Укладка бетонной смеси под водой

При строительстве опор мостов и других сооружений, расположенных под водой, применяют подводное бетонирование (укладку бетонной смеси под водой без производства водоотлива), выполняемое одним из двух способов – вертикально перемещающейся трубы (ВПТ) и восходящего раствора (ВР). Общее для обоих способов – устройство по периметру бетонируемой конструкции шпунтового ограждения, благодаря чему ограничивается подток воды к месту производства работ, а возводимое сооружение предохраняется от вымывания цемента и песка.

Метод вертикально перемещаемой трубы (ВПТ) применяют при бетонировании конструкций на глубине от 1,5 до 50 м, защищенных от проточной воды, когда требуется высокая прочность и монолитность подводного сооружения.

В качестве ограждения используют шпунтовые стенки, специально изготовленную опалубку в виде пространственных блоков (ящиков) из дерева, железобетона, металла либо конструкции (плиты-оболочки, опускные колодцы и др.). Конструкция ограждения должна быть непроницаемой для цементного раствора. Для производства работ над ограждением устраивают рабочую площадку, на которой устанавливают траверсу. К траверсе подвешивают стальной бетоновод, собираемый из отдельных бесшовных труб длиной 1...1,2 м и диаметром 200...300мм на легкоразъемных водонепроницаемых соединениях. Трубу опускают до низа сооружения, в верхней части бетоновод, находящейся над поверхностью воды, имеет воронку с затвором или бункер для приема бетонной смеси.

Бетонолитная труба подвешена к траверсе, может подниматься и опускаться с помощью лебедки. Первоначально в горловину трубы вставляют пыж из мешковины, который предохраняет первую порцию бетонной смеси, погружаемую в трубу, от размывания водой. После заполнения воронки затвор открывают, и бетонная смесь вслед за пыжом опускается вниз. После того как бетонная смесь заполнит всю бетонолитную трубу и саму воронку, при продолжающейся непрерывной подаче бетонной смеси в воронку, трубу отрывают от земли и начинают медленно поднимать. Необходимо контролировать, чтобы труба была постоянно заглублена в бетонную смесь не менее 0,8 м при глубинах до 10 м и 1,2 м – при больших глубинах. Затем, не прекращая подачи бетонной смеси, трубу поднимают с таким расчетом, чтобы нижний ее конец постоянно располагался не менее чем на 0,8... 1,2 м ниже поверхности бетона.

По окончании подъема трубы на высоту звена бетонирование приостанавливают, демонтируют верхнее звено трубы, переставляют воронку, после чего подачу бетонной смеси возобновляют. Блок бетонируют до уровня, превышающего проектную отметку на величину, равную 2% его высоты.

При таком бетонировании с водой контактирует только верхний слой бетона, который после выполнения работ, подъема трубы и возведения всей конструкции выше глади воды удаляется, но не менее 10 см. Используют только пластичную бетонную смесь с осадкой конуса 16...20 см, расположение труб – только вертикальное. Радиус растекания бетонной смеси из нижнего отверстия трубы не должен превышать 6 м, поэтому большие сооружения разбиваются на блоки с обязательным перекрытием зон бетонирования, непрерывной подачей бетонной смеси, одновременным и равномерным подъемом труб. Принимаемая интенсивность бетонирования более 0,3 м³ на 1 м²/ч.

Метод восходящего раствора (ВР) бывает безнапорным и напорным. Бетонирование методом ВР с заливкой наброски из крупного камня цементно-песчаным раствором следует применять при укладке под водой бетона на глубинах до 20 м для получения прочности бетона, соответствующей прочности бутовой кладки; то же из щебня на тех же глубинах для возведения конструкций из бетона класса до В25 и при глубинах бетонирования от 20 до 50 м и при усилении конструкций рекомендуется применять заливку щебеночного заполнителя цементным раствором без песка.

При безнапорном способе в бетонируемом блоке устанавливают шахты с решетчатыми стенками, внутрь шахт вставляют трубы диаметром 37...100 мм, собранные из звеньев длиной до 1 м с водонепроницаемыми легкоразъемными соединениями. Полость блока заполняют щебнем, гравием, каменной наброской крупностью 150...400 мм и сверху, через трубу подают цементный раствор состава 1: 1 до 1: 2. Шахты необходимы для опускания и подъема труб по всей высоте бетонируемого блока. Растекание раствора осуществляется за счет давления его столба в шахте. Поднимаясь, цементный раствор должен свободно растекаться, обволакивать заполнитель, заполнять все пустоты в каменной наброске. Поэтому для приготовления раствора применяют мелкие пески крупностью зерен не более 2,5 мм и с содержанием не менее 50% частиц не более 0,6 мм. Подвижность раствора должна быть 12... 15 см. Радиус действия каждой трубы 2...3 м. Заглублять трубы в укладываемый раствор необходимо на глубину не менее 0,8 м. По мере повышения уровня укладываемого раствора трубы поднимают, демонтируя их верхние звенья. Уровень раствора доводят на 100... 200 мм выше проектной отметки.

При этом способе расход цемента в 2 раза больше, чем при способе вертикально перемещающейся трубы.

Осуществляют и напорное бетонирование, когда заливочные трубы устанавливают без шахт непосредственно в слой крупного заполнителя и через него нагнетают (инъецируют) под давлением цементный раствор (тесто). Напор раствора в трубе создают с помощью растворонасоса. Песок принимают крупностью до 2,5 мм. Радиус действия труб не свыше 3 м при заливке каменного и 2 м – щебеночного заполнителя. Метод ВР применяют при укладке бетонной смеси на глубине до 20 м.

В обоих случаях труба должна быть утоплена в раствор не менее 0,8 м, верхний слой раствора в 10...20 см высотой, соприкасавшийся с водой и находящийся выше проектной отметки срезается.

 

Выдерживание бетона

Свежеуложенный бетон требует ухода в первые дни твердения, контроля над ходом набора им прочности. В начальный период твердения бетон необходимо защищать от попадания атмосферных осадкой или потерь влаги, в последующем поддерживать температурно-влажностный режим с созданием условий, обеспечивающих нарастание прочности. Условия выдерживания бетона должны обеспечить:

*  поддержание температурно-влажностного режима, необходимого для нарастания прочности бетона;

*  предотвращение значительных температурно-усадочных деформаций и образования трещин;

*  предохранение от ударов, сотрясений и других воздействий, включая механические повреждения;

*  защиту от солнца, ветра, быстрого высыхания и резких изменений температуры;

*  защиту от других воздействий, ухудшающих качество бетона в конструкции.

Свежеуложенный бетон поддерживают во влажном состоянии путем периодических поливок и предохраняют летом от солнечных лучей, а зимой от мороза защитными покрытиями.

В жаркую и ветреную погоду незащищенные поверхности свежеуложенного бетона не позднее, чем через 2...3 часа после укладки, укрывают хорошо увлажненной тканью, рогожами, матами, мешковиной, песком, опилками. Большие горизонтальные поверхности бетона можно покрывать битумными или полимерными материалами и пленками. Подобного типа защитные покрытия и другие необходимые мероприятия применяют для предохранения летом от солнечных лучей, а зимой – от быстрого замерзания.

Для обеспечения нормального процесса твердения бетона при температуре окружающего воздуха выше +15^ºС его нужно выдерживать во влажном состоянии, систематически поливая:

 

Бетоны на портландцементе ………………………	в течение 7 сут
То же, на глиноземистом цементе ………………..	»  3 сут
на прочих цементах………………………….	» 14 сут
При сухом и жарком климате……………………….	сроки возрастают в 1,5 раза

 

Первые трое суток, когда активно идет процесс гидратации цемента, необходимо поливать бетон в дневное время через каждые 3 часа и один раз ночью, в последующие дни – не реже трех раз в сутки. Свежеуложенный бетон можно не поливать при температуре +3ºС.

Поливку осуществляют струей воды с распылителем, шланги подсоединяют к трубопроводам временного водоснабжения. Для предотвращения вымывания частиц в процессе полива рекомендуется начинать поливать бетон только через 8...10 ч после укладки. При укрытии поверхности бетона влагостойкими укрывными материалами перерыв между поливками можно увеличить в 1,5 раза.

Уложенный бетон не должен подвергаться воздействию нагрузок и сотрясений. Движение людей и транспорта, а также работа со свежеуложенного бетона допускается лишь после достижения бетоном прочности более 1,5 МПа. Прочность бетона зависит от качества его составляющих, способа приготовления, транспортирования и укладки, условий твердения и ухода за бетоном.

На строительной площадке необходимо иметь журнал бетонирования, в который регулярно заносят все сведения о бетонировании – начало бетонирования, класс бетона, температура окружающего воздуха, температура бетона, время полива его водой и др.

Класс бетона будет признан заданным, если при испытании не менее трех образцов, выдерживавшихся в аналогичных условиях, прочность бетона в этой серии не будет ниже 85% требуемой прочности.

Необходимо отметить, что в условиях жаркого и сухого климата контроль выдерживания бетона осуществляет строительная лаборатория, которая дает необходимые рекомендации по режимам выдерживания бетона.