Что надо знать о промышленных бетонных полах
В промышленных зданиях полы представляют собой их важнейшую часть. Следовательно, для достижения их высокого качества должны быть установлены определенные требования к материалам, оборудованию, порядку ведения работ. Основными требованиями к бетону являются: прочность, износостойкость, долговечность. Если эти требования принимаются в расчет при проектировании, то высокое качество пола обеспечивается без дополнительных мер. Вместе с тем, подрядчик должен иметь соответствующий проект с учетом всех особенностей полов.
При проектировании полов можно руководствоваться следующими положениями:
- наибольшая стоимость ремонтных работ обусловлена плохим качеством швов;
- полосы бетонирования не должны располагаться поперек направления движения транспорта по готовому покрытию;
- если содержание цемента превышает 400кг/м3, то износостойкость при этом не увеличивается, так как резко возрастает усадка;
- «вакуумирование» обеспечивает повышение прочности на сжатие в верхних слоях бетонных полов не менее, чем на 10 МПа;
- в бетоне класса В20 после вакуумного обезвоживания содержание воды такое же, как в бетоне класса В30-40;
- отделка поверхности, включая механизированное заглаживание, увеличивает износостойкость до 500%, что снижает пылеобразование;
- лучший путь получения высококачественных полов – это разработка качественных проектов.
Высокая стоимость содержания, наличие неровностей и трещин создают ряд серьезных проблем при эксплуатации промышленных полов, что отмечается во всем мире. Имеются три важнейших фактора, обуславливающих достижение положительного конечного результата – обеспечения предприятий высококачественными бетонными полами. Этими факторами являются:
1. Правильный подбор состава бетонной смеси.
2. Водоцементное отношение уложенного бетона.
3. Метод производства работ.
Рассмотрим подробно эти факторы.
1.Бетонная смесь.
Если вы решили получить полы с определенными свойствами, вы должны в первую очередь определить, из каких смесей их укладывать. Для устройства высококачественных полов нельзя использовать те же смеси, что и для стен, фундаментов и т.д. Если вы желаете получить малую усадку и высокую износостойкость, при проектировании бетонной смеси необходимо учесть все факторы, которые оказывают влияние на соответствующие свойства бетона. С другой стороны, следует учитывать, что, если при проектировании не будет задан нужный состав, то высокое качество бетонного пола достичь не удастся.
Следовательно, для каждого конкретного случая всегда должен назначаться свой состав бетонной смеси. Опыт строительства многоэтажных зданий фирм VOLVO, IBM, GENERAL MOTORS показывает, что для получения необходимого результата в производственных и других помещениях нужно использовать только специальные бетонные смеси, предназначенные конкретно для полов.
Коротко рассмотрим основы технологии бетона.
Что такое бетон?
Бетон – это смесь воды, цемента, песка и каменного материала. Свойства всех четырех компонентов варьируются в значительных пределах, что, соответственно, определяет свойства смеси, влияющие на прочностные характеристики бетона, которые также могут меняться в широких пределах.
Цемент и вода являются важнейшими компонентами. Их соотношение значительно влияет на удельную массу бетона. Чаще всего назначают дозировку цемента на 1м3 бетонной смеси. Она может меняться в пределах 250-400 кг для обычного бетона. Количество цемента определяет свойства бетона. Большое количество цемента обуславливает высокую прочность, но в то же время способствует усадке бетона.
Водоцементное отношение определяется отношением веса воды к весу цемента в 1м3 бетонной смеси. Это проектная величина, которая может меняться в пределах 0,3-0,8 в зависимости от способа приготовления, транспортировки и укладки смеси. Многие инженеры и архитекторы полагают, что именно этот фактор является главным для получения высококачественного пола. Хотя на практике все сложнее. Очевидно, что при равенстве других параметров качество тем лучше, чем оптимальнее выбрано водоцементное отношение. Необходимо принимать во внимание, что оно может меняться при транспортировке и вибрировании на месте укладки.
Для бетонных смесей количество песка и его гранулометрия имеют важное значение. Для высококачественных бетонных полов предпочтительнее крупный песок (меньше усадка).
Соотношение между песком и щебнем обычно выражается в процентах содержания заполнителей. Если используется песок 0-4мм, то хорошим соотношением песок-щебень будет: 35-40% песка, 60-65% щебня. Если используется песок 0-8мм, то лучше брать 40-45% песка и 55-60% щебня. Размер щебня может варьироваться от 4-8мм до 32-40мм. Часто крупный заполнитель подбирается в комбинации из двух фракций: А – от 8 до 16мм и В – от 16 до 32мм. Например, для получения соотношения А/B 55% к 45% берут 550кг щебня фракции 8-16мм и 450кг фракции 16-32мм на 1м3 бетона.
Максимальный размер фракции щебня зависит от толщины укладываемого слоя. Отношение максимального размера щебня к толщине слоя обычно устанавливают не более 1/4. Это означает, что при толщине пола, например, 100мм максимальный размер щебня не должен превышать 25мм. Следует использовать щебень возможно большего размера, так как при этом снижается усадка и экономится цемент.
При повышении содержания воды увеличиваются усадка и коробление. При укладке свежего бетона на уже отвердевший возрастает риск его отслоения и появления неровностей. Износоустойчивость также снижается.
В настоящее время широко используются всевозможные добавки. В вакуумированный бетон для обычных полов в помещениях добавки вводить не надо. В условиях повышенных температур необходимо вводить замедлители схватывания, а при устройстве полов в промышленных зданиях используются пластификаторы. В вакуумированный бетон для полов следует вводить минимальное количество добавок:
Ускорители твердения - нет.
Воздухововлекающие добавки - да.
Замедлители схватывания - да.
Гидрофильные добавки - нет.
Пластификаторы - да.
Стальная или стеклофибра - да.
Летучие золы - нет.
Если обезвоженный бетон подвергается замораживанию – оттаиванию, например, в холодильных камерах, многоэтажных автостоянках и т.п., необходимо вводить воздухововлекающие добавки.
В бетон, предназначенный для промышленных полов, не рекомендуется вводить другие добавки, так как этот бетон подвергается воздействию многих других ингредиентов. Введение дополнительных компонентов может изменить допустимые соотношения. Соответственно меняются свойства смеси, что может отразиться на качестве.
Добавки оптимизируют некоторые свойства бетона, но, как правило, за счет других свойств. Чем больше добавок в бетоне, тем больше риск получения отрицательных результатов их воздействия.
Для получения хорошей смеси при строительстве полов толщиной до 100мм
примерный состав ее будет выглядеть следующим образом:
Пропорции смешивания
2. Значение водоцементного отношения для укладки бетонной смеси.
Водоцементное отношение в массиве бетонной смеси остается равномерным только пока смесь находится в бетономешалке, т.е. при постоянном перемешивании. На рабочей площадке В/Ц может меняться при транспортировке, под воздействием вибрации и силы тяжести.
Рис.1
Доставленная на объект смесь укладывается с использованием глубинных
вибраторов для качественного уплотнения. Затем рекомендуется применить поверхностный вибратор для доуплотнения и выравнивания поверхности. Без вибрирования укладываемой бетонной смеси может возникнуть неравномерность распределения компонентов. В нижние слои опускается более тяжелый материал, такой, как щебень, а наверх поднимается вода и мелкие компоненты.
Это означает, что В/Ц на поверхности будет выше, а внизу – ниже, чем среднее В/Ц в мешалке. После вибрации и вакуумирования происходит определенное выравнивание В/Ц по толщине пола.(см.рис.1) Показанное распределение В/Ц до и после обработки вакуумом бетонного слоя толщиной 15см указывает на его выравнивание.
В/Ц отношение прямо влияет на качество бетона. Испытания, проводившиеся в Институте Цемента и Бетона в Стокгольме, выявили следующую зависимость прочности на сжатие от В/Ц для бетона, уложенного в плиты толщиной 15см. Отметим, что представлена зависимость с вакуумированием и без него для одной и той же смеси (см.Рис 2).
Рис. 2.
Это свойство имеет практическое значение. Инженеры-проектировщики стремятся получить, например, прочность на сжатие со средним значением 30МПа. Однако, в верхнем слое в силу гравитационных процессов она не превысит 25,5МПа в случае обычного бетона, так как тяжелые частицы опустятся вниз, а мелкие и вода поднимутся наверх.
Таким образом, более прочным является нижний слой, а это результат, обратный желаемому. Это свойственно невакуумированному бетону. Прочность поверхности будет неудовлетворительной и вы получите пылящий пол с пониженной износостойкостью.
С другой стороны, при вакуумировании снижается количество воды в бетоне. Качественные показатели его улучшаются примерно на 70% на поверхности пола, а это означает, что прочность на сжатие будет не менее 40МПа. Некоторые ученые утверждают, что можно добиться прочности 60-80МПа в верхнем слое, если исходный бетон был 30МПа. Это утверждение основано на результатах тестов на износостойкость вакуумированного бетона, показавших его низкую истираемость.
Другой важный момент укладки бетона – это его усадка с последующим короблением, наблюдаемая, например, на полах в промышленных сооружениях. Коробление плит из вакуумированного бетона исключено, т.к. усадка снижена на 50% по сравнению с обычным бетоном и более выражена в нижнем слое плиты.
Классический тест «Ганновер» более полно показывает влияние обработки вакуумом на прочность бетона по верхней и нижней поверхностям плит толщиной 200мм.(см..Рис 3 ). Отметим, что уже после 7-суточного твердения достигается прочность, обычно получаемая через 28 суток. Отметим также, что прочность через сутки намного выше, а это означает уменьшение риска разрушения в свежеуложенных плитах и так называемого раннего замораживания при зимнем бетонировании.
Рис.3
Метод выполнения работ.
Правильный подбор состава смеси еще не гарантирует высокого качества полов, если не определен порядок выполнения работ. Выбор его очень важен для конечного результата. Если предварительным контрактом не оговариваются специфические требования к укладываемым полам, все равно необходимо оговорить с заказчиком основные вопросы качества полов и их экономичность. При заключении контрактов на сооружение полов должны быть оговорены все технико-экономические показатели. Не исключено, что заказчик пожелает иметь полы за низкую цену.
Следует учитывать, что исправить качество по мере выполнения работ практически невозможно. Безусловно, полы низкого качества потребуют увеличенных расходов на их содержание. При заключении контрактов на полы со специфическими показателями должны быть установлены критерии для определения стоимости. Естественно, что
высококачественные полы стоят дороже.
При рассмотрении каждого проекта часто возникают вопросы о переделках. Следует иметь в виду, что первоначальная укладка нижних слоев уже учитывает возможности укладки верхних слоев и предпологает конечный результат. При необходимости заказчику может быть предложено проведение испытаний на площадках размерами 6х6м, чтобы удостовериться в качестве строительных работ. Часто результаты практического исполнения бывают выше, чем на опытном участке. Заказчик поймет, что с помощью системы ТРЕМИКС достигается оптимальный результат.
При проектировании полов можно руководствоваться следующими положениями:
- наибольшая стоимость ремонтных работ обусловлена плохим качеством швов;
- полосы бетонирования не должны располагаться поперек направления движения транспорта по готовому покрытию;
- если содержание цемента превышает 400кг/м3, то износостойкость при этом не увеличивается, так как резко возрастает усадка;
- «вакуумирование» обеспечивает повышение прочности на сжатие в верхних слоях бетонных полов не менее, чем на 10 МПа;
- в бетоне класса В20 после вакуумного обезвоживания содержание воды такое же, как в бетоне класса В30-40;
- отделка поверхности, включая механизированное заглаживание, увеличивает износостойкость до 500%, что снижает пылеобразование;
- лучший путь получения высококачественных полов – это разработка качественных проектов.
Высокая стоимость содержания, наличие неровностей и трещин создают ряд серьезных проблем при эксплуатации промышленных полов, что отмечается во всем мире. Имеются три важнейших фактора, обуславливающих достижение положительного конечного результата – обеспечения предприятий высококачественными бетонными полами. Этими факторами являются:
1. Правильный подбор состава бетонной смеси.
2. Водоцементное отношение уложенного бетона.
3. Метод производства работ.
Рассмотрим подробно эти факторы.
1.Бетонная смесь.
Если вы решили получить полы с определенными свойствами, вы должны в первую очередь определить, из каких смесей их укладывать. Для устройства высококачественных полов нельзя использовать те же смеси, что и для стен, фундаментов и т.д. Если вы желаете получить малую усадку и высокую износостойкость, при проектировании бетонной смеси необходимо учесть все факторы, которые оказывают влияние на соответствующие свойства бетона. С другой стороны, следует учитывать, что, если при проектировании не будет задан нужный состав, то высокое качество бетонного пола достичь не удастся.
Следовательно, для каждого конкретного случая всегда должен назначаться свой состав бетонной смеси. Опыт строительства многоэтажных зданий фирм VOLVO, IBM, GENERAL MOTORS показывает, что для получения необходимого результата в производственных и других помещениях нужно использовать только специальные бетонные смеси, предназначенные конкретно для полов.
Коротко рассмотрим основы технологии бетона.
Что такое бетон?
Бетон – это смесь воды, цемента, песка и каменного материала. Свойства всех четырех компонентов варьируются в значительных пределах, что, соответственно, определяет свойства смеси, влияющие на прочностные характеристики бетона, которые также могут меняться в широких пределах.
Цемент и вода являются важнейшими компонентами. Их соотношение значительно влияет на удельную массу бетона. Чаще всего назначают дозировку цемента на 1м3 бетонной смеси. Она может меняться в пределах 250-400 кг для обычного бетона. Количество цемента определяет свойства бетона. Большое количество цемента обуславливает высокую прочность, но в то же время способствует усадке бетона.
Водоцементное отношение определяется отношением веса воды к весу цемента в 1м3 бетонной смеси. Это проектная величина, которая может меняться в пределах 0,3-0,8 в зависимости от способа приготовления, транспортировки и укладки смеси. Многие инженеры и архитекторы полагают, что именно этот фактор является главным для получения высококачественного пола. Хотя на практике все сложнее. Очевидно, что при равенстве других параметров качество тем лучше, чем оптимальнее выбрано водоцементное отношение. Необходимо принимать во внимание, что оно может меняться при транспортировке и вибрировании на месте укладки.
Для бетонных смесей количество песка и его гранулометрия имеют важное значение. Для высококачественных бетонных полов предпочтительнее крупный песок (меньше усадка).
Соотношение между песком и щебнем обычно выражается в процентах содержания заполнителей. Если используется песок 0-4мм, то хорошим соотношением песок-щебень будет: 35-40% песка, 60-65% щебня. Если используется песок 0-8мм, то лучше брать 40-45% песка и 55-60% щебня. Размер щебня может варьироваться от 4-8мм до 32-40мм. Часто крупный заполнитель подбирается в комбинации из двух фракций: А – от 8 до 16мм и В – от 16 до 32мм. Например, для получения соотношения А/B 55% к 45% берут 550кг щебня фракции 8-16мм и 450кг фракции 16-32мм на 1м3 бетона.
Максимальный размер фракции щебня зависит от толщины укладываемого слоя. Отношение максимального размера щебня к толщине слоя обычно устанавливают не более 1/4. Это означает, что при толщине пола, например, 100мм максимальный размер щебня не должен превышать 25мм. Следует использовать щебень возможно большего размера, так как при этом снижается усадка и экономится цемент.
При повышении содержания воды увеличиваются усадка и коробление. При укладке свежего бетона на уже отвердевший возрастает риск его отслоения и появления неровностей. Износоустойчивость также снижается.
В настоящее время широко используются всевозможные добавки. В вакуумированный бетон для обычных полов в помещениях добавки вводить не надо. В условиях повышенных температур необходимо вводить замедлители схватывания, а при устройстве полов в промышленных зданиях используются пластификаторы. В вакуумированный бетон для полов следует вводить минимальное количество добавок:
Ускорители твердения - нет.
Воздухововлекающие добавки - да.
Замедлители схватывания - да.
Гидрофильные добавки - нет.
Пластификаторы - да.
Стальная или стеклофибра - да.
Летучие золы - нет.
Если обезвоженный бетон подвергается замораживанию – оттаиванию, например, в холодильных камерах, многоэтажных автостоянках и т.п., необходимо вводить воздухововлекающие добавки.
В бетон, предназначенный для промышленных полов, не рекомендуется вводить другие добавки, так как этот бетон подвергается воздействию многих других ингредиентов. Введение дополнительных компонентов может изменить допустимые соотношения. Соответственно меняются свойства смеси, что может отразиться на качестве.
Добавки оптимизируют некоторые свойства бетона, но, как правило, за счет других свойств. Чем больше добавок в бетоне, тем больше риск получения отрицательных результатов их воздействия.
Для получения хорошей смеси при строительстве полов толщиной до 100мм
примерный состав ее будет выглядеть следующим образом:
Пропорции смешивания
| Цемент | портланд | 300 кг |
| Песок | 0-8 мм | 800 кг |
| Щебень | 8-16 мм | 550 кг |
| Щебень | 16-25 мм | 450 кг |
| Вода | 165 кг | |
| Осадка конуса | 80-100 мм | при В/Ц около 0,55 |
2. Значение водоцементного отношения для укладки бетонной смеси.
Водоцементное отношение в массиве бетонной смеси остается равномерным только пока смесь находится в бетономешалке, т.е. при постоянном перемешивании. На рабочей площадке В/Ц может меняться при транспортировке, под воздействием вибрации и силы тяжести.
Рис.1
Доставленная на объект смесь укладывается с использованием глубинных
вибраторов для качественного уплотнения. Затем рекомендуется применить поверхностный вибратор для доуплотнения и выравнивания поверхности. Без вибрирования укладываемой бетонной смеси может возникнуть неравномерность распределения компонентов. В нижние слои опускается более тяжелый материал, такой, как щебень, а наверх поднимается вода и мелкие компоненты.
Это означает, что В/Ц на поверхности будет выше, а внизу – ниже, чем среднее В/Ц в мешалке. После вибрации и вакуумирования происходит определенное выравнивание В/Ц по толщине пола.(см.рис.1) Показанное распределение В/Ц до и после обработки вакуумом бетонного слоя толщиной 15см указывает на его выравнивание.
В/Ц отношение прямо влияет на качество бетона. Испытания, проводившиеся в Институте Цемента и Бетона в Стокгольме, выявили следующую зависимость прочности на сжатие от В/Ц для бетона, уложенного в плиты толщиной 15см. Отметим, что представлена зависимость с вакуумированием и без него для одной и той же смеси (см.Рис 2).
Рис. 2.
Это свойство имеет практическое значение. Инженеры-проектировщики стремятся получить, например, прочность на сжатие со средним значением 30МПа. Однако, в верхнем слое в силу гравитационных процессов она не превысит 25,5МПа в случае обычного бетона, так как тяжелые частицы опустятся вниз, а мелкие и вода поднимутся наверх.
Таким образом, более прочным является нижний слой, а это результат, обратный желаемому. Это свойственно невакуумированному бетону. Прочность поверхности будет неудовлетворительной и вы получите пылящий пол с пониженной износостойкостью.
С другой стороны, при вакуумировании снижается количество воды в бетоне. Качественные показатели его улучшаются примерно на 70% на поверхности пола, а это означает, что прочность на сжатие будет не менее 40МПа. Некоторые ученые утверждают, что можно добиться прочности 60-80МПа в верхнем слое, если исходный бетон был 30МПа. Это утверждение основано на результатах тестов на износостойкость вакуумированного бетона, показавших его низкую истираемость.
Другой важный момент укладки бетона – это его усадка с последующим короблением, наблюдаемая, например, на полах в промышленных сооружениях. Коробление плит из вакуумированного бетона исключено, т.к. усадка снижена на 50% по сравнению с обычным бетоном и более выражена в нижнем слое плиты.
Классический тест «Ганновер» более полно показывает влияние обработки вакуумом на прочность бетона по верхней и нижней поверхностям плит толщиной 200мм.(см..Рис 3 ). Отметим, что уже после 7-суточного твердения достигается прочность, обычно получаемая через 28 суток. Отметим также, что прочность через сутки намного выше, а это означает уменьшение риска разрушения в свежеуложенных плитах и так называемого раннего замораживания при зимнем бетонировании.
Рис.3
Метод выполнения работ.
Правильный подбор состава смеси еще не гарантирует высокого качества полов, если не определен порядок выполнения работ. Выбор его очень важен для конечного результата. Если предварительным контрактом не оговариваются специфические требования к укладываемым полам, все равно необходимо оговорить с заказчиком основные вопросы качества полов и их экономичность. При заключении контрактов на сооружение полов должны быть оговорены все технико-экономические показатели. Не исключено, что заказчик пожелает иметь полы за низкую цену.
Следует учитывать, что исправить качество по мере выполнения работ практически невозможно. Безусловно, полы низкого качества потребуют увеличенных расходов на их содержание. При заключении контрактов на полы со специфическими показателями должны быть установлены критерии для определения стоимости. Естественно, что
высококачественные полы стоят дороже.
При рассмотрении каждого проекта часто возникают вопросы о переделках. Следует иметь в виду, что первоначальная укладка нижних слоев уже учитывает возможности укладки верхних слоев и предпологает конечный результат. При необходимости заказчику может быть предложено проведение испытаний на площадках размерами 6х6м, чтобы удостовериться в качестве строительных работ. Часто результаты практического исполнения бывают выше, чем на опытном участке. Заказчик поймет, что с помощью системы ТРЕМИКС достигается оптимальный результат.
