Бетонные полы

Бетонный пол — наиболее распространенный вариант перекрытия. Он используется повсеместно: в зданиях промышленного назначения и помещениях, где возможны высокие пешеходные нагрузки, химические и температурные воздействия. Это могут быть склады, ангары, подземные переходы, торговые залы, заводские цеха и т.д.
По количеству слоев промышленные бетонные полы бывают многослойными и однослойными. Однослойные бетонные полы устраиваются в помещениях, где к покрытию не предъявляется специальных требований. Такие покрытия актуальны и при строительстве жилых домов. Многослойные бетонные полы устраиваются при реконструкции существующего покрытия. Такие покрытия применяются для усиления уже имеющегося пола, к примеру, когда толщина пола должна быть более 250 мм.
По типу армирования бетонные полы подразделяют на армированные и неармированные.
Неармированные конструкции используются, когда на поверхность не планируется оказывать высокие нагрузки.
Армированные — наиболее прочные и надёжные полы. Они применяются повсеместно — от торговых центров до заводских цехов.
По типу финишного слоя бетонные полы бывают с полимерным покрытием или упрочненным верхним слоем. Без финишного покрытия они практически не используются в связи с пористостью, низкой износостойкостью и прочностью на растяжение.
Бетонный пол проектируется в зависимости от интенсивности воздействия внешних факторов, видов предполагаемых нагрузок и специфических требований заказчика. Влияют и климатические условия участка, свойства грунта, если пол организовывается на открытом воздухе.
Бетон укладывается либо непрерывным монолитным методом (в случае небольшой площади устраиваемой поверхности), либо последовательно параллельными секциями (если площадь участка велика) в несколько этапов.

Технология устройства бетонных полов

Создание пола из бетона включает такие операции:

1. Подготовка основания.
2. Укладка бетонной смеси 
3. Финишная обработка поверхности.
4. Нарезка швов и их герметизация.

Подготовка основания

Укладка пола производится по грунтовому и существующему цементобетонному основанию. Если планируется монтаж на грунт, перед началом работ его необходимо утрамбовать во избежание растрескивания пола из-за просадки нижележащих слоев. После трамбовки на грунт кладут песчаную или щебеночную подушку. Ее толщина зависит от вида грунта, степени промерзания, высоты поднятия грунтовых вод и т.п. Подушку также необходимо уплотнить.
Имеющееся бетонное основание перед укладкой нового пола подлежит тщательной подготовке. Трещины расширяют и заполняют ремонтным составом, состоящим из полимера или цементно-песчаной смеси на напрягающем цементе. Неподдающиеся ремонту участки необходимо полностью демонтировать. Перепады по высоте устраняют шлифовально-мозаичной или фрезеровочной машиной по бетону. Промышленными пылесосами удаляют пыль, которая при этом образовывается. Если высота перепадов старого бетонного основания больше 3–5 см, его выравнивают под бетонкой.
На подушку или старое бетонное основание укладывают гидроизоляцию. Она может состоять из рулонных битумных гидроизоляционных материалов или полимерных мембран. Гидроизоляция нужна для предотвращения капиллярного подсоса влаги из грунта.

Укладка бетонной смеси

Согласно проекту, перед укладкой бетонной смеси в стяжку устанавливается опалубка и выполняется армирование (при необходимости).
Как опалубку используют направляющие для виброрейки. Линия опалубки должна совпадать с рисунком деформационных швов, так как в большинстве случаев это место стыка уже схватившегося бетона. Укладку бетонной смеси допустимо производить без установки опалубки, если процесс будет непрерывным. Монтаж опалубки производится после завершения дневных работ по укладке бетонной смеси.
Для полов из бетона часто используют дорожную сетку ВР-5 с размерами ячейки 100х100 мм, 150х150 мм, 200х200 мм. Если пол подвергается воздействию повышенных нагрузок (многотонные грузовики, погрузчики, штабелеры и т.п.), целесообразно применить вместо дорожной сетки или вместе с ней арматурный каркас. Он вяжется из стержней арматуры диаметром от 8 до 16 мм. Когда на пол воздействуют высокие динамические нагрузки (падение тяжелого оборудования, изделий и т.п.), для повышения ударной вязкости и стойкости бетона к растяжению при изгибе применяют такой вид арматуры, как стальная фибра.
После установки опалубки и арматуры в соответствии с проектом приступают к укладке бетонной смеси. Желательно обеспечить ее бесперебойную подачу на строительную площадку. Подвоз бетонной смеси на объект осуществляется в автобетоносмесителях с ближайшего завода, производящего бетонную смесь соответствующего качества.
Укладку и разравнивание смеси из бетона выполняют двумя способами:

• с помощью виброрейки по направляющим;
• посредством "маяков".

