СПЕЦИАЛЬНЫЕ СПОСОБЫ БЕТОНИРОВАНИЯ

Торкретирование. Торкретированием называется технологи­ческий процесс нанесения под давлением сжатого воздуха слоя пементно-песчаного раствора (токрета) на армированную или неармированную бетонную поверхность.

Торкретированием исправляют дефекты бетонирования, ре­монтируют корродирующие поверхности железобетонных со­оружений, создают наружный водонепроницаемый слой в резервуарах и гидротехнических сооружениях, повышают износостойкость и кислотоупорность бетонных конструкций. Кроме того, торкретирование используют для возведения тон­костенных железобетонных конструкций, в том числе густоармированных по односторонней опалубке, нанесения гидроизо­ляционных покрытий, замоноличивания стыков и т.д.

Нанесение торкрета производится цемент-пушкой (рис. 8.13, а). Цемент-пушка имеет две шлюзовые камеры: из нижней цементно-песчаная смесь расходуется, а в верхнюю — загружается. Таким образом обеспечивается непрерывность ее работы. Готовая цемен­тная смесь пригодна к употреблению в течение 2…3 часов. Хране­ние ее более продолжительное время нежелательно, так как смесь слеживается, а получаемый из нее торкрет не будет обладать дос­таточной прочностью.

Для лучшего сцепления раствора с торкретируемой поверх­ностью ее прочищают сухим песком с помощью цемент-пушки или пескоструйного аппарата с последующей промывкой во­дой под давлением.

Принцип работы установки состоит в следующем: загружен­ная сухая смесь цемента и песка под давлением сжатого возду­ха (0,2…0,35 МПа), поступающего от компрессора 1, подается к соплу 8, где смешивается с водой, образуя торкрет.

Вырываясь из сопла со скоростью 60…80 м/с и ударяясь о торкретируемую поверхность, смесь образует плотный защит­ный слой.

Торкретирование может выполняться готовой смесью (рис. 8.13, б) без подачи воды в сопло.

При нанесении раствора сопло располагают на расстоянии 0,7...1,0 м от торкретируемой поверхности под прямым углом к ней. Торкретирование ведется послойно. Чтобы избежать сплывания слоя торкрета, его толщина одновременно наносимая не должна быть более 25 мм для вертикальных армированных по­верхностей и 15 мм для потолочных или вертикальных неармированных поверхностей.

Первый слой торкрета наносят толщиной 10…15 мм с выдер­живанием 24 часа. Второй слой толщиной 5…10 мм наносят на поверхность, предварительно смоченную водой. Вертикальные поверхности начинают торкретировать с нижних участков, пе­ремещая сопло вверх по мере образования необходимого слоя. При нанесении растворных смесей на горизонтальные поверх­ности сверху вниз толщина слоя не ограничивается.

Количество, толщина слоев и характеристика цементно-пес­чаной смеси определяются проектом.

Рис. 8.13. Схемы торкретирования поверхностей:

а — торкретирование с предварительным приготовлением смеси; б — тор­кретирование готовыми смесями; 1 — компрессор с воздухосборником; 2 — воздухоочиститель; 3 — пневматические шланги; 4 — цемент-пушка: 5 — водяной бачок; б — шланг для подачи цементно-песчаной смеси; 7 — шланг для подачи воды; 8 — сопло; 9 — шланг для подачи готовой смеси; 10 — готовая смесь

Минимальный перерыв между нанесением на данной зах­ватке смежных слоев торкрета определяется из такого условия: под действием струи свежей смеси не должен разрушаться пре­дыдущий слой. Максимально допустимый перерыв (примерно 1…2 ч) назначается из условия втапливания свежего слоя в пре­дыдущий и хорошего сцепления между ними.

Разновидностью торкретирования является шприц-бетон или набрызг-бетон. Его сущность в следующем: с помощью набрызг-установки по одному шлангу под давлением подают отдозированную сухую бетонную смесь с крупностью фрак­ций не более 20…25 мм, а по второму шлангу подают воду с напором не менее 0,6 МПа. Увлажненную смесь, перемешан­ную в смесительной камере, наносят на торкретируемую по­верхность.

Набрызг-бетон используют как для обычного торкретиро­вания, так и для бетонирования тонкостенных железобетонных конструкций сложной конфигурации, сводов и оболочек.

