С и влажность 90%. В этих условиях бетон набирает 70% прочности через 5-6 дней. Этого достаточно для распалубки и нагружения бетонной конструкции. Близко к 100% твердение произойдет через 28 дней.
Контроль качества бетона
Как ни странно, но в качественном бетоне заинтересованы все стороны процесса. Производитель бетона несет полную материальную, административную и уголовную ответственность за предоставленную продукцию. Если по вине бетонного завода происходит необратимое нарушение строительства или возникает угроза безопасности, то на компанию по производству бетона налагаются огромные штрафные санкции. Поэтому добросовестный и надежный производитель не экономит на проведении испытаний на соответствие бетона установленным стандартам качества.
Контрольные испытания проводятся в специализированной и аттестованной лаборатории. Лаборатория должна помимо аттестации иметь лицензию на проведение работ по оценке качества бетона. Важно помнить, что только аттестованные и лицензированные организации имеет право проводить экспертизу и оценку качества бетонных смесей, и только их заключение будет нести юридическую силу.
Как правильно заказать бетон
При заказе товарного бетона необходимо руководствоваться следующими рекомендациями:
- Приобретать бетон нужно у надежных, проверенных изготовителей, которые работают не один год. Нужно понимать, что при схватывании свойства бетона неисправимы. В этой связи рекомендуется изучить строительные интернет-форумы региона для поиска отзывов о производителях бетона.
- Обязательно согласовать с заводом, опираясь на проектную документацию, какими характеристиками должен обладать бетонный раствор: прочность, жесткость и подвижность, морозостойкость, водонепроницаемость, скорость набора прочности, вид добавок
- Обговорить габаритные размеры автобетоносмесителя и уточнить, возможность подъезда автотранспорта к месту выгрузки. Важно учесть массу груженого автобетоносмесителя и надежность грунта.
- У изготовителя обязательно требовать паспорт бетона, где указывается основные характеристики и объем бетонной смеси.
- Во избежание неприятностей, рассчитать примерную время доставки от производителя до объекта, с учетом затруднений на дорогах и периода «час пик».
- До прибытия миксера необходимо тщательно подготовить все необходимое для оперативной разгрузки, так как время выгрузки ограничено условиями производителя. Простой не по вине поставщика оплачивается заказчиком.