Специальные методы бетонирования (часть вторая)

К оборудованию, необходимому для работ по мокрому торкретированию, относятся в основном нагнетательные установки – насосы и пневмоустановки.

Растворная смесь для мокрого торкретирования, как правило, содержит мелкофракционный каменный заполнитель (фракция 3-10 мм), общий объем которого в составе смеси составляет более половины все массы наполнителя. Нанесение смеси производится при помощи различных пневмобетонных установок. В их конструкции принудительный смеситель со смешивающим устройством, вибросито (ячейка 10 мм), материальный и воздушный трубопроводы, питатель, а также сопло, посредством которого наносится смесь. Роль питателя для пневмобетонной установки выполняют растворонасосы с номинальной подачей от 2,4 до 6 кубометров раствора за час. Чтобы задействовать серийные растворонасосы для работ по мокрому торкретированию, необходимо реконструировать их на прямоточную схему и оснастить дополнительной камерой для смешения. Подача воздуха осуществляется под давлением от 0,4 до 0,6 МПа, что позволяет достичь выброса распыленного факела из сопла на скорости 70-90 м/с.

Последовательность технологических операций при мокром торкретировании следующая:

• заполнение бункера нагнетателя предварительно составленной смесью (бетонной или растворной);
• закачка (нагнетание) смеси по шлангу к соплу;
• поставка сжатого воздуха к соплу.

Давление воздуха в сопле обеспечивает выброс торкрет-раствора на высокой скорости с образованием факела, способствующего ее нанесению на рабочую поверхность.

Для получение качественного торкрет-покрытия сопло следует удерживать перпендикулярно бетонной конструкции. В ходе работ по торкретированию поверхностей, содержащих арматурные стержни, можно несколько отклонить сопло от перпендикулярного положения, чтобы покрыть раствором участки за стержнями. При мокром торкретировании необходимо держать дистанцию в 700-1200 мм до поверхности нанесения – это позволит снизить процент отскока зерен заполнителя. Покрытие торкрет-раствором вертикальных конструкций выполняется по направлению «снизу вверх».Максимальная толщина слоя торкрета, набрасываемого за один проход: для горизонтальных поверхностей при направлении нанесения «снизу вверх» - 15 мм; для вертикальных поверхностей – 25 мм; для горизонтальных поверхностей при направлении нанесения «сверху вниз» - 50 мм. Обнаружив сползание раствора, следует принять меры по уменьшению толщины слоя нанесения. В состав раствора для первого (базового) слоя, необходимого при покрытии торкретом опалубки или отвердевшей бетонной конструкции, вводится мелкофракционный заполнитель, благодаря чему процент отскока будет минимален. Наибольшая толщина базового слоя – 10 мм. По окончании работ выдерживается промежуток времени, достаточный для предварительного отверждения (схватывания) слоя торкрета, нанесенного последним, затем поверхность отделывается мелкозернистым раствором и заглаживается.

По сравнению с обычными методами выполнения бетонных работ осуществлять торкретирование конструкций невыгодно – это затратная операция с низкой производительностью и высокой трудоемкостью. Потребность в торкрете возникает лишь при отсутствии возможностей бетонирования путем выставления довольно толстых щитов опалубки, при необходимости повышения степени поверхностной защиты бетонной конструкции, при обделке туннелей и создании защитного слоя на поверхности резервуаров из предварительно напряженного бетона, при формировании монолитных стыков, при ремонте различных ж/б конструкций и т.д.

Технологии подводного бетонирования

Бетонные работы под водой без предварительного отвода последней проводятся следующими способами: с использованием вертикально перемещаемой трубы; по методу восходящего раствора; втрамбовывание смеси бетона; бункерная укладка смеси бетона.

Технология вертикально перемещаемой трубы используется при потребности бетонирования монолитных конструкций высокой прочности на глубинах до 50 м (в отсутствии течения).

Ограждение выполняется из шпунтованной доски, специальной опалубки пространственной формы, выполненной из древесины, металла или железобетона. В качестве ограждения также применяются готовые железобетонные конструкции, как-то опускные колодцы, плиты-оболочки и др. Конструкционно ограждение должно быть выполнено так, чтобы цементный раствор не мог через него просочиться. В ходе работ устраивается площадка над ограждением – на ней монтируется траверса, на которую навешивается многосекционный бетоновод из стальной бесшовной трубы.Длина каждой секции от 1000 до 1200 м, диаметр 200-300 мм. Объединение секций в бетоновод выполняется при помощи быстроразъемных соединений, непроницаемых для воды. В верхней точке бетоновода размещается приемная воронка, в его нижней точке находится металлический клапан, открытие которого происходит только при поступлении бетонной смеси. Конструкция бетоновода допускает смещение в пределах шестиметрового радиуса. Точное количество секций бетононаливных труб рассчитывается так, чтобы площадка подводного бетонирования была полностью закрыта круговым перемещением бетоновода.

В ходе первого этапа подводного бетонирования нижняя точка бетоновода выводится практически на уровень дна – устанавливается зазор, не препятствующий выходу смеси. В бетононаливную трубу помещается пыж, выполненный из мешковины или изготовленный специально, затем в нее подается смесь бетона. Масса бетонной смеси толкает пыж, а тот в свою очередь выталкивает воду, постепенно опускаясь по бетоноводу к площадке бетонирования. Подача бетона без изменения позиции трубы ведется до выхода смеси из бетонируемого блока – при глубине бетонных работ до 10 м подъем смеси должен составить 800 мм от нижнего края трубы, а при глубине блока до 20 м ожидаемая высота подъема смеси должна быть 1500 мм. Добившись необходимого результата трубу поднимают, удерживая нижний ее край на 800-1500 мм дистанции под поверхностью залитого бетона – подача смеси во время подъема бетоновода не останавливается.

После выхода бетоновода из воды на длину одной его секции, поставка смеси временно прекращается – необходимо снять «лишнюю» трубу, выставить заново приемную воронку, а после продолжить процесс бетонирования. Бетонирование блока продолжается до тех пор, пока уровень залитой смеси не превысит отметку по проекту на 2% по высоте (минимально – 100 мм) – из-за прямого контакта с водой в ходе заливки верховой «избыточный» бетон представляет собой наиболее слабый слой и его необходимо удалить. На стадии бетонирования сделать этого нельзя – лишь после набора прочности бетонной конструкцией в пределах 2-2,5 МПа.

Технология восходящего раствора, применяемая в подводном бетонировании на глубинах до 20 м, подразделяется на напорную и безнапорную. Для осуществления безнапорного метода в блоке бетонирования размещается шахта с решетками на стенках, в которую заводится стальная труба бетоновода диаметром от 38 до 100 мм, образованная секциями длиной не более метра. На дно огражденного опалубкой блока отсыпается каменная крошка с размером зерна для бутобетоной конструкции 150-400 мм, для бетонной конструкции 40-150 мм.

Промежутки между зернами отсыпки заполняются бетонным раствором, поступающим через многосекционный бетоновод. В случае бутобетонной конструкции отливка производится цементным раствором, составленным в пропорции от 1:1 до 1:2, а для бетонной конструкции потребуется цементное тесто. Оба раствора должны обладать высокой подвижностью, позволяющей растечься по всему объему отсыпки. Чтобы достичь этого, в состав раствора вводится песчаный наполнитель фракции не более 2,5 мм, причем половина его объема должна состоять из зерен не крупнее 0,6 мм. Требуемая осадка конуса у такого раствора – от 120 до 150 мм.

Необходимая радиусная подвижность бетоновода при подводном бетонировании восходящем раствором – 2-3 м. Минимальная дистанция заглубления его нижнего конца в раствор, укладываемый в бетонный блок – 800 мм. В процессе бетонных работ уровень раствора в блоке повышается, вслед за этим трубы бетоновода поднимаются, выполняется постепенный демонтаж верхних секций. Необходимо вывести раствор в блоке бетонирования на 100-200 мм выше отметки по проекту – после набора конструкцией прочности 2-2,5 МПа лишнее количество раствора снимается.

Методика напорного восходящего раствора отличается от безнапорной технологии отсутствием шахты – ее не устанавливают, лишь отсыпая наполнитель с последующим нагнетанием в его объем цементного теста.

Втрамбовывание и бункерное бетонирование

Технология второго метода заключается в спуске под воду бункера с раствором бетона – бадьи, ящика с открывающимися стенками либо грейфера – к основанию бетонируемого элемента с последующей выгрузкой раствора через специальный проем. Бункера закрываются сверху, контурное уплотнение не позволяет воде проникнуть внутрь них, а цементному тесту – вытечь наружу. Для сбрасывания бункер подводится к основанию блока бетонирования практически вплотную, чтобы минимизировать вероятность свободного прохода смеси бетона через воду. Технологически организация бункерного бетонирования не особенно сложная и вполне обходится без построения подмостей. Данный метод позволяет выполнить укладку смеси на основание с неровным рельефом, но достичь полной однородности кладки будет практически невозможно. Бункерное бетонирование подводных площадок выполняется на глубинах не более 20 м, максимальный класс бетона при этом не может превышать В20.

Технология подводного втрамбовывания смеси бетона на первом этапе требует формирования бетонного конуса («островка») в произвольно выбранном углу блока бетонирования – для этого применяется сброс смеси по трубному бетоноводу или доставка бадьей с распашным дном. Конус-островок необходимо поднять над водой на 300 мм как минимум. Годная для втрамбовывания смесь бетона должна иметь подвижность в диапазоне 50-70 мм. Втрамбовывание начинается с «островного» откоса, подводный уклон которого необходимо вывести на 35-45^о по отношению к горизонтали.

Следующие порции бетона втрамбовываются вокруг изначально созданного островка с равномерной интенсивностью – так, чтобы не вмешиваться в процессы отверждения бетона, уложенного ранее. Дистанция от кромки воды при этом не должна превысить 200-300 мм, что предохранит новые порции смеси бетона от прямого контакта с водой. Данный метод эффективен на глубинах до 1500 мм при построении бетонных конструкций значительной площади, класс бетона которых не выше В25.