» » Монолитные полы

Монолитные полы

19.04.2016

Бетонные и мозаично-бетонные покрытия полов с прочностью бетона при сжатии до 30 МПа в основном применяются для промышленных предприятий ведущих отраслей промышленности.
Технологическая схема устройства бетонных полов включает очистку основания от загрязнений, обеспыливание и увлажнение, укладку верхнего лицевого слоя из малоподвижной бетонной смеси с осадкой конуса 4—5 см, разравнивание ее вручную и уплотнение с помощью виброреек. Для улучшения качества поверхности, повышения износостойкости и некоторого снижения пылеотделения покрытие может быть отшлифовано мозаично-шлифовальной машиной.
В связи с автоматизацией производства, появлением робототехники, необходимостью повышения механических нагрузок бетонные полы, устраиваемые по традиционной технологии, не соответствуют эксплуатационным требованиям по прочности, износоударостойкости и долговечности. Поэтому решение задачи создания бетонных покрытий полов с повышенными прочностными эксплуатационными и качественными характеристиками при меньших трудозатратах осуществляется несколькими путями.
Прежде всего к ним относится применение механизированных способов устройства бетонных полов из жестких бетонных смесей, позволяющих с меньшими затратами ручного труда достигнуть повышения прочностных и эксплуатационных качеств. В ГДР, например, при устройстве бетонных полов применялся высокопроизводительный комплект оборудования для работы с жесткими смесями, позволяющими в результате пониженного В/Ц значительно повысить прочностные свойства бетонов. Однако при этом способе весьма сложно подавать бетонную смесь к месту работы, особенно в многоэтажных зданиях, и разравнивать ее.
В практике строительства все более широко распространяется вибровакуумный способ бетонирования полов из пластичных смесей, позволяющий улучшить качественные и прочностные характеристики полов, снизить трудозатраты и ускорить ввод их в эксплуатацию. При этом существенно улучшается отделка поверхности бетона, повышается его износостойкость, так как литой бетон практически не отделяет воду.
При укладке обычным способом достигается прочность бетона до 40 МПа, а с виброуплотнением — до 70 МПа. С помощью комплекта оборудования, включающего виброрейки длиной 12 м, вакуумный насос, вакуум-маты и затирочную машину, удается повысить прочность бетона при сжатии на 130—150%, износостойкость в 2—2,5 раза и уменьшить усадку почти вдвое.
Укроргтехстроем на базе этого оборудования разработана новая технология устройства мозаично-бетонных полов, позволяющая сократить расход мраморной крошки до 30% и на 20—30% повысить прочность и износостойкость мозаичного бетона при одновременном сокращении трудозатрат и ручного труда. Эта технология заслуживает внимания и распространения ее в значительно больших масштабах, чем это имеет место в настоящее время.
Одним из перспективных путей совершенствования технологии устройства бетонных полов, которому уделяется все большее внимание в отечественной и зарубежной практике,— введение в бетонные смеси различных полимерных добавок — суперпластификаторов. Это позволяет получить высокоподвижные смеси, управлять структурой и свойствами бетона, повышать его прочность или снижать расход цемента без изменения прочности.
В настоящее время суперпластификаторы производят более 30 зарубежных фирм. Как правило, это водные дисперсии продуктов поликонденсации нафталиноформальдегидных и меламиноформальдегидных смол. Такие бетонные смеси являются саморастекающимися и требуют минимальных затрат ручного труда для распределения их по ширине и длине полосы бетонирования.
Использование литых смесей не только сокращает трудозатраты, но и улучшает условия труда вследствие уменьшения шума и вибрации.
В зарубежной практике объем таких бетонных полов постоянно возрастает. Так, фирма «Сибо бетон» (ФРГ) выпускает ежегодно для этой цели около 2 млн. м3 товарного бетона, 40% которого укладывается с использованием суперпластификатора «Мелмент Л-10».
Важнейшее преимущество суперпластификаторов перед обычными пластификаторами типа сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ) — то, что, несмотря на сильное разжижение бетонной смеси, они не снижают прочности бетона. Кроме того, суперпластификаторы могут обеспечить снижение водопотребности бетонной смеси на 20—25% и более, в то время как обычные всего на 8—10%. При этом на класс и более повышается прочность бетона на обычных цементах.
В России на основе модифицированных нафталиноформальде-гидных смол разработано несколько видов суперпластификаторов. Так, используя суперпластификатор С-3 с цементом марки 400, можно получить бетон прочностью до 63 МПа с одновременным сокращением расхода воды на 12—16% и повышением подвижности бетонной смеси с 4—5 см до 7—8 см; при этом время формования сокращается в 2 раза. Обычная дозировка добавок суперпластификатора составляет 1—3% по массе цемента. Преимущества, создаваемые пластификаторами, значительно окупают некоторое удорожание бетонной смеси.
К концу двенадцатой пятилетки выпуск суперпластификатора С-3 будет доведен до 300 тыс. т в год, что позволит ежегодно укладывать до 70 млн. м3 пластифицированного бетона с предполагаемым технико-экономическим эффектом свыше 200 млн. руб. в год. Исследования ЦНИИПромзданий показали возможность и целесообразность использования при устройстве полов в качестве суперпластификатора диспергатора нафталинформальдегида (НФ), выпускающегося отечественной промышленностью и близкого по технологии получения к составу С-3. Применение НФ в количестве 2,5—4,5% дает возможность повысить прочность на сжатие бетона на 1—1,5 класса и получить износоударостойкие покрытия полов. При этом его стоимость (290 руб/т) примерно на 20% ниже, чем С-3. Наиболее благоприятное сочетание технологических, прочностных и эксплуатационных свойств бетона, главным образом, износо- и трещиностойкости, удается получить при использовании комплексных добавок, в состав которых входят пластифицирующие добавки совместно с ускорителями твердения, структурообразующими добавками в виде водорастворимых смол и эмульсий. Понижение трещиностойкости бетона обусловлено сочетанием малой прочности на растяжение с низкой предельной растяжимостью и неравномерной усадкой.
В качестве полимерных добавок в России и за рубежом чаще всего применяют водные дисперсии эластомеров (ПВА, латексы) и водорастворимые смолы (ДЭГ, ТЭГ и др.). Использование указанных добавок приводит к повышению пластифицирующего эффекта, плотности и износостойкости бетона. Однако введение их повышает в ряде случаев деформативность, снижает прочность бетона в условиях влажной среды и замедляет процесс твердения.
Особенно это относится к водным дисперсиям эластомеров, в противоположность которым водорастворимые смолы значительно больше уплотняют бетон в условиях высокой влажности. Помимо прочности полимерные добавки оказывают заметное влияние на деформативность бетона. Микрокристаллическая структура цементного камня в этом случае становится более однородной и предельная растяжимость раствора возрастает в 1,5—2,5 раза, хотя по абсолютной величине остается весьма малой. Усадка бетона с добавками дисперсии полимеров выше, чем у обычного бетона, в то время как добавки водорастворимых смол значительно снижают линейные усадочные деформации.
Однако дефицитность полимеров ограничивает возможность их широкого применения. Для улучшения упругопластических свойств бетона ЦНИИПромзданий предложены добавки на основе продуктов переработки вторичного сырья, в качестве которого используется регенерат резины от вышедших из эксплуатации изношенных шин. Введение в бетонную смесь резиновой дисперсии в количестве 5—15% по массе цемента повышает прочность бетона на растяжение не менее чем в 1,5 раза, а прочность на изгиб в 2 раза, что положительно сказывается на росте трещиностойкости. Кроме того, при использовании резиновой дисперсии свежеуложенный бетон приобретает упругость, обеспечивающую возможность передвижения по нему до отверждения.
На предприятиях тяжелого, энергетического и транспортного машиностроения, черной металлургии и других производствах с тяжелыми нагрузками требуются высокопрочные (класса не менее В 40) и высокоизносостойкие полы, стойкие к воздействиям от движения транспорта и ударных нагрузок. Из-за дефицитности высокомарочного цемента и прочного фракционного заполнителя значительно возрастает применение для таких полов чугунных и стальных плит, при которых расход металла достигает 30 кг на 1 м2 пола.
Быстрая изнашиваемость обычных бетонных покрытий приводит к высокой запыленности помещений и, как следствие, к нарушению режима работы автоматизированного оборудования. Предельно допустимая истираемость высокомарочных бетонов классов В 35 — В 40, равная 3 мм, может быть достигнута только при тщательном подборе гранулометрического состава высокопрочного заполнителя, качественном уплотнении бетона и оптимальном режиме его твердения, что обеспечить в реальных условиях строительства практически невозможно. В противном случае толщина ослабленного верхнего слоя бетона может достигать 5 мм. Удаление этого слоя бетона шлифованием — операция дорогостоящая, связанная с большими трудозатратами. Один из путей упрочнения этого слоя — пропитка его различными составами, в том числе жидким стеклом, флюатами (кремнефтористоводородная кислота и др.), поливинилацетатной дисперсией, латексами, полиуретановыми лаками, эпоксидной смолой, разжиженной ацетоном и др.
Исследования ЦНИИПромзданий показали, что наибольший эффект упрочнения наблюдается при бетонах классов В 7,5 — В 15, у которых стойкость к истиранию может быть повышена в 1,5 раза. При этом наиболее существенное снижение истираемости дает пропитка бетонов полимерными составами, в первую очередь, эпоксидными композициями и водорастворимыми полимерами.
Однако полы из бетона низких классов, упрочненные пропиточными составами, по ударостойкости и износу все-таки не удовлетворяют современным требованиям по пылеотделению, предъявляемым предприятиями машиностроительной промышленности и черной металлургии, а при применении бетонов высоких классов этот способ упрочнения вообще малоэффективен. Для повышения износостойкости и твердости бетонных полов, эксплуатирующихся в таких условиях в России и за рубежом (ГДР, ФРГ, Англия, Франция, США и др.), используют метод упрочнения верхнего слоя пола путем введения заполнителей, представляющих собой смесь фракционированного чистого кварцевого песка с особо твердыми материалами, такими, как корунд, карборунд, металл и др. Полы могут выполняться в виде однослойного и двухслойного покрытия. Износостойкость упрочненного таким образом бетонного покрытия в 3—4 раза выше обычного и в 2 раза выше вакуумированного.
В ГДР для ряда производств с высокими требованиями по износостойкости выполняются бетонные полы толщиной 50—60 мм с применением преимущественно чистого кварцевого песка, так как введение в больших количествах особо твердых заполнителей ведет к значительному удорожанию. В соответствии со стандартом ГДР показатель износа таких полов 7 см3/50 см2, в то время как полимербетон на эпоксидном связующем только 4 см /50 см2.
Более экономичны двухслойные покрытия, поскольку нижний основной слой выполняется из обычного бетона с прочностью не менее 30 МПа, а верхний слой толщиной до 10 мм — из смеси чистого кварцевого песка и особо твердых заполнителей. Верхний слой укладывают по свежеизготовленному бетонному слою до момента его схватывания и заглаживают затирочной машиной до тех пор, пока не перестает выделяться вода из нижнего слоя. Показатель износа таких покрытий 3—4 см3/50 см2.
По данным акционерного общества «Лохья» (Финляндия), кварцебетонные полы толщиной 10 мм, уложенные по свежеприготовленному вакуумированному бетону, имеют твердость свыше 60 МН/м2, в то время как обычный вакуум-бетон — не более 50 МН/м~, а износостойкость его на 80% выше, чем обычного бетонного пола.
В некоторых зарубежных странах для этих целей выпускают готовые сухие смеси из металлических и инертных материалов требуемой гранулометрии. К ним относятся покрытия типа «Металкор» (Италия), «Топе», «Гарнолитик» (Англия), в которых упрочняющий состав представляет собой смесь железистых и инертных порошков со специальными присадками, способствующими улучшению сцепления с цементом. Такая смесь втирается в слегка схватившуюся поверхность свежеуложенного бетона за два-три приема, повышая, по данным фирм, его прочность в 4—8 раз.
Американская фирма «Мастер билдерс» выпускает три вида металлосодержащих составов для упрочнения полов. Состав «Мастерплейт» наносят в виде сухой смеси на поверхность пластичного бетона, «Мастер топ 100» укладывают поверх схватившегося или затвердевшего бетонного основания по стяжке из эпоксидной смолы, состав «Анвил-топ» может быть использован по основанию как из свежеуложенного, так и затвердевшего бетона.
Сухой пигментированный ускоритель твердения «Мастерплейт» сочетает в себе железистый заполнитель и вяжущее, что повышает долговечность пола в несколько раз. В процессе производства работ такая смесь механически распределяется по поверхности в два приема, образуя упрочненный верхний слой толщиной 3,2 мм. В сравнении с природным каменным железистый заполнитель из-за ковкости придает полу повышенную стойкость к ударным воздействиям и исключает пыле-образование.
Монолитные полы

ЦНИИПромзданий разработаны рецептура упрочняющих смесей, содержащих цемент с металлическим порошком или окалиной, а также технология устройства таких бетонных полов. Исследования показали, что составы с соотношением цемента и окалины 1:2,5 и более имеют недостаточную прочность, а увеличение расхода цемента повышает усадку. Снижение усадки наиболее эффективно достигается в результате применения диспергатора НФ в количестве до 5%, обеспечивающего требуемую пластичность смеси при В/Ц до 0,4.
При устройстве полов смесь втирается в незатвердевшую поверхность бетона с помощью механических заглаживающих устройств. После затвердевания образуется пол с бронированной поверхностью, имеющий высокую прочность и исключительную стойкость к износу (табл. 62).
Традиционные бетонные полы в большинстве случаев выполняют двух- и трехслойными (подстилающий слой, стяжка, покрытие с отделкой), что требует больших затрат труда на качественную подготовку оснований и устройство покрытий. Упрочнение верхнего слоя позволяет выполнять пол в один слой за одну рабочую операцию и снизить трудозатраты до 40%.
Полы с верхним слоем, упрочненным металлическим порошком, впервые выполнены в цехе холодной прокатки динамной стали Новолипецкого металлургического комбината. Расход металла в среднем 6 кг/м2, т. е. в 5 раз меньше, чем у полов из металлических плит.