Бетон застывающий в воде. Заливка бетона в воду. Технология процесса заливки частями
Некоторые здания или конструкции невозможно построить на земле. При строительстве гидростанции строительства в воде никак не избежать. Но застынет ли бетон в воде?
В этой статье мы расскажем, каким образом происходит заливка бетона в воду и как построит крепкое здание даже в самых непригодных условиях.
Бетонирование в воде: принципы и характеристики
Вода — не помеха при строительстве здания из бетона. Тем не менее, есть необходимые условия, без которых бетон не застынет — к примеру, фундамент должен быть полностью сухим, для того чтобы его со временем не размыло.
Забетонировать здание в воде можно двумя способами:
на небольшой глубине, где отсутствуют приливы и отливы, а течение относительно стабильное залить бетон можно путем опускания бетонной смеси через воронку в полости, огражденные перемычками сваями. Или же произвести непосредственную заливку бетона в воду;
для помещения бетона на большую глубину с сильным течением, необходимо использовать кессоны. Бетонную массу в кессоны лучше всего помещать не вручную, а с помощью бетононасосов.
Давайте рассмотрим эти способы заливки бетона под воду подробней.
Форма для заливки бетона: метод свай
В месте, где необходимо будет возвести необходимое сооружение, устанавливают шпунтовые сваи. Благодаря этому можнопропустить этап водоотливных работ. После того, как вы убедитесь, что сваи закреплены достаточно плотно, через воронку в них заливают бетон.
Обратите внимание на приготовление бетонного раствора. Для того, чтобы бетон хорошо укладывался, необходимо дать ему немного затвердеть. Если станет достаточно вязким, он не будет размываться течением и плотно заляжет в сваи.
Бетонирование в воде
На месте, где в будущем планируют построить здание, с помощью землечерпательных машин необходимо вырыть два рва. В эти рвы необходимо залить наполовину затвердевший бетон, прямо в воду. В результате получиться два вала, которые позволят конструкции достать течения низких вод.
После этого в валы забивают железные сваи, которые будут держать эту конструкцию. Сваи между собой необходимо скрепить железными прутами. Чтобы они оставались на месте, необходимо прикрепить их стальным кабелем к мертвым якорям.
Бетонирование в воде — важный этап в сооружении гидротехнических конструкций. Если вам необходима консультация, — они с радостью помогут вам создать качественное и крепкое сооружение даже под водой.
В частном домостроении никто не будет заливать бетон в опалубку, если в котловане или траншее стоит вода. Уровень грунтовых вод – один из главных показателей проведения бетонных работ. Но вот в промышленном строительстве подводное бетонирование – это нормальная строительная операция. Ведь надо же как-то строить пирсы, волнорезы и другие гидротехнические сооружения.
В настоящее время строители пользуются двумя технологиями заливки бетона под водой:
- При помощи свай.
- Кессонный вариант.
Свайный способ
Для этого обычно используют специальные сваи, которые забиваются в дно водоема. При этом сами сваи представляют собой железобетонные столбы, которые соединяются между собой замком паз-шип. Такие замки используются для соединения шпунтованных половых досок, ламината и других строительных материалов. Поэтому сваи носят название шпунтованные.
Герметичность замок не создает, поэтому через него вода свободно проникает внутрь опалубки. Но это не мешает производить бетонирование под водой. Потому что в данном строительном процессе используется особый вид бетона, к тому же он, если так можно выразиться, полуготовый.
Как правильно приготовить бетонный раствор
Для этих целей готовят два вида раствора: насыщенный и ненасыщенный. Друг от друга они отличаются рецептурой. Ненасыщенный бетон изготавливается из 6 объемов щебня и 1 объема цемента. Насыщенный состоит из 7 объемов щебня и 2 объемов портландцемента.
Самое важное, что оба вида должны выдерживаться на воздухе, чтобы немного превратиться в твердую массу. Только таким образом можно избежать размывания смеси, что приводит к большим расходам материала.
Первый раствор должен на воздухе выдерживаться 5 часов, второй 3 часа. Обратите внимание, что бетон не должен лежать на солнце, поэтому его укладывают под навес и закрывают брезентом. Кстати, ветер также снижает его качественные характеристики.
Правила заливки
Почему готовят два вида? У них разная прочность. Насыщенный бетон более плотный и прочный, поэтому его закладывают около опалубки. А вот из ненасыщенного вида производится заливка ядра конструкции.
Есть во всем этом деле один очень тонкий момент. Понятно, что за один раз залить всю бетонную конструкцию не получится. Заливка бетона в воду – процесс поэтапный. Поэтому придется строго контролировать две строительные процедуры: замес бетонного раствора и его заливку в опалубку.
Необходимо следить, чтобы раствор, который заливается первым, был еще в полужидком состоянии, то есть еще до конца не затвердел. Потому что заливаемый сверху него замес должен хорошо с ним скрепиться.
Если нижний слой уже превратился в камень, то верхний ляжет на него, как на твердое основание. Монолитность конструкции будет нарушена. Любое колебание создаст напряжение по стыковочному слою. Минимально – это трещина, которая будет все время расти. Максимально – моментальный излом конструкции.
Подготовительные работы
Нельзя просто так провести бетонирование в воде, не проведя подготовительных работ. Что относится к этому этапу?
Во-первых, необходимо исследовать дно водоема, где будет производиться бетонирование. Оно должно быть прочным и без каменных вкраплений. Если на дне лежат камни, то огороженный сваями участок необходимо заполнить щебнем так, чтобы камни скрылись в его слое.
Во-вторых, может произойти утечка бетонного раствора даже через щебенчатый слой. Поэтому дно покрывается плотной тканью. Это может быть парусина или брезент. Обратите внимание, что ткань укладывается таким образом, чтобы можно было ею закрыть и часть опалубки. То есть должно образоваться своего рода корыто.
Эта технология используется в местах, где нет большого течения и сильных волн.
Кессонный способ
Этот вариант бетонирования под водой используется в тех случаях, если в водоеме есть сильное подводное течение и всегда присутствуют волны. Поэтому основной упор делается на сооружение опалубки. Ее обычно изготавливают из металла.
Здесь два варианта, которые друг от друга отличаются видом опалубки. Если бетонируется небольшой участок, то можно установить уже готовую конструкцию, опустив ее на дно с помощью подъемного крана. Если необходимо провести бетонные работы большой территории, тогда проводится сборка кессона.
Монтаж опалубки
Для этого выкапывается на дне траншея или котлован, которые засыпаются кулями (мешками) с бетонным раствором. Это будет дно новой конструкции. Раствор в кулях застынет и превратится в монолит.
После чего по всему периметру устанавливаются металлические сваи, которые изнутри обшиваются или деревянными досками толщиной 50 мм, или металлическими листами толщиной 8-10 мм. Обратите внимание, что сваи устанавливаются с небольшим уклоном во внешнюю сторону. Это делается с одной-единственной целью – создать откосы котлована или траншеи.
При этом сваи между собой стягиваются специальными металлическими прутами, которые будут создавать жесткость всей конструкции. А для того чтобы уклон свай не нарушился, их крепят ко дну водоема при помощи тросов и якорей. В общем, своими руками такую конструкцию не собрать. Здесь необходима специальная техника с персоналом и много времени.
Как заливается бетонный раствор
Так как этот вариант используется для глубоководного сооружения, подводное бетонирование производится по специальным трубам. С двух их концов установлены клапаны. Верхний открывается, когда раствор подается внутрь приспособления. Затем он закрывается, а открывается нижний клапан, через который бетон подается по месту назначения.
При этом внутри трубы создается определенное давление, под действием которого смесь выдавливается наружу, заливая необходимый участок. Таким способом можно выполнять работы на глубине 30 м.
Как видите, проводить бетонирование в воде можно. Но это касается промышленного строительства. Вначале уже упоминалось, что редко кто из частных застройщиков своими руками рискнет проводить бетонные работы в воде. Хотя такие технологии есть.
Работы с бетоном в воде для частного домостроения
Есть несколько вариантов, которые можно использовать в частном домостроении.
Самый простой вариант – это использовать мешки с бетонным раствором по типу кессонного варианта. Делаете насыщенный раствор, заполняете им мешки и опускаете их в подготовленную траншею или котлован. Заполняете выше уровня грунтовых вод.
Но тут возникает вопрос, застынет ли бетон в воде? Даже и не сомневайтесь, застынет обязательно. Тот, кто уже сталкивался с бетонными работами, знает, что любую бетонную конструкцию надо поливать водой, чтобы придать ей необходимую прочность. Недостаток влаги снижает качественные характеристики.
В таком состоянии мешки с раствором должны пролежать не меньше месяца. После чего устанавливается опалубка и заливается, к примеру, фундамент по классической технологии.
Капиллярная технология
Это более сложный вариант, он носит название – восходящий раствор. Вся суть данной технологии заключается в том, что жидкий бетонный раствор, изготовленный на основе цемента и песка (нередко используется и водный раствор цемента с пластификаторами и без таковых), подается в заранее подготовленную подушку. Делается это так.
Во-первых, выкапывается траншея или котлован, куда равномерно по площади устанавливаются металлические трубы диаметром 40-100 мм. Во-вторых, производится засыпка щебня сверх уровня грунтовых вод. Обратите внимание, что в данном случае используются разные фракции материала. Их можно просто смешать.
Теперь через трубы заливается цементный раствор, который будет заполнять собой пространство между элементами щебеночного слоя. При постепенном заполнении трубы поднимаются так, чтобы раствор равномерно заполнил все пространство будущего фундамента.
Сложность всей строительной операции заключается в том, что для ее проведения придется использовать подъемный кран. Но и это не самое сложное. Здесь важно контролировать подачу раствора. А так как трубы будут подниматься все выше и выше, то придется сооружать постамент или любую другую конструкцию, которая бы возвышалась над строительной площадкой. Хорошо, если данная конструкция будет мобильной. Это упростит ее перемещение.
Строители, работающие на гидрогеологических станциях, часто сталкиваются с необходимостью заливки прямо под водой.
Подводное бетонирование представляет собой укладку смеси под водой без использования водоотлива - подходит для возведениия подводных элементов мостов, днищ колодцев и других сооружений на глубине от 1,5 до 50 м.
Водоотлив в таких условиях невозможен. Такие строительные работы можно отнести к особо сложным. Чтобы бетонирование в воде было успешным, необходимо исключить распад цементной смеси. Всем известно, что цементный раствор включает в себя некоторое количество воды, но ее должно быть ровно столько же, как при кладке в обычных условиях. Ни больше, ни меньше. Если воды будет чересчур много, раствор потеряет свою прочность, строительство просто не завершится. Поэтому вся сложность работы будет заключаться в том, чтобы предотвратить попадание воды на стройматериал до его полного сцепления.
Обычно заливка в воде производится двумя методами: методом восходящего раствора и методом восходящей трубы. Суть этих методов заключается в том, что вокруг раствора до его полного затвердевания огораживается замкнутое пространство. Попадание воды внутрь невозможно. Какой бы метод ни использовался, работа будет очень тяжелой. Одному человеку с ней справиться очень сложно, понадобится еще минимум два помощника.
Метод восходящей трубы
Схема бетонирования под водой методом вертикально перемещающихся труб: 1 — опалубка; 2 — рабочий настил; 3 — звенья труб; 4 — загрузочная воронка; 5 — вибраторы; 6 — стойка; 7 — бетоновол; 9 — плавучий кран.
Для работы понадобится следующее:
- смесь;
- свайная площадка;
- лебедка;
- труба;
- загрузочная воронка;
- траверса.
Данный способ позволяет возводить прочные конструкции в воде. Подводные работы могут вестись на глубине до 50 метров. На поверхности воды прямо над местом возведения конструкции строится рабочая площадка на сваях. Там должна быть установлена траверса, к ней привешивают трубу необходимого диаметра, но не менее 20 сантиметров. Лебедка с рабочими должна быстро опускаться и подниматься. Это необходимо для того, чтобы правильно и чтобы он не попал в воду. Точность подъема трубы не должна превышать 3 сантиметров.
Схема бетонирования под водой методом восходящего раствора: 1 — каменно-щебеночная отсыпка; 2 — раствор; 3 — шпунтовая опалубка; 4 — ограждение; 5 — настил; 6 — шахта; 7 — труба; 8 — лебедка; 9 — рукав; 10 — растворонасос.
Для того чтобы бетон попал в трубу, в нее вводят мешок. Заливка смеси в мешок осуществляется через специальную воронку. Основание трубы под тяжестью опускается вниз, и вода вытесняется из-под нее. Заливка продолжается до тех пор, пока не заполнится все свободное пространство внутри трубы. Когда труба будет залита полностью, лить бетон прекращают. Труба немного приподнимается, но так, чтобы ее нижний конец был на 1 см ниже начала бетона.
Так, уровень за уровнем происходит заливка под вожжой. Верхний слой каждого уровня считается самым ненадежным, потому что туда может попасть вода. Перед заливкой нового слоя он удаляется. Если требуется забетонировать большое пространство, то одной трубы будет недостаточно. Тогда применяют несколько труб с большим диаметром.
Способ восходящего раствора
Суть данного метода: в блок засыпается щебень, свободное пространство заполняют раствором. Метод можно разделить на напорный и безнапорный. То есть бетон заливают под давлением и без него.
Для работы понадобятся следующие материалы:
- смесь;
- шахта;
- крупный заполнитель;
- бесшовная труба;
- насос;
- песок.
Схема подводного бетонирования методом втрамбовывания смеси. Для этого метода используется смесь с осадкой конуса 5-7 см.
Безнапорная заливка. Вся работа ведется в шахте. В центре шахты находится строительный объект. Вокруг него ставится бесшовная труба. Под действием давления трубы бетон попадает в нее и растекается нужным образом. Дополнительный напор для подачи не применяется.
Заливка с применением напора. Работа ведется вне шахты. Труба погружается в камень или щебень под действием напора. Для усиления напора используется насос. Чтобы
Вода – важный компонент для приготовления строительных растворов для возведения конструкций и отделки. Не секрет, что для затворения цемента подходит не любая жидкость, а соответствующая определенным требованиям. Мы расскажем, какой должна быть вода для бетонов и строительных растворов и почему нельзя использовать жидкость из любого водопроводного крана.
Проблема выбора источника
Бетонные и другие растворы на цементе отличаются прочностью готового изделия или покрытия. Это свойство обеспечивается особой структурой, которая образуется в результате гидратации и химических реакций компонентов смеси между собой. На характеристики материала оказывает воздействие минералогический состав раствора, который подбирается тщательным образом.
Влияние воды на марку бетона нельзя недооценивать – жидкость может как способствовать приобретению прочности и других проектных параметров, так и значительно их снизить из-за наличия таких компонентов в составе:
- Вода с минералами в избыточном или недостаточном количестве может снижать скорость твердения, итоговую прочность, препятствовать образованию молекулярных связей в структуре камня.
- Органические загрязнения (ил, плесневелые грибки) вредят бетону фактически и в перспективе: они мешают минеральным компонентам вступать в реакцию и качественно кристаллизоваться, со временем во влажной среде органика развивается и разрушает изделие по всему объему.
Соответственно, использовать можно только воду, которая соответствует государственным нормативам, то есть из водопроводов, но проверенных лабораторно: к сожалению, действительно хорошая жидкость доходит до потребителя редко из-за плохого состояния проводных магистралей. То же относится к промывке наполнителей и поливке молодого твердеющего бетона.
Стандарт
Качество воды для бетонов и растворов регламентирует специальный ГОСТ 23732-2011 «Вода для бетонов и строительных растворов. Технические условия». Документ устанавