Подводное бетонирование — материалы, технология



Заливка мостовых опор
Заливка мостовых опор

Подводное бетонирование — это укладка бетона в постоянной водной среде при помощи трубопроводного транспорта или другими способами без выполнения водоотливных работ и устройства перемычек.

Метод подводного бетонирования применяется при строительстве элементов мостовых опор, прокладке линий электропередач, возведении фундаментов гидротехнических сооружений. Вот о нём и пойдёт речь в статье.

Общие сведения

Строительство гидросооружений
Строительство гидросооружений

Для выполнения такого рода работ требуются специальные марки бетонов, которые должны отвечать высоким требованиям:

  • по водонепроницаемости;
  • морозостойкости;
  • механической прочности;
  • сульфатостойкости.

Помимо перечисленного, бетонные смеси, применяемые для такого рода работ, должны обладать повышенной подвижностью и удобоукладываемостью, а также минимальным тепловыделением в период твердения.

Водонепроницаемый бетон
Водонепроницаемый бетон

Всем этим условиям отвечает гидротехнический бетон. Состав компонентов и выбор необходимой марки зависит от назначения конструкции и эксплуатационных требований, предъявляемых к ней в каждом отдельном случае (тонкостенные, сборные и пр.), а также от температурных условий района выполнения строительных работ.

Затвердевший бетон согласно ГОСТ 4795-68 должен иметь марку не ниже:

  • для подводного бетона — М400;
  • для заделки стыков и конструкций ростверков не ниже М500;
  • по морозостойкости — F300;
  • по водонепроницаемости — W

Основным преимуществом гидротехнического бетона является его высокая водонепроницаемость, что в значительной мере выделяет его в ряду традиционных марок. Однако чтобы достичь высоких показателей качества, в состав смесей приходится вводить дорогостоящие компоненты. В результате цена водонепроницаемого бетона значительно выше обычного.

Следующий момент — это быстрое схватывание смесей, что иногда отрицательно влияет в момент производства бетона своими руками, так как раствор необходимо замешивать малыми порциями. И если застройщик запланировал объем материала для сравнительно большой конструкции — это значительно повлияет на трудоемкость и время выполнения работ.

Материалы

Технология подводного бетонирования, учитывая условия проведения работ и нормы эксплуатации готовых объектов, предъявляет высокие требования к применяемому бетону. Отсюда и повышенные требования к качеству цемента и заполнителей, которые максимально должны заполнить все пустоты в структуре бетона.

В результате такого подхода значительно сокращается расход вяжущего (цемента) с параллельным улучшением свойств:

  • уменьшается тепловыделение;
  • повышается вязкость смесей;
  • увеличиваются стойкость и плотность продукта.
Состав компонентов
Состав компонентов

Бетон для подводного бетонирования состоит из следующих компонентов:

  • вяжущее — сульфатостойкий портландцемент или пуццолановый цемент;
  • крупный заполнитель — гранитный щебень;
  • мелкий заполнитель — песок;
  • поверхностно активные добавки (ПАВ).

Цемент

Портландцемент сульфатостойкий
Портландцемент сульфатостойкий

Бетонирование подводное, в качестве основного вяжущего для приготовления бетонных смесей, предусматривает применение пуццоланового или сульфатостойкого цемента марок М400–М500 (ГОСТ 10178-85), отвечающим следующим требованиям:

  • густота цементного теста — не более 26%;
  • начало схватывания — через 2 ч после затворения, не ранее;
  • содержание щелочи в клинкере не должно быть выше 0,6%, извести — 0,5%, труднорастворимого осадка не более 0,5%.

Содержание цемента определяется проектной маркой готового бетона. В зависимости от типа конструкции его объем не должен превышать 350–400 кг/м3. Если проектом предусмотрена укладка в массивные сооружения, то лучше применять цемент с низким тепловыделением.