При набрызг-бетоне применяется метод послойного нанесе­ния смеси. Толщина бетонных смесей, наносимых на верти­кальные поверхности, не должна превышать 75 мм, а на гори­зонтальные потолочные – 50 мм.

Подводное бетонирование. Подводное бетонирование производится в пресных или минерализованных водах при положительных и отрицательных температурах наружного воздуха.

Подводное бетонирование является способом ведения бетонных работ без водооотлива, что позволяет:

— бетонировать сооружения в условиях, при которых невозможен или нецелесообразен водоотлив. Например, на морских открытых рейдах, на водоемах большой глубины;

— сократить сроки строительства и стоимость подводных конструкций за счет отказа от устройства водонепроницаемых ограждений и водоотлива;

— производить ремонт подводных сооружений без вывода

их из эксплуатации;

— широко использовать в строительстве рациональные конструкции: сваи-оболочки, опускные колодцы и т.д.

Особенностями подводного бетонирования являются: удаленность оператора от места производства работ, т.е. слож­ность визуального контроля за технологическим процессом; необходимость учета погодных и географических условий (штормы, приливно-отливный цикл и т.п.); необходимость уда­ления верхнего слоя бетона, подвергающегося эрозии.

К бетонной смеси при подводном бетонировании предъяв­ляются следующие требования: способность к самоуплотне­нию; устойчивость к расслоению и вымыванию цемента; потери прочности не должны превышать 10% проектной.

Для достижения этих целей в состав бетонной смеси вводят природные и синтетические полимеры, неорганические порош­ки, поверхностно-активные вещества.

Подводное бетонирование применяют при строительстве опор мостов, днищ опускных колодцев и других сооружений, возводимых в водоемах, в условиях высокого уровня грунто­вых вод или на слабых водонасыщенных грунтах.

Наиболее распространенными технологиями подводного бетонирования являются метод вертикально перемещаемой трубы (ВПТ) и метод восходящего раствора (ВР).

Метод вертикально перемещаемой трубы. Бетонирование ме­тодом ВПТ (рис. 8.14, а) применяется на глубинах до 50 м в сооружениях, где необходима массивность и монолитность в сочетании с высокой прочностью.

В качестве ограждения 1 могут быть шпунтовые стенки, де­ревянные, металлические или железобетонные водонепроница­емые бездонные ящики (как правило, они служат опалубкой).

Технологическое оборудование размещается на рабочей эс­такаде 6 и рабочем настиле 10, опирающемся на ограждающую конструкцию. На открытых рейдах оборудование размещают на плавучих средствах: понтонах, баржах и т.п. Опускание и подъем труб осуществляются краном 5 или лебедкой. Стальные трубы 2 диаметром 200…300 мм состоят из отдельных звеньев длиной 1…3 м, оснащенных быстроразъемными водонепрони­цаемыми соединениями. Трубы имеют по всей длине разметку через 5…10 см яркой несмываемой краской, что позволяет вести визуальный контроль за величиной подъема трубы в процессе бетонирования.

Технологический процесс заключается в следующем. Бетон­ная смесь с осадкой конуса 15…20 см подается бетононасосом через загрузочную воронку в трубу 2, опущенную краном 5 до дна с минимальным зазором, позволяющим свободный выход бетонной смеси. Первоначальное заполнение трубы бетонной смесью осуществляется с предохранительным устройством: донным клапаном или пыжом, который под тяжестью бетон­ной смеси опускается к устью трубы, вытесняя из нее воду.

Бетонирование продолжается до тех пор, пока бетонная смесь не образует у устья трубы холмик-затвор, предохраняю­щий трубу от прорыва в нее воды.

В зависимости от глубины бетонирования (давления столба воды) высота холмика-затвора не должна быть меньше 0,8...1,5 м.

Рис. 8.14. Подводное бетонирование:

а - метод вертикально перемещаемой трубы; б — метод восходящего ра­створа; в — метод втрамбовывания бетонной смеси; 1 — ограждающая кон­струкция (опалубка); 2 — вливающая труба с воронкой; 3 — бетоновод; 4 — бетон; 5 — стреловой кран; 6 — рабочая эстакада; 7 — растворонасос; 8 — втрамбованная бетонная смесь; 9 — контур зоны втрамбовывания; 10 — Рабочий настил; 11 — ограждающие шахты; 12 — каменная наброска

При подъеме трубы на новый уровень бетонирования пода­чу бетона прекращают, а верхнее ее звено демонтируют, после чего технологический процесс возобновляется. Количество труб, необходимых для технологического процесса, определя­ют с учетом взаимного перекрытия зонами их действия. Радиус действия трубы не может превышать 6 м.