При укладке и разравнивании бетонной смеси с помощью виброрейки, необходимо сначала установить направляющие под виброрейку на уровне нулевой отметки и тщательно выставить их по горизонту. В процессе работы следят за тем, чтобы направляющие не были сбиты. После этого на них монтируется виброрейка.
Бетонная смесь заливается на подготовленное основание и разравнивается с таким расчетом, чтобы ее верх был немного выше уровня виброрейки (это зависит от степени уплотняемой бетонной смеси виброрейкой). Дальше с помощью вибратора тянут виброрейку по направляющим. Бетонная смесь под действием вибрации оседает до нужного уровня и разравнивается. Виброрейка должна постоянно скользить по поверхности. Там, где бетон осел ниже уровня виброрейки, добавляют нужное количество смеси. При укладке бетонной смеси по "маякам" на основание устанавливается нивелир и произвольно выбирается определенный уровень. Затем к отметке нулевого уровня, рейка прикладывается так, чтобы ее низ совпадал с этой отметкой. На рейке ставится метка, соответствующая уровню, произвольно выбранному с помощью нивелира.
На основание заливается бетонная смесь приблизительно до половины необходимого уровня. Из нее делаются маяки с шагом 2 м. На каждый из маяков устанавливается рейка с меткой, которая должна совпадать с установленным на нивелире уровнем. Затем вершину маяка подгоняют по низу рейки. Таким образом, по площади пола получают выставленные по нулевому уровню «направляющие-маяки» с шагом 2 м. Пространство между ними заливают бетонной смесью, которую уплотняют при помощи глубинных вибраторов и заравнивают правилом вровень с верхушками "маяков".

Финишная обработка поверхности бетона

После завершения укладки и уплотнения бетонной смеси производят финишную обработку поверхности. С этой целью используются затирочные машины - так называемые "вертолеты".
Перед началом затирки необходимо сделать технологический перерыв, чтобы бетон набрал начальную прочность. В зависимости от влажности и температуры окружающей среды время перерыва колеблется от 3 до 7 часов. За этот период бетон схватывается так, что человек, наступая на его поверхность, оставляет след глубиной 3-4 мм. Это сигнализирует о возможности начать грубую затирку бетонной поверхности.
Свежеуложенный бетон затирают диском или лопастями затирочных машин за два прохода. При этом направление движения затирочной машины при втором проходе перпендикулярно направлению движения при первом проходе.

За время грубой затирки прочность бетона постепенно нарастает. Когда нога человека оставляет след глубиной около 1 мм, нужно приступать к финишной затирке с использованием лопастей затирочных машин.

Типы швов в стяжке

Бетон в стяжке, материал по своей структуре, не способный к пластическим деформациям. Если он выдерживает нагрузку, превышающую его прочностные характеристики, он не деформируется без разрушения, как, например, пластмасса или другие пластичные изделия, а растрескивается подобно стеклу. Трещины появляются из-за внутреннего напряжения в бетоне, вызванного усадочными деформациями при затвердевании и перепадах температур. Для ограничения растрескивания пола и контроля над местами появления трещин в бетонной стяжке нарезают деформационные швы.
Существуют три основных типа деформационных швов:

• изоляционные;
• усадочные;
• конструкционные.

Изоляционные швы. В процессе эксплуатации здания его конструкции подвержены различным деформациям. Причинами этих явлений бывают воздействия внешней среды, подвижки грунтов основания, температурные перепады, работа внутрицехового оборудования (на производстве) и т.п. Во избежание передачи деформаций от стен и фундамента на бетонный пол в местах соприкосновения его бетонной стяжки с другими конструкциями здания (стенами, колоннами, фундаментами под оборудование и т.п.) создают изоляционные швы. Они позволяют полу сохранять конструкцию и целостность независимо от других элементов здания.
В процессе твердения бетон дает усадку — уменьшается в объеме. Если стяжка будет иметь жесткое сцепление с фиксированным объектом (например, с фундаментом), то она треснет из-за невозможности компенсации усадки.