Пуццолановое вяжущее
Пуццолановое вяжущее

Крупный и мелкий заполнители (ГОСТ 10268-80)

Выбор мелких заполнителей производят с учетом следующих параметров:

  • зерновой состав;
  • модуль крупности;
  • содержание глинистых и пылевидных частиц;
  • предел прочности на сжатие в пропитанном водой состоянии.
Крупнозернистый кварцевый песок
Крупнозернистый кварцевый песок

В качестве мелких заполнителей необходимо применять полевошпатный или чистый кварцевый песок с модулем крупности 2,0–2,5.

Подбор состава крупных заполнителей для гидротехнического бетона осуществляют по следующим категориям:

  • плотности;
  • по зерновому составу;
  • прочности;
  • по количеству зерен игловатой и пластинчатой формы;
  • содержанию частиц слабых пород;
  • морозостойкости;
  • водопоглощению;
  • по содержанию вредных включений.

Крупный заполнитель — это щебень из плотных пород фракций 5–40, 5–20, 5–10 мм. Допустимый предел прочности на сжатие более 1000 кгс/см2.

Гранитный щебень
Гранитный щебень

Перед подачей в смеситель щебень необходимо промыть водой с целью удаления пылевидных, илистых или глинистых частиц. Для промывки заполнителей следует использовать любую годную для питья воду, отвечающую требованиям ГОСТ 4797-69.

Внимание! в состав заполнителей не должны входить минералы, способные спровоцировать химическую реакцию со щелочными компонентами портландцемента (опал, кремнеземистые соединения, пирит и др.).

Поверхностно активные добавки

Основным средством для получения качественного гидротехнического бетона с необходимыми свойствами служат комплексные присадки ПАВ. А в сочетании с микронаполнителями, такие композиты позволяют получить высокоподвижные и обладающие высокой связностью смеси.

В качестве микронаполнителей обычно выступают тонкомолотые металлургические шлаки, зола уноса и др.

Рекомендуемые добавки ПАВ:

  • сульфитно-дрожжевая бражка (СДБ);
  • смола нейтрализованная воздухововлекающая (СНВ);
  • комплексные добавки: ГКЖ–94+СДБ.

Перед применением сульфитно-дрожжевую бражку нужно растворить в воде, нагретой до температуры 80-90 °С. Полученную концентрированную суспензию (10-20% по объему) процедить через металлическое ситечко с размером отверстий около 1 мм.

Раствор сульфитно-дрожжевой бражки
Раствор сульфитно-дрожжевой бражки

Готовый раствор СДБ добавляют в баки с водой, предназначенной для приготовления смеси, а затем подают остальные компоненты.

Смола нейтрализованная воздухововлекающая
Смола нейтрализованная воздухововлекающая

Добавка СНВ готовится путем тонкого помола, и разведения в теплой воде. Для получения состава требуется 100 г смолы нейтрализованной, и 900 г воды. Приготовленный раствор процеживают через сито или редкую ткань, и подают в бетоносмеситель.

Методы бетонирования

Установка для производства подводных работ пример
Установка для производства подводных работ пример

Бетонирование в воде применяется в основном при строительстве и реконструкции прибрежных бетонных конструкций, а также:

  • речных или морских причалов;
  • мостовых сооружений;
  • при оборудовании водозащитной (тампонажной) подушки;
  • в особых случаях, при строительстве подводных частей зданий.
Подводные работы
Подводные работы

Производство бетонных работ под водой не обходится без участия водолазов, в обязанности которых входят следующие операции:

  1. Подготовительные работы.
  2. Обустройство секций бетонирования.
  3. Монтаж опалубки.
  4. Герметизация (заделка щелей и пр.).
  5. Установка бетонопровода.
  6. Контроль процесса с последующим составлением акта скрытых работ.

В подготовительные работы входит:

  • очистка рабочей площадки от ила и мусора;
  • удаление масляных пятен;
  • снятие слабого слоя грунта;
  • устройство щебеночной подготовки.

Для укладки бетона применяют следующие виды опалубки:

  • деревянная щитовая;
  • деревометаллическая;
  • железобетонная не оборачиваемая;
  • металлическая съемная.

