Часть II Покрытия полов Срок службы полов зависит от материала покрытия.Верхний слой пола непосредственно подвергается эксплуатационным воздействиям, поэтому очень важным является правильно выбрать тип финишного покрытия. Для этого заказчику следует знать: каковы

Бетонами называют искусственные материалы, получающиеся в результате склеивания (скрепления) естественных каменных материалов - песка и гравия или щебня - в монолитный прочный камень. Бетоны различаются по вяжущему веществу, которым скрепляются зерна естественных каменных материалов. Наибольшее распространение имеет цементный бетон, в котором вяжущим веществом являются цементы. В дорожном строительстве широко применяются асфальтобетон и дегтебетон; в них вяжущим служат битумы и дегти. Существуют и другие виды бетонов: гипсобетон, известковый бетон и т. п.

Наша брошюра посвящена описанию свойств цементного бетона. В дальнейшем мы будем его называть просто бетоном.

Бетон - широко распространенный строительный материал. Сооружения из него можно часто видеть и на дорогах.

По внешнему виду бетонное сооружение, будь то опора моста, водопропускная труба или бетонное покрытие дороги, производит впечатление выполненного из серого камня. Со словом "камень" у нас обычно связано представление о мертвом, неподвижном материале, не изменяющем своих свойств в течение десятилетий и веков.

Представление о цементном бетоне, как о таком камне, правильно только с внешней стороны. На самом деле бетон - это искусственный камень, в котором непрерывно идут процессы развития, роста, старения, камень, который растет, крепнет, стареет и умирает. Действительно, основной особенностью цементного бетона по сравнению с другими камнями является формирование его свойств непосредственно на строительной площадке - в конструкции. Уже это придает всем работам, которые ведутся с бетоном, своеобразный характер. Бетон нужно не только приготовить, но и уплотнить, а затем создать такие условия, при которых он приобрел бы высокую прочность.

Цементное тесто в составе бетона, затвердевая, скрепляет, склеивает отдельные песчинки, отдельные щебенки в монолит, обладающий высокой прочностью, зависящей от прочности цементного камня, прочности каменных материалов и прочности сцепления цементит и камня с каменными материалами.

Смесь цемента, воды и песка называется растворной смесью, а после затвердевания - раствором. Смесь цемента, воды, песка и щебня или гравия в подвижном состоянии именуется бетонной смесью. Затвердевший камневидный материал, как было сказано выше, называется бетоном.

Приготовление бетона на строительной площадке ведется строителями; поэтому они имеют возможность влиять на свойства бетона в процессе его изготовления, имеют возможность регулировать свойства получаемого материала.

Основное свойство всякого строительного материала это его прочность.

Бетон обладает высокой прочностью, в особенности при сжатии. Бетонный кубик со стороной 10 сантиметров может выдержать нагрузку в 20-40 тонн, т. е. вес товарного вагона. Современные бетоны имеют еще большую прочность, выдерживая нагрузку в 500-600 килограммов на каждый квадратный сантиметр площади. Прочность бетона на растяжение значительно меньше. Если образец или конструкцию из бетона растягивать, то разрушение произойдет при усилиях в 10-15 раз меньших, чем при сжатии. В этом отличие свойств бетона от стали и других металлов, имеющих примерно одинаковую прочность и при растяжении и при сжатии.

Многие строительные конструкции при работе подвергаются действию изгибающих сил. В этом случае в сопротивлении бетона действию разрушающих сил основное значение имеет прочность его на растяжение.

Открытие и широкое применение в строительстве нового материала - железобетона устранило недостатки бетона как конструктивного материала. Железобетон завоевал прочное место в современном строительстве. В нем свойства бетона - большая прочность при сжатии, стойкость к действию воды и воздуха, огнестойкость - сочетаются с такими свойствами стали, как прочность при растяжении, упругость. В железобетонных конструкциях, там, где эти конструкции подвергаются действию растягивающих сил, установлены стальные стержни, которые и воспринимают действие этих сил. Количество стали и ее расположение в бетоне определяются расчетом. На рис.1 показано, как бетон и сталь совместно работают в новом материале - железобетоне.

Рис.1. Примеры для сравнения свойств бетона и железобетона

Железобетон в настоящее время распространен очень широко; из него возводятся плотины и мосты, дорожные покрытия автомобильных магистралей и покрытия взлетно-посадочных площадок для самолетов, строятся тоннели, трубы, резервуары, изготовляются конструкции жилых и промышленных зданий (колонны, балки, плиты перекрытий, лестницы и др.) и даже речные и морские суда. Бетон совершенно без стали, или, как ее называют, "арматуры", применяется теперь редко, но свойства цементного бетона во многом определяют и свойства железобетона.

В дорожном строительстве применение бетона быстро растет, поэтому каждый строитель-дорожник должен хорошо знать свойства этого материала.

Бетон обладает высокой стойкостью к таким природным воздействиям, как увлажнение и высушивание, охлаждение и нагревание, замораживание и оттаивание, истирание и размывание. Он является незаменимым материалом для долговечных сооружений, которые должны существовать десятки и сотни лет.

Важное преимущество бетона - это возможность использования местных материалов для его изготовления. Только одну десятую часть бетона (по весу) составляет искусственный материал - цемент, остальные девять десятых - это естественные каменные материалы и вода, которые нужно только добыть и доставить на место строительства.

Ни в какое сравнение нельзя поставить бетон с древесными материалами, которые разрушаются в результате гниения, легко загораются и непригодны поэтому для возведения долговечных сооружении. Сталь сравнительно быстро разрушается под действием влажного воздуха. Она не может быть использована для постройки стен зданий, так как легко проводит тепло; учитывая это свойство, стены из стали пришлось бы делать и 40 раз толще бетонных, сталь втрое тяжелее бетона.

Для строительства автомобильных дорог, по которым быстро движутся потоки автомобилей различных видов, бетон - незаменимый материал. Мосты, водопропускные сооружения, подпорные стенки и виадуки возводятся из железобетона. Дорожные покрытия на магистралях и основания под асфальтобетонные покрытия все в больших масштабах выполняются из цементобетона.

По решению партии и правительства в нашей стране широко развивается заводское производство сборного железобетона, применение которого приводит к индустриализации строительства, позволяет на строительной площадке только собирать сооружение из готовых деталей.

В дорожных покрытиях бетон противостоит изнашивающему действию проезжающего по дороге транспорта, передает и распределяет нагрузку от колес автомобиля на грунт. В конструкциях мостов бетон выдерживает тяжелые нагрузки от проходящих по мосту автомобилей, автобусов и трамваев, а также сопротивляется размывающему действию воды на опоры моста; о бетонные быки разламываются мощные льдины, которые несет в ледоход река. Теперь трудно даже представить, как велось бы строительство, если бы человек не располагал цементным бетоном. Многие сооружения, возводимые в наши дни из железобетона и бетона, потребовали бы гораздо больше труда и затрат при попытке использовать другие материалы, а иные были бы и совсем неосуществимы.

Если сравнить каменный мост с мостом из современного железобетона, обнаружится огромная разница в количестве материалов, во внешнем виде сооружений (рис.2). Каждому ясно, что чем меньше материалов идет на строительство, тем дешевле сооружение, тем оно выгоднее.

Рис.2. Мост, сооруженный из железобетона, и мост из естественного камня

О свойствах бетона и его применении в дорожном строительстве рассказывается далее.

Приготовление бетонной смеси

Чтобы из таких разнородных по свойствам веществ, как вода, цемент, песок и щебень или гравий, получить материал с вполне определенными свойствами - бетон, нужно выполнить ряд операций. При этом важно соблюдать указания технических правил и инструкций. Производство бетона хотя и происходит часто непосредственно на строительной площадке, но и в этом случае напоминает нам любое заводское производство.

Из хорошего цемента и каменных материалов можно получить прочный и устойчивый бетон, но можно и испортить его, если нарушить правила приготовления и составления бетона. Прежде всего необходимо определить состав бетонной смеси - соотношение всех материалов для нее. Сколько нужно взять цемента и других материалов и в каком соотношении, определяет лаборатория, существующая на каждом строительстве. До подбора состава бетона должны быть известны требования к этому бетону. В проекте сооружения в зависимости от назначения бетона к нему предъявляются те или иные требования по прочности и другим техническим свойствам.

Прочность бетона указывается в виде марки. Долговечность бетона в большинстве случаев выражается в требовании к его морозостойкости. Для климатических условий нашей страны необходим бетон с очень высокой морозостойкостью. Чтобы бетон удовлетворял этим требованиям, должен применяться портланд-цемент определенного минералогического состава и марки не ниже 500; каменные материалы можно использовать только проверенные на морозостойкость, а водоцементное отношение смеси следует принять не выше 0,50. При соблюдении всех этих требований бетон будет обладать высокой морозостойкостью. Не менее важно при назначении состава бетона предусмотреть, чтобы свойства бетонной смеси соответствавали имеющимся механизмам для ее уплотнения и укладки.

Это соответствие достигается таким подбором состава смеси, который придает ей определенную подвижность. Скорость разжижения бетонной смеси при вибрировании называют еще удобоукладываемостью.

Подвижность бетонной смеси определяют следующим способом. Бетонной смесью наполняют металлическуюформу - конус, не имеющий дна и установленный на ровной подставке. Конус снимают и измеряют оседание (оплывание) бетонной смеси после его снятия. Подвижность бетонной смеси выражают в сантиметрах осадки смеси по сравнению с первоначальной высотой.

Для определения удобоукладываемости конус устанавливают в форму образцов - кубов с размером сторон 20 сантиметров. Форму с конусом закрепляют на лабораторной виброплощадке (рис.3). Конус заполняют бетонной смесью, так же как и при определении подвижности, снимают форму-конус, включают виброплощадку и определяют время расплывания бетонной смеси в форме. Показателем удобоукладываемости является время в секундах, которое затрачивается на расплывание смеси в форме.

Рис.3. Определение удобоукладываемости бетонной смеси:
слева - форма с конусом, заполненным бетонной смесью, до вибрирования;
справа - форма с бетонной смесью после вибрирования

Для обычного дорожного бетона применяется смесь с осадкой конуса 2-3 сантиметра и удобоукладываемостью 20-25 секунд. Для тонкостенных и густоармированных конструкций осадка конуса бетонной смеси должна составлять 5-6 сантиметров при удобоукладываемости 5-10 секунд.

Основное требование, которого обычно придерживаются при подборе состава бетона для дорожных покрытий и для армированных конструкций, - это заполнение всех пустот между частицами более крупного материала мелкими частицами. Кроме этого, необходимо создание смазывающего слоя из цементного теста на поверхности частиц заполнителя для получения подвижной смеси.

