Технология бетонирования конструкций, находящихся под водой (подводное бетонирование)

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ БЕТОНИРОВАНИЯ

ТЕХНОЛОГИЯ ТОРКРЕТИРОВАНИЯ

 

Вид продукции. Наружный водонепроницаемый слой в резервуарах и гидротехнических сооружениях; бетонированиеармированых тонкостенных куполов; устранение дефектов бетонирования или механических повреждений (раковины, каверны, сколы и др.).

Состав процесса. Нанесение на бетонируемую поверхность под давлением сжатого воздуха 0,15…0,2 Мн/м²(1,5…2 ати)слоев цементного раствора – торкрета или под давлением до 0,35 Мн/м²
(3,5 ати) бетонной смеси –набрызг-бетон.

Ресурсы. Материалы. Для приготовления растворной и бетонной смесей используются портландцементы марки 500 и выше (лучше быстротвердеющие или с добавлением ускорителей твердения); песок средней крупности; щебень или гравий крупностью 5…20 мм. Для торкретирования используют жесткие смеси, что позволяет при нанесении смесей под давлением получать материал с более плотной структурой, чем при обычном бетонировании.

Техника. Торкретная установка (рис. 4.1) включает цемент-пушку или имеющую некоторые отличия бетоншприц-машину, компрессор, создающий давление 0,6Мн/м²(6 ати),воздухоочиститель, водяной бак, рабочие шланги и форсунку.

Технология. Подготовка поверхностей к торкретированию заключается в их механической очистке щетками или пескоструйным аппаратом и промывке струей воды. Дефекты бетонирования устраняют немедленно после распалубливания.

При бетонировании тонкостенных конструкций закрепляют арматуру, чтобы предотвратить ее смещение при механическом воздействии торкретной струи.

Торкретирование ведется послойно, причем время перерыва между нанесением слоев принимается таким, чтобы наносимый слой не разрушал предыдущего.

Используется два способа торкретирования: сухими и готовыми смесями. В первом случае сухая цементно-песчаная смесь заданного состава загружается в резервуар цемент-пушки и под давлением сжатого воздуха 0,2…0,4 МПа по рукаву подается к насадке, где смешивается с подаваемой по второму рукаву водой со скоростью 120…140 м/с и наносится слоями на обрабатываемую поверхность. Производительность – 2…4 м³/см (рис. 4.1).

По другой технологии с помощью набрызг-установки по рукаву для подачи материалов к насадке под давлением 0,4…0,5 МПа подается готовая (с водой) отдозированная бетонная смесь с гравием или щебнем крупностью 10…20 мм. Перемешанная в смесительной камере смесь со скоростью 100…120 м/с наносится на торкретируемую поверхность. Производительность набрызг-установки 18…20 м³ в смену.

При торкретировании как сухими, так и готовыми смесями теряется 10…60 % смеси за счет отскока ее от торкретируемой поверхности.

Величину отскока регулируют составом смеси и расстоянием между насадкой и обрабатываемой поверхностью, которая составляет 0,7…1,1 м.

Во время нанесения торкрета рабочий непрерывно перемещает форсунку, удерживая сопло перпендикулярно к бетонируемой поверхности на расстоянии 0,7…1 мпри торкретировании, а при бетонировании– до 1,2 м.

Раствор наносят слоями, не превышающими 25 мм:бетонную смесь при нанесении снизу вверх на горизонтальные поверхности – слоем до70 мм,а на вертикальные – до 50 мм.

Наружную поверхность торкретного слоя отделывают сразу после нанесения (до его затвердения), укрывают брезентом и поливают водой.

Контроль заключается в испытании на сжатие бетонных кубиков и на водонепроницаемость плиток-восьмерок, выпиленных из слоя торкрета, нанесенного на специальную форму.