Сооружение бетонируется до отметки, превышающей про­ектную не менее чем на 10 см.

По окончании бетонирования сооружения верхний слой бе­тона, постоянно соприкасавшийся с водой, удаляют. К этому моменту подводный бетон должен иметь прочность 2...2,5 МПа.

В качестве модификации метода подводного бетонирования в Нидерландах используют так называемый гидравлический клапан: трубу изготавливают из гибкого текстиля. Под давле­нием воды ее стенки «смыкаются». Порция бетона, поступая в трубу, под действием собственного веса преодолевая гидроста­тическое давление и поверхностное трение бетона о стенки тру­бы, опускается вниз. Освободившаяся часть трубы под давле­нием воды сплющивается. Преимущество данного метода — возможность организации перерывов в подаче бетона без опа­сения прорыва воды в трубу.

Метод восходящего раствора. Бетонирование методом ВР применяется в тех случаях, когда по условиям производств работ или по размерам бетонируемой конструкции невозможно или экономически нецелесообразно применять метод ВПТ.

К таким случаям относятся: бетонирование малогабаритных или густоармированных, а также заполнение массивных пусто­телых конструкций.

Бетонирование методом ВР является раздельным способом бетонирования и заключается в заливке цементного или цементно-песчаного раствора через трубы в пустоты крупного запол­нителя, предварительно засыпанного в опалубку конструкции (рис. 8.14, б). Если в качестве заполнителя используется камень или крупный щебень, то в заливочные трубы подается цементно-песчаный раствор. В этом случае глубина бетонирования не превышает 20 м. Если заполнитель — мелкий щебень, то в тру­бы подается цементный раствор, а бетонирование ведется на глубинах 20...50 м.

При методе ВР используют стальные трубы диаметром 38...100 мм, со­бранные из звеньев длиной до 1 м, с водонепроницаемыми быстроразъемными соединениями. Радиус действия каждой трубы не более 3 м. Заглублять трубы в цементный раствор необходи­мо на 0,8 м, по тем же соображениям, что и при методе ВПТ.

Бетонирование методом ВР может быть двух видов — безна­порным и напорным.

При безнапорном (гравитационном) бетонировании трубы ус­танавливаются в ограждающие шахты 11, сваренные из арматур­ной стали с образованием ячеек 20x20 или 30x30 см. Раствор ра­стекается с уклоном '/₅...'/₇ в пустотах крупного заполнителя под действием собственного веса, благодаря высокой подвижности.

При напорном (инъекционном) бетонировании вливающие трубы устанавливаются без шахт, а заполнение пустот осуще­ствляется за счет давления, развиваемого растворонасосом 7, и веса столба раствора, находящегося в трубе.

Принцип и порядок бетонирования методом восходящего раствора аналогичен методу ВПТ: после устройства огражде­ния 1 устанавливаются шахты 11 (при безнапорном способе) и трубы 2. Далее производится каменная наброска 12 и подача раствора в трубы 2. Уровень бетонирования доводят на 10...20 см выше проект­ной отметки, а раствор, подвергшийся размыву воды, удаляют.

Втрамбовывание бетонной смеси. Метод втрам­бовывания (рис. 8.14 в) применяется при глубине воды менее 1,5 м для конструкций большой площади, бетонируемых до отметки выше уровня воды. При таком способе бетонирования сначала созда­ют бетонный островок в одном из углов конструкции. Смесь подается по трубам или кюбелем (ящиком с открывающимся дном). При этом, островок должен возвышаться над поверхно­стью воды не менее чем на 30 см.

Последующее втрамбовывание новых порций бетонной сме­си 8 будет увеличивать контур зоны втрамбовывания 9, пока не будет охвачена вся площадь бетонирования.

Втрамбовывание смеси в островок производят равномерно, с интенсивностью, не нарушающей процесс твердения уложен­ного бетона. Очередная порция бетонной смеси укладывается и трамбуется не ближе 20…30 см от уреза воды, чтобы не допус­тить контакта смеси с водой.