Рис.4. Схема подбора состава бетона

Ha рис.4 наглядно представлен ход подбора состава бетона. Сначала задаются количеством цемента или по вспомогательным таблицам подсчитывают количество воды, необходимое для данной смеси. Затем определяют водоцементное отношение - В/Ц. Это отношение очень важно для характеристики качества и свойств цементного камня и бетона. Понятно, что чем более разбавлен цементный клей, тем меньше его прочность. В практике подбора состава бетона заданной прочности пользуются построенными на основании опытных данных графиками зависимости прочности бетона от В/Ц. На рис.5 приведен пример такого графика для бетонов на цементах разных марок и щебня. При большом объеме работ рекомендуется подбирать состав бетона заранее, в лаборатории, определяя зависимость прочности бетона от водоцементного отношения на опыте для данных материалов. Определив расход цемента и воды, рассчитывают количество минеральных материалов - песка и щебня - таким образом, чтобы их объем в сумме с объемом цементного теста составил 1000 литров (1 кубометр). После предварительных расчетов обязательно производят пробное затворение бетонной смеси с проверкой ее удобоукладываемости и с изготовлением контрольных образцов. Если при проверке удобоукладываемость бетонной смеси окажется отличающейся от заданной, производят исправление состава бетона изменением содержания в нем цемента и воды, оставляя неизменным водоцементное отношение.

Рис.5. График зависимости марки бетона от водоцементного отношения для цементов разных марок (цифры над кривыми обозначают марку цемента).

Когда установлен состав бетона, он передается на бетонный завод. Для точного отвешивания составляющих на современных бетонных заводах применяются автоматические весовые дозаторы, которые устанавливаются для отвешивания заданной порции любого сыпучего материала или воды. На небольших бетоносмесительных установках пользуются более простыми дозаторами, например бункерами или ящиками, смонтированными на обычных сотенных весах.

Точное отмеривание составных частей бетона необходимо для того, чтобы его свойства совпадали с заданными и гарантировалась необходимая однородность смеси. Кроме того, неточность в дозировании ведет к перерасходу цемента - наиболее дорогой составной части бетона. Поэтому современные технические правила требуют обязательного применения несовой дозировки всех материалов.

Следующая операция это перемешивание бетонной смеси. Перемешивание производится в специальных машинах - бетономешалках. Наша промышленность для разных условий работы выпускает передвижные и стационарные бетономешалки разной мощности с объемом смесительного барабана от 100 до 4500 литров. Для приготовления жестких смесей выпускаются бетономешалки с принудительным перемешиванием. Обычные бетономешалки перемешивают бетонную смесь за счет переваливания ее лопастями при вращении барабана. На рис.6 показаны два вида наиболее распространенных бетономешалок. После перемешивания смесь выгружается путем наклона барабана при его грушевидной форме или через лоток, вдвигаемый внутрь барабана.

Рис.6. Бетономешалки различной конструкции

Обычные бетономешалки работают по такому периодическому циклу. Но существуют и бетономешалки непрерывного действия, имеющие значительно большую производительность при меньших размерах.

Производительность бетономешалки периодического действия изменяется в зависимости от их емкости. При средней емкости она вмещает при загрузке 1200 литров сухих материалов и выдает около 800 литров готовой бетонной смеси. Ее часовая производительность составляет примерно 15 кубометров смеси. Бетономешалка непрерывного действия более экономична и проектируется на производительность 100-200 кубометров в час.

В дорожном строительстве широко применяются передвижные бетономешалки, так как при поступлении материалов железнодорожным или водным транспортом и больших расстояниях от баз до места укладки перевозка бетонной смеси затрудняется и становится технически недопустимой. При длительной перевозке смеси изменяется ее подвижность и ухудшается качество; поэтому дорожники стремятся перевозить сухие материалы, а смешивать их на месте укладки в передвижной бетономешалке.

Последнее достижение техники в области приготовления бетона - современные автоматизированные заводы для крупных строек. Круглые сутки на таком заводе работают затворы дозаторов, сыплется с грохотом в бункеры щебень и песок, льется вода. Готовая бетонная смесь вываливается в кузова мощных самосвалов, которые везут ее на сооружения, выгружают и снова возвращаются на завод.

Работы по дальнейшему усовершенствованию способов приготовления и укладки бетонной смеси продолжаются.

Чтобы плотно уложить бетонную смесь при наименьшем содержании в ней воды, а следовательно, при наименьшем расходе цемента, в настоящее время широко применяется вибрирование бетонной смеси. В чем же заключается его действие. Каждому известно, что встряхивание зернистого материала, например сухого песка, позволяет поместить и один и тот же ящик гораздо больше материала, чем без такого потряхивания: материал укладывается плотнее. Если встряхивать с большой частотой бетонную смесь, то цементным раствор разжижается, и смесь приобретает свойства жидкости. В таком состоянии бетонная смесь плотно заполняет несь объем опалубки, не оставляя в ней пустот - раковин.

Для придания вибрации бетонной смоги применяются специальные механизмы - вибраторы.

Вибратор совершает несколько тысяч колебаний в минуту, и эти колебания передаются окружающей его бетонной смеси. Смесь, приобретая свойства тяжелой жидкости, растекается по опалубке, заполняя ее и обволакивая арматуру. Щебет, и гравий при этом тонут в цементном растворе и равномерно распределяются по всей массе бетона.

Применяя вибрацию, можно уложить значительно менее подвижные смеси, чем вручную. Уменьшая количество воды для таких смесей, мы улучшаем технические свойства бетона. Поэтому вибрированный бетон обладает более высоким качеством по сравнению с бетоном, уложенным вручную.

Наша промышленность выпускает различные виды вибраторов, предназначенных для укладки бетона в массивные и тонкостенные, неармированные и армированные конструкции. На рис.7 показан внешний вид внутреннего и поверхностного вибраторов для уплотнения бетонной смеси.

Рис.7. Внешний вид вибраторов:
а - внутренний вибратор;
б - поверхностный вибратор

Внутренний вибратор при работе погружается в бетонную массу. Для конструкции небольшой толщины и с большой горизонтальной поверхностью, как, например, дорожные покрытия, плиты мостов и перекрытий и т. п., применяются так называемые поверхностные вибраторы (изображен на рис.7, б), прикрепленные к площадке, которая ставится на поверхность бетона. Колебания площадки передаются бетонной смеси. Они наиболее широко раопространены в дорожном строительстве. Для уплотнения бетона в изделиях форма с изделием устанавливается на специальный вибростол. При включении вибратора колебаниям подвергается вся форма вместе с бетонной смесью; в результате достигается высокая степень уплотнения. Можно передать колебания бетонной смеси и закрепив вибратор на опалубке; такие вибраторы называются наружными или тисковыми, так как крепятся к опалубке при помощи тисков.

Техника уплотнения бетона, особенно при изготовлении сборных бетонных изделий, быстро совершенствуется: увеличиваются мощность и частота колебаний вибраторов, вводится одновременное вибрирование на вибростоле и поверхностным вибратором, вибрирование с пригрузкой бетонной смеси по всей площади изделия. Можно предполагать, что в ближайшие годы технология укладки и уплотнения бетона сделает значительный шаг вперед на пути дальнейшего технического прогресса.

При строительстве дорог применяются сложные комплексные бетоноотделочные машины, производящие разравнивание смеси, уплотнение ее вибрированием и трамбованием, профилирование поверхности и трамбование ее. Современный агрегат для устройства цементобетонного дорожного покрытия (рис.8) не уступает по сложности выполняемых операций и эффективности работы зерновым и угольным комбайнам.

Рис.8. Дорожный бетоноукладчик

Весь цикл устройства дорожного покрытия выполняется несколькими машинами. По профилированному и уплотненному основанию устанавливаются рельс-формы; они отграничивают полосу будущего покрытия проезжей части, являются опалубкой для плиты дорожного покрытия и в то же время служат рельсами для движения бетоноукладочных машин. Цепочка автомобилей-самосвалов доставляет бетонную смесь с завода и сбрасывает ее в ковш распределителя. Из ковша смесь перегружается в бункер-распределитель и укладывается п рыхлом состоянии на основание между рельс-формами слоем определенной толщины. Вслед за распределителем движется бетоноотделочная машина, уплотняющая, выравнивающая и профилирующая покрытие; за ней передвигаются устройства для нарезки температурных швов. За сутки такой агрегат может пройти 300 метров, оставив после себя готовое дорожное покрытие. После укладки бетона поверхность его закрывают слоем песка или пленкой какого-либо лака или битума, предохраняя этим от высыхания. В случае когда укрытие сделано песком, его регулярно поливают водой. Через 20 суток разрешается открывать движение по дороге, если стояла теплая погода с температурой воздуха не ниже 15°.

Для средней полосы России продолжительность строительного сезона составляет около 200 суток. За это время один комплект машин сможет приготовить 60 километров первоклассной дороги. А какое огромное количество строительных материалов надо перевезти для этого! Только для сооружения покрытия понадобится свыше 3500 тонн материалов на километр дороги, а на все протяжение дороги - свыше 200 000 тонн. Для перевозки всей этой массы песка, щебня, бетонной смеси и т. п. потребуется около 40 000 рейсов мощных самосвалов.

Созревание бетона

От момента изготовления бетонной смеси до полного ее затвердевания проходит определенный период созревания, приобретения прочности, продолжающийся в зависимости от вида цемента и внешних условий (температуры и влажности) от нескольких дней до нескольких месяцев и даже лет. За это время бетон из подвижность пластичной массы превращается в прочный искусственный камень.

Это превращение происходит постепенно. Первый период созревания бетона называется периодом схватывания. Он длится обычно несколько часов. В это время цементное тесто теряет свою подвижность. Вода частично вступает в химические соединения, а частично распределяется по поверхности вновь образовавшихся соединений, бетонная смесь теряет свою подвижность и приобретает минимальную прочность.

Период схватывания невозможно резко отделить от следующего периода - периода твердения. Однако через несколько часов после укладки наступает момент, когда бетонная смесь становится неподвижной и не может быть провибрирована без разрушения. Этот момент можно считать концом периода схватывания.

Чтобы процессы химического соединения воды с минералами цемента шли достаточно эффективно, необходимо поддерживать бетон во влажном состоянии. Твердение прекращается не только при пониженной температуре, но и при недостаточной влажности. В этом отношении бетон напоминает растение: его надо поливать и держать в тепле, чтобы он хорошо окреп. При обычной температуре бетон на портланд-цементе приобретает основную прочность в течение 20-30 суток твердения. Благоприятное действие на скорость твердения оказывает повышение температуры, которое, как известно, ускоряет химические реакции. Для расчетов обычно принимают прочность, которую бетон достигает к сроку твердения 28 суток. Повышение температуры позволяет получить эту же прочность в значительно более короткие сроки.

На основании изучения процесса твердения выработаны условия получения хорошего бетона: умеренное количество воды при затворении, влажные и теплые условия твердения. От соблюдения этих условий зависит качество конструкций.

Бетонные работы зимой

Сравнительно суровые климатические условия почти на всей территории России неблагоприятны для твердения бетона; поэтому строителям часто приходится искусственно создавать уложенному бетону влажную и теплую среду. Советские ученые и инженеры разработали высокоэффективные методы укладки бетона в зимних условиях, позволяющие вести работы круглый год.

Зимой приходится подогревать материалы для бетона и предохранять их от остывания или даже обогревать уложенный в сооружение бетон, пока он не приобретет нужной прочности. Но за последние годы разработан способ, позволяющий вести работы при отрицательных температурах и без обогрева материалов и бетона.

