Подводное бетонирование

Вакуумирование бетона

Вакуумирование бетона — уплотнение пластичной бетонной смеси в результате удаления из нее избыточной воды вакумированием уложенной смеси с поверхности или изнутри.

Вакуумирование бетона применяется при изготовлении сборных железобетонных изделий и при бетонировании монолитных бетонных и железобетонных конструкций и сооружений.Вакуумирование бетона осуществляется при помощи вакуум-камер различной конструкции, разрежение в которых создается вакуум васосом. Камера отделяется от бетона перфорированным листовым металлом, обтянутым со сторовы бетона холстом. Холст задерживает мелкие частицы бетонной смеси, но пропускает воздух и воду.

Вакуумированный бетон обладает повышенными прочностью и морозостойкостью, малой усадкой. Вакуумированный бетон применяется ограниченно, т. к. имеет ряд недостатков: направленная пористость усиливает водопроницаемость бетона; для предотвращения расслаивания пластичиой бетонной смеси требуется повышенный расход цемента; использование вакуумированного бетона затруднительно при низких температурах; вакуумированный бетон требует сложного технологического оборудования, особенно при вакуумировании линейных элементов (колонн, балок и т. п.).

Подводным бетонированием называют укладку бетонной смеси под водой без производства водоотливных работ. Его применяют при строительстве подводных частей опор мостов, фундаментов опор линий электропередачи и ремонтных работах на гидротехнических сооружениях.

Для подводного бетонирования применяют различные методы: вертикально перемещающейся трубы (ВПТ), восходящего раствора (BP), укладки кабелями, втрамбовывания бетонной смеси, укладки бетонной смеси в мешках.

Метод ВПТ. Это наиболее совершенный метод подводного бетонирования на глубинах от 1,5 до 50 м.

Бетонируют таким методом в котловане, огражденном от проточной воды. Это ограждение (обычно шпунтовое) служит одновременно и опалубкой 2 для укладываемой бетонной смеси 3.

Для подачи бетонной смеси в котлован устанавливают стальные бесшовные трубы диаметром 20—30 см, состоящие из отдельных звеньев длиной 0,5—1 м. Трубы подвешивают к крану или к лебедкам, закрепленным за надстройку ограждения котлована. Сверху трубы заканчиваются воронкой, снизу во избежание заполнения водой их закрывают металлическими клапанами, открываемыми с подмостей. Радиус действия трубы не более 6 м. Число труб, устанавливаемых в котлован, определяют с учетом обязательного перекрытия всей площади бетонирования круговыми зонами действия труб.

Опущенные до дна трубы с закрытыми нижними клапанами заполняют доверху бетонной смесью. При открытии клапанов бетонная смесь, выходя из труб, растекается по дну котлована и поднимается выше нижнего конца труб. Бетонная смесь, которую продолжают подавать, выходя из труб, выжимает кверху бетон, частично размытый водой.

Смесь подают бетононасосами, пневмонагнетателями, либо непосредственно из бетоносмесителей. Трубы должны быть все время погружены в бетон: не менее чем на 0,8 м при глубине бетонирования до 10 м и не менее чем на 1,5 м при глубине до 20 м. По мере бетонирования трубы поднимают краном и верхние звенья снимают, следя за тем, чтобы вода не прорвалась в трубу. Когда слой подводного бетона достигнет проектной толщины, трубы извлекают из него. Бетонная смесь по методу ВПТ, укладываемая с вибрацией, должна иметь подвижность, измеряемую осадкой конуса 14—16 см, укладываемая без вибрации — 16—20 см. Приготовляют ее на гравии или смеси гравия с 20—30% щебня с обязательным введением пластифицирующих добавок.

При объемах бетонного массива более 200 м3, а для ответственных конструкций независимо от объема бетонированию методом ВПТ должно предшествовать изготовление под водой опытных блоков объемом 5 м3, на которых проверяются характеристики бетонной смеси и принятые режимы бетонирования.

Рисунок 16 – Схема подводного бетонирования методом вертикально перемещающейся трубы (а) и восходящего раствора (б)

1 - вертикально перемещающаяся труба,

2 - опалубка,

3 - уложенная бетонная смесь,

4 - труба, подающая раствор,

5 - каменная наброска,

6 - предохранительная шахта,

7 - наброска, заполненная раствором

Метод BP. В каменную наброску 5 или гравийно-щебеночную отсыпку через установленные непосредственно в отсыпку или в ограждающие шахты трубы 4 диаметром 37—100 мм нагнетают под давлением цементный раствор или цементное тесто. Раствор, поднимаясь снизу вверх, вытесняет из пустот в наброске воду и создает монолит.

Если бетонируют с установкой труб в ограждающих шахтах, то сначала в пространство, огражденное опалубкой 2, устанавливают вертикальные шахты 6 с решетчатыми стенками, которые могут быть сварены из старых рельсов или проката. Затем в опалубку засыпают крупный заполнитель. По окончании отсыпки в шахты опускают трубы для заливки раствора или цементного теста. В этом случае раствор в крупном заполнителе растекается под давлением столба раствора в шахте, а напор в трубах не используется.

По мере заливки раствора трубы поднимают, не допуская прорыва в них воды или воздуха. Это обеспечивается постоянным заглублением труб в укладываемый раствор во время бетонирования не менее чем на 0,8 м. Радиус действия труб определяют бетонированием опытных блоков. Практически при заливке каменной наброски радиус действия принимают не более 3, а при заливке щебеночного заполнителя — не более 2 м.

Метод BP имеет ряд преимуществ по сравнению с методом ВПТ: вместо бетонного завода применяется растворосмесительная установка меньшей производительности; транспортирование бетонной смеси заменено раздельной подачей крупного заполнителя и раствора, что исключает возможность расслоения бетонной смеси.

Недостатки метода BP следующие: необходимость тщательного подбора гранулометрического состава песка, увеличенное число труб, недостаточно надежное заполнение пустот раствором.

Этот метод применяют на глубинах до 50 м, когда по условиям производства работ или по размерам бетонируемой конструкции невозможно или экономически нецелесообразно применять метод ВПТ: при ремонте сооружений в стесненных условиях, при бетонировании сооружений малого объема с густым армированием и сооружений, а также их частей из бутовой кладки.

Метод бетонирования кюбелями. Бетонную смесь опускают под воду в кюбелях (раскрывающихся ящиках) и там разгружают. Первый слой, наиболее подверженный размыву водой, укладывают из бетонной смеси с содержанием цемента на 15—20% больше чем обычно. Подаваемая бетонная смесь должна иметь осадку конуса 1—5 см. Конструкции кюбелей могут быть различными, обычно это ящики грейферного типа емкостью от 0,2 до 3,0 м3.

Преимущество метода заключается в возможности бетонирования на любой глубине, в производстве работ без подмостей, в возможности укладки бетонной смеси на неровное основание с большими углублениями и возвышениями.

Однако при бетонировании кюбелями происходит частичный размыв смеси при разгрузке кюбеля и некоторая слоистость укладки.

Этот метод применяют, если марка укладываемого бетона не выше 200.

Метод втрамбовывания бетонной смеси. Из бетонной смеси создают островок с последующим распространением бетонной смеси в блоке втрамбовыванием или вибрацией. Применяют этот метод при глубине воды до 1,5 м для конструкций, которые бетонируют до отметки, расположенной выше уровня воды, причем один из размеров блока в плане должен быть больше двойной глубины бетонирования.

Применяют бетонную смесь с осадкой конуса 5—7 см. Бетонный островок создают в одном из углов блока при помощи трубы или специальной бадьи (кюбеля), выводя его не менее чем на 30 см выше поверхности воды. Подводный откос островка, с которого начинают втрамбовывание, должен образовать при этом под водой угол 35—45° к горизонтали. Новые порции бетонной смеси втрамбовывают в островок равномерно с интенсивностью, не нарушающей процесса твердения уложенного бетона, не ближе 20-30 см от уреза воды. Этим приемом обеспечивается защита от соприкосновения с водой новых порций бетонной смеси.

Рисунок 17 – Схема подводного бетонирования методом
втрамбовывания бетонной смеси

Укладка бетонной смеси в мешках. Под воду опускают бетонную смесь в завязанных мешках объемом 10—20 л из редкой, но прочной ткани. Бетонная смесь должна иметь осадку конуса 2-5 см при максимальной крупности заполнителя 40 мм. Часть мешков приготовляют для объема смеси 5-7 л. Их заполняют раствором или бетонной смесью с заполнителем крупностью не более 10 мм.

Этот метод применяют как вспомогательный для уплотнения щелей в местах примыкания опалубки к неровному дну, вместо опалубки для подводного бетонирования на глубину до 2 м и ограждения от волн и сильного течения, а также в случае аварии.

Дата добавления: 2014-01-04