Изоляционный шов монтируют вдоль стен и вокруг всех колонн. Если стяжка граничит с другим основанием, например, с фундаментом под оборудование, то изоляционный шов делается вокруг всего фундамента.
Изоляционные швы вокруг колонн могут быть квадратными или круглыми. Квадратный шов должен быть развернут на 45º вокруг колонны,  так, чтобы напротив был прямой шов. Если этого не сделать, то в стяжке со временем образуются трещины.
Если через изоляционный шов, не предназначенный для мест с высокой нагрузкой (въезды), будет передвигаться техника, то здесь стяжку нужно утолщать на 25 % и, сделав клин, вернуть ее к исходной толщине с уклоном не более 1:10.
Изоляционные швы должны позволять стяжке двигаться вертикально и горизонтально относительно стен, колонн и фундаментов. Материал, которым заполняется шов, должен воспринимать пластические деформации без разрушения, т.е. быть сжимаемым. Толщина шва рассчитывается с учетом коэффициента линейного расширения стяжки. Обычно этот параметр составляет 1,3 см. В регионах, с частыми температурными колебаниями относительно 0ºС для повышения срока службы швов может потребоваться их конопаченье.
Изоляционные элементы заполняются подготовленным волокном, герметикам и подобными материалами. Важно, чтобы вещество для изоляции не выступало на поверхность стяжки.
Следует не допускать контакта бетона стяжки с бетоном других конструкций здания: в этом месте произойдет растрескивание. Материал для изоляции должен быть уложен до проведения бетонных работ.
У колонн изоляционные швы делают так. При заливке стяжки устанавливают опалубку по линии шва. После того, как бетон схватится, опалубку убирают и на ее место укладывают изоляционный материал необходимой толщины. Оставшийся между швом и колонной промежуток заливают бетоном и заглаживают. Также изоляционные швы вокруг колонн нарезают и в затвердевшем бетоне: при этом они режутся на всю глубину стяжки и заполняются изоляционным материалом.

Усадочные швы. Усадка бетона по мере его высыхания составляет 0,32 см на 30 см. Бетонная стяжка сохнет сверху вниз неравномерно. Верхняя часть высыхает и усаживается сильнее, чем нижняя. Стяжка стремится завернуться: края становятся выше, чем центр. В результате в бетоне возникают внутренние напряжения, приводящие к образованию трещин.
Во избежание хаотичного появления дефектов в бетоне стяжки нарезают усадочные швы. Они создают прямые плоскости слабины. По мере высыхания и стремления к сворачиванию швы слегка открываются и трещины образуются в заданных местах, а не хаотично.
Усадочные швы делают путем вставки специальных реек для формирования швов, пока бетон еще пластичен, или путем нарезки после финишной обработки бетона.
Усадочные швы нарезают по осям колонн и стыкуют с углами швов, идущими по периметру колонн. Максимальное расстояние от колонны до шва по периметру не должно более чем в 24-36 раз превышать толщину стяжки.
Карты пола, образуемые усадочными швами, должны иметь правильную геометрическую форму квадрата. Необходимо избегать вытянутых или L-образных карт. Их длина не должна превышать ширину в 1,5 раза и больше. Правильная форма усадочных швов — прямая, без ответвлений.
В проходах и проездах усадочные швы следует располагать на расстоянии, равном ширине стяжки. В дорожках шире 300-360 см продольный шов достаточно разместить в центре. Во дворах зданий расстояния между швами равны 3 м во всех направлениях. Общее правило таково: чем меньше карта, тем меньше вероятность хаотичного растрескивания.
Во избежание появления трещин от наружных углов также используют усадочные швы.
Участок стяжки с очень острым углом растрескается, поэтому нужно избегать таких углов. В тех же случаях, где это невозможно, достаточно убедиться в том, что подоснова хорошо утрамбована, и в местах, где наиболее вероятно образование трещин, нарезать швы. Чтобы прочно закрыть трещины на острых или наружных углах, стяжку дополнительно усиливают стальной арматурой.

Конструкционные швы. Технология устройства бетонных полов в редких случаях предполагает беспрерывную заливку стяжки длительностью более 1 дня. Это возможно в помещениях с небольшими площадями и при условии бесперебойной подачи бетонной смеси. Обычно заливка выполняется с технологическими перерывами, во время которых уложенный бетон становится прочным. В местах соприкосновения бетонных полов, имеющих различные сроки укладки, целесообразно нарезать конструкционные швы.
Эти элементы конструкции пола создаются там, где была окончена дневная работа по укладке бетона. Они выполняются на расстоянии не менее 1,5 м от любых других видов швов, расположенных параллельно им.
Форма края стяжки для конструкционного шва обычно делается по принципу «шип в паз». Если боковые выступы делаются из дерева, достаточно конуса 30° для стяжки толщиной 12-20 см, (конусы 45° неприемлемы). Также используются металлические конусы. Они должны устанавливаться согласно инструкциям производителей.
Конусные швы имеют те же свойства, что и усадочные – они допускают небольшие горизонтальные подвижки, но не вертикальные. Металлические конусы не рекомендуются для полов с интенсивным колесным движением. В таких случаях лучше использовать "шпилечный" шов.
Если конструкционный шов оказывается там, где ни усадочный, ни изоляционный шов нежелателен, допускается использование шпал (реек), положенных поперек него. Рейки устанавливают в середине глубины стяжки под правильными углами ко шву. Эти конструкционные элементы нельзя смешивать с гладкими стальными "шпилечными" рейками, описанными ниже, которые обеспечивают горизонтальное движение шва.
Шпилечные швы используются в местах пешеходного движения, но также применяются в полах с высокой транспортной нагрузкой. Смысл шпильки состоит в удерживании двух краев шва на одинаковом уровне в момент прохождения колеса транспортного средства через него. Для обеспечения горизонтального движения шва шпильки не должны монтироваться в бетон с одной стороны шва. Для правильного функционирования их размещают на одном уровне параллельно друг другу. Шов проходит по центру шпильки. Для соответствия указанным требованиям шпильки поставляются в "корзинах", которые устанавливаются на субстрат.

Технология нарезки швов

Нарезанные швы должны быть прямыми и чистыми. Специалист, выполняющий эту работу, должен знать, в каких случаях нарезать, какой шов резать следующим, как глубоко резать и как предотвратить быстрый износ лезвия при использовании очень твердого заполнителя.
Швы монтируются сразу после приобретения бетоном достаточной прочности для предотвращения повреждения материала лезвием, но до возникновения в бетоне произвольных трещин. При влажной нарезке такой момент возникает через 4-12 час после окончания финишной обработки бетона. Нарезка швов также возможна через 24 часа при определенных условиях. Рабочий должен сделать пробный шов через несколько часов после начала твердения бетона. Если при этом частицы заполнителя вываливаются из бетона, то начинать нарезку еще рано. Следует дождаться момента, когда лезвие разрезает зерна заполнителя вместе с бетоном.
В жаркую погоду или при опасности растрескивания необходимо создавать каждый третий или четвертый шов перед нарезкой промежуточных швов.
Обычно швы нарезаются в той же последовательности, в какой укладывался бетон.
Глубина нареза составляет 1/3 толщины стяжки. Это создает в ней зону слабины, и бетон при усадке дает трещину именно в этой зоне, т.е. трескается направленно, а не хаотично. При этом края образовавшейся трещины шероховаты, что исключает вертикальные смещения их до тех пор, пока трещина не станет широкой.
Существует способ сухой легкой нарезки швов, когда они монтируются сразу после финишной обработки бетона. Используя длинную ручку, рабочий нарезает до 10 м шва без хождения по бетону. Для создания более длинных швов строитель, обутый в специальные сапоги на гладкой подошве, может ходить по стяжке и использовать 2-х метровую ручку. Таким способом швы нарезаются от 2 до 3 см в глубину.

Герметизация швов

Для облегчения уборки и поддержания краев пола, при транспортных нагрузках нарезанные швы необходимо за герметизировать. Эта процедура защищает шов от проникновения воды и агрессивных веществ, а также от засорения.
Тип герметика зависит от нагрузок и условий эксплуатации. Например, на многих пищевых предприятиях полы должны легко мыться и выдерживать движение тяжелых грузовиков. Целесообразно применять герметики одновременно твердые и пластичные, способные поддерживать края шва и предотвращать их скалывание, а также выдержать легкое открытие и закрытие шва.
В промышленных полах с высокой транспортной нагрузкой, швы заполняются эластичным полимерным  материалом (например - ESP 9150), обеспечивающим адекватную поддержку шва при нагрузках. Эти материалы наносятся минимум через 3-6 мес. после укладки стяжки. Они применяются там, где предполагаются небольшие подвижки, особенно во внутренних помещениях.
Перед герметизацией шов следует очистить от пыли и мусора путем продувки струей сжатого воздуха или механической очистки щеткой. При использовании компрессора необходимо убедиться, что он не оставляет масляную пленку в шве.