Самый простой способ создать благоприятные условия для твердения бетона в зимнее время - это способ "термос а", разработанный свыше 40 лет назад проф. И.А. Киреенко. При этом способе конструкцию хорошо изолируют от окружающей среды так, чтобы она длительное время оставалась в тепле. Принцип этого метода - тот же, что и у обычного термоса. Выделяющееся во время твердения цемента тепло при отсутствии потерь разогревает конструкцию изнутри. Таким способом можно укладывать бетон в массивные сооружения, поверхность которых невелика по сравнению с объемом.

Для менее массивных конструкций применяют искусственный обогрев: сооружение одевают деревянным тепляком (это наименее выгодный прием) или прогревают паром, устанавливая вокруг опалубки специальный кожух, под который пропускают пар, или, наконец, прогревают сооружение электрическим током.

Широкое применение при производстве бетонных работ зимой находит способ, основанный на введении в бетонную смесь добавок солей, понижающих температуру замерзания бетонной смеси и ускоряющих процессы твердения бетона. К таким солям относятся хлористые соли: хлористый кальций и хлористый натрий. При небольших добавках солей возможно строительство любых ответственных сооружений в условиях заморозков и слабых морозов без принятия специальных мер по обогреву бетона. Для менее ответственных и временных сооружений возможно применение больших добавок солей, которые позволяют вести работы так же, как и летом, при температурах до -20°.

На рис.9 изображены различные способы прогрева бетона в сооружениях при производстве работ в зимнее время. Пропариваиие бетона применяют и в летнее время на базах по производству сборных железобетонных деталей для ускорения твердения бетона и увеличения оборачиваемости форм.

Рис.9. Способы прогрева бетона зимой:
а - способ "термоса"; б - паропрогрев; в - электропрогрев

Методы производства бетонных работ зимой, ускоренные способы созревания бетона путем прогрева и пропаривания нашли в советской строительной технике самое широкое распространение.

Круглогодичное производство работ, изготовление сборных изделий на заводах становятся основными приемами, характеризующими отечественную технику бетонных работ, в том числе и на дорожных стройках.

Долговечность бетонных сооружений

В строительстве гигантских сооружений цементному бетону принадлежит важнейшая роль, как одному из наиболее долговечных строительных материалов современности.

На первый взгляд мертвые, неподвижные сооружения из бетона живут и сложных и напряженных условиях, подвергаясь разрушительным изменениям. Понять жизнь бетона, его свойства и болезни, научиться управлять его жизнью по своему желанию - вот задача человека, создавшего бетон.

Действительно, почему разрушаются отдельные сооружения, построенные из бетона?

Бетон хотя и очень стоек, но со временем "дряхлеет", покрывается трещинами, рассыпается и погибает. Дело в том, что бетон сохранялся бы практически вечно, если бы не подвергался воздействиям окружающей среды. Наиболее сильное разрушающее действие на сооружения из бетона оказывает вода.

Существует древняя латинская поговорка "капля точит камень". Эта поговорка верна не только в переносном, но и в прямом смысле. Нередко можно видеть на старом каменном тротуаре углубления, образовавшиеся в камне в местах постоянного падения капель воды с крыши. Они появились потому, что происходит медленное растворение камня в воде. Частицы падающей воды отрывают молекулы вещества, составляющего камень, с его поверхности, окружают их и уносят с собой. В течение длительного времени даже кварцевый речной песок постепенно растворяется в больших количествах воды.

В природных условиях в течение длительных периодов времени, измеряемых десятками и сотнями тысяч лет, непрерывно происходят процессы растворения одних пород и образования новых.

Растворение естественных и искусственных каменных материалов может значительно увеличиться, если вода содержит углекислоту и некоторые другие вещества. Углекислый газ содержится в воздухе в очень небольшом количестве (0,03%) и, следовательно, присутствует во всякой воде, которая соприкасается с воздухом.

Такой широко распространенный природный каменный материал, как известняк, растворяется в еще больших количествах в воде, чем кварц. Для растворения 1 грамма известняка нужно около 3000 литров воды. Присутствие углекислого газа в воде резко повышает растворимость известняка. В природных залежах известняка в результате растворения его водой образуются огромные подземные пещеры.

Мы подробно рассказываем об устойчивости горных пород, так как бетон по существу представляет собой искусственную горную породу, и процессы его разрушения сходны с разрушением естественных горных пород.

Затвердевший бетон содержит известь, вещество хорошо растворимое в воде. Да и другие вещества, составляющие цементный камень, могут постепенно растворяться в воде.

Академик А.А. Байков, изучивший долговечность бетонов, указывал, что все бетонные сооружения из портланд-цемента неизбежно должны подвергаться процессу выщелачивания извести и по истечении известного времени утрачивать всякую связность и разрушаться.

В дорожных сооружениях наибольшую опасность растворение представляет для мостовых опор. В дорожном покрытии растворяющему действию воды подвергается поверхностный слой.

Кроме растворяющего действия, вода особенно опасна в тех случаях, когда бетонное вооруженно подвергается попеременному намоканию в воде и последующему замораживанию. Многократное повторение таких циклов приводит к быстрому разрушению бетона.

При замораживании бетона, насыщенного водой, разрушение происходит вследствие известной из физики аномалии воды. В противоположность большинству веществ вода, как известно, при замерзании, т.е. при переходе из жидкого состояния и твердое, расширяется, и весьма значительно - примерно на 10%. Всем известно, что нельзя оставлять на морозе наполненную водой и закупоренную бутыль: вода замерзнет, и бутыль может лопнуть, так как замерзающая иода может развить давление свыше 800 атмосфер (рис.10). Даже стальные водопроводные трубы, уложенные в земле, в сильные морозы могут лопнуть в результате замерзания находящейся в них воды. Увеличение объема воды при замерзании использовалось прежде в каменоломнях для раскалывания добываемого камня.

Рис.10. а - вода, замерзшая в открытом сосуде (ведре): лед образует "шапку" над стенками сосуда, занимая больший объем;
б - при замораживании воды в плотно закрытом сосуде давление на его стенки достигает 800 атмосфер

Такие же явления происходят в затвердевшем бетоне, когда он подвергается замораживанию. Вода, находящаяся в порах бетона, замерзает в них и, расширяясь, вызывает напряжения, способные разрушить бетонное сооружение. Большая или меньшая устойчивость бетона к разрушающему действию воды и мороза зависит прежде всего от строения цементного камня. Задачей строителя-дорожника, возводящего бетонные сооружения, является создание всех условий для получения морозостойкого долговечного бетона. Для этого бетон должен быть возможно более плотным, а это значит, что он должен быть приготовлен при минимальных количествах воды, плотно уложен и выдержан в благоприятных условиях для твердения.

В подводных и подземных частях сооружений нет опасности разрушения бетона от замораживания, на здесь возможно растворяющее действие воды, которое может быть усилено химическим действием солей, растворенных в природных водах.

Природные воды (подземные и речные) могут иметь резко различный состав в зависимости от состава горных пород, с которыми они соприкасаются на своем пути.

Для бетона особенно вредно содержание в воде сернокислых солей (сульфатов). Сернокислый кальций, сернокислый магний, сернокислый натрий опасны потому, что, попадая в водном растворе внутрь бетона, вступают в химическое взаимодействие с составными частями затвердевшего цементного камня, образуя новые соединения. Когда в затвердевшем цементном камне начинаются химические реакции с образованием новых веществ, то, естественно, сцепление частиц цементного камня нарушается и его прочность, а следовательно, и прочность бетона падает. Кроме этого, сульфаты образуют с составными частями цементного камня - известью и алюминатами кальция - новое соединение - сульфоалюминат кальция, который занимает объем в 2,5 раза больший, чем исходные материалы.

Кристаллизация сульфоалюмината кальция приводит к разбуханию и растрескиванию цементного камня, а следовательно, и конструкций из цементного бетона.

Различные виды агрессивного химического воздействия природных вод на бетон могут быть сведены к трем основным видам, представленным на рис.11.

Рис.11. Основные виды разрушения бетона агрессивными водами

Проектируя и строя долговечные сооружения, инженеры учитывают условия, в которых эти сооружения будут находиться, и рассчитывают их службу на заранее заданные сроки.

Дорожные покрытия из бетона

Прочный, долговечный, износоустойчивый цементный бетон показал себя с самой лучшей стороны в качестве материала для дорожных оснований и покрытий. Расчеты подтверждают, что применение цементного бетона дает большую экономию народному хозяйству.

Еще в 1913 г, в Тифлисе была построена первая дорога с бетонным покрытием.

Помимо прямых экономических выгод при строительстве, бетонное покрытие дает значительные технико-экономические преимущества при эксплуатации дороги. Высокая долговечность бетона позволяет сократить расходы на содержание и ремонт до минимума. Срок службы бетонного покрытия автомобильной дороги в несколько раз больше по сравнению с покрытием из асфальтобетона. Хорошо построенная дорога с цементобетонным покрытием (рис. 20) может служить без капитального ремонта несколько десятков лет. Цементобетонное дорожное покрытие представляет собой плиту толщиной 18-24 сантиметра.

Рис.12. Автомобильная дорога с цементобетонным покрытием

Если дорогу покрыть сплошной лентой бетона, то при изменениях температуры (днем и ночью, летом и зимой) бетонная плита будет изменяться в размерах - расширяться и сокращаться, и в ней возникнут напряжения, которые могут привести к растрескиванию бетона. Всем известно, что при устройстве железнодорожных путей рельсы для предохранения от коробления при температурном расширении никогда не соединяют вплотную, а оставляют на стыках зазор в несколько миллиметров. Летом этот зазор закрывается, а зимой концы рельсов расходятся.

На бетонной дороге тоже на определенном расстоянии делаются швы - зазоры. Чтобы бетонная плита не разрушалась при нагревании, устраивают швы расширения - сквозные зазоры между соседними плитами бетонного покрытия. Швы заполняют эластичной мастикой из битума, чтобы в основание под плиту не проникала вода. Швы расширения в умеренном климате устраивают через 20-30 метров. Это расстояние зависит от температуры бетонной смеси в момент укладки, а также от климата местности.

Если не предусмотреть шва расширения, то покрытие, нагреваясь в жаркий солнечный дочь, будет так напряжено, что с его поверхности могут откалываться целые куски бетона. С силой отлетая от покрытия, они могут вызвать несчастные случаи. Такие явления наблюдались на одной из дорог Калифорнии (США), где не было сделано необходимых швов.

При охлаждении покрытия до температуры меньшей, чем температура бетонной смеси и момент укладки, бетон будет сжиматься, и бетонная плита может дать трещины. Во избежание появления таких трещин покрытие разделяется швами на расстояниях меньших, чем те, при которых возникают опасные напряжения. Такие швы устраиваются обычно на расстоянии (5-10 метров и представляют собой прорези, глубина которых равна одной трети толщины плиты. Эти швы называются швами сжатия. Когда в бетоне поянлнютеи напряжения от сжатия при охлаждении, бетонная плита растрескивается в наиболее слабом месте - по сечению, ослабленному надрезом. Шов сжатия заливают мастикой, так же как и шов расширения.

По оси дороги также устраивают шов по типу швов сжатия, - иначе возможно образование продольной трещины.

Таким образом, цементобетонное дорожное покрытие состоит как бы из отдельных плит. Во избежание нарушения монолитности всего покрытия, а также для передачи нагрузки от движущихся машин от одной плиты к другой в швах устанавливают специальные металлические стержни.

От качества выполнения всех работ по устройству покрытия зависит в дальнейшем срок его службы.

Строительство дорог с бетонным покрытием непрерывно возрастает, они становятся основным видом магистральных дорог.

При строительстве монолитных цементно-бетонных покрытий применяют комплект машин, позволяющий механизировать все производственные процессы и организовать строительство дороги поточным методом. При организации строительства цементно-бетонных покрытий поточным способом фронт работ разбивают на отдельные участки, исходя из удобства работы машин, входящих в комплект. Размеры участков (захваток) зависят от характера взаимной увязки машин между собой в работе, что определяет в целом всю систему организации постройки покрытия.
Как указывалось ранее, монолитные цементно-бетонные покрытия могут быть одно- и двухслойными. На городских магистралях и скоростных дорогах такие покрытия укладывают на основания из грунтов, укрепленных вяжущими материалами, а также на гравийные и щебеночные основания. На улицах с небольшой интенсивностью движения, внутриквартальных проездах допускается устраивать цементно-бетонные покрытия на песчаных основаниях. В случае применения песчаных оснований, а также морозозащитных и дренирующих слоев из песка работу производят в такой последовательности. Песок завозят автомобилями-самосвалами и бульдозером или автогрейдером распределяют до необходимой вертикальной отметки. После разравнивания песок уплотняют катками на пневматических шинах.
Предварительную планировку песчаного слоя производят автотрейдером, а окончательную планировку и уплотнение - профилировщиком основания после установки рельс-форм. Основание или подстилающий слой следует уплотнять при оптимальной влажности песка, поэтому при необходимости перед проходом профилировочных механизмов песок увлажняют поливомоечной машиной.
Технологический процесс устройства щебеночных и гравийных оснований состоит из вывозки материалов автомобилями-самосвалами, разравнивания бульдозерами или автогрейдерами и уплотнения укаткой. Целесообразно применять в этом случае щебнеукладочные машины. При устройстве оснований из грунтов, укрепленных вяжущими материалами, производственный процесс может осуществляться по методу смешения в установках или по методу смешения на дороге. Технологическая последовательность операций определяется в этом случае в соответствии с. действующими «Указаниями по применению в дорожном и аэродромном строительстве грунтов, укрепленных вяжущими материалами».
Технологический процесс устройства цементно-бетонного покрытия по готовому основанию комплектом бетоноукладочных машин включает следующие операции: подготовку основания под рельс-формы и установку рельс-форм; окончательную планировку и уплотнение основания; обработку поверхности основания (если оно выполнено из цементно-песчаной смеси) битумной эмульсией: установку прокладок, штырей деформационных швов, блоков для водоприемных колодцев; распределение бетонной смеси; при устройстве двухслойных покрытий после распределения нижнего слоя покрытия укладывают арматурную сетку, а затем распределяют бетонную смесь верхнего слоя; уплотнение бетонной смеси и отделку поверхности покрытия; устройство деформационных швов; снятие рельс-форм; уход за бетоном; заливку деформационных швов.

На рис. 105 представлена технологическая схема потока по устройству монолитных цементно-бетонных покрытий городских дорог комплектом бетоноукладочных машин, передвигающимся по рельс-формам. Рельс-формы могут быть установлены на уширенные основания дорожной одежды. Если такое основание не обеспечивает беспросадочного положения рельс-форм под нагрузкой от машин бетоноукладочного комплекта, то под рельс-формами должно быть устроено усиленное основание. Рельс-формы должны обладать прочностью и жесткостью, обеспечивающей пропуск по ним машин, применяемых для устройства покрытия без деформаций.
Перед установкой проверяют состояние рельс-форм и правильность геометрических размеров. Искривления рельс-форм в вертикальной плоскости не должны превышать 2 мм, в горизонтальной плоскости 5 мм. Разность высоты звеньев рельс-форм на стыках не должны превышать 2 мм. Рельс-формы должны быть очищены от старого бетона. Деформированные и неисправные рельс-формы отбраковываются и не допускаются для использования.
К месту укладки рельс-формы транспортируют на автомобилях или тракторных тележках. В проектное положение рельс-формы устанавливают автокранами с расчетом на двухсменную работу бетоноукладочной машины. Разбивку линии установки рельс-форм в плане производят по одной стороне покрытия при помощи теодолита, по другой стороне - по шаблону. Установку рельс-форм по высоте производят по проектным отметкам при помощи нивелира.
Правильность установки рельс-форм проверяют геодезическими инструментами, а параллельность - шаблоном. Звенья рельс-форм соединяют болтами, крепят к основанию металлическими штырями.
До начала укладки бетонной смеси рельс-формы необходимо обкатать, для чего по ним пропускают не менее двух раз бетоно-распределитель с бункером, заполненным песком. Все обнаруженные просадки устраняют. Разница в отметках высоты двух смежных рельс-форм не должна превышать 2 мм.
Механизация процессов по окончательному уплотнению песчаных основании, морозозащитных, дренирующих и выравнивающих слоев осуществляется профилировщиками ДС-502А (Б). Профилировщик ДС-502А изготовляют в четырех модификациях: для устройства плоского профиля шириной 3,5; 5 и 7 мм и для устройства двускатного профиля шириной 7 м. Машина ДС-502Б рассчитана на ширину полосы плоского профиля 7,5 и 3,75 м, двускатного профиля 7,5 м. Техническая характеристика профилировщиков основания приведена в табл. 70.
При движении профилировщика отвал машины срезает неровности основания и накапливает перед собой призму материала, засыпая впадины и придавая поверхности ровность и необходимые поперечные уклоны. Уплотнение основания осуществляется с помощью вибробруса, выполненного в виде балки коробчатого сечения, на верхней панели которого смонтированы вибраторы с круговыми колебаниями.

Для снижения коэффициента трения покрытия по основанию устраивают выравнивающий слой из песка, обработанного битумом или цементом. Работу по профилированию и уплотнению этого слоя также ведут машиной ДС-502А(Б).
После выполнения работ по окончательной отделке основания устанавливают прокладки со штырями для швов расширения и элементы конструкции швов сжатия. Нормальная работа швов между плитами зависит не только от конструкции штыревых соединений, но и от тщательности выполнения работ в процессе строительства. Если швы устроены с соблюдением всех технических правил, то в течение многих лет эксплуатации дороги не будет возникать никаких затруднений и потребуется только текущий уход за швами. Неправильное ведение работ может привести к быстрому появлению деформаций, исправление которых потребует больших затрат.
В практике строительства магистральных дорог с цементнобетонными покрытиями в нашей стране для крепления прокладок и штырей применяют поддерживающие каркасы-корзинки из арматурной стали диаметром не менее 6 мм. В этом случае паз над деревянной прокладкой можно создавать как в свежеуложенном, так и в затвердевшем бетоне.
Кроме указанных методов при установке дощатых прокладок в швах бетонных покрытий применяют способ закрепления прокладок штырями, забиваемыми в основание по обеим сторонам доски. После бетонирования штыри необходимо удалять, поскольку оставленные штыри заанкеривают бетонное покрытие на основании и вследствие этого возникают добавочные напряжения в бетоне.
Одновременно с установкой элементов швов на покрытии проезжей части в местах, предусмотренных проектом, устанавливают конструкции блоков люков водоприемных колодцев. Блоки колодцев устанавливают автокранами.
При строительстве железобетонных покрытий дополнительной операцией является раскладка арматурных сеток или каркаса. Арматуру заготовляют централизованно на производственных предприятиях городского дорожного строительства. Арматурные сетки и каркасы доставляют к месту укладки на автомобилях и устанавливают в проектное положение краном на автомобильном ходу.
Перед началом укладки бетонной смеси проверяют: а) правильность установки рельс-форм (правильность их положения в плане и продольном профиле, надежность крепления стыковых соединений отдельных звеньев), тщательность смазки боковых стенок форм; б) надежность крепления прокладок и штырей в швах расширения; в) достаточность увлажнения выравнивающего слоя из необработанного песка или песчаного основания.
Бетонную смесь транспортируют к месту укладки в автомобилях-самосвалах со специальными кузовами (с боковой выгрузкой), обеспечивающими удобную и быструю разгрузку смеси в распределитель. Кузова автомобилей-самосвалов должны быть водонепроницаемыми, иметь исправные затворы и гладкую поверхность, приспособления для укрытия смеси от высыхания или увлажнения. После каждого рейса кузова автомобилей-самосвалов должны промываться водой.
Длительность перевозки бетонной смеси на портландцементе с началом схватывания не менее 2 ч не должна превышать: 30 мин при температуре, воздуха во время укладки бетона от +20° до + 30°С; 60 мин - при температуре воздуха ниже +20°. При температуре воздуха от +30 до +35°С, относительной влажности воздуха менее 50% и температуре бетонной смеси не более 30°С продолжительность перевозки бетонной смеси не должна превышать 30 мин. Подвижность (жесткость) бетонной смеси должна назначаться с учетом времени ее транспортирования к месту укладки и температуры воздуха. Для максимального использования комплекта бетоноукладочных машин и получения бетона однородного состава бетонная смесь должна поступать равномерно и непрерывно в течение рабочей смены.
В России выпущена серия автобетоновозов ЗИЛ-ММЗ-553, предназначенных для перевозки бетонной смеси в условиях жаркого климата. Эта машина, изготовленная на базе автомобиля ЗИЛ-164А, отличается от автосамосвала устройством кузова, имеющим форму гондолы с круто наклоненной задней стенкой. Угол наклона днища к горизонту достигает 80°, а задней стенки - 48°. Днище овальной формы и боковые стенки кузова имеют воздушные прослойки толщиной 80 мм. Кузов имеет защитную крышку, которая в момент загрузки открывается.
Прием бетонной смеси из транспортных средств (автомобилей-самосвалов) и ее распределение по основанию покрытия производятся бункером распределителя бетонной смеси ДС-503А(Б). Техническая характеристика бункерных распределителей бетонной смеси с боковой загрузкой ДС-503А и ДС-503Б, предназначенных для бетонирования полос шириной соответственно 7 и 7,5 м, приведена в табл. 71.

