Как бетон застывает под водой

Технологии заливки бетона в воду, заливка фундамента

Заливка бетона в воду становится необходимым этапом работ в строительстве тех или иных гидротехнических сооружений, а также иногда в частном индивидуальном строительстве, когда грунтовые воды залегают очень высоко. И если частное строительство не приветствует такой вариант, требуя максимально приемлемых условий для заливки бетоном, то в промышленной сфере подводное бетонирование выполняется без каких-либо проблем, по созданным и опробованным технологиям.

Бетон в воду необходимо заливать, когда строятся разнообразные волнорезы, пирсы, мосты и другие типы конструкций. В частном порядке такая необходимость появляется редко – если производят строительные работы рядом с водой, если уровень грунтовых вод очень высокий, когда нужно срочно реализовать поставленную задачу в условиях стояния талой воды и т.д.

Основных технологий промышленной заливки бетону в воду существует всего две: кессонный вариант и при помощи свай.

Каждая из них обладает своими недостатками и преимуществами. В индивидуальном строительстве используют капиллярный вариант и подводное бетонирование мешками с цементом.

Как заливать бетон в воду и можно ли это делать

Когда осуществляется строительство обычной конструкции, отсутствие воды на дне траншеи для фундамента – основное условие, в противном случае работы не начинают и ждут, пока грунт высохнет. Но в исключительных случаях и при проектировании и реализации гидротехнических сооружений вопроса о том, можно ли заливать бетон в воду, не ставится – другого варианта просто не существует.

Свайный способ

До того как залить бетон в воду, в дно водоема забивают специальные сваи – специальные железобетонные столбы, соединенные между собой посредством замка типа паз-шип. Замки этого типа используются для соединения ламинатных полов, шпунтованных половых досок и т.д., в связи с чем сваи называют еще шпунтованными.

Замок не обеспечивает герметичности, вода свободно проходит в опалубку, но на качестве бетонирования это не сказывается, так как в работе используют особый вид бетона, находящегося в полуготовой консистенции.

Сначала готовят строительную площадку над объектом, куда планируется заливать бетон в воде. На площадке устанавливают подъемник, к нему вешают трубу диаметром более 20 сантиметров. Чтобы обеспечить правильную и быструю заливку, подъемный трос должен быстро опускаться/подниматься, работать с точностью меньше 3 сантиметров.

Трубу заполняют мешком, который не дает возможности воде поступать вовнутрь и вымывать смесь. Раствор в мешок подается по воронке – в процессе утяжеления основание трубы опускается, таким образом выдавливая воду. Трубу нужно наполнять максимально плотно, бетон заливается несколькими уровнями. Каждый обладает ненадежным верхним слоем (есть риск попадания воды в смесь), поэтому до укладки следующего слоя снимается небольшой слой предыдущего.

Большие промежутки заливают раствором, применяя несколько труб большого диаметра. Раствору нужно дать полежать на воздухе, чтобы он чуть подсох и удалось добиться нужной консистенции. В процессе сушки бетон укрывают брезентом, защищая от дождя и солнца. Раствор готовят с разными показателями плотности: насыщенный создает оболочку толщиной 1 метр, ее ядро наполняют ненасыщенной смесью.

Обязательно выполнение трамбовки залитой смеси – работы выполняются аккуратно, чтобы не вызвать активных колебаний воды.

Технологии заливки

Прежде, чем заливать бетон в воду, необходимо правильно выбрать технологию, которая бы отвечала требованиям и условиям выполнения работ, позволяла бы добиться нужных характеристик прочности и надежности. В промышленности и частном строительстве применяют разные технологии, что объясняется отличиями в масштабности работ и условий их проведения.

Технология восходящей трубы

Для реализации данной технологии понадобятся: два вида бетонного раствора, площадка из свай, любое устройство для подъема груза (это может быть лебедка или таль, небольшой плавучий кран и т.д.), траверса, трубы, загрузочная воронка, опалубка (поможет отгородить замкнутое пространство рабочего объекта от вод водоема).

Благодаря данному методу удается создавать прочные и надежные бетонные конструкции на сравнительно небольших глубинах. На поверхности водоема прямо над заливаемой конструкцией, на сваях (забитых в дно) сооружают рабочую площадку. На нее устанавливают траверсу, к ней подвешивают трубу для подачи сечением минимум 20 сантиметров. Трубы поднимают и опускают с использованием лебедки или тали.

До начала заливки дно конструкции покрывают брезентом или парусиной (любой плотной тканью), делая нахлест на опалубку, потом выравнивают поверхность камнем и щебнем (это делается во избежание утечки бетона сквозь перепады рельефа). Для заливки используют насыщенный и ненасыщенный бетон: первым упрочняют по периметру опалубку, вторым – делают ядро конструкции. До заливки оба раствора выдерживают на воздухе.

Процесс заливки бетона в воду:

• Трубу (или трубы) опускают на дно
• В трубу подают бетон до полного заполнения ее внутреннего пространства
• Грузоподъемным устройством трубу поднимают, в процессе чего раствор выгружается на дно
• Послойно заливку делают до тех пор, пока не завершат работы

Кессонный метод

Для реализации данного способа понадобятся: бетонный раствор в мешках (для выполнения основания), просто раствор для заливки, специальная опалубка (кессон), заливочные трубы (обязательно с клапанами), бетононасос, небольшой плавучий кран, якоря с тросами. Обычно этот метод выбирают для глубоководного бетонирования на глубине 30-50 метров, а также там, где есть большие волны, подводные течения.

Если планируется заливка бетоном большой конструкции:

• Рытье котлована или траншеи при помощи землечерпательных машин на дне водоема размером, который соответствует конструкции
• Заполнение котлована мешками с бетоном
• Вбивание стальных свай в дно четко по всему периметру основания конструкции – нужно делать так, чтобы они были с небольшим уклоном (получается, будто сваи стоят веером) ко внешней стороне конструкции (чтобы сделать откосы)
• Чтобы уклон не был нарушен, сваи крепят якорями и тросами ко дну
• Внутри поверхность между сваями ровно зашивают стальными листами толщиной минимум 10 миллиметров либо досками толщиной минимум 50 миллиметров
• Внешнюю поверхность между сваями усиливают поясами, сооруженными из металлических стержней, швеллеров либо уголков

Подачу раствора в трубы осуществляют при действием избыточного давления – ведь на концах трубы расположены два клапана, подача производится бетононасосом. Остальные этапы схожи с процессом свайного бетонирования.

Как правильно приготовить бетонный раствор

Бетонный раствор готовится двух типов – насыщенный (7 частей щебня и 2 части портландцемента) и ненасыщенный (6 частей щебня и часть цемента). Оба раствора обязательно нужно выдерживать на свежем воздухе, чтобы они чуть затвердели, что не даст смеси размыться водой: первый раствор выдерживают 5 часов, второй – 3. Укладывают под навесом либо накрывают чем-то.

Работы с бетоном в воде для частного домостроения

В индивидуальном строительстве применяют другие технологии заливки бетона в воду, которые позволяют решить самые разные задачи. Ведь заливать бетон в воду для фундамента, к примеру, неприемлемо. Поэтому сначала нужно сделать надежную и прочную бетонную конструкцию, а вот уже на ней обустраивать фундамент.

Устройство с помощью мешков

Технология довольно проста: замешивается насыщенный раствор, заливается в мешки, которыми заполняют котлован или траншею (подготовленную яму выше уровня грунтовых вод). Ждут 30 суток, потом вокруг конструкции сооружают опалубку (стен либо фундамента) по обычной технологии.

Капиллярная технология

Вариант заливки бетона в воду более сложный.

Основные этапы заливки бетона:

• Сначала выкапывают котлован либо траншею.
• В яму устанавливают металлические трубы сечением до 10 сантиметров.
• Засыпают щебень выше уровня грунтовых вод (лучше брать материал разных фракций, смешав несколько видов).
• Жидкую бетонную смесь, сделанную из песка и цемента (с добавлением пластификатора либо без него) подают через трубы в подушку из щебенки. Постепенно трубы поднимаются таким образом, чтобы смесь заполняла все пространство планируемого фундамента.
• Для выполнения работ придется привлечь подъемный кран, понадобится обеспечить специальный постамент над строительной площадкой (лучше мобильную конструкцию).

Заливка бетона в воду – задача достаточно сложная, но выполнимая. При правильном выборе соответствующей условиям и требованиям технологии, соблюдении рецепта приготовления бетонного раствора, вполне возможно создать качественную и прочную конструкцию, которая не будет разрушаться под воздействием каких-либо внешних факторов.

Источник

Подводное бетонирование

Бетонирование под водой — особая технология укладки бетонного раствора, применяемая при отсутствии возможности откачать воду или удалить ее другими способами. Чаще всего метод востребован при возведении крупных железобетонных конструкций, эксплуатация которых предполагает значительные нагрузки. Мосты, плотины, прочие гидротехнические строения, а также опоры линий электропередач, скважины в скальной породе — сооружения, при возведении которых во многих случаях прибегают к подводному бетонированию.

Бетонирование в воде применяют и в проектах не столь масштабных. Невозможность наладить водоотвод из котлована при высоком уровне грунтовых вод — распространенная ситуация при проведении строительных работ.

Различают несколько методик, позволяющих выполнить заливку бетона в воду:

• технология «вертикально перемещающаяся труба» (ВПТ);
• ВР или бетонирование, благодаря восхождению раствора;
• втрамбовывание бетонной смеси;
• укладка бетона бункерами;
• метод укладки в мешках.

Главное, о чем необходимо помнить при производстве бетоноукладочных работ, — основная расчетная масса раствора не должна контактировать с водой во избежание вымывания цемента; процесс бетонирования должен идти непрерывно до достижения уровня, намеченного проектом.

Подготовительные работы

Прежде, чем приступить к укладке бетона непосредственно в воду, нужно составить проект, описывающий порядок и ход работы, объемы материала, необходимое оборудование и оснастку. Как правило, на значительных глубинах требуются водолазы, которые намечают план расчистки бетонируемого участка или очищают его вручную, устанавливают опалубку, регулируют размещение труб и шлангов, по которым поступает заливочная смесь.

Бетонный раствор готовится на заводе с соблюдением определенной рецептуры. Для разных методик, предполагающих заливку в воду, марка бетона должна быть на 10-20% выше, чем если бы укладка осуществлялась в обычных условиях; при этом необходимо уменьшить соотношение воды и цемента в готовом растворе. Вода замедляет процесс затвердевания, поэтому желательно введение ускорителей и пластификаторов. Антиэррозионные добавки повышают устойчивость конструкций к размыванию.

Специальные требования предъявляются и к опалубке. Она должна быть:

1. не проницаема для бетонной смеси, в том числе в местах стыков;
2. хорошо держать форму, несмотря на давление воды;
3. легко устанавливаться.

С внешней стороны опалубку дополнительно укрепляют камнем или мешками с песком.

Метод вертикально перемещаемых труб

Для заливки таким способом потребуются:

• бетононасосы или другое оборудование, обеспечивающее непрерывную подачу раствора;
• бетонолитные трубы диаметром 200-300 мм, состоящие из звеньев длиной до 1 м, оснащенных быстроразъемными замками;
• оснастка площадки над местом бетонирования: траверса, лебедка, подъемный механизм.

Труба устанавливается вертикально, соприкасаясь с нижней точкой бетонирования, при этом допускается небольшой зазор между дном и краем трубы. Внутрь помещается плавучий пыж, например, мешковина или деревянная пробка, который впоследствии продавливается жидким бетоном и вытесняет воду и воздух. В более технологичных вариантах концы трубы оснащаются клапанами, открывающимися после того, как вся труба заполняется бетоном. Раствор подается через воронку до тех пор, пока слой уложенного бетона не достигнет высоты 0,8-1,5 м от нижнего края трубы.

После этого трубу поднимают на одно звено, демонтируют верхний элемент, причем нижний конец должен оставаться в бетоне. Заливка продолжается до необходимого объема. Стоит отметить, что с помощью одной трубы можно залить элемент радиусом 6 м, поэтому, если площадь бетонирования больше, следует применять систему бетонолитных труб с шагом 10-11 м.

Как залить бетон способом восходящего раствора (ВР)

Метод предполагает предварительное заполнение бетонируемого объекта камнем или щебнем с таким расчетом, чтобы пустоты составляли 45% от объема. Через трубы небольшого диаметра 37-100 мм подается бетонный раствор, который, поднимаясь вверх, естественным образом заполняет пустоты в отсыпке, полностью вытесняя воду. Площадь, которую можно залить с помощью одной трубы, определяется радиусом распространения смеси: R=3 м при подаче раствора в наброску из камня, 2 м — в щебеночную отсыпку. Применяются два метода заливки: напорный и безнапорный.

Напорный или инъекционный метод ВР

Трубы устанавливаются непосредственно в каменную или щебеночную наброску. Цементный раствор под давлением поступает к основанию наброски, затем поднимается, обеспечивая монолитное схвачивание с заполнителем. Трубы после завершения работ остаются в забетонированном блоке, излишки срезаются.

Безнапорный или гравитационный способ

Реализуется с помощью устройства в каменной засыпке шахты, стенки которой представляют собой проницаемую решетку. Труба двигается внутри этой шахты, что делает данный метод схожим с методом ВПТ. Бетонный раствор растекается под собственным весом, звенья трубы поочередно демонтируются.

Укладка бетона на небольших глубинах

Описанные методы получили распространение при формировании бетонных конструкций на значительной глубине, вплоть до 50 м. А можно ли заливать бетон с помощью более простых и менее дорогостоящих способов, если глубина не превышает 2 м, а сами работы направлены на ремонт уже существующих монолитных сооружений? Действительно, для восстановления целостности поврежденной конструкции, выравнивания дна или заливки не ответственного объекта существует метод укладки бетона в мешках.

Мешки, заполненные свежим раствором и зашитые, укладывают на основание или заделывают в крупные каверны поврежденных конструкций. Мешковина пропускает воду, но предохраняет бетон от растекания. При бетонировании большого пространства мешки сшиваются между собой и армируются.

Еще один способ подводного бетонирования на глубине до 1,5-2 м — это метод островка или втрамбовывания. Способ требует высокой скорости подачи цементного раствора и применения вибратора для втрамбовывания очередной порции бетона, однако, позволяет производить бетонирование не горизонтальных поверхностей (например, берегов). Кроме того, не требуется армирование и нет высоких требований к классу бетона.

Осуществляя заливку бетона в воду, необходимо помнить, что это технологически сложный процесс, требующий тщательной подготовки, составления проектной документации и соблюдения строительных нормативов. Точное следование технологии укладки позволит избежать аварийных ситуаций как в процессе подводного бетонирования, так и при последующей эксплуатации объектов.

Источник