При выполнении монолитных работ наиболее часто применяется стандартная схема бетонирования с укладкой в одном направлении горизонтальных слоев равной толщины. Укладка бетона может вестись с непрерывным перекрытием слоев, но до начала схватывания предыдущего слоя. Или проводится бетонирование с перерывами, когда перекрытие ранее уложенного слоя последующим выполняется после набора бетоном необходимой прочности. В последнем случае в месте соприкосновения ранее уложенного и свежеуложенного бетона образуется так называемый рабочий или холодный шов.
Необходимость в перерывах между укладкой слоев объясняется сложностью или невозможностью непрерывного бетонирования объектов большой площадью, а также временными потерями на установку опалубки и арматуры.
При этом продолжительность укладки ограничивается временем начала схватывания цемента в ранее уложенном слое. Время перекрытия слоев определяется строительной лабораторией и большей частью зависит от специфики использующегося цемента, погодных условий, температуры наружного воздуха. При укладке строительной смеси с перерывами возобновление работ допускается только при наборе последней прочности выше 1.5 МПа. Такой способ укладки распространен как в гражданском и промышленном, так и в частном строительстве.
Специфика холодных стыков
По определению рабочий шов является ослабленным местом, но при качественном выполнении с соблюдением строительных норм и правил шов бетонирования не нарушает целостности конструкции, не снижает ее прочностные свойства, не отражается на долговечности последней.
В производстве бетонных работ сложилась достаточно парадоксальная ситуация: когда сооружения желательно возводить без швов, но выполнению этих требований противоречит необходимость разбивки крупных сооружений на секции с устройством деформационных сквозных швов. Кроме того, секции между деформационными швами разбиваются дополнительными строительными и усадочными швами на блоки или бетонируемые без перерыва меньшие части. Устройство строительных и усадочных швов объясняется как уменьшением площади бетонируемых участков, так и необходимыми мероприятиями для снижения деформаций бетона. Поскольку на крупных объектах бетонирование в большинстве случаев проводится с перерывами, холодные стыки или швы бетонирования чаще совмещают с усадочными и строительными.
Как выполняются холодные швы при бетонировании
Монолитное бетонирование может быть осуществлено двумя способами:
- С перерывами. Это значит, что каждый последующий песчано-цементный слой укладывают после полного затвердевания предыдущего. В результате в месте соприкосновения уже уложенного, набравшего необходимую прочность бетона и только что обустроенного образуется холодный (то есть, рабочий или строительный) шов (ХШ).
- Без перерывов (их продолжительность не должна превышать 2÷4,5 часа в технологическом процессе укладки бетонной смеси). Это значит, что каждый последующий песчано-цементный слой укладывают до начала затвердевания предыдущего. Этот процесс отличается отсутствием ХШ.
Естественно, второй способ предпочтительней, так как, применяя его, можно добиться очень высокого качества всей сооружаемой конструкции в целом. Но, не всегда применение этого метода возможно в силу причин технологического, организационного или конструктивного характера.
Если при возведении строения используют первый способ бетонирования, то необходимо провести правильное обустройство холодных швов: именно через них происходит проникновение влаги и все вытекающие из этого негативные последствия. Если работы по обустройству ХШ будут проведены правильно, то риск деформации всего сооружения в целом будет минимальным.
Особенность холодных швов
Особенность ХШ заключается в том, что между «старым» и «новым» бетонным слоем образуется некая плотная субстанция, которую именуют цементной пленкой.
Ее источником является не только гидроксид кальция (имеется в виду его водный раствор, который выходит на поверхность бетона), вступающий в реакцию с углекислым газом; но и соли щелочных металлов, щебень, песок, вода, пластификаторы и многие другие составляющие цементных растворов.
То есть, можно сказать, что в химическом отношении цементная пленка представляет собой смесь сульфатов, карбонатов, хлоридов и нитратов (некоторые из них растворяются в воде, а некоторые нет).
Что же происходит при послойном бетонировании, которое осуществляют со значительными перерывами? Наблюдается «пирог, состоящий из трех слоев»: бетон, цементная пленка и опять бетон. Средняя составляющая этой конструкции является самым «слабым звеном» при возведении любого объекта.
Если холодный шов не обработать должным образом, то нельзя будет рассматривать все здание как монолитную конструкцию. Оно будет представлять собой исключительно сборное сооружение, каждая часть которого самостоятельным образом воспринимает механические нагрузки.
При полном же соблюдении строительных правил и норм по обустройству ХШ можно гарантировать высокие прочностные характеристики сооружаемой конструкции, и ее долгий эксплуатационный срок.
Обработка холодного шва
Целостность и надежность конструкции при бетонировании с перерывами зависит от правильного расположения рабочих швов и качества сцепки слоев. Для обеспечения прочного сцепления предыдущий слой выполняют с неровной поверхностью и проводят дополнительную обработку затвердевшего бетона. Перед дальнейшим бетонированием удаляются загрязнения, цементная пленка. Обязательно очищается арматурный прокат. После соответствующей подготовки поверхность по всей площади покрывается цементным раствором (возможно применение пластичной бетонной смеси). Обязательным условием является соответствие прочности бетона конструкции и затвердевшего бетона или раствора в местах холодного шва.
Гидроизоляция холодных швов.
Монолитное строительство на сегодняшний день представляет собой одну из самых популярных технологий при возведении зданий любого назначения. Этот метод дает массу преимуществ технологического и финансового характера. Однако при ведении работ по монолитному бетонированию обязательно должны учитываться особенности этой технологии, которые могут обуславливать достаточно серьезные недостатки. Одной из главных таких особенностей является то, что при ведении более значительной доли от объема всех монолитных работ приходится устраивать холодные швы бетонирования, или рабочие швы.
Необходимость качественной гидроизоляции холодных швов.
Холодные швы представляют собой место сопряжение слоев бетона. Возникают они в тех случаях, когда укладка последующего слоя осуществляется на уже застывший предыдущий слой. Таким способом сегодня выполняется основная часть монолитных работ, что объясняется причинами организационного, конструктивного и технологического характера. При наличии таких причин устройство деформационных швов обязательно должно предусматриваться устройство холодных швов. При этом необходимо учитывать, что в области шва значительно сокращается изоляционная функция бетонных конструкций.
Место холодного шва представляет собой зону скопления влаги, которая проникает в полость бетонной конструкции и остается там длительное время. Это создает угрозу химического разложения бетона и коррозии арматуры. Также может происходить вымывание материала. В зимний период замерзание влаги, оставшейся в порах бетона, с последующим ее оттаиванием приводит к возникновению значительных внутренних напряжений, следствием чего становится его механическое разрушение.
Чтобы предотвратить ускоренный износ строительного материала в зоне деформационного шва и исключить возможность проникновения влаги во внутренние помещения, обязательно должна предусматриваться качественная гидроизоляция холодных швов бетонирования.
Методы герметизации холодных швов.
Гидроизоляция холодных швов бетонирования должна отвечать ряду требований. Прежде всего, она должна быть достаточно эффективной и обеспечивать надежную защиту шва от проникновения влаги. Кроме этого, необходимо учитывать, что во многих случаях ремонт гидроизоляции может быть значительно осложнен особенностями размещения конструкций. Например, при строительстве подземных сооружений или высотных зданий доступ ко шву для выполнения ремонтных работ зачастую оказывается значительно затрудненным. В связи с этим большую роль играет долговечность применяемых способов герметизации.
В современном строительстве применяется целый ряд материалов и технологий, которые позволяют обеспечить качественную гидроизоляцию холодных швов бетонирования с удовлетворением перечисленным требованиям. К числу таких материалов можно отнести гидроизоляторы проникающего действия и инъекционные гидроизоляторы. Наибольшей же популярностью для решения этих задач пользуются такие материалы, как гидроизоляционные шпонки и шнуры. Зачастую перечисленные материалы применяются совместно, для обеспечения наиболее эффективной гидроизоляции холодного шва бетонирования.
Расположение стыков по СНиП
При любых условиях забетонированный стык не должен являться местом концентрации напряжения. Расположение шва допускается только перпендикулярно оси балок, колонн, плит и прочих бетонируемых элементов.
Когда допускается устраивать швы бетонирования:
- для монолитно соединенных с плитами балок больших размеров (шов устраивается на отметке 20-30 мм ниже поверхности плиты);
- для отдельных балок с расположением шва в пределах средней трети пролета;
- для колонн с расположением холодного шва на отметке низа прогонов, капителей, верха фундамента или подкрановых балок;
- для плоских плит с возможностью устройства шва в любом месте, но параллельно меньшей стороне монолитной плиты;
- для арок, сводов, массивов, резервуаров, любых сложных конструкций и сооружений с расположением швов бетонирования в указанных проектом местах.
Располагаться швы бетонирования могут как в горизонтальной, так и вертикальной плоскости.
Инъектирование холодных швов смесью в случае некачественных стыков
Технология несложная. Просверлить инъекционные шпуры диаметром 10-12 мм. Под углом 45° от лицевой стороны конструкции и равномерно расположить шпуры. Они бурятся таким образом, чтобы пересекали шов или трещину на середине ее глубины. Когда проводится инъектирование холодного шва, то лучше пробурить шпуры с той стороны, с которой более удобно. Их длина должна быть не более 45 см — это ⅔ от толщины конструкции. Расстояние от шпура до трещины — 20 см. Чтобы установить инъекторы, необходимо пневматическим оборудованием или промышленным пылесосом очистить каналы от грязи, пыли на всю их глубину. Далее подготовить состав, герметично закрывающий разлом.
Шов необходимо обработать шлифовальным оборудованием, чтобы очистить от мусора, который будет мешать хорошему сцеплению бетона. В этом случае лучше использовать пескоструй. Для этого надо установить его в штрабу с сечением 30х30 мм. Загерметизировать необходимо всю часть по длине разлома или шва шириной приблизительно 5 см. Затем нанести состав, который запечатает трещину. Раствор заливается толщиной в 2-3 см с перерывом в 1,5-2 часа. Тонкий слой цемента быстрее вступает во взаимодействие с застывшим камнем. Между разрывами не должно быть расстояния более одного метра.
Если разлом более 2 метров, необходимо предусмотреть возможность разрыва инъекционного состава. Чтобы этого избежать, лучше использовать мелкоячеистую армированную сетку, она увеличивает прочность обрабатываемой конструкции.
Идеальное положение шва
В наиболее предпочтительном варианте расположение шва точно совпадает с положением нулевой (минимальной) поперечной силы в монолитной конструкции. Такое место можно обнаружить посредством выполнения специализированных расчетов (в эпюре поперечных сил). Если расчеты проводятся вручную, то определяется место, где эпюра пересекает горизонталь (оптимальное место для шва, поскольку в этом месте поперечная сила стремится к нулю). При расчетах с помощью специализированных программ проводится анализ эпюры поперечных сил или их цветных схем, что более наглядно.
На чертежах стык между слоями бетона традиционно изображается пунктиром. Для более точного определения используется соответствующая выноска — «рабочий шов бетонирования». Стоит отметить, что изменение положения швов не допускается в обход выполненных на чертежах схемах, а соблюдение достаточно понятных рекомендаций, обозначенных в СНиП 3.03.01-87, позволит получить прочное и долговечное сооружение.
Гидроизоляционные шпонки далее гидрошпонки — это ленты для гидроизоляции рабочих и деформационных швов литых бетонных конструкций. Гидрошпонки могут называть гидропрокладками. Деформационный шов — используется для снижения давления на части конструкций, в том месте, где они наиболее подвержены деформациям. Причинами деформаций могут быть: широкий диапазон изменения температуры окружающей среды, различные явления сейсмического характера, особенности грунта (особенно неравномерность его осадки) и множество других факторов, которые могут служить причиной усиления собственных нагрузок, способные ощутимо ослабить несущую способность сооружений. Деформационный шов — это разрез в конструкции сооружения, который делит строение на части. Использование этой технологии в строительстве позволяет придать зданию определенную степень упругости. Для полной герметизации шва необходимо пустоты заполнить упругим изоляционным материалом. Тип деформационного шва выбирается в зависимости от конкретных условий, в которых он будет применяться. На сегодняшний день выделяют 4 типа деформационных швов: антисейсмические, температурные, усадочные, осадочные. Температурные швы разделяют сооружения на блоки от поверхности земли до крыши, при этом они не используются в фундаменте, так как он практически не подвержен температурным колебаниям, а значит, данный вид деформаций не представляет для него опасности. Расчет расстояния между температурными швами производится с учетом используемых в строительстве материалов и предполагаемой зимней температурой в месте возведения сооружения. Разные части (блоки) сооружения могут состоять из различного количества этажей. Соответственно на грунты основания, находящиеся под разными частями строения, будут воздействовать нагрузки, отличающиеся по силе. Возможно даже образование трещин в стенах и других элементах конструкции сооружения, под воздействием неравномерной деформации грунта. Различия в составе и структуре основания, на котором ведется строительство здания, также могут быть фактором, определяющим неравномерную осадку грунтов. В этом случае возможно появление осадочных трещин в сооружениях, отличающихся большой протяженностью. Для того чтобы не допустить образования такого рода деформаций в сооружениях устраивают осадочные швы. Данный вид швов разделяет сооружение по всей его высоте, от фундамента до кровли. В том случае если в пределах одного сооружения нужно применить деформационные швы разных типов, используются, как правило, температурно-осадочные швы. Антисейсмические швы используются в сооружениях, которые возводят в сейсмоопасных районах. Они делят здание на блоки, обладающие самостоятельной устойчивостью. Для обеспечения наибольшей устойчивости конструкции, вдоль линии антисейсмического шва устанавливают двойные стены или же двойные ряды несущих стоек, которые являются частью системы несущего остова конкретного блока. Усадочные швы используют в зданиях, в строительстве которых используется бетон различных видов. При отвердевании бетона возможно уменьшение объема монолитной стены. Усадочные швы помогут избежать образования трещин, которые ощутимо уменьшают несущую способность конструкции. Во время отвердения монолитных стен ширина усадочных швов растет. После завершения усадки стен швы заделываются.