Бетонную смесь из автомобилей-самосвалов выгружают в распределительный бункер, который распределяет ее по основанию, перемещаясь поперек проезжей части. Регулируя высоту бункера под основанием, можно изменять толщину укладываемого слоя бетонной смеси. Необходимое увеличение толщины неуплотненного слоя бетонной смеси против проектной толщины покрытия определяют опытным путем в зависимости от скорости и пластичности смеси. При осадке конуса 1-2 см это увеличение составляет 2-3 см.
Более эффективное распределение бетонной смеси достигается применением шнековых распределителей бетонной смеси. Созданный в России шнековый распределитель ДС-507 предназначен для распределения и предварительного уплотнения бетонной смеси по полосе шириной 7,0-7,5 м. Основной рабочий орган машины ДС-507 - реверсивный шнек состоит из двух половин, каждая из которых имеет независимый привод. Перед шнеком расположены два отвала, срезающие излишки смеси и способствующие ее равномерному распределению. Как шнек, так и отвалы можно устанавливать на требуемой высоте с помощью гидроцилиндров механизма подъема. Вторым рабочим органом бетонораспределителя ДС-507 является вибробрус, производящий предварительное уплотнение распределенной бетонной смеси. Вибробрус выполнен в виде сварной балки, на которой установлены шесть механических вибраторов.
При устройстве двухслойного покрытия вначале укладывают бетон нижнего слоя толщиной 2/3 общей толщины покрытия, затем укладывают арматурную сварную рулонную сетку заводского изготовления и второй слой бетона. В этом случае рекомендуется использовать два распределителя для раздельной укладки бетонной смеси в нижний и верхний слои покрытия.
Организация работ по постройке двухслойного покрытия должна обеспечивать ритмичную укладку смеси с расчетом получения однородного монолитного и плотного бетона по всей толщине покрытия. В связи с этим разрыв во времени между укладкой нижнего и верхнего слоев при температуре воздуха от 5 до 20° С должен быть не более 1 ч; при температуре 20-25° С - не более 40 мин и при температуре 25-30° С - не более 30 мин. Заканчивать работы по постройке участка двухслойного покрытия нужно с расчетом укладки верхнего и нижнего слоев одновременно.
После прохода бетоноукладочных машин разравнивание, уплотнение и отделку покрытия выполняют бетоноотделочной машиной ДС-504А(Б). Техническая характеристика бетоноотделочных машин ДС-504А и ДС-504Б приведена в табл. 72.

В последнее время создана новая бетоноотделочная рельсовая машина ДС-508, которая в комплекте с распределителем бетонной смеси ДС-507 предназначена для укладки дорожного бетона в покрытие шириной 7 и 7,5 м преимущественно на основаниях из стабилизированных грунтов.
Бетоноотделочная машина ДС-504А(Б) движется по рельс-формам за распределителем и выполняет работу тремя рабочими органами - уплотняющим лопастным валом, вибробрусом и выглаживающим брусом.
Лопастной вал расположен в передней части (по ходу движения) бетоноотделочной машины. При вращении вала лопасти равномерно распределяют бетонную смесь по ширине укладываемой полосы и частично его уплотняют. За валом расположен вибробрус, который, совершая качательные движения, окончательно уплотняет уложенную бетонную смесь.
Выглаживающий брус машины состоит из двух брусьев - переднего вибрационного и заднего выглаживающего. Оба бруса совершают качательные движения поперек полотна дороги, скользя по поверхности уложенного бетона. Благодаря качательным движениям бруса поверхность бетона окончательно выравнивается и выглаживается. Покрытие отделывают за 1-2 прохода по одному месту при движении машины вперед. На обратном ходу машина поднимается в транспортное положение, опираясь на ходовые колеса. Для хорошего уплотнения и отделки поверхности уложенного бетона большое значение имеет правильная установка рабочих органов машины. Самоходную бетоноотделочную машину обслуживает один машинист.
При строительстве монолитных покрытий комплектом колесных машин рельс-формы снимают краном не ранее чем через 24 ч после укладки бетона после того, как бетон наберет требуемую прочность, что устанавливают опытным путем. Снятые рельс-формы перевозят в начало потока, где их устанавливают на новом участке таким же краном.
Наиболее эффективными машинами для укладки дорожного бетона являются безрельсовые машины, перемещающиеся вдоль полотна строящейся дороги на гусеничном ходу. Точного соблюдения проектного расположения бетонного покрытия в плане и профиле достигают в этом случае с помощью автоматических следящих систем. Безрельсовый укладчик отличается от рельсовых машин также и тем, что он однопроходный и снабжен рабочими органами для распределения, уплотнения и отделки бетона.
Главное преимущество безрельсовых укладчиков или, как их называют, укладчиков со скользящими формами состоит в их высокой производительности, достигаемой за счет однопроходности, а также в том, что при их использовании исключаются чрезвычайно трудоемкие, малопроизводительные работы по установке и демонтажу рельс-форм.
Скользящие формы смонтированы между гусеницами укладчика. Распределение бетона, выгружаемого в передней части машины автомобилями-самосвалами, производится шнековым или лопастным рабочим органом. Рама с лопастями может опускаться и подниматься гидроцилиндром, передвигаться на каретке поперечной трубы и таким образом равномерно распределять смесь по всей ширине между скользящими формами.
Для профилирования покрытия служит поперечной брус - плита с поддоном шириной около 2 м. Перед этой плитой бетонная смесь уплотняется стержневыми электровибраторами, погруженными в бетон до половины толщины покрытия. Верхний слой бетона дополнительно уплотняется вибротрубой, смонтированной непосредственно перед профилирующим брусом. Поверхность покрытия выравнивается поперечной плитой с шириной поддона 0,7 м. Окончательно поверхность покрытия выглаживает плавающий поперечный брус с шириной поддона 0,4 м.
Бетоноукладчик может иметь механизм для устройства продольного шва путем закладки в свежеуложенный бетон эластичной прокладки. Управление бетоноукладчиком автоматизировано. Для выдерживания заданного направления движения машины и ровности поверхности покрытия используют следящую- систему. Одна из конструкций этой системы состоит из двух базовых проволок, натянутых на металлических стойках с регулируемыми по высоте держателями. Проволочная база устанавливается с обеих сторон проезжей части с опережением бетонирования покрытия не менее чем на 100 м. Установку проверяют нивелированием с точностью ±2 мм. На раме укладчика смонтированы четыре электронных датчика для поддержания заданного уровня поверхности покрытия и один датчик направления движения машины. У каждого датчика имеется прорезь, через которую проходит базовая проволока. По обеим сторонам прорези находятся микровыключатели.
При отклонении движения машины от заданного направления или при отклонении от заданного уровня положения рабочих органов происходит нажатие проволоки на один из микропереключателей, вследствие чего срабатывает релейная система включения электродвигателя реверсивного механизма для корректировки направления движения или уровня положения рамы с рабочими органами машины.
Датчик для выдерживания заданного направления движения машины подвешен на переднем углу рамы машины. Корректировку производят по разности скоростей движения гусениц машины, имеющих независимый привод. Положение рамы с рабочими органами корректируют четыре датчика, подвешенные на кронштейнах кпереди и сзади машины.
При надежной несущей способности основания эта система обеспечивает ровность поверхности покрытия с зазором под трехмой рейкой не более 3 мм.
Следует отметить, что бетоноукладчик со скользящими формами комплексно выполняет операции по укладке, уплотнению и отделке покрытия и исключает использование специальных бетоноотделочных машин. Одним из освоенных нашей промышленностью бетоноукладчиков на гусеничном ходу со скользящими формами является укладчик ДС-513. В настоящее время нашей промышленностью освоен выпуск комплекта машин ДС-100 со скользящими формами для скоростного строительства автомагистралей (рис. 106). Такие машины могут быть использованы для строительства городских автомагистралей большой протяженности, подходов к крупным городам, кольцевых (вокруг города) автомобильных дорог.

В комплект ДС-100 входит девять основных наименований машин и оборудования: профилировщик земляного полотна и оснований ДС-97; конвейер-перегружатель ДС-98 навесной к профилировщику; распределитель бетонной смеси ДС-99; бетоноукладчик ДС-101; тележка ДС-103 для перевозки арматурной сетки прицепная к распределителю бетона; вибропогружатель ДС-102 арматурной сетки прицепной к бетоноукладчику; бетоноотделочная машина - трубчатый финишер ДС-104; машина ДС-105 для нанесения пленкообразующих материалов; асфальтоукладочное оборудование ДС-106.
Кроме основных в комплект включены вспомогательные машины: нарезчик поперечных швов ДС-112; нарезчик продольных швов ДС-115; заливщик швов ДС-67; трейлер ДС-107 с тягачом МАЭ-537 для перевозки машин и оборудования комплекта.
В комплект также входит автоматизированный бетонный завод непрерывного действия СБ-109 производительностью 120 м3/ч. Для нормальной работы комплекта машин с темпом не менее 1 км дороги в день необходимо иметь два таких завода.
Профилировщик ДС-97 служит для рыхления, распределения и профилирования верхнего слоя земляного полотна, а также профилирования различных привезенных материалов (песка, шлака, гравия, гравийно-песчаных смесей, грунтов, укрепленных вяжущими материалами, и др.) при устройстве морозозащитных, дренирующих и подстилающих слоев и различных оснований под цементно-бетонные покрытия. Рабочими органами профилировщика являются шнек-фреза, передний отвал, распределительный шнек и задний отвал. На профилировщик дополнительно может монтироваться вибробрус для уплотнения конструктивных слоев. Скорость перемещения профилировщика при предварительном профилировании (кирковании фрезой) 1-2 м/мин, при чистовом профилировании 6-7 м/мин, при распределении материалов 3-5 м/мин, при устройстве стабилизированного основания (смешением на месте) 8-12 м/мин и при распределении укрепленного грунта с одновременным уплотнением 1-2,5 м/мин. Ширина обрабатываемой полосы 8,5 м, а с уширителями отвалов - 9,5 м. Указателями уровня и направления движения в плане профилировщика и других машин являются копирные шнуры (струны).
Навесной конвейер-перегружатель ДС-98, состоящий из ленточного транспорта веерного типа, предназначен для перегрузки излишков материала на обочину или в транспортные средства.
Распределитель бетона ДС-99 служит для приема бетонной смеси и других материалов из транспортных средств (обычно автомобилей-самосвалов) и равномерного их распределения на ширину до 7,5 м и толщиной до 50 см. Рабочими органами распределителя бетона являются укладочное оборудование, включающее раму, приемный бункер с ленточным конвейером и механизм перемещения бункера; распределительное оборудование, включающее шнек-фрезу и дозирующую заслонку. Скорость движения машины ДС-99 при распределении бетонной смеси 2-4 м/мин. При сооружении армированного цементно-бетонного покрытия к распределителю прицепляют тележку ДС-103 для перевозки арматурной сетки (шириной до 7,35 м).
Дополнительным сменным оборудованием к распределителю бетона или профилировщику является асфальтоукладчик ДС-106, который используют также и для укладки стабилизированных и других смесей. В этом случае на распределителе бетона, как и на профилировщике, может монтироваться вибробрус для уплотнения укладываемых смесей.
Асфальтоукладчик ДС-106 состоит из полуприцепного бункера на пневматическом ходу и вибробруса, навешиваемого впереди на распределитель бетона или профилировщик. Бункер выполняет роль не только приемного, но и распределительного и дозирующего устройства с регулируемой по высоте задней стенкой.
Бетоноукладчик ДС-101 выполняет операции по окончательному распределению бетонной смеси, полуавтоматической закладке арматурных стержней по оси машины и с боков покрытия для соединения бетонируемых полос, устройству продольного шва в свежеуложенном бетоне с заполнением его изоловой лентой и предварительной отделки покрытия. Рабочими органами бетоноукладчика являются распределительный шнек, первая дозирующая заслонка, пакет глубинных вибраторов, вторая дозирующая заслонка с электромагнитными вибраторами, два качающихся формующих бруса, выглаживающая плита и боковые скользящие формы. Рабочие органы и скользящие формы смонтированы на вспомогательной раме, которая крепится при помощи специальных пальцев к основной раме бетоноукладчика. Скорость перемещения укладчика до 3,2 м/мин.
При устройстве покрытий, армированных сеткой, бетоноукладчик комплектуют вибропогружателем арматурной сетки ДС-102. Вибропогружатель смонтирован на полуприцепной двухопорной пневмоколесной раме и крепится к бетоноукладчику при помощи специальных тяг. К раме при помощи регулируемой амортизационной подвески прикреплены две секции вибропогружателей; вибрация каждой секции осуществляется двумя механическими вибраторами. Глубина погружения сетки регулируется двумя гидроцилиндрами.
Бетоноукладчик снабжен дополнительным оборудованием: устройством для формования кромок покрытия; вибрационным нарезчиком продольного шва в свежеуложенном бетоне; устройством для укладки арматурных штырей.
Бетоноотделочная машина - трубчатый финишер ДС-104 предназначена для окончательной отделки поверхности цементно-бетонного покрытия. Основным рабочим органом машины является выглаживающая тонкостенная труба, состоящая из двух секций и расположенная диагонально по отношению к направлению движения машины. Выглаживающая труба оборудована системой водяного орошения для смачивания поверхности покрытия при его отделке. Отделка покрытия осуществляется челночными проходами за 3-4 раза.
Машина ДС-105 для нанесения на поверхность бетона пленкообразующих материалов оборудована баком с мешалкой, насосом для перекачки жидкости и распылительным устройством. Машина перемещается со скоростью до 10 м/мин, нанося тонким слоем на поверхность покрытия влагозащитную пленку или раскладывая рулонную синтетическую пленку на ширину от 3,65 до 7,92 м.
Нарезчик поперечных швов ДС-112 смонтирован на самоходной пневмоколесной тележке. В качестве рабочих органов нарезчик имеет две каретки (с двумя режущими дисками каждая), которые перемещаются одновременно вдоль рамы, нарезая поперечные швы в затвердевшем бетоне.
Нарезчик швов ДС-115 представляет собой четырехколесную тележку с установленным на ней рабочим органом - трехдисковым нарезчиком для нарезки продольных швов в затвердевшем бетоне.
Транспортировку всего комплекта ДС-100 и вспомогательных машин и оборудования осуществляют двумя трейлерами ДС-107 с тягачом МАЗ-537.
Комплект машин ДС-100 для скоростного строительства автомобильных дорог с цементно-бетонным покрытием рассчитан на годовую выработку 50-75 км, поэтому эффективное использование машин может быть достигнуто только при условии заблаговременной подготовки земляного полотна, обеспечения транспортными средствами (большегрузными автомобилями-самосвалами типа КрАЗ-256Б) и бесперебойного снабжения инертными материалами и цементом заводов, приготавливающих цементно-бетонные смеси.

Бетонные дороги имеют широкое применение за границей. В России данная технология пока не так популярна. Связано это с тем, что укладка асфальта гораздо дешевле, чем бетонированная магистраль. Но с годами цены на эти два вида дорожного полотна постепенно уравниваются. Бетонирование применяют для строительства магистралей, аэродромов, мостов и многого другого. Укладывают материал с помощью специальных машин, потому что своими руками это делать тяжело и долго.

Преимущества и недостатки бетонных дорог

Бетонирование имеет как преимущества, так и недостатки. Оно превосходит асфальтирование по многим показателям. Преимущества таких дорог:

• Достаточно прочные и не нуждаются в ремонте. Бетонное покрытие служит больше сорока лет и не нуждается в частом ремонте, а асфальт может послужить максимум десять лет, при этом каждый год нужно его ремонтировать.
• Транспорт расходует меньше топлива. Данное преимущество связано с тем, что при движении машин с большим грузом бетонная дорога не деформируется, и транспорту надо на двадцать процентов меньше топлива для передвижения.
• Устойчивы к экстремальным погодным условиям. На них не влияют сильные дожди либо сильно высокие (низкие) температуры воздуха.
• Сохранение экологии. Поскольку транспорт тратит меньше топлива для передвижения, то и окружающая среда загрязняется меньше.
• Экономное использование ресурсов природы. Бетон получают из известняка, в то время как асфальт – из нефти.

Недостатки:

• Стоимость. Цена бетонных покрытий гораздо выше, чем использование асфальта.
• Проблематичный ремонт. Если основание приходит в непригодность, то нужно менять целую плиту.
• Небезопасность передвижения. Когда приходят периоды дождей и сильных снегопадов, скольжение транспорта на таких дорогах наблюдается довольно часто.

Структура дорожного полотна

Структура имеет три слоя покрытия:

1. Дополнительный слой – земля, как основа для будущего дорожного полотна.
2. Подстилающий слой – основание под будущую укладку бетона, изготавливается опалубка.
3. Само бетонное покрытие, которое может насчитывать один или более слоев.

Также дополнительно могут возводить тоннели, обочины, мосты и опоры для них и т. д.

Как рельеф местности влияет на строительство?

Для бетонной автомобильной дороги используют самые разные технологии. Если бетонированная трасса строится в горной местности, то она повторяет рельеф. Когда строят автомагистрали, рельеф выравнивают, засыпая многочисленные впадины, срезая мешающие холмы. Довольно часто сооружают мосты и проводят тоннели. Чтобы машины могли двигаться на нормальной скорости, при строительстве избегают крутых поворотов и спусков во избежание аварийных ситуаций.

Технологический процесс заливки дороги

Укладка бетонной дороги состоит из ряда этапов:

1. Подготовка грунтового слоя. Прежде всего, грунт должен иметь плотную структуру. В случае если грунтовый слой будет недостаточной плотности, бетонированная часть разрушится. Грунтовое покрытие следует укатать, при этом постепенно подсыпая его, чтобы укатка была послойной. Грунт следует использовать во влажном состоянии. Если недостаточная влажность, используют воду. Если уровень влажности выше нормы, грунтовое основание следует подсушить, применяя рыхление, добавляя песок либо шлак.
2. Отвод воды. Подобную работу выполняют как в городских районах, так и сельских. Отвод осадков помогает повысить эксплуатационные сроки и обезопасить езду. Вода несет опасность на дороге для движущегося транспорта. Из-за брызг воды ухудшается обзор водителя, при понижении температуры на покрытии появляется лед. Чтобы этого избежать, дорожное полотно наклоняют, возможен вариант использования дренажных слоев. Возможные места скопления воды выравнивают с помощью грунта. За пределами города вода скапливается в кюветах (шириной от одного до двух с половиной метров), которые отводят воду в канавы, водоемы, русла реки. В населенных местностях вода уходит в городскую канализацию. Устройства, проводящие воду, постоянно очищают, чтобы они не теряли своей пропускной способности. Если вода просочилась в грунтовые шары, это несет прямую опасность для дорог, потому что дорожное покрытие может в итоге разрушиться.
3. Подстилочный слой. Подразумевает сооружение , толщина которой колеблется от двадцати до сорока сантиметров. Она препятствует выходу наверх влаги, а также улучшает дренаж. Подстилочный слой предотвращает появление впадин и трещин. Если в местности преобладают глиняный, торфяной грунты, которые накапливают воду, то их срезают, добавляя крупные камни и гравий. То есть, все зависит от грунтового типа и климатической зоны, на которой проводятся работы. Немаловажной является подкладка из геотекстиля между слоями. Материалы из камня нужно укрепить вяжущими веществами. Сюда относят цемент, шлак вперемешку с негашеной известью, золу. Слои тщательно укатываются, для того, чтобы нижние пласты были плотные.
4. Сбор опалубки. Ее делают из пиломатериалов с учетом высоты заливки (приблизительно 100 – 150 миллиметров). Когда выбирают высоту, учитывают тот факт, что на краях необходимы ребра, которые повышают прочность. Доски должны быть толщиной не меньше, чем пятьдесят миллиметров. Покрывают их специальным раствором, который потом облегчит отсоединение от бетона. В случае применения тяжелых уплотняющих машин, делают опалубку из стали, которая не деформируется и будет служить дольше. В своем основании она имеет подошву, которая повышает уровень устойчивости.

Опалубочные секции устанавливают в линию и хорошо закрепляют, чтобы те не развалились, когда бетон будут вибрировать тяжелые укладочные машины.

Технология использования плит в устройстве дороги

Изготовление имеет некую последовательность:

1. Температурные швы. Секции для заливки разделяют. Чтобы заполнить швы, используют материал, который поглощает энергию. Это могут быть как мягкая древесина, так и изоляционный картон. На глубине около сорока – пятидесяти миллиметров нужно сделать гидроизоляцию герметичным веществом, дабы предотвратить попадание мусора либо камней. В случае если упускают этот момент, то в дальнейшем во время расширения плит из-за камней верхнего слоя шва . При нормальном климате расстояние между швами должно быть где-то 20–30 метров. Уровень надежности для длинных плит — около 50%, для коротких – около 85%. Прочность характеризуется уровнем устойчивости к образованию трещин между периодами проведения ремонтных работ. Специальные стальные стержни «продевают» сквозь боковые грани с помощью специального механизма. Ширина двух дорожных полос колеблется в пределах 6 – 9 метров. Также между полосами делают усадочно – температурный шов, предотвращающий появление трещин.
2. Слой для подстилки. Его закрывают гидроизоляцией, иногда увлажняют. Заливка бетона происходит за один раз, быстро (из-за его короткой «жизнеспособности»). Разбавление водой запрещено, потому что теряются свойства материала. Бетон к месту строительства привозят прямиком с завода, где его замешивают. Когда смесь выгрузили, подъезжают специальные машины с лопастями, которые разравнивают участок. Все это происходит на мелких участках, где поочередно, хорошо прорабатывают каждый слой, чтобы везде был одинаковый уровень плотности. В случае применения арматуры для начала заливают слой где-то 40 мм. Поверх него идет сетка, а дальше заполняется опалубка.
3. Этап уплотнения бетонного слоя. Используют специальную вибрационную машину, которая впереди имеет разравнивающий и вибрационный брус. Уровень пластичности покрытия определяется такой характеристикой, как , не совсем жидкое состояние. Когда бетон слегка затвердел, его немного поливают водой во избежание появления трещин. Далее идет покрытие песком, мешковиной и другими материалами, чтобы избежать испарения.

Бетонным смесям нужно уделить достаточно внимания, так как их низкое качество может обернуться проведением постоянных ремонтов, которые стоят весьма дорого.

Для устройства покрытий полов чаще всего используется бетон. Материал обеспечивает высокую прочность конструкции, стойкость к агрессивным условиям эксплуатации. Технологии возведения напольных конструкций прекрасно изучены, не вызывают чрезмерных затрат и характеризуются широкой сферой применения.

Бетонные подстилающие слои устраиваются там, где в процессе эксплуатации возможно действие масел, растворов, растворителей, различных агрессивных жидкостей. Во всех остальных случаях можно обойтись устройством нежестких песчано-щебеночных, шлаковых, асфальтобетонных, глинобетонных подушек.

Толщина подготовки зависит от проектных нагрузок. Всегда учитываются характеристики грунтов и применяемых материалов . Впрочем, действующие нормы определяют минимальную толщину подстилающих слоев. Если они укладываются в помещении жилого и общественного назначения – это 80 мм, если в производственных – 100 мм.

На полах с уклоном, организованным стоком предусматривается совпадение швов с водоразделом, в остальных случаях – с деформационными швами здания

Бетон должен обеспечивать несущую способность подготовки. В качестве основного материала используют смесь класса В22.5. Менее прочный бетон (но не ниже В7.5) допустимо брать при невысоких эксплуатационных нагрузках, в частности, при низком растяжении в подстилающем слое.

Если условия эксплуатации таковы, что пол будет принимать резкие перепады температур, всегда проводят нарезку деформационных швов . Они размещаются с шагом 8-12 м во взаимно перпендикулярных направлениях.

Подготовка грунтов

Перед заливкой бетонной подготовки требуется подготовить грунтовое основание.

Принцип работ состоит в следующем:

• при необходимости проводится выемка растительного грунта;
• если выявлено высокое залегание водоносного горизонта, проводят мероприятия по понижению уровня грунтовых вод;
• пылевидные, глинистые и суглинистые грунты обязательно просушивают. Операция длится до тех пор, пока не будет восстановлена несущая способность;
• если пол устраивается в неотапливаемых помещениях + на пучинистых основаниях реализуется защита от деформаций;
• пористые грунты вынимают и заменяют на грунт с малой осадкой, либо проводится их закрепление;
• если основание отличается нарушенной структурой, либо оно насыпное, его следует очистить от мусора, примесей и уплотнить. В работу берут механические или ручные трамбовки. Ручной труд оправдан только в том случае, если оборудование может спровоцировать смещение примыкающих конструкций и фундаментов. По технологии грунты насыпают послойно (по 10 см), трамбуя каждый слой.

Поверхность грунтового основания должна соответствовать всем запланированным проектным отметкам. Опираясь на нижний уровень поверхности, грунт выравнивают, подсыпают, уплотняют. Если для устройства оснований применяются смеси грунтов, их укладывают слоями по 50-75 мм с послойным уплотнением.

Засыпка подстилающих слоев

При работе по грунту под бетонную подготовку укладывают подстилающие слои.

Работы реализуются следующим образом:

• на основу (подготовленную и выровненную) насыпают слой строительного песка. Его разносят по всей площади работ сплошным ровным слоем. Толщина одного слоя должна составлять 5-10 мм. Проводится уплотнение, для чего песок предварительно увлажняют;
• далее выкладывается щебеночный слой. Его подбирают по размеру, составу, укладывают и увлажняют. В итоге должен сформироваться равномерный сплошной слой, толщиной 80-200 мм. Щебень разравнивают и трамбуют механическим или ручным инструментом. Если используется гравий, он укладывается аналогичным образом;
• по сухим основаниям допустимо работать глинобитными смесями. Материал кладут слоем до 100 мм, уплотняя до выхода влаги на поверхность.

Если реализуется многослойная подготовка, каждый последующий слой укладывается после тщательной обработки предыдущего.

Чтобы улучшить сцепление в подстилающих слоях, между ними применяют увлажнение

Заливка бетонной подготовки

На место ведения работ материал может транспортироваться бетононасосами, тележками, самосвалами. Если конструкция не требует армирования, бетон укладывают непосредственно из тележек или самосвалов в центр участка заливки. Если предусмотрен армирующий слой, бетон выгружают опрокидыванием вбок . Если требуется, размещение арматурной сетки регулируется, но при заливке нельзя сдвигать арматуру с места. При больших объемах работ целесообразно использовать бетононасос, обеспечивающий равномерное распределение раствора.

Принцип работ в следующем:

• на основу выставляются маяки со строгим контролем горизонтали. В качестве основного материала можно использовать доски, ширина которых соответствует толщине бетонной подготовки, толщиной 4-6 см. На основании маяки фиксируют деревянными колышками, забиваемыми на глубину 30 см, с шагом 1.5 м. Вместо досок допустимо брать металлический швеллер;
• если на поверхности пола должен быть организован уклон, его обеспечивают на стадии подготовки, срезая верхнюю грань маяков по требуемому уровню;
• при большом объеме работ для устройства бетонной подготовки требуется возведение сборно-разборной опалубки, с надежной фиксацией всех элементов;
• бетон подается на поверхность. Бетонирование проводится полосами через одну;
• в первую очередь заливают полосы, удаленные от входа, последовательно приближаясь к нему;
• когда бетон схватился, приступают к обработке смежных незаполненных полос. Боковые грани готовых плит предварительно обрабатывают горячим битумом. Слой нанесения – 1.5-2 мм. Эти грани будут образовывать деформационные швы;
• приступают к формированию усадочных швов. Для этого в свежезалитую подготовку углубляют металлический профиль, толщиной 4-5 мм, шириной 80-100 мм. Профиль должен быть заглублен на 1/3 треть от толщины подготовки. Материал оставляют на 20-40 минут и убирают. Когда бетон созрел, усадочные швы заливают цементным раствором или горячей битумной мастикой.

После завершения работ поверхность обрабатывают затирочными машинами.

Гидроизоляция

Гидроизоляционный слой устраивается под бетонную подготовку при средней и высокой интенсивности воздействия воды и прочих жидкостей на пол (+ щелочей, растворов, кислот). Это могут быть полы неотапливаемых помещений, конструкции, устроенные на просадочных грунтах, полы по плитам перекрытий, зоны с риском капиллярного подсоса грунтовых вод. Кроме того, защита необходима, если бетонная подготовка размещается ниже уровня отмостки.

Выбор материала подчиняется указанным принципам:

• если требуется обеспечить защиту от действия воды, химически агрессивных жидкостей, можно применить такие материалы, как п/э пленка, пленка на основе поливинилхлорида, гидроизол;
• на фоне средней интенсивности действия сточных вод успешно работает оклеечная гидроизоляция. Допустимо работать битумными материалами, нанося их в 2 слоя. ;
• на фоне высокой интенсивности действия жидкостей на пол можно устроить оклеечную гидроизоляцию, но с увеличением количество слоев в два раза;
• под бетонную подготовку допустимо устраивать гидроизоляцию на основе щебня и прочих сыпучих материалов с последующей пропиткой горячим битумом.

Полимерная оклеечная гидроизоляция кладется в 1 слой

В последнем случае защиту устраивают после засыпки щебеночной подушки. Слой пропитывают автогудронатором или вручную. Горячий битум равномерно наносится на основу, слоем толщиной 5-6 мм. Если битумная пропитка устраивается в несколько слоев, по первому пускают песок (фракции до 5 мм) или каменную крошку . Проводят уплотнение катком, после чего реализуют второй слой толщиной до 0.25 мм, применяя присыпку песком.

Вне зависимости от используемых материалов, гидроизоляционный слой должен быть непрерывным, герметичным, выступающим над полом на высоту не менее 300 мм от уровня покрытия.

Принципы устройства обмазочной гидроизоляции:

• основа должна быть ровной, обеспыленной. Наносится грунт на основе битумных мастик или растворы на основе полимеров. Состав можно распределять вручную кистями или посредством распылителей;
• в итоге должен сформироваться ровный по толщине, одинаковый грунтовочный слой, в котором нет пропусков. Оптимальная толщина – 0.5-2 мм;
• следующие слои следует наносить только после полного высыхания предыдущих, что можно определить по прекращению отлипа;
• при работе со стыками, их покрывают мастикой и приклеивают полосы рулонного материала шириной 10-20 см, после чего наносится еще один мастичный слой.

Принципы работы с асфальтовой гидроизоляцией:

• материал может укладываться на горячие мастики, наносимые сплошным равномерным слоем. Нанесенный слой требует разравнивания, уплотнения гладилками или катками;
• следующий наносят после готовности нижнего, то есть полного остывания мастики;
• стыки устраиваются вразбежку, соблюдается нахлест в 200 мм;
• верхний слой защиты должен быть ровным, с соблюденной толщиной и уклоном;
• если работают холодными мастиками, принцип работ остается тем же.

Принципы работы с рулонной гидроизоляцией:

• материал допустимо приклеивать на холодные или горячие битумные мастики. Требования к подготовке основания остаются типичными;
• при использовании горячих мастик требуется подгонка полотнищ;
• рулон раскатывают по основе чтобы обеспечивался нахлест 100 мм;
• уложенный материал оставляют на 24 часа для устранения неровностей и волн. Температура в помещении не должна быть ниже +15 градусов;
• когда полотнища отлежались, их скатывают обратно, оставляя только первый продольный ряд и намечают направляющую линию приклейки;
• от наклеиваемого рулона отгибают примерно 0.5 м и наносят мастику. Материалом обрабатывается основание под рулоном;
• участок с мастикой приклеивают, плотно прижимая к основе, прокатывая катком от середины к краям;
• далее отворачивают оставшуюся часть и действуют аналогичным образом;
• кромки приклеенного материала прокатывают катком;
• следующий рулон приклеивают внахлест 10 см, соблюдая промазку краев и обработку катком. Далее действуют аналогичным образом, заполняя всю площадь работ;
• когда первый слой готов, приступают к устройству второго, соблюдая продольный нахлест 20 мм. Контролируют размещение швов вразбежку.

Если основа не имеет уклонов, рулонные материалы раскатывают по поверхности. При наличии такового – работают от пониженных участков к повышенным

Теплоизоляция

Эффективно применять теплоизоляционные материалы с высокой плотностью. Это могут быть маты или плиты на основе стекловолокна, минеральной ваты или более современного пенополистирола. Оптимальная толщина слоя при ведении работ – 100 мм.

Теплоизоляцию вплотную укладывают на основание, обеспечив плотное прилегание стыков . В качестве альтернативы допустимо применять насыпную теплоизоляцию на основе керамзита. Его наносят на основу слоями, с последующим разравниванием и уплотнением.

На участках примыкания конструкции к стенам и прочим вертикальным поверхностям, следует оставить зазор, который закрывается лентой звукоизоляционного материала.

Технология устройства бетонного покрытия

Полы с бетонными покрытиями – это конструкции общего назначения, успешно эксплуатируемые как в общественном строительстве, так и на производстве. Грамотно сделанный пол способен противостоять высоким механическим нагрузкам, действию растворов, масел, солей, воды. На практике готовая система способна выдерживать нагрев вплоть до 100 градусов.

Бетонное покрытие может быть устроено по грунту, по подстилающей бетонной подготовке, по цементно-песчаным стяжкам М150 и выше, по ж/б плитам перекрытий. На месте ведения работ должен соблюдаться оптимальный температурный режим – не ниже +5 градусов, вплоть до набора раствором половины проектной прочности.

Материалы для приготовления бетона:

• портландцемент не ниже М400 по марочной прочности;
• гравий или щебень. Крупность не должна быть больше 15 мм, либо 0.6 от толщины покрытия. Следует рассчитывать на средний расход в районе 0.8 куб.м на один куб бетона;
• средне- или крупнозернистый песок;
• вода.

Если требуется устройство безыскрового бетонного покрытия надо использовать песок и щебень на основе мрамора или известняка, которые не дают искру при ударе металлическими предметами.

Марка бетона не может быть ниже М200. Контролируется подвижность раствора – 2-4 см . В рецептуру допустимо вводить пластификаторы С-3 или другие модифицирующие добавки, что позволит сократить трудозатраты при укладке.

Последовательность укладки бетонного покрытия:

• приступая к работам основу очищают от пыли и грязи;
• если на нижележащем слое успели образоваться масляные пятна, их следует удалить специальными готовыми растворами либо раствором кальцинированной соды (5%). После обработки участок промывается водой;
• если укладка ведется по сборным плитам перекрытий, щели. . Заполнение производится заподлицо с поверхностью плит.

Выемки, монтажные отверстия подлежат заделке, для чего готовят цементно-песчаный раствор М150, не ниже

Приступают к установке маяков, используя либо стальные трубы, либо деревянный брус, либо металлический профиль. Диаметр и высота материала должны соответствовать проектной толщине покрытия.

Первый ряд маяков выкладывают с отступом от стены, равным 0.5-0.6 м. Последующие – параллельно ему с шагом до 3 м. Допустимо проводить раскладку сразу по всему участку работ или отдельными картами, со стыковкой по оси и смещением на ширину рейки.

Для фиксации берут цементный раствор. Направляющие выравнивают по уровню, в соответствии с ранее нанесенной разметкой. Для корректировки положения применяют легкие удары молотка либо давление руки. Горизонтальность проверяют рейкой или специальными приборами.

Последующий ход монтажа таков:

• до заливки бетона основу обильно увлажняют. К моменту укладки раствора поверхность должна быть влажной, но без излишков воды;
• далее определяют фронт работ, рассчитывая скорость приготовления бетона, укладку, период начального схватывания;
• раствор поставляют на площадку от бетоносмесительного узла автобетоносмесителями. Если заливка ведется по первым этажам, раствор выгружают непосредственно на полосу бетонирования. Если работы ведутся вторым и верхним этажам, раствор перемещают в перегрузочные бункера и порционно подают к участку работ подъемниками, кранами;
• раствор кладут между маяками, через одну полосу;
• слой разравнивают лопатами или специальными скребками так, чтобы он превышал маяки на 3-5 мм;
• незаполненные полосы заливают после демонтажа маяков, используя готовые полосы как направляющие и опалубку.

Уплотнение реализуется с участием виброреек, передвигая их вдоль маяков. Если толщина конструкции невелика, время вибрации сводят до минимума , — действуют до тех пор, пока на поверхности не образуется влага. Избыточное вибрационное воздействие может вызвать оседание крупного заполнителя и расслоение бетона.

Оптимальная скорость передвижения виброрейки устанавливается в пределах 0.5-1 метр в минуту. Перемещая инструмент, у его нижней кромки должен собираться валик высотой 2-5 см. В пристенных зонах, на участках возле колонн уплотнение реализуется ручными трамбовками, массой не менее 10 кг.

Если в ходе заливки были допущены перерывы, перед возобновлением укладки вертикальные кромки успевших затвердеть покрытий обеспыливают, очищают и промывают водой. Там, где размещаются рабочие швы, уплотнение и заглаживание реализуется до тех пор, пока шов станет незаметным.

Методика вакуумирования при устройстве бетонных полов

При укладке бетонных покрытий на бетонную подготовку, есть смысл обратиться к методике вакуумирования. В этом случае покрытие выполняется одновременно с подстилающим слоем. В результате прочность поверхностного слоя усиливается на треть по сравнению с исходными показателями. Формируется высококачественный пол с отличными физико-механическими характеристиками.

Согласно технологии, на основание укладывается жидкий бетонный раствор, проводится уплотнение . При помощи специального оборудования из толщи бетона извлекают лишнюю воду, что работает на прочность и жесткость слоя.

Рецептуру бетона подбирают с опорой на качество портландцемента и имеющихся заполнителей. Но,

Чтобы обеспечить максимальный уплотняющий эффект, сначала в состав бетона назначают повышенное содержание растворной части

Суть метода вакуумирования состоит в следующем:

• бетонный раствор замешивается с избыточным количеством воды так, чтобы осадка конуса достигла 9-11 см;
• смесь выгружают на место укладки и равномерно разравнивают по всей площади;
• после заливки раствор уплотняется виброрейкой, если толщина слоя не превышает 10 см. На более толстых стяжках и при наличии армирования дополнительно привлекают глубинные вибраторы;
• на выровненный и уплотненный слой кладут отсасывающие маты и подключают через рукав к вакуумному оборудованию;
• фильтрованное нижнее полотнище матов кладут прямо на свежий бетон;
• верхнее полотнище раскатывают, приглаживая щетками или валиками. Работу начинают от середины полотна, что хорошо повлияет на герметизацию в системе в процессе вакуумной обработки.

Если по поверхности укладываются два и более полотнища, они должны размещаться с нахлестом не менее 3 см. Верхний край должен перекрывать нижний на 10-15 см. Далее начинают вакуумирование. Продолжительность технологии рассчитывается так: 1-1.5 минуты на 1 см слой бетона.

Когда движение воды не наблюдается, обработку прекращают. Бетон должен набрать плотность, при которой на нем остается лишь слабый след. Отсасывающие маты снимают.

После вакуумной обработки можно сразу приступать к заглаживанию. В первый раз работают затирочными машинами с дисками, второй раз – лопастями.

Первичная обработка бетонных полов

Когда залитый слой достаточно уплотнен и успел схватиться, можно приступать к первичной обработке. Готовность покрытия можно определить так, — при хождении по нему должны оставаться легкие следы.

Основное рабочее оборудование – заглаживающие, затирочные машины, с установленными затирочными дисками . Операция помогает исправить мелкие дефекты, которые могли быть допущены в ходе заливки и уплотнения, после обработки образуется отделочный горизонт.

Вторичная затирка возможна спустя 1-6 часов. Вместо дисков рабочим органом выступают лопасти. По труднодоступным участкам работают вручную или затирочной машиной для обработки цементных стяжек. Такие зоны подлежат первоочередной затирке в виду быстрого схватывания.

Уход

Бетон – это тот материал, который должен созревать во влажных условиях. Чтобы обеспечить такую среду поверхность прикрывают влажной мешковиной, влажными опилками, поддерживая материал в таком состоянии на протяжении 7-10 суток .

Частота увлажнения подбирается с опорой на температурно-влажностные условия, однако материал не должен пересыхать даже частично

Шлифовка и фрезерование бетонных полов

Такой тип обработки требует освобождения основания от мусора, механизмов и приспособлений. В процессе фрезеровки следует применять обычные алмазные круги или фрезы, диаметром 250-500 мм.

Фрезеровку реализуют по параллельным полосам, перекрывая край полосы при следующем подходе на 2-3 см. За один проход можно работать на глубину 2-7 мм, ориентируясь на механические и физические характеристики бетона. Цель такой обработки – полное оголение зерен заполнителя, то есть поверхность должна достигнуть такой прочности, когда невозможно его выкрашивание.

Работы обычно ведутся в две стадии. На первом этапе фрезеровальной машиной снимается слой 3-5 мм за один проход. Далее реализуют шлифовку в 1-2 прохода, применяя шлифовальные машины. При обработке следует вовремя организовывать тщательную уборку поверхности.

Финишная обработка

Финишная обработка позволяет улучшить эксплуатационные характеристики бетонных полов. При выборе материалов ориентируются на условия, при которых будет работать конструкция.

Действовать можно следующим образом:

• поверхностная пропитка флюатами . Покрытие наносят не ранее, чем через 10 суток после заливки раствора. В помещении соблюдается температурный режим – не ниже +10 градусов. Перед работами основу требуется просушить и тщательно очистить строительными пылесосами. Материал наносят до тех пор, пока бетон не перестанет его впитывать. Практика показывает, что для этого достаточно три подхода с интервалом в 24 часа;
• пропитка уплотняющими составами . Для этих целей используют жидкое стекло, водные растворы хлористого кальция. Обработку выполняют в три подхода с суточным интервалом. Когда обработка завершена, бетон требуется промыть водой;
• внесение топпингов . Для упрочнения применяются специальные сухие смеси (корундовые, кварцевые, металлические). Тип материала выбирается с опорой на проектные нагрузки. Топпинги наносятся на свежий бетон после первичного схватывания в два подхода, используя бетоноотделочные машины;
• в качестве защитного слоя можно использовать полиуретановый, эпоксидный лак . Материал наносится на бетон в период начальных сроков твердения, непосредственно после завершения операции шлифования. Перед работой пол очищают промышленным пылесосом, обрабатывают увлажненной ветошью и грунтуют тем же лаком, но разбавленным растворителем. Составы разносят кистями, валиками или распылением. Соблюдается послойная сушка, в течение которой поверхность защищается от увлажнения.

Помимо полиуретановых лаков для устройства верхнего слоя можно использовать полимерные покрытия (эпоксидные, акриловые). Окрасочные слои наносят тонким слоем, толщиной не более 0.3 мм . Если требуется декоративный эффект, хорошим выбором будут наливные полы, образующие бесшовную матовую поверхность. В условиях высоких нагрузок можно обратиться к устройству высоконаполненных покрытий.

В помещениях жилого типа выбор финишного покрытия практически не ограничен, — это может быть плитка, ламинат, ковролин, пробка, линолеум…

Техника безопасности

При устройстве бетонных полов всегда соблюдаются правила техники безопасности в строительстве. Все рабочие должны быть ознакомлены с условиями ведения работ, проводится инструктаж, обучение обращению с оборудованием и инструментом.

Устройство полов выполняется с использованием технологической оснастки. Применяются средства индивидуальной и коллективной защиты, ручной строительный инструмент. Рабочее место в труднодоступных местах должно быть хорошо освещено.

При укладке гидроизоляции на горячих битумных мастиках необходима особая осторожность. В закрытых помещениях обеспечивается проветривание. Недопустим длительный контакт цементных смесей с кожей.

Стоимость устройства покрытий бетонных полов

Технология устройства покрытий бетонных полов доступна и не требует слишком высоких затрат. В среднем, финансовые затраты на укладку 1 кв.м. «под ключ» начинаются от 850-1100 рублей. К этой стоимости можно смело прибавить издержки на закупку и доставку материалов.

Оборудование, инструмент

Бетонные работы реализуются с участием стандартно набора машин и инструментов.

На строительной площадке должен быть скомпонован такой набор:

• в случае самостоятельного приготовления растворов требуются бетономешалки;
• предварительное уплотнение грунтов, подстилающих слоев реализуется механическими трамбовками;
• уплотнение заливки реализуется виброрейками, глубинными вибраторами;
• финишная обработка проводится с участием затирочных, шлифовальных машин;
• для очистки и обеспыливания применяют промышленные пылесосы;
• нивелир, уровень – инструмент для проведения замеров, контроля горизонтали, ровности конструкции;
• лопата, чистая тара, шпатели.

Выводы

Устройство покрытий бетонных полов должно быть реализовано в строгом соответствии с технологическим процессом. Качественный результат достигается с профессиональным трудом, с поэтапным контролем качества выполнения работ.

Устройство промышленных бетонных полов в деталях показано в видео: