Zagęszczanie mieszanki betonowej

Transkrypt

Politechnika Białostocka
TRANSPORT
MIESZANKI BETONOWEJ
Edyta Pawluczuk
Katedra Materiałów, Technologii i Organizacji Budownictwa
Studia niestacjonarne II stopnia, 2014r.
Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska
2
Edyta Pawluczuk
Identyfikacja procesu transportu m.b.
Wymagania ogólne (wg Warunków technicznych wykonania i
odbioru robót budowlanych, 2008)
Podsystem I
Podsystem II
Transport nie powinien spowodować:
• naruszenia
jednorodności
mieszanki
(segregacji
składników)
• zmiany składu mieszanki (na skutek dostawania się opadów
atmosferycznych, ubytku zaczynu cementowego, zaprawy, wody
pod wpływem wiatru lub promieni słonecznych, itp.)
Rys. Schemat struktury logistyczno-produkcyjnej robót betonowych, źródło: Z. Orłowski, 2010
B1,B2,B3 – magazyny buforowe (B1 – kolejka utworzona z mieszarek
samochodowych oczekujących na załadunek; B2 – środki transportowe oczekujące
w kolejce na rozładunek; B3 – „zmagazynowany nadmiar” mieszanki betonowej,
oczekujący na rozprowadzenie poziome
Edyta Pawluczuk
3
• zanieczyszczenia mieszanki betonowej
• zmiany
temperatury
mieszanki
betonowej
(przekraczającej granice określone wymaganiami technologicznymi)
• zmiany właściwości mieszanki bet. chyba, że
założono inaczej
Edyta Pawluczuk
4
Wymagania ogólne
Odległość transportu mieszanki
Nie powinna być większa niż:
Transport powinien:
15 km – w przypadku transportu mieszanki o normalnej temperaturze i
konsystencji od wilgotnej do półciekłej, z mieszaniem podczas
transportu, po drogach o dobrze utrzymanej powierzchni
12 km – w przypadku transportu mieszanki w specjalnych pojemnikach
5 do 8 km – w przypadku transportu mieszanki o konsystencji wilgotnej
i gęstoplastycznej urządzeniami przystosowanymi do mieszania w czasie
transportu
4 do 5 km – w przypadku transportu mieszanki o konsystencji wilgotnej
i gęstoplastycznej bez mieszania w czasie transportu
2 do 3 km - w przypadku transportu mieszanki o konsystencji półciekłej
bez mieszania w czasie transportu
• trwać jak najkrócej - dobór odpowiednich
środków i organizacja
• obywać się bez przeładunków o ile to możliwe
• pojemniki, w których przewożona jest
mieszanka
powinny
mieć
możliwość
stopniowego ich opróżniania oraz łatwego
oczyszczenia i przepłukiwania
5
Edyta Pawluczuk
Edyta Pawluczuk
Czas transportu mieszanki
Czas transportu mieszanki
Dopuszczalny czas transportu mieszanki betonowej
Zależy od:
• konsystencji mieszanki betonowej,
• temperatury mieszanki i temperatury
zewnętrznej,
• składników mieszanki (cement, domieszki)
, [min]
6
- dopuszczalny czas transportu
Przy transporcie mieszanek plastycznych i półciekłych zaleca
się czas:
• 1,5 godziny - przy temperaturze 15oC
• 0,5 godziny - przy temperaturze 30oC
- czas początku wiązania betonu
- suma czasów składowych związanych z produkcją,
przeładunkami i układaniem mieszanki betonowej
Edyta Pawluczuk
7
Edyta Pawluczuk
8
Transport daleki mieszanki betonowej
Dobór środków transportu dalekiego m. b.
Czynniki otoczenia bliższego
Czynniki otoczenia dalszego
Dotyczy tzw. betonu towarowego
• Beton towarowy (wg PN-EN 206-1) – beton dostarczony w
postaci mieszanki betonowej przez osobę lub jednostkę nie
będącą wykonawcą (wyspecjalizowanego producenta). W
Wielkość dostaw
betonu
Warunki klimatyczne
Intensywność robót
betonowych na budowach
Intensywność ruchu
Odległość transportu
Stan techniczny dróg
(roboty drogowe)
znaczeniu normy betonem towarowym jest także:
– beton produkowany przez wykonawcę poza placem budowy;
– beton produkowany na miejscu budowy, ale nie przez
Kategoria dróg
wykonawcę.
Dostępność środków
transportowych
Edyta Pawluczuk
9
10
Środki transportu dalekiego
Betoniarka samochodowa - urządzenie do mieszania mieszanki
betonowej zamontowane na samojezdnym podwoziu,
przeznaczone do wytwarzania i transportu mieszanki
betonowej (prędkość mieszania: 6-18 obr/min)
Betoniarki samochodowe pozwalają skrócić czas mieszania w
wytwórni, gdyż zapewniają dodatkowy czas efektywnego
mieszania w czasie jazdy
W przypadku transportu suchych składników wodę dodaje
się na placu budowy:
- albo z dozownika zewnętrznego,
- albo ze zbiornika dozującego zamontowanego na
mieszarce.
• betoniarka samochodowa
• mieszalnik samochodowy
• wywrotka samochodowa
Edyta Pawluczuk
Edyta Pawluczuk
11
Edyta Pawluczuk
12
Betoniarki samochodowe
Mieszalnik samochodowy - urządzenie do mieszania mieszanki
betonowej zamontowane na samojezdnym podwoziu,
przeznaczone do transportu i utrzymania jednorodności
mieszanki betonowej w czasie transportu (prędkość mieszania
2-6 obr/min )
Rys. Betoniarka samochodowa,
Jamroży, 2006
http://www.projektoskop.
pl
www.soma-kz.all.biz
Edyta Pawluczuk
Rys. Mieszalniki samochodowe, źródło: www…
13
Charakterystyka betoniarek i mieszalników
samochodowych
Charakterystyka betoniarek i mieszalników
samochodowych
Rys. Betonomieszarka
samochodowa z przenośnikiem
taśmowym, „Beton przyjazny
środowisku”, 2008
• Budowa zbliżona do betoniarek wolnospadowych (brak
wału z łopatkami) - mieszanie dzięki sile odśrodkowej
• pojemność od 3 do 12 m3, z tym, że użyteczna stanowi 7080% geometrycznej
• napełnianie - przez lej zasypowy
• rozładunek - różne rozwiązania:
–
–
–
–
przechył gruszki - rzadko
rynna zsypowa krótka lub długa wysuwana teleskopowo
pompa zamontowana na podwoziu betoniarki
przenośnik taśmowy zamontowany na podwoziu betoniarki
Edyta Pawluczuk
14
Edyta Pawluczuk
Rys. Betonomieszarka
samochodowa z własną
pompą, „Beton przyjazny
środowisku”, 2008
15
Edyta Pawluczuk
16
Wywrotki
samochodowe
Wywrotka samochodowa - urządzenia przeznaczone do transportu
mieszanki betonowej bez mieszania.
Wanna wywrotki powinna być stalowa, a nie aluminiowa, gdyż wytarte cząstki
aluminium powodują powstawanie pęcherzy i odprysków na nawierzchniach w
wyniku reakcji z alkaliami cementu.
Mieszanki transportowane wywrotką należy okryć plandeką dla zabezpieczenia
przed wysychaniem.
wywrotki samochodowe zaopatrzone w wibratory przyczepne, które
ułatwiają zsuwanie się mieszanki betonowej przy rozładunku;
zwykłe wywrotki samochodowe – ze względu na segregację składników jest
to najmniej korzystny sposób. Dopuszcza się stosowanie ich na odległość nie
przekraczającą 3-4 km, z mieszanką o konsystencji bardziej ciekłej niż
plastycznej. Niezbędny jest przeładunek pośredni w celu wymieszania
17
Edyta Pawluczuk
Dobór środków transportu bliskiego m. b.
Czynniki otoczenia bliższego
Geometria budynku
Rys. Wywrotka samochodowa,
źródło: www.kh-kipper.pl
Rys. Wywrotka samochodowa, źródło:
www.nadwozia.acord.com.pl
Edyta Pawluczuk
18
Transport bliski mieszanki betonowej
Przemieszczanie mieszanki od stanowiska rozładunku
do miejsca wbudowania.
Czynniki otoczenia zewnętrznego
Pora roku (temp., wilgotność,
prędkość wiatru, itp.)
Transport złożony: poziomy i pionowy
Rozwiązania konstrukcyjne
Lokalizacja (sąsiedztwo
ogranicza czas trwania robót
w ciągu doby)
Czynniki technologiczne i
organizacyjne
Środki transportu bliskiego
• pojazdy o napędzie ręcznym - taczki, wózki ręczne itp.
• wózki akumulatorowe
• zasypniki przenoszone żurawiem
• przenośniki taśmowe
• pompy do betonu
Technologiczność rozwiązań
konstrukcyjnych
Wielkość placu budowy
Dostępność maszyn i
sprzętu
Edyta Pawluczuk
19
Edyta Pawluczuk
20
Pojazdy ręczne i wózki akumulatorowe
Zasypniki przenoszone żurawiem
• Stosowane głównie w przypadku
wytwarzania
mieszanki
na
budowie w małych porcjach,
rzadziej przy rozładunku małych
porcji mieszanki z betoniarek
samochodowych.
• Ze
względu
na
możliwość
segregacji niedopuszczalne są w
tym
wypadku
przeładunki
pośrednie
• Powszechnie stosowane, zwłaszcza przy betonowaniu
mniejszych objętości i przy wykorzystywaniu mieszanek o
niskim stopniu ciekłości.
• Zasypniki mają kształt leja - górą otwarty, dołem zasuwa otwierana bezpośrednio nad deskowaniem
Rys. Zasypniki do
betonu: z pomostem
roboczym (z lewej),
skośny z wylewem
bocznym (z prawej),
betomax.pl
Rys. Wózki transportowe,
atutrental.com.pl
Edyta Pawluczuk
21
Przenośniki taśmowe
Edyta Pawluczuk
22
Transport pompowy
• Możliwe zastosowanie przy niewielkich odległościach
transportu (kilka metrów);
• Sposób
wydajny, ale sprzyja segregacji mieszanki
betonowej, stąd stosowane tylko do konsystencji
gęstoplastyczej i plastycznej
• kąt nachylenia zależy od konsystencji mieszanki i kierunku
ruchu; jeśli transport w dół - nachylenie małe 10-120, jeśli w
górę - nieco większe ( 15-180)
• Prędkość ruchu taśmy: 1-1,2 m/s,
• Powinna być możliwość przykrycia
przed opadami
Pompa jest urządzeniem służącym do wytworzenia różnicy
ciśnień między stroną ssawną (wlotem do pompy) a
tłoczną (wylotem z pompy), umożliwiającej transport
mieszanki betonowej. Działanie pompy polega na
przekazaniu mieszanki siłą mechaniczną przez wirnik, tłok
lub membranę, celem jej sprężenia.
Pompa zazwyczaj jest połączona z układem rurociągu (rury
stalowe), co pozwala pompować mieszankę na większe
odległości
Rys. Przenośnik taśmowy, www.road.com.pl
Edyta Pawluczuk
23
Edyta Pawluczuk
24
Właściwości betonu pompowalnego
Pompy do betonu - rodzaje
Pompą możliwe jest podawanie mieszanki betonowej o
określonych właściwościach:
• konsystencja plastyczna tzw. "pompowalna" (bardziej sucha
– korkowanie, bardziej ciekła – segregacja i korkowanie)
• cement wolnowiążący 270-350 kg/m3
• w/c=0,5-0,65 (wyższe przy dłuższym rurociągu)
• zalecane stosowanie upłynniacza (przed przełożeniem
mieszanki z betoniarki do pompy)
• kruszywo z odpowiednio dużą ilością drobnych frakcji (np.
pył krzemionkowy)
• maksymalne ziarno kruszywa dostosowane do średnicy
przewodu
Edyta Pawluczuk
Ze względu na rodzaj podwozia i sposób
przemieszczania pompy dzielimy na:
• pompy samochodowe
• pompy na samochodach z mieszalnikami do przewozu
mieszanki
• pompy na podwoziu dwuosiowym (pompy
rurociągowe)
• pompy stacjonarne
25
Pompa samochodowa
NAJWIEKSZA POMPA DO BETONU NA ŚWIECIE
PUTZMEISTER M 70-5
26
Edyta Pawluczuk
Wykres
Podpory
WYBRANE PARAMETRY UŻYTKOWE:
Wydajność teoretyczna 200m3/h
Ciśnienie betonu 85 bar
Liczba cykli 31/min
Ilość sekcji 5
Max. zasięg w poziomie
65,1m
Max. wysokość 69,3m
Sposób składania masztu RZ
www.putzmeister.co
Edyta Pawluczuk
27
Edyta Pawluczuk
28
Ciekawostka
Pompy - przykłady
Rys. Pompa stacjonarna
Putzmeister BSA 14000 SHP D
Rys. Pompa na samochodzie z mieszalnikiem
Sermac 4Z28
Rys. Pompa rurociągowa
JM2100HP, katalog JUNJIN Polska
Edyta Pawluczuk
Kolejny
rekord
wysokości
pompowania
ustanowiła
firma
Putzmeister stacjonarną pompą
wysokociśnieniową 14000 SHP D
• wysokość podawania betonu klas
C50-C80: 606 m
• czas pompowania mieszanki na taką
wysokość: 40 min,
• max. wydajność: 11m3/h
• masa betonu w rurociągu: 26 ton
• w ciągu 32 miesięcy pracy maszyny
przepompowały 165.000m3 mieszanki
betonowej.
Rys. Budowa Burj Khalifa, 2006r.
29
Zalety transportu pompowego
Edyta Pawluczuk
30
Schematy działania pomp
tłok
możliwość dotarcia w dowolne miejsce betonowanej
konstrukcji;
znaczny zasięg podawania w poziomie i w pionie;
Rys. Pompa do betonu bezpośredniego
działania z jednym tłokiem, Neville,2000
zachowana ciągłość betonowania;
regulowana wydajność;
Rys. Pompa pneumatyczna,
Jamroży, 2006
korzystny wpływa na jakość betonu (mieszanka nie ulega
segregacji);
wzrost gęstości mieszanki betonowej o kilka % (wzrost
Rys. Pompa do betonu typu wyciskającego,
Neville,2000
wytrzymałości nawet o 10%).
Edyta Pawluczuk
31
Edyta Pawluczuk
32
Ogólne wymagania dla transportu pompowego
Rys. Wpływ zależności objętości pustek
między kruszywem i objętościowej
zawartości cementu na pompowalność
mieszanki betonowej,
Źródło: Szwabowski J., BTA, 4/2000
• minimalna możliwa liczba załamań rurociągu na trasie
transportu
• sprawdzenie ciśnienia urządzenia pompującego przed
rozpoczęciem pompowania
• zwilżenie wewnętrznej powierzchni przewodów i
przetłoczenie
zaprawy
przed
rozpoczęciem
pompowania mieszanki ("smarowanie" przewodów)
• jeśli przerwa w podawaniu przekracza 1/2 godziny
czyszczenie i przepłukanie przewodu
Edyta Pawluczuk
Pompowalność mieszanki betonowej
Objętościowa zawartość cementu w
mieszance musi być co najmniej
równa
objętości
porów
międzyziarnowych kruszywa. Do
objętości cementu można wliczyć
inne materiały pylaste (popiół lotny,
pył krzemionkowy, itp.)
33
Edyta Pawluczuk
34
Transport rynnowy
Idea transportu rynnami polega na tym, że mieszanka
betonowa nie może się toczyć, lecz musi się zsuwać pod
wpływem własnego ciężaru
UKŁADANIE
MIESZANKI BETONOWEJ
Metoda stosowana kiedy należy przemieścić
mieszankę na niżej położony poziom i na
odległość od kilkuset metrów do 1 kilometra.
Mieszanka
konsystencję
musi
przez
zachować
co
niezmienną
najmniej
1
godz.
(konsystencja ciekła).
Źródło: www…
Edyta Pawluczuk
35
Edyta Pawluczuk
36
Układanie mieszanki betonowej
Roboty przygotowawcze (wg ENV 13670-1 „Wykonywanie
konstrukcji betonowych”):
Betonowanie - wypełnienie deskowania (formy) mieszanką
betonową i jej zagęszczenie
Przystąpienie do betonowania jest poprzedzone odbiorem
deskowania i zbrojenia, ewentualnie przygotowaniem
innych powierzchni, z którymi zetknie się mieszanka
betonowa ( np. "stary" beton)
Edyta Pawluczuk
37
-
Jeżeli podczas betonowania lub w okresie dojrzewania
prognozowana jest temperatura poniżej 0 0C, należy zaplanować
środki ostrożności zabezpieczające beton przed zamarzaniem
-
W przypadku prognozowanej wysokiej temperatury należy
zaplanować środki ostrożności zabezpieczające beton przed
uszkodzeniami
Edyta Pawluczuk
-
Próbne betonowanie (jeśli jest wymagane)
-
Jeżeli mieszanka betonowa jest układana bezpośrednio na podłożu
gruntowym lub skalnym należy ją zabezpieczyć przed zmieszaniem z
gruntem i odsysaniem wody
-
Grunt, skała, deskowanie lub elementy konstrukcyjne stykające się z
sekcją przeznaczoną do betonowania powinny mieć temperaturę,
która nie spowoduje zamarzania betonu zanim osiągnie on
wystarczającą wytrzymałość
38
Plan betonowania
Roboty przygotowawcze, cd.:
Deskowanie powinno być wolne od śmieci, lodu, śniegu i stojącej
wody
Przygotowanie planu betonowania i kontroli
Edyta Pawluczuk
-
-
Plan betonowania powinien uwzględniać:
•
•
•
•
sposób wprowadzenia mieszanki do deskowania
sposób układania
sposób zagęszczania
układ przerw roboczych, podział konstrukcji na działki
betonowania (słupy, ściany - wykonuje się bez przerw na wysokości
kondygnacji; belki, płyty - bez przerw, ale niezależnie od podpierającej
ściany; płyta +podciąg - ciągłe betonowanie)
• kolejność betonowania elementów
• harmonogram dostaw mieszanki betonowej
39
Edyta Pawluczuk
40
Warunki prawidłowego układania m.b.
Warunki prawidłowego układania m.b.
Układanie powinno być prowadzone tak, aby:
• nie nastąpiło rozsegregowanie mieszanki betonowej
ciekła
Rys. Zależność oporności
przeciwko segregacji
składników przy układaniu
mieszanki od konsystencji,
Źródło: Jamroży, 2003
• nie powstały w konstrukcji miejsca nie wypełnione
betonem (raki)
• zbrojenie było szczelnie otulone mieszanką
Edyta Pawluczuk
41
Wprowadzanie mieszanki do miejsca przeznaczenia
• w czasie układania nie uległ zmianie skład mieszanki
betonowej
• wysokość swobodnego zrzucania mieszanki nie
przekroczyła 1,0 m (przy konsystencji ciekłej – 0,5 m)
• jeśli wysokość spadania mieszanki jest większa to należy
stosować:
–
–
–
rynny ( stalowe, drewniane)
rury sztywne ( stalowe, z tworzywa sztucznego)
rury elastyczne ( rękawy)
• ostatni odcinek spadania (ok. 0,5 m) musi być pionowy a
nie ukośny - zabezpiecza to przed segregacją
Edyta Pawluczuk
42
Sposoby układania mieszanki betonowej
Sposób I:
warstwami poziomymi ciągłymi - mieszanka układana na całej
powierzchni elementu na pełną wysokość lub warstwami
grubości ok. 20-30cm.
Metoda odpowiednia przy betonowaniu mniejszych
powierzchni.
Okres pomiędzy układaniem
kolejnych warstw powinien być
jak najkrótszy, zależny od czasu
wiązania - przy przeciętnym
cemencie: 1,0 - 2,0 godziny
zależnie
od
temperatury Rys. Układanie mieszanki betonowej
mieszanki
warstwami poziomymi ciągłymi, ABC betonu
Rys. Wprowadzenie mieszanki
betonowej
do
miejsca
przeznaczenia (przykłady: dobrze,
źle; Z. Jamroży, 2006)
Edyta Pawluczuk
43
Edyta Pawluczuk
44
Sposób II:
Dopuszczalne okresy nakładania kolejnych warstw mieszanki
betonowej o konsystencji gęstoplastycznej z cementu
portlandzkiego:
Tab. Dopuszczalne okresy nakładania kolejnych warstw, Jamroży, 2003
Temperatura mieszanki [0C]
10-18
18-25
>25
2
1,5
1
Okres pomiędzy nakładaniem
warstw [h]
warstwami poziomymi ze stopniami – układanie warstwy
nadległej rozpoczyna się przed zakończeniem układania warstwy
podległej tak, aby przy dużej powierzchni betonowania nie
przekroczyć czasu dopuszczalnego pomiędzy kolejnymi
warstwami;
Metoda odpowiednia przy betonowaniu dużych powierzchni
Rys. Układanie mieszanki
betonowej warstwami poziomymi
ze stopniami, ABC betonu
Edyta Pawluczuk
45
Edyta Pawluczuk
46
Betonowanie elementów pionowych
Sposób III:
warstwami pochyłymi - mieszankę układa się na całą
wysokość elementu, starając się, żeby rozpływała się ona po
stoku ok. 1:3.
Metoda stosowana przy betonowaniu długich elementów
ciągłych, np. ławy fundamentowe
Rys. Układanie mieszanki
betonowej warstwami
pochyłymi, ABC betonu
Betonowanie ścian:
• Ściany i inne przegrody pionowe o dł.
do 20,0 m i wysokości do 3,0 m
betonuje się w sposób ciągły bez
przerw roboczych
• dłuższe niż 20,0 m: dzieli się na takty
umożliwiające
wykonanie
pełnej
wysokości w ciągu zmiany
• Ściany do 3,0 m wysokości można
betonować bezpośrednio od góry,
warstwami grubości 30-40 cm z
jednoczesnym zagęszczaniem
Rys. Betonowanie słupów i
ścian: A – dobrze, B- źle;
Jamroży, 2003
Edyta Pawluczuk
47
Edyta Pawluczuk
48
Betonowanie słupów:
• Betonuje się w sposób ciągły, bez
przerw roboczych
• Na dnie formy należy rozłożyć 10-20
cm warstwę zaprawy cementowej 1:3
(w celu zapewnienia jednorodności i
szczelnego wypełnienia mieszanką
dolnej części konstrukcji słupa - grube
ziarna kruszywa wtapiają się w tą
warstwę)
• słupy o wys. do 5,0 m i przekroju co
najmniej 0,40x0,40 m betonuje się od
góry
bez
przerw
roboczych,
zagęszczając wibratorem wgłębnym
• o wys. powyżej 5,0 m – stosuje się
wibrator przyczepny oraz elastyczne
końcówki urządzeń do pompowego
podawania mieszanki betonowej lub
też leje zasypowe
Betonowanie słupów:
H > 5,0 m
H ≤ 5,0 m
Rys. Budowa mostu przez Wisłę k. Kwidzyna,
źródło: www.zbm.home.pl
Rys. Sposoby betonowania słupów, Orłowski 2010.
49
Edyta Pawluczuk
Betonowanie elementów poziomych
Edyta Pawluczuk
50
Przerwy robocze w betonowaniu
Betonowanie stropów:
• Betonowanie belek i płyt stropowych
połączonych monolitycznie ze słupami i
ścianami rozpoczyna się nie wcześniej niż po 12 godz. po zabetonowaniu ścian i słupów, ze
względu na możliwość osiadania mieszanki
betonowej
• W stropach żebrowo-płytowych mieszankę
układa się jednocześnie w belkach i płytach
• Jeśli podciągi mają wys. powyżej 80 cm –
mieszankę układa się warstwami 30-40 cm,
zagęszczając wibratorem wgłębnym.
Edyta Pawluczuk
• Betonowanie uznaje się za ciągłe jeśli przerwa w betonowaniu jest
krótsza niż czas początku wiązania cementu w betonie (zazwyczaj do ok.
1,5–2 godziny)
• W przypadku wznowienia betonowania po dłuższej przerwie płaszczyznę
styku należy oczyścić z wolno tkwiących ziarn kruszywa za pomocą
szczotki stalowej i starannie nawilżyć wodą a powierzchnie styków pokryć
zaprawami sczepnymi
• Przerwy w betonowaniu mogą następować tylko w miejscach
przewidzianych projektem:
− w belkach i podciągach - w miejscach minimalnych sił poprzecznych;
− w słupach - w płaszczyznach stropów, belek i podciągów
− w płytach - w linii prostopadłej do belek lub żeber, na których wspiera się płyta;
Rys. Betonowanie stropu filharmonii
w Szczecinie,
Źródło: www.filharmonia.szczecin.pl
51
• Powierzchnia betonu w miejscu przerwy roboczej powinna być
prostopadła do kierunku naprężeń głównych, tj. pod kątem ok. 45°.
• Przy wznowieniu betonowania nie należy dotykać wibratorami
deskowania, zbrojenia oraz uprzednio ułożonego betonu
Edyta Pawluczuk
52
Celem zagęszczania jest usunięcie z mieszanki betonowej
powietrza, ułatwienie wypełnienia deskowania i uzyskanie
szczelnej struktury betonu.
ZAGĘSZCZANIE
MIESZANKI BETONOWEJ
Uzyskuje się to poprzez działanie na mieszankę siły, która
pokona tarcie wewnętrzne. Może to być siła:
– statyczna (prasowanie, walcowanie, wirowanie, odwadnianie
próżniowe, prasoodpowietrzanie)
– dynamiczna (sztychowanie, ubijanie, utrząsanie, wibrowanie)
– kombinacja
obu
wariantów
(wibroprasowanie,
wibroodpowietrzanie, wibrowalcowanie, wibrowiroprasowanie,
prasoodpowietrzanie)
Edyta Pawluczuk
53
Edyta Pawluczuk
54
Metody zagęszczania mieszanki betonowej
Metody
zagęszczania
mieszanki
betonowej
Wibrowanie
Ubijanie
Sztychowanie
Prasowanie
Walcowanie
Utrząsanie
Wirowanie
Próżniowanie
Edyta Pawluczuk
55
Edyta Pawluczuk
56
Wibrowanie
Rodzaje wibratorów
Wibrowanie – szybkie drgania wprowadzają mieszankę
• Ze względu na metodę przekazywania drgań na mieszankę:
betonową w ruch; w wyniku drgań cząsteczek z odpowiednią
prędkością zmniejsza się lepkość wewnętrzna, a więc i tarcie
wewnętrzne - uwolnienie powietrza, zagęszczenie cząstek
stałych; zakończenie wibracji gdy na powierzchni betonu
wydziela się mleczko cementowe.
• Czas trwania wibracji
ok.: 10 - 30 s
Promień zasięgu
wibracji rz [cm]
Edyta Pawluczuk
57
−
−
−
−
pogrążalne
powierzchniowe
przyczepne
stoły wibracyjne
(prefabrykacja)
Edyta Pawluczuk
58
Wibratory pogrążalne
Wibratory pogrążalne
Oddziałują bezpośrednio na mieszankę betonową w wyniku
zanurzenia ich w tej mieszance (igłowy, mieczowy, buławowy)
Średnice buławy:
40-60 mm – do elementów masywnych
25 mm – do małych elementów
Rys. Obraz oddziaływania wibratora
buławowego: 1 – obszar upłynnienia
mieszanki betonowej, 2- strefa
zagęszczenia, 3 – strefa rozluźnienia,
rz – promień zasięgu skutecznego
działania, AC’D – krzywa skuteczności
oddziaływania wibratora (stopnia
zagęszczenia lub rozluźnienia)
Rys. Zależność między wytrzymałością
na ściskanie betonu f, urabialnością
mieszanki w/c i czasem wibrowania
Edyta Pawluczuk
59
Edyta Pawluczuk
60
Zasady stosowania
Rewibracja
Zasady stosowania wibratorów buławowych:
o zapuszczać na głębokość z
szybkością, z jaką sam opada
o unoszenie w górę jednostajne, o
czasie
trwania
właściwym,
wynikającym
ze
sposobu
zagęszczania
o buława zapuszczana i unoszona
pionowo
o odległość kolejnego miejsca
zapuszczenia
równa
1,5
promienia zasięgu działania
wibratora (rz)
o nie dotykać zbrojenia (zbiera się
woda)
Rewibracja – powtórne wibrowanie w okresie wiązania
mieszanki stosowane 2 do 4 godzin od pierwszego zagęszczenia;
eliminacja pustek sedymentacyjnych, wzrost szczelności i
wytrzymałości nawet do 30% po 7 dniach i do 15% po 28
dniach; generuje dodatkowe koszty i może zniszczyć beton
Rys. Właściwe i wadliwe przyjmowanie rozstawów
zanurzania wibratorów buławowych,
Źródło: Jamroży, 2003
Rys. Zależność między 28-dniową wytrzymałością na ściskanie
betonu a czasem rozpoczęcia rewibracji
Edyta Pawluczuk
61
Edyta Pawluczuk
62
Ubijanie
Sztychowanie
Ubijanie - uderzanie w powierzchnię mieszanki ubijakiem
(masa 7-16 kg, powierzchnia 150-250 cm2) - ręcznym lub
mechanicznym
Sztychowanie (dziobanie) - ręczne zanurzanie
stalowego pręta w mieszance betonowej
• konsystencja ciekła, półciekła
• grubość warstwy max. 50 cm ( pręt powinien
wchodzić w warstwę poprzednią na 10-20 cm)
• pręt o średnicy 16 mm (np. zbrojeniowy) z
ostrym zakończeniem (szpice lub łopatki)
•
•
•
•
konsystencja gęstoplastyczna i wilgotna
grubość warstwy 10-25 cm
wysokość uderzania 25-30 cm
czas określa się wyglądem
powierzchni - wydzielanie
mleczka cementowego
Rys. Narzędzia do ubijania: a,b) ubijaki
płaskie ręczne, c) ubijak okrągły,
d)ubijak do zagęszczania w narożach i
przy ścianach, e) ubijak mechaniczny
Edyta Pawluczuk
63
Edyta Pawluczuk
64
Prasowanie, walcowanie
Utrząsanie
Prasowanie - nacisk ( zazwyczaj pionowy) wywołujący
naprężenia 10 - 30 MPa, czasem więcej
• Aby było to skuteczne - mieszanka z małą ilością wody, gdyż
woda jest nieściśliwa
• Zastosowanie - głownie produkcja drobnych elementów
(kostka brukowa, rury, płyty). Po prasowaniu elementy
można od razu rozformować.
Utrząsanie – do mieszanek wilgotnych (w/c=0,26-0,3);
wykorzystanie siły bezwładności mieszanki powstającej przy
podnoszeniu i opuszczaniu jej na deskowanie z wys. 5-25 cm (ok.
200 razy/min), skuteczne przy mieszankach tzw. źle urabialnych.
Czas: kilka - kilkanaście minut
1
Walcowanie (wałowanie) - nacisk pionowy z możliwością
poziomych przemieszczeń - stosowany zwłaszcza do
zagęszczania warstw podkładowych nawierzchni jezdnych;
daje małą jednorodność struktury i mniejsze zagęszczenie
Edyta Pawluczuk
65
Edyta Pawluczuk
66
Próżniowanie
Wirowanie
Wirowanie - wykorzystanie siły odśrodkowej do zagęszczania
mieszanki ( ciśnienie 0,1-0,3 MPa). Ruch wirowy formy z
mieszanką (konsystencja półciekła lub plastyczna). Ziarna
kruszywa skupiają się przy zewnętrznej ścianie elementu, a
woda zostaje wypchnięta do środka
i odprowadzona
(zmniejsza się w/c).
• Zastosowanie w prefabrykacji: produkcja rur, pali, słupów
wewnątrz wydrążonych.
Próżniowanie – w wyniku podciśnienia nad powierzchnią mieszanki
betonowej następuje odciągnięcie nadmiaru wody i powietrza z
rozprowadzonej mieszanki.
Układa się mieszankę o konsystencji ciekłej, półciekłej lub plastycznej (dobra
urabialność) a następnie odciąga się nadmiar wody obniżając w/c przed
rozpoczęciem wiązania (wzrost wytrzymałości).
Po zakończeniu próżniowania można usunąć deskowanie – wytrzymałość
betonu wynosi 0,15-0,30MPa
Rys. Pompa do próżniowania betonu
BA 40 E, www.weltech.com.pl
Edyta Pawluczuk
67
Edyta Pawluczuk
68
Natryskiwanie (torkretowanie)
BETON NATRYSKOWY (in. torkret) - zaprawa lub beton
dostarczany za pomocą giętkich węży i narzucany
pneumatycznie z dużą prędkością na powierzchnię ściany.
SPECJALNE
METODY BETONOWANIA
Siła z jaką strumień jest narzucany na powierzchnię powoduje takie
zagęszczenie materiału, że może on utrzymywać się samoistnie, bez
spływania i opadania, nawet na powierzchni pionowej lub na
powierzchniach sufitowych.
- Natryskiwanie
- Betonowanie pod wodą
- Betonowanie mieszanką samozagęszczalną
Rys. Nakładanie
torkretu, źródło:
www.domypabud.pl
Edyta Pawluczuk
69
Natryskiwanie
Edyta Pawluczuk
70
Natryskiwanie - metody
Charakterystyka metody:
• stosowane zwłaszcza do elementów cienkościennych (do 10 cm) o
skomplikowanych kształtach
• grubość warstwy natryskiwanej 1-3 cm,
• przerwy pomiędzy natryskiem warstw - 24 godziny
• Mieszanka betonowa o w/c = 0,35-0,5, wysoki punkt piaskowy,
maksymalne ziarno do 4 mm (ew. do 8 mm)
• Sprzęt: agregat natryskowy (pot. torkretnica)
Metoda na sucho - mieszankę suchą wdmuchuje się wężem za pomocą
sprężonego powietrza na miejsce wbudowania i tam dopiero w dyszy
natryskowej dodaje się niezbędną wodę zarobową.
Rys. Schemat natryskiwania metodą na sucho, źródło: www.sca.org.uk
TORKRETNICA DO NATRYSKU BETONU SSB14 DUO,
metodą na sucho, www.multipino.pl
Edyta Pawluczuk
71
Edyta Pawluczuk
72
Natryskiwanie - metody
Betonowanie pod wodą
Metoda na mokro - gotową mieszankę betonową pompuje się wężem na
miejsce wbudowania. Tam w dyszy zamknięty strumień materiału jest
porywany przez sprężone powietrze i natryskiwany na daną
powierzchnię.
Podczas remontowania i wzmacniania konstrukcji betonowych, obecnie
prawie wyłącznie stosuje się metodę suchą; przy budowie tuneli obie
metody są używane alternatywnie.
Betonowanie poniżej zwierciadła wody:
•
po usunięciu wody z obszaru betonowania, np.
poprzez:
–
–
•
układanie mieszanki betonowej pod wodą
–
–
–
–
–
–
Rys. Schemat natryskiwania metodą na mokro, źródło: www.sca.org.uk
73
Edyta Pawluczuk
Betonowanie bezpośrednie
odpompowanie wody po wykonaniu np. ścianki szczelnej
zmiana koryta rzeki
bezpośrednie(na bardzo małych głębokościach)
przy zastosowaniu rury przesuwnej
za pomocą podnoszonej rury nieruchomej
w workach, za pomocą kubłów lub skrzyń z otwieranym
dnem
za pomocą kesonu
przez wypełnienie zatopionej powłoki z tworzywa
sztucznego
Betonowanie z zastosowaniem rury przesuwnej
Polega na bezpośrednim umieszczeniu mieszanki betonowej
w wodzie
• metoda stosowana przy małych głębokościach (do około 1,0 m)
• porcje mieszanki betonowej nie mogą stykać się z wodą.
Uzyskuje się to, sypiąc kilka pierwszych porcji mieszanki betonowej w zwał
stożkowy, wystający nad wodę. Następnie w wierzchołku zwału formuje się
wgłębienie, w które wsypuje się stopniowo dalsze porcje mieszanki, pod
wpływem których zwał rozstępuje się na boki tworząc skorupę chroniącą
świeży beton.
Polega na opuszczaniu świeżej mieszanki betonowej pod wodę
w rurze stalowej zaopatrzonej w górnym końcu w lej.
Dolny koniec rury w czasie betonowania utrzymuje się około 50 cm ponad
dnem lub wierzchołkiem niżej leżącej warstwy mieszanki betonowej.
Betonowanie odbywa się warstwami grubości 50 cm. Warstwy te wylewa się
wąskimi pasmami prostopadłymi do osi deskowań.
Rys. Betonowanie podwodne za
pomocą rury przesuwnej:
a) urządzenie
do
wylewania
mieszanki betonowej,
b) schemat prowadzenia rury,
c) układanie warstwy mieszanki
betonowej; 1 – rura przesuwna
na wózku, 2 – suwnica, 3 –
rusztowanie, 4 – deskowanie
(Pisarczyk, 2012)
Rys. Betonowanie
bezpośrednie w wodzie
(Pisarczyk, 2012)
Edyta Pawluczuk
74
Edyta Pawluczuk
75
Edyta Pawluczuk
76
Betonowanie metodą Contractor (podnoszenie nieruchomej rury)
Rurę spadową średnicy 20 do 30 cm najpierw zamyka się kulą gumową, aby
beton przy rozpoczynaniu betonowania nie stykał się w rurze z wodą. Gdy lej
już dostatecznie napełni się betonem, kulę usuwa się i lekko podnosi rurę
spadową. Przez to beton wychodzi z rury i tworzy się rodzaj babki
betonowej. Aby zapobiec wypłukaniu lub rozsegregowaniu się, dolny koniec
rury musi tkwić co najmniej na 1 m w już włożonym betonie.
Betonowanie metodą pompową
Beton jest pompowany sztywną rurą spadową, zaczynającą się
ponad zwierciadłem wody; rura musi stale być zanurzona w
świeżo usypanym betonie. Tempo układania betonu
podwodnego – wynosi między 80 a 100 m3 /godz.
Źródło: www.solidnydom.pl
Edyta Pawluczuk
Źródło: www.solidnydom.pl
77
78
Edyta Pawluczuk
Rys. Betonowanie podwodne,
naprawa rafy koralowej na
Florydzie
źródło: Yao, Gerwick, 2013
Rys. Betonowanie podwodnej części nurtowej podpory kładki,
Źródło: Kańka, Sołtysik, 2010
Edyta Pawluczuk
79
Edyta Pawluczuk
80
Inne metody betonowania pod wodą:
Składniki betonu podwodnego
• wprowadzanie mieszanki betonowej w pojemniku do wody i
otwieranie dna pojemnika na spodzie deskowania
• betonowanie w kesonie - wypompowanie wody ze
szczelnego deskowania - kosztowne
• betonowanie
w
jednorazowej powłoce z
tworzywa
sztucznego
zatopionej pod wodą - w
czasie
betonowania
powłoka rozpościera się
wypełniając mieszanką
• w/s na poziomie:
- 0,4÷0,50 dla betonów podwodnych zwykłych
- 0,35÷0,40 dla betonów podwodnych wysokowartościowych,
• Ilość cementu oraz dodatków mineralnych wynosi:
- zwykłe mieszanki: 390-450 kg/m3
- betony wysokowartościowe: 420-500 kg/m3
• stosowanie domieszek kompleksowych zwiększających lepkość
typu AWA, które zapobiegają segregacji mieszanki w czasie
betonowania pod wodą (do 2% m.c.),
• zwiększona zawartość ziaren frakcji pyłowych poniżej 150 nm,
• maksymalna średnica stosowanego kruszywa do 25 mm,
Rys. Zanurzanie szalunku przeznaczonego do doświadczalnego betonowania
Źródło: www.inzynierbudownictwa.pl
Edyta Pawluczuk
81
• stosowanie superplastyfikatorów
Edyta Pawluczuk
Domieszka AWA
Składniki domieszki: akryl i celuloza.
Najpopularniejsza to: welan gum.
FILM
na temat działania domieszki AWA
Rys. Wpływ ilości domieszki AWA na wielkość strat wypłukania (% ubytek masy):
SP – superplastyfikator, W/B – wskaźnik woda/spoiwo
Źródło: Sonebi, 2001
Edyta Pawluczuk
83
82
Betonowanie dwuetapowe
Betonowanie dwuetapowe
Metoda
betonowania
konstrukcji
masywnych,
np.
hydrotechnicznych
Dwa warianty:
• Wariant I (podstawowy) - deskowanie wypełniane
kruszywem grubym (16 mm i większe), następnie wtłaczanie
zaprawy o dobrej płynności, z kruszywem drobnym (ok. 10
razy mniejszym niż grube) - metoda ta może być także
wykorzystana pod wodą
W wariancie I wyróżniamy dwie metody: (ze względu na sposób
wypełniania jam):
a) tłoczenie zaprawy od dołu ku górze, dzięki czemu dobrze otula
ona ziarna kruszywa (np. do betonowania pod wodą)
b) zalewanie stosu kruszywa od góry
• Wariant II - w formie umieszcza się zaprawę i do zaprawy
wprowadza się kruszywo grube - wariant rzadko stosowany
Rys. Idea betonowania dwuetapowego: a)odmiana ciśnieniowa, b)odmiana zalewowa
1 - -kruszywo grube, 2 – rura iniekcyjna, 3 – zaprawa, Jamroży, 2003
Edyta Pawluczuk
85
Betonowanie mieszanką samozagęszczalną
Edyta Pawluczuk
86
Skład SCC:
Skład betonu samozagęszczalnego pozwala na
samorozlewność i samozagęszczanie pod wpływem
własnej masy przy całkowitej likwidacji porów
powietrznych.
• objętość grubego kruszywa – około 50% objętości całego kruszywa
• objętość piasku - około 40% objętości zaprawy
• stosunek objętościowy piasek/żwir - około 0,9÷1,0 w zależności od
zawartości cementu
• stosunek objętościowy dodatek mineralny/cement – 0,6÷1,0
• stosunek objętościowy woda/części pylaste poniżej 0,125 mm – 0,9÷1,1
• zawartość części pylastych co najmniej 40 % objętości m.b. (popioły
lotne, mikrokrzemionka, żużel wielkop., mączki (kwarcowa lub wapienna)
• ilość wprowadzonego superplastyfikatora oraz wartość docelowa w/c w
zależności od potrzeby zapewnienia samozagęszczalności
• Zawartość cementu – 270-420 kg/m3
Mieszanka taka jest pompowalna.
Rys. Przykład mieszanki stabilnej i bardzo niestabilnej,
Gołaszewski, Szwabowski, 2011
Edyta Pawluczuk
87
Edyta Pawluczuk
88
Politechnika Białostocka
Dziękuję za uwagę
Edyta Pawluczuk
Katedra Materiałów, Technologii i Organizacji Budownictwa
Rys. Wykonywanie betonowej posadzki samozagęszczalnej,
Źródło: Inżynier budownictwa, 2013
Edyta Pawluczuk
89
Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska

Zagęszczanie mieszanki betonowej

Transkrypt

Podobne dokumenty