ТЕХНОЛОГИЯ БЕТОНИРОВАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ, НАХОДЯЩИХСЯ ПОД ВОДОЙ (ПОДВОДНОЕ БЕТОНИРОВАНИЕ)

 

Вид продукции. Бетон проектных параметров, полученный при укладке в водной среде (под водой).

Состав процесса. В процессе бетонирования выполняется ряд мероприятий, исключающих прямой контакт бетонной смеси с водой при ее укладке.

Вход в процесс. Общий для бетонирования.

Ресурсы.Материалы. Для этих конструкций используется специальный вид бетона – гидротехнический, имеющийповышенные плотность, морозостойкость и водонепроницаемость.

Гидротехнические бетоны относятся к тяжелым бетонам и подразделяются:

– по прочности на сжатие на 15 классов В-5…В-60;

– по водонепроницаемости на 9 марок W2…W20;

– по степени морозостойкости (в циклах замораживания и оттаивания) на 11 марок F50…F1000.

Показатели прочности и водонепроницаемости бетона массивных гидротехнических сооружений должны обеспечиваться в возрасте
180 суток. Применяются средне- и крупнозернистые пески, а в качестве крупного заполнителя используется морозостойкий щебень фракций
5... 10, 10... 20, 20... 40, 40...70 мм. Гравий не применяется.

Технологии подводного бетонирования:

– ВПТ (вертикально перемещаемой трубы);

– ВР (восходящего раствора);

– островковая (втрамбовывание);

– укладка бетона в мешках;

– укладка бетона с помощью бадей или кюбелей (самораскрывающихся металлических ящиков).

Бетонирование начинают после того, как обследовано подготовленное подводное основание и составлен акт о его приемке.

Подводное бетонирование по технологии ВПТзаключается в использовании трубы для подачи бетонной смеси к месту укладки через толщу воды в условиях, исключающих воздействие последней на бетонную смесь (за счет устройства предохранительного ограждения в виде пробки, заслонки и т. д.). Только первая небольшая доза смеси по выходе из трубы на какое-то время соприкасается с водой, остальная масса, поступающая через трубу, конец которой заглубляется в бетонную смесь, с водой не соприкасается. По мере подъема уровня смеси в бетонируемом блоке трубу поднимают (перемещают) вертикально вверх так, чтобы нижний ее конец постоянно находился в бетонной смеси на глубине не менее 1 м (рис. 5.2, а).

Если толщина слоя укладываемой смеси не превышает 2 м, то применяют сплошные по длине трубы диаметром 20... 30 см.

Бетонирование по технологииВР(восходящего раствора) осуществляется при заливке цементно-песчаным раствором крупного каменного заполнителя на глубинах до 20 м или щебня на глубине до 50 м.

Метод ВР предусматривает первоначальную укладку каменного заполнителя, а затем уже бетонирование.

Блок или стену резервуара, огражденные опалубкой и снабженные подмостями с рабочей площадкой, перед бетонированием заполняют крупным заполнителем – камнем размером до 400 ммпри глубине до 20 мили щебнем крупностью от 40 до 150 ммпри глубине до 50 м.

Пустоты в каменной наброске заполняют раствором безнапорным способом. Для этого в средней части блока через каждые 5-6 мустанавливают металлические решетчатые шахты с заливочными трубами диаметром до 100 ммсо съемными звеньями. Трубы заполняют цементным раствором через воронку (рис. 5.2, б).

Растекаясь в нижней части блока, раствор постепенно поднимается, под воздействием своего веса отжимает воду и заполняет пустоты в каменной наброске. Превышение столба раствора в трубе над уровнем раствора в блоке должно быть не менее hр = 1,5 + 0,45Hв, где Нв – высота столба воды над уровнем раствора в блоке, м.

При заполнении блока щебнем его заливают цементным тестом, которое подают под напором (инъекционный способ), создаваемым растворонасосом. Бетонолитную трубу устанавливают без шахты непосредственно в щебеночную засыпку. Раствор подают непрерывно, периодически укорачивая заливочную трубу (снимая очередное звено). Радиус действия трубы при заливке раствором каменной наброски не должен превышать 3м.Для бетонирования применяют цементно-песчаные растворы состава 1:1 или 1:2 с водоцементным отношением 0,65...0,85 и расходом цемента 500...700 кг на 1 м3 раствора или 300...370 кг на 1 м3 кладки.

Для работ используют чистый заполнитель с объемом пустот 40...45 %: рваный камень крупностью 150...400 мм и щебень крупностью 40...100 мм. Марка камня (щебня) по прочности должна быть не меньше двойной прочности бетона.

Укладка бетонной смеси в мешках применяется как вспомогательный метод для временного ограждения участка работ в данной акватории. Используется также при устройстве временных подводных сооружений, выравнивании скального основания и устройстве ограждения, а также в аварийных случаях.

Мешки для бетонной смеси применяют из прочной, но редкой ткани. Для ответственной кладки бетона применяются мешки из эластичной металлической сетки вместимостью от 0,01 до 0,015 м3. На берегу их заполняют на две трети бетонной смесью с осадкой конуса 2...5 см при наибольшей крупности заполнителя 20 мм, завязывают и подают краном водолазу. Масса каждого мешка не должна превышать 50 кг.

Мешки укладывают широкой плоскостью, плотно один к другому, с соблюдением перевязки швов и соединяют между собой строительными скобами с заершенными концами.

Подводное бетонирование бадьями (кюбелями) (рис. 5.2, в) применяют при глубинах до 20 м. Кюбель – это плотно закрытая бадья с раскрывающимся нижним затвором, через который производится выгрузка бетонной смеси в массу уложенного бетона. Интенсивность укладки бетонной смеси должна быть такой, чтобы очередная порция укладывалась до начала схватывания ранее уложенной. Этот способ применяют для заполнения бетоном полости железобетонных оболочек, металлических опускных колодцев, колонн-оболочек диаметром 1,6; 2 м и более, некоторых других конструкций или при устройстве в плотных неразмываемых грунтах фундаментов оснований под гидротехнические сооружения. Сущность метода заключается в том, что приготовленную на центральном бетоносмесительном узле бетонную смесь доставляют к месту укладки, затем заполняют ею бадьи (кюбели) и краном поочередно подают под воду.

К недостаткам данного способа относятся необходимость постоянно держать под водой водолаза для контроля за укладкой бетонной смеси, разравниванием ее и удалением шлама, а также частичная слоистость и вымывание цемента, некоторый размыв бетонной смеси при выгрузке из кюбелей и бадей, что снижает прочность бетона.

Укладка бетона островковым методом. Используется при глубинах воды до 2,0 м для конструкций, бетонируемых до отметки, расположенной выше уровня воды. При этом способе бетонирования бетонная смесь вначале укладывается в виде островков в одном из углов бетонируемого блока. После этого распространяется по всему объему бетонируемого блока путем втрамбовывания.

Вновь подаваемая порция бетонной смеси втрамбовывается в предыдущую массу с превышением на 200…300 мм над уровнем воды. При этом способе каждая последующая порция бетона укладывается и втрамбовывается вибраторами или путем пневматического трамбования в ранее уложенные еще не схватившиеся порции бетона.

Подводный откос островка, с которого начинается втрамбование, должен образовывать под водой угол 35…40° к горизонтали.

Расстояние от края откоса до вновь уложенного бетона должно быть 0,3...0,5 м, класс бетона – не ниже В-25 с осадкой конуса 7...10 см.

Смесь втрамбовывается с такой интенсивностью, чтобы не нарушались процессы схватывания и твердения уложенного бетона.

Бетонирование производится без перерыва до окончания изготовления конструктивного элемента. Этот способ применим на глубинах до 2 м на хорошо защищенной от волнения акватории с целью устройства подводных оснований на отлогих каменных берегах и при ремонте берегоукрепительных сооружений.