Betoneerimine

Materjalid, keskkonnaklassid

Kursuse teema koostamisel on kasutatud kirjastus Ehitame raamatut "Betoonitööd" Tallinn 2008. Kasutatud fotode, jooniste ja skeemide autoriks on kursuse koostaja, kui ei ole märgitud teisiti.
Betooni koostis:

• killustik
• tsement
• liiv
• vesi
• lisandid (plastifikaatorid, aeglustid, kiirendid jne.)

Betooni tugevus on sõltuvuses betoonis olevast vee ja tsemendi suhtest .

Betooni kivinemisel toimub tsemendi hüdratatsioon, mille tulemusel tekkib tahke tehiskivi. Reaktsioon on eksotermiline ehk siis protsessi käigus eraldub soojust. Betoonis (tsemendi taignas) toimuvad protsessid: millal betoon tahkub, millal tardub ja millal kivineb, on toodud Skeemil 1. Tardumisperioodi vältel on võimalik betooni paigaldada, kivistumisperioodil ei ole paigaldus enam võimalik. Tavalisel tsemendil on temperatuuril +20 kraadi betooni tardumisaeg 2-4 tundi.


Skeem 1; Allikas: Betoonitööd

Betooni kivinemise käigus ei tohi tõusta temperatuur üle +50 kraadi. Kui see juhtub, on oht, et betoon kaotab oma lõpptugevusest kuni 30%.

Vee ja tsemendi massi suhet nimetatakse vesitsementteguriks. Tegur on üks olulisemaid betooni lõppomadusi mõjutav tegur. Mida suurem on vesitsementtegur, seda halvema kvaliteediga on betoon, suure puudusena tekkib konstruktsiooni pragunemise oht betooni tardumise faasis.

Betooni valmistamisel lähtutakse betooni vajalikust tugevusest. Betooni tugevusklassi valikul on määrav betoon tarindile kehtestatud keskkonna klass (vt. sellelt viitelt). Tihti esineb olukordi, kus konstruktsiooni tugevuse seisukohalt ei ole vajalik kasutada kõrget betooni marki, kuid tulenevalt keskkonnaklassist ei ole võimalik valmistada nõrgemat betooni, näiteks keskkonna klassi XC 3 puhul tohib olla minimaalane betooni tugevus C30/37. Esineb olukordi, kus betoonile on esitatud mitu tingimust, näiteks XC2 ja XF3, sellisel juhul tuleb betooni tugevuseks valida tugevaim keskkonna klassi tingimusest tulenev betooni mark (toodud näite puhul C30/37). Keskkonna klassist tulenevalt määratakse ka sarrusele vajalik kaitsekiht.

Betooni tugevuse iseloomustamiseks on levinud Eestis kaks võimalikku tähistust.
Ühe laialt levinud võimalusena on betooni tugevusklassi iseloomustamiseks kasutatakse C tähistust, kus on ära toodud betooni survetugevus (MN/m²=MPa) silindrilise(Ø150x300mm) ja kuubiku (150x150x150mm) puhul näiteks C30/37.
Teise võimalusena on kasutusel ka tugevusklassi iseloomustajana K tähis, lähtuvalt Soome raudbetooninormidest B4.

Et mõista seoseid kahes süsteemi vahel, kasutatakse ülemineku tabelit C ja K tähiste vahel. Tabel on toodud Skeemil 2
; Allikas: B205 (Skeemil 2 on halvasti loetav tähis K35)

Skeemil 1 on toodud CEN tähistuse järgi tugevusklass C28/35, Eestis kasutatakse sellise betooni tähistuse korral betooni C30/37, CEN tähis 32/40 ei ole üldiselt kasutusel.

Betoneerimise vahendid ja masinad

Betooni tarnimise masinad:

• Betooni mikser - masin, millega veetakse betooni
• Väike betooni pump koos betooni mikseriga ehk pumi - betooni vedamiseks ja pumpamiseks, reeglina kuni 30 m³ betooni pumpamiseks. Pumi on toodud Fotol 1.

Foto 1

• Betooni pump - suurema kogus betooni pumpamiseks, masin ise betooni ei vea. Pump ja mikser on toodud Fotol 2.

Foto 2

Talvetingimustes peab arvestama, et külmema ilmaga kui -15 kraadi võivada tekkida masinatel külmast põhjustatud probleemid (betoon külmub trassis, hüdroajamid ei tööta korrektselt), seetõttu on soovitav planeerida betoneerimist soojema ilmaga.

Betooni vastuvõtu anumad:

• Betooni kolu ehk koonus - kraanaga tõstetava 1-2m³ betooni mahutav anum, mis on varustatud allosas paikneva siibriga. Kolud on tihti varustatud "kummisukaga", mille abil saab betooni suunata kitsastesse tarinditesse, näiteks postidesse. Koluga betoneerimine on toodud Fotol 3

Foto 3

Lisaks Fotol 3 toodud kolule võib kasutada betooni transpordiks objekti siseselt erineva mõõduga metallkaste.

Betoneerimise brigaadi koosseis

Sõltuvalt betoneeritavast konstruktsioonist on betoneerimisbrigaadi liikmete arv erinev.

Seinte betoneerimine:

• betooni vastu võtmine pumbaga - 1 mees
• betooni tihendamine vibraatoritega - 2-3 meest

Postide betoneerimine:

• betooni vastu võtmine pumba või koluga - 1 mees
• betooni tihendamine vibraatoriga - 1 mees

Põrandate ja vahelaeplaatide betoneerimine:

• betooni vastu võtmine - sõltuvalt betooni trassi pikkusest 1-3 meest
• betooni tihendaja vibraatoriga - 1-2 meest
• kõrguste märkija - 1 mees
• lattija ehk pinna tasandaja - 1-2 meest
• lattijate abilised labidamehed - 1-2 meest

Betooni tihendamine

Betooni tihendamine ehk betooni vibreerimine.

Betooni tihendamisel kasutatakse peamisel kahte tehnoloogiat:

• betooni tihendamine raketise külge kinnitatud vibraatoritega
• betooni tihendamine sisevibraatoritega ehk nuivibraatoritega.

Betooni tihendamine välivibraatoritega ei ole väga levinud.

Nuivibraatorite puhul peab arvestama võimalustega, kus viiakse vibreerimist läbi. Enne seadmete valikut tuleb leida vastus järgnevatele küsimustele:

• millise läbimõõduga vibraatorit on võimalik kasutada (kas tarindis on piisavalt ruumi)
• millise pikkusega peavad olema vibraatori ¨kõrid¨ - lae plaatide puhul on kasutusel lühikese kõriga vibraatorid, kõrgete seinte puhul on kasutusel kuni 6 meetri pikkuse kõriga vibraatorid.

Tööpõhimõtte järgi eristatakse kahte tüüpi vibraatoreid:

• kõrgsagedus vibraator, mille töö organis asub mootor, mis tekitab vibratsiooni
• rootorvibraator - mootoriga on ühendatud painduv ajami võll, mis tööorganis käitab ekstsentrikut, mis tekitab vibratsiooni

Kõrgsagedusega töötavate vibraatoritega on võimalik kasutada pika ¨kõriga¨ ja suure läbimõõdulisi (kuni 70 millimeetrit) vibraatoreid. Rootorvibraatorite puhul on võimalik kasutada suuri läbimõõte lühikeste ¨kõride¨ puhul, pikkade ¨kõride¨ puhul on võimalik kasutada kuni 30 millimeetrise läbimõõduga tööorganeid.

Töö läbi viimisel peab arvestama, et vibraator suudab tihendada betooni enese ümber läbimõõduga, mis on võrdne kaheksa korda vibraatori läbimõõt. Näiteks tihendades seina vibraatoriga, mis on läbimõõduga 40 millimeetrit, peab tihendama vahemaaga 8x40=320millimeetrit. Siinkohal peab arvestama, et seina paksus ei tohi ületada 300 millimeetrit. Plaatide ja lagede puhul moodustatakse ruudustikud vastavalt eelnevalt toodud vahemaa arvutuse loogikale.

Värske betooni tugevuse määramine, betooni katsekehad

Värske betooni lahti rakestamise alustamiseks on vaja teada, milline on betoonis tugevus.
Üldiselt on levinud järgnevad väärtused, millal tohib konstruktsiooni lahti rakestada:

• 30 % normtugevusest peab olema, vertikaalkonstruktsiooni lahtirakestamiseks (seinad, postid)
• 50 % normtugevust peab olema, et konstruktsioon suudaks vastu võtta jõud, mis on põhjustatud omakaalust
• 70 % normtugevusest peab olema, et konstruktsioonil oleks võimaldada järeltoed, lubatud on konstruktsiooni vähesel määral koormamine.

Betooni tugevuse määramiseks on kasutusel mitmeid võimalusi. Kõige kindlam moodus on puurida välja proovitükk ja see laboris katsetada. Tehniliselt on see tülikas ja tihti ei ole võimalik konstruktsiooni kahjustada proovikeha välja puurimisega.

Üks võimalus betooni tugevus kindlaks teha on Schmidt´i haamri katse, kus olemasoleva konstruktsiooni pinda katsetatakse spetsiaalse vahendiga, mis registreerib betooni tugevuse. Instrument registreerib pinnale antava löögi vaste. Siinkohal on oluline märkida, et töö tuleb läbi viia vastavalt kehtestatud katse korrale. Ette on antud korduste arv ühes seerias, et jõuda usaldusväärsele tulemusele.

Üks võimalus betooni tugevuse hindamiseks on temperatuurööpäevade (N) alusel. Oluliseks eelduseks meetodi kasutamisel on betooni temperatuuri registreerimine teatud kokkulepitud intervalliga. Tulemused kantakse tabelisse (Skeem 2).


Skeem 2; Allikas: Betoonitööd

Kasutades vastavaid valemeid, mis on toodud skeemil 2, leitakse kraadtundide summa. Saadud tulemust saab võrrelda betooni tootja poolt väljastatud tsemendi kivinemisgraafikuga. Näidisgraafikul Skeem 3 on toodud betooni C30/37 kohta, mis on valmistatud tsemendiga CEM II/A-T 42,5R. Graafikult on võimalik leida, mitu protsenti normtugevusest on saavutanud betoon.
; Allikas: HC Betoon

Antud meetodi eelduseks on betooni jäetud temperatuuri mõõtmise kohad. Käepäraseim võimalus on kasutada mõõtmiskohaks toru, mis on täidetud veega. Toru paigutatakse betooni sisse, kõige ebasoodsamatesse piirkondadesse (lae äär, tugede piirkond, silde keskele jne.) Termomeetriga fikseeritakse torus oleva vee temperatuur.
Ühe võimalusena saab kasutada elektroonilisi logereid, mille andurid on paigutatud betooni sisse. Võimalik on kasutada betoonitootjate poolt pakutavat betooni tugevuse mõõtmise teenust. HC betoonil kannab süsteem nimetust Conreg (Vt. artiklit talvine betoneerimine) ja Rudus Eestil on süsteemi nimeks Betoplus. Põhinevad süsteemid kraadtund meetodil.

Betoonkonstruktsioone on lubatud koormata, kui need on saavutanud 70% oma normtugevusest. Lisaks on värske betooni koormamise kohta märkused projektdokumentatsioonis.

Järelvalvega lepitakse kokku millistest betooni partiidest tellitakse betooni katsekehad, mis katsetatakse sertifitseeritud katsekodades. Proovikehad võetakse ehitusplatsil kasutatavast betoonist, et veenduda kasutatava betooni kvaliteedis. Levinud on arvamus, et võetud katsekehad annavad tõese pildi betooni tugevusest ehitusplatsil. Tegelikkuses ei ole see nii, sest katsekehasid hoitakse ideaaltingimustes laboris, platsil paiknev tarind asub erinevates tingimustes võrreldes katsekehaga ja seetõttu ei saa eeldada, et betooni tugevusnäitajad on võrdsed. Näide katsekehade valmistamisest ehitusplatsil on toodud Fotol 1.

Foto 1

Betooni järelhooldus

Betooni järelhooldusest saab rääkida suvisel ja talvisel perioodil.

Suvisel perioodil on peamine eesmärk vältida betoonis sisalduva vee kiiret välja kuivamist ja seoses sellega pragude teket. Selleks on mitmed võimalused:

• betooni kastetakse veega - tegevus on töömahukas ja suurte alade puhul on oht, et vee kiire aurustumise korral ei suudeta tagada kogu ala veega katmist.
• betoonpind kaetakse kilega
• betoonpinnale kantakse järelhooldusaine ehk ¨vaha¨, mis moodustab kuivades betoonipinnale vett mitte läbilaskva kihi ja ei võimalda veel betoonist välja aurata.

Seinte kaitsmisel kiire välja kuivamise eest on soovitatav viivitada lahtirakestamisega. Raketis ei võimalda veel kiiresti seinast välja kuivada ning pragude tekke oht on väiksem. Vahetult peale lahti rakestamise tuleb kanda pinnale järelhooldusaine - ¨vaha¨

Talvisel perioodil on peamine eesmärk hoida tarindis sisalduvat soojust võis siis tegeleda lisasoojuse tarindisse viimisega.

Massiivsete vundamentide puhul tekkivad eksotermilise protsessi käigus kõrged temperatuurid. Sellise tarindi puhul on majanduslikult kasulik tarind katta kinni ja lasta tarindil kivineda tekkiva temperatuuri mõjul. Sellist meetodi nimetatakse termosmeetodiks.

Saledamate konstruktsioonide puhul (seinad, postid, laed) kasutatakse täiendava soojuse lisamise võimalusi. Võimalusi on mitmeid:

• küttetraatide paigaldamine betooni
• tarindi ümber telgi ehitamine ja soojuskiirgurite või puhurite abil sooja lisamine ümbritsevasse telki, mis ühtlasi kiirendab tarindi kivinemist.

Järelhooldusest, pragude tekkest ning suvisest- ja talvisest betoneerimisest on pikemalt räägitud selle nädala teema juurde lisatud artiklites.

Ohutushoid betoonitöödel

• Betoneerimisel peab kasutama ettenähtud isikukaitsevahendeid (prillid, kindad, saapad, kiivrid, sobilik tööriietus)
• Betoneerimise käigus peab olema tähelepanelik tarindist väljuvate sarrusvarrastega - varraste lõigatud otsad on teravad
• Oluline on töö käigus kaitsta silmi, selleks peab kandama kaitseprille või maski. Silma sattunud betoon tuleb pesta välja rohke puhta veega
• Kraana kasutamisel kasutada korrektseid käemärke. Halva või puuduva silmiside korral kasutada raadiosidet
• Betooni tehnika pesemine korraldada selleks ettenähtud kohas, et vältida keskkonna reostust

• Enne betooni paigaldamise algust kontrollitakse hoolikalt masinate olukorda ning laadimislehtrite, rennide, lontide ja vibrolontide püsivust.
• Betoonisegu andmisel betooniautodega varustatakse estakaadid ja teisaldatavad be­toonimissillad kaitseprussidega; prusside ja kaitsepiirde vahele jäetakse 0,7 m laiu­ne läbikäik.
• Töölavad, millel betoonisegu kärutatakse, ehitatakse tiheda laudisega, mille laius peab olema 1,2 m.

• Elektriseadmetega (betoonisegurid, vibraatorid) tohivad töötada töölised, kes on tutvunud ohutu töötamise juhendiga, andnud selle kohta allkirja ning keda on instrueeritud enne tööde algust kohapeal.
• Betoonisegurit tohib puhastada vaid siis, kui ajam on elektrivõrgust välja lülitatud.
• Töölisi, kes töötavad betooni tihendamise vibraatoriga, peavad olema pideva arstliku kontrolli all.
  

• Ei tohi unustada, et betoon on torudes surve all.
• Kõrvaliste inimeste jaoks on betoonitorustik kogu pikkuses surve all seni, kuni elukutseline pumpaja teatab, et liin ei ole enam surve all.
• Surve all olnud torustiku lukke ei või avada enne tagurpidi pumpamist.
• Arvestada, et ummistus võib torudes põhjustada väga kõrge surve.
• Torustiku puhastamist suruõhu abil võib sooritada ainult kogenud ametimehe juhendusel. Ka tema abilised peavad olema kogenud või instruktaaži läbi teinud.
• Suruõhuga torude puhastamist tuleks sooritada ainult neil juhtudel, kui kõrgsurvevett ei ole võimalik või otstarbekas kasutada.
• On väga tähtis, et suruõhuga puhastamise juures peetakse kinni ohutehnikast ja instruktaažist, kuna töö on väga ohtlik.
• Noole kasutamisel peab kasutama pesuvett ning pesupalli kinnipüüdmise jaoks peab toru otsa panema korvi.
• Peab olema ettevaatlik töötades kõrgepingeliinide läheduses.
• Betooniauto torustiku käänamisel või pööramisel ei tohi see ohustada ega vigastada teisi inimesi.
• Torude paksuse valik peab kokku langema kasutatava pumbaga.
• Kulunud toru või liitekoht võib tekitada lõhkemisel tõsiseid vigastusi. Kulunud osasi ei tohi kasutada.
• Betoonitoru lukul peab olema turvaseade, mis ei lase lukul soovimatult avaneda.
• Kummivoolikuid peab käsitlema hoolikalt, vältides nende keerduminekut, mis võib põhjustada vooliku ohtliku omapead suure jõuga visklemise.
• Töömeestel tuleb hoiduda noole all töötamisest.
• Eriti tähelepanelik tuleb olla töötades asustatud piirkondades, kus inimesed võivad kõndida tööplatsil. Peab järgima nõuet, et pumpamise ajal on tööväljak eristatud inimeste ligipääsust või nende ligipääs on hoiatusplakatitega tõkestatud.
• Betooniauto siirdamisel peavad kõik töövahendid olema pakitud ja nool kokkupandud.
• Peab alati võtma arvesse, et pumba püstitamise koht oleks ohutul kaugusel lahtikaevatud kohast või kaevust.
• Ära seisa kunagi betooniauto ja pumba vahel betooniauto tagurdades pumba juurde.
• Kui tööplatsile tullakse pimedas, peab betoonitorustiku püstitamine ja sellega töötamine toimuma eriti tähelepanelikult ja ohutult, võttes arvesse noole pööramisel tarvilik vaba pöörderaadius.
• Pumbaautot ei püstitata kaldpinnale, ka siis mitte, kui pumbatakse maapinnast allapoole või väga kõrgele. Sellega võib kaasneda betoonipumba stabiilsuse kaotus töö ajal.
• Betoonipumba noolega ei tohi kunagi tõsta inimesi, asju või töövahendeid, nagu näiteks torusid või pikendusvoolikuid.