Требования к опалубке:

  1. Непроницаемость.
  2. Способность жестко противостоять давлению бетона с сохранением первоначальных геометрических форм.
  3. Удобство при монтаже под водой.
  4. Для стыков необходимо предусмотреть уплотнение.

Установка опалубки предусматривает ее укрепление с внешней стороны двумя рядами мешков, наполненных на 2/3 камнем или песком. При использовании сменной опалубки, контактирующие с бетоном секции оборачивают пропитанной битумом мешковиной или синтетическими полотнищами.

Внимание! при укладке смесей необходимо предотвратить возможность контакта раствора с водой, и процесс бетонирования должен идти непрерывно до проектных отметок.

Подача раствора бетононасосом
Подача раствора бетононасосом

В зависимости от эксплуатационных требований к возводимой конструкции, способы бетонирования в воде можно разделить на следующие технологические приемы, это:

  • метод вертикально перемещающейся трубы (ВПТ);
  • способ восходящего раствора (ВР);
  • заливка смеси кюбелями;
  • метод островка;
  • укладка бетона в мешках;
  • укладка бетононасосами;
  • гидровибрационный;
  • инъекционный.

Способ ВПТ

Применяется на глубинах до 50 м, и при необходимости высокой монолитности и прочности ответственных подводных сооружений.

Вертикально перемещающаяся труба схема
Вертикально перемещающаяся труба схема

Для проведения работ, над будущей конструкцией на сваях, организовывают рабочую площадку, на которой устанавливают траверсу. К ней подвешивают трубу (Ø 200 мм) с загрузочной воронкой. Труба представляет собой легкосъемные звенья трубопровода длиной до 1 м.

Рабочая лебедка и система подвески должны обеспечивать легкий вертикальный подъем трубы с погрешностью не более 30–50 мм, а также ее быстрое опускание на 30–40 см, во избежание выброса бетонной смеси в воду.

Порядок выполнения работ, инструкция:

  1. Выполнение работ начинают с опускания трубы в воду с минимальным зазором между основанием, для свободного выхода раствора.
  2. В полость трубопровода вставляют пакет из мешковины и через воронку начинают подавать смесь.
  3. Под давлением бетона кляп плавно опускается на дно и в процессе движения выдавливает из трубы воду, а также находящийся в верхней части воздух.
  4. Бетонирование без перестановки трубы продолжается до тех пор, пока материал не заполнит все пространство первого блока на высоту 0,8–1,5 м выше нижнего конца бетонопровода.
  5. Затем, не прекращая подачи, трубопровод поднимают с таким условием, чтобы нижний его конец постоянно размещался на 0,8 м ниже верхней точки уже залитого бетона.
  6. По достижению верха первой (нижней) секции трубы подачу раствора останавливают, снимают верхнее звено, переставляют воронку и продолжают заливку.
  7. Процесс бетонирования происходит до тех пор, пока объем смеси не будет превышать проектную отметку конструкции как минимум на 100 мм.

Для производства работ таким методом применяют пластичные подвижные смеси с допустимой осадкой конуса 14–20 см.

Заливная воронка
Заливная воронка

Максимальный радиус охвата одной трубы — 6 м. Сооружения, имеющие по проекту большие размеры, бетонируют сразу через несколько труб с принудительным закрытием смежных зон их действия.

Ширину блока и промежуток между осями заливных труб принимают не более 6м. Приемный бункер организовывают на несколько труб. Смесь подают при помощи хоботов. Загрузочную воронку и хобот оборудуют заслонками.

Способ ВР

Способ восходящего раствора (ВР) применяется на глубине от 1 до 50м. Бетонируемая секция заполняется щебнем или природным камнем, а затем через установленную трубу подается раствор, который, растекаясь в разные стороны и вверх, выдавливает из пустот конструкции воду.

Для бетонирования способом ВР используют следующие материалы:

  • щебень фракции 40–150 мм;
  • природный камень плотных пород крупностью 150–400 мм;
  • песок с размером зерен 2,5 мм.

Объем пустот в каменной подготовке должен быть не более 45%. Рекомендуемая прочность бетона должна составлять 15 Мпа и более.

Способ восходящего раствора безнапорный
Способ восходящего раствора безнапорный

В качестве приспособлений для метода ВР необходимо иметь:

  • трубы бетонолитные Ø 35–100 мм;
  • воронки металлические с рекомендуемым скосом 30° и более;
  • для установки пробок вначале бетонирования — трубы Ø 75 мм.

Проектная рациональная площадь охвата одной трубы обычно равняется 18 м2. Рекомендуемая скорость подачи смеси составляет 0,3 м3/час. Метод восходящего раствора по технологии выполнения делится на напорный и безнапорный.

В случае безнапорного:

  1. В центр бетонируемой секции устанавливают вспомогательную шахту, выполненную в форме решетчатой конструкции. Размер ячеек должен составлять 2/3 от наименьшей фракции используемого заполнителя.
  2. В нее на всю глубину опускают металлическую трубу Ø 90–100 мм.
  3. В пространство, огражденное опалубкой, засыпают каменную смесь, пустоты которой впоследствии заполняют цементным раствором (пропорции 1:1 или 1:2). Цементное тесто свободно растекается по поверхности и обволакивает уложенный до этого заполнитель.
  4. После достижения проектной отметки, смесь поднимают на 10–20 см и прекращают заливку.

При производстве работ напорным способом заливные трубы устанавливаются ярусами (на разных высотах). По мере подъема смеси до нужной отметки нижний ярус отключают и в работу вступают трубы более высокого яруса.

Напорный способ схема
Напорный способ схема

По окончании бетонирования трубы из раствора не извлекают, а по достижению необходимой прочности верхняя часть трубопровода, находящаяся выше бетонируемой конструкции, срезается. В сравнении с ВПТ способ ВР представляет собой вспомогательный вариант и используется в случае неэкономичности или невозможности применения первого способа.

В процессе применения ВР значительно снижается расход цемента, но увеличивается объем не менее дорогостоящих металлических труб.

Подача раствора кюбелями

Такой метод применяется на глубинах до 20 м в конструкциях, проектные требования которых допускают прочность бетона не выше 200 кг/см2:

  • опускные колодцы;
  • оболочки конструкций большого диаметра;
  • колонны-оболочки;
  • выравнивающие стяжки оснований и пр.

Кюбель — это специальный герметичный контейнер для подачи бетона (см. фото).

Тара для бетонной смеси
Тара для бетонной смеси

Порядок выполнения работ:

  • Укладку смеси ведут послойно. Заполненный смесью бункер опускают в воду и подают к рабочей секции. Раскрывают и бетонируют первый слой.

Внимание! для качественного производства бетонных работ по устройству нижнего слоя необходимо использовать смесь, содержание цемента в которой будет на 15–20% выше расчетного значения.

  • Следующую бадью на 5–10 см вдавливают в уложенный раствор, и с постепенным подъемом разгружают в рабочую секцию.
  • Каждый последующий пласт смеси должен укладываться до начала твердения предыдущего.

Одним из недостатков такого способа является послойная укладка раствора. В результате такой операции возможна размывка водой уже уложенного бетона.

Трамбовка раствора

Втрамбовывыние смеси или способ островка применяют при строительстве сооружений на глубине 1,5–2,0 м не более, например, для возведения:

  • конструкций, не требующих армирования;
  • оснований на отлогих берегах;
  • берегозащитных укреплений;
  • низко расположенных свайных ростверков.

Наименьший в плане размер блока для бетонирования должен быть в 1,5 раза больше проектного. Марка применяемого бетона — на 20% выше конечного значения в конструкции. Осадка конуса — 5–10 см.

Метод втрамбовывания раствора
Метод втрамбовывания раствора

Работы выполняют в следующей последовательности:

  • устанавливается герметичная опалубка;
  • с помощью трубы или кюбеля в углу бетонируемой секции заливают островок высотой на 30 см выше существующего уровня воды.
  • затем, по контуру возвышения (на 20–40 см выше границы водораздела) заливают порции смеси с последующим ее трамбованием виброплощадками или глубинными вибраторами.

Преимущество — отсутствие необходимости разбивки бетонируемой конструкции на секции.

Недостаток — высокая трудоемкость в связи с непрерывностью процесса и высокой скоростью подачи раствора.

Подача в мешках

Мешки со смесью
Мешки со смесью

Укладку раствора в мешках применяют в следующих случаях:

  • при ремонтно-строительных работах;
  • заделке каверн;
  • для выравнивания дна;
  • укрепления съемной опалубки и др.

Для мешков в качестве материала используют прочную, прореженную ткань, способную пропускать цементное молочко, воздух и воду. Мешки на 2/3 заполняют бетоном с крупностью зерен заполнителя равным 10–200 мм.

При помощи лебедки или крана, в контейнерах, подаются на дно водолазам, которые разгружают и вручную армируют их стальными стержнями Ø 10–20 мм.

Гидровибрационный и инъекционный способы

Эти два способа в основном предназначены для проведения ремонтных работ. Инъекционное бетонирование производится с применением бетононасосов со скоростью подачи 1–3 м3/час.

Порядок выполнения работ:

  1. Устанавливают герметичную опалубку с отверстием в верхней части.
  2. В нижней части ее оборудуют соединительным штуцером, через который снизу подается смесь.
  3. Секцию заполняют щебнем.
  4. Бетон через штуцер непрерывно подают в бетонируемую полость.
  5. Подача раствора прекращается после выхода жидкой смеси через специальное отверстие в верхней части опалубки.

Гидровибрационный метод состоит из двух вариантов:

  1. Блок заполняют инертными компонентами бетона. Заливают цементное молоко с синхронным вибрированием заполнителя;
  2. В секцию загружают цементный раствор. Затем загружают крупный заполнитель с одновременным вибрированием смеси.

В отдельных случаях бетонирование в воде может производиться только с помощью бетононасосов. Технология аналогична способам ВР И ВПТ, с одной лишь разницей что в этом случае не используются заливные трубы (см. видео в этой статье).

Другие способы строительства гидротехнических сооружений

Сборный железобетонный причал
Сборный железобетонный причал

Все рассмотренные способы подводного бетонирования являются сложными и затратными проектами, и не во всех случаях (на малых объемах) могут быть экономически оправданными. Поэтому, для выполнения краткосрочных работ по устройству и замене некоторых видов гидротехнических конструкций были разработаны бетонные и железобетонные понтоны.

Благодаря модульной конструкции, простоте исполнения и обслуживания, такие изделия могут служить хорошей альтернативой массивным стационарным сооружениям.

Бетонные понтоны - производство
Бетонные понтоны — производство

Наиболее востребовано такое технологическое решение в строительстве морских или речных причалов, в осуществлении паромных перевозок, а также для оборудования вспомогательных площадок при производстве подводных ремонтно-восстановительных работ.

Производство бетонных понтонов осуществляется на профильных предприятиях из высокомарочного гидротехнического бетона. Конструкция плавучих сооружений, состоит из нескольких автономных секций, которые для повышения устойчивости на воде могут заполняться высокопрочным пенопластом, соответствующего удельного веса.

загрузка...

Добавить комментарий
Подпишитесь на новости
И будьте всегда в курсе всех строительных новинок. Следите за предложениями заводов, успевайте заключить самые выгодные контракты
Строительная организация
Строительно-проектировочная комания "Стройка 93"

Краснодарский Край, г.Краснодар ,
350086, ул. Л.Чайкиной, 16.
Телефон: +7(909)447-57-13
Мы работаем ежедневно с 10:00 до 19:00
https://beton-house.com />
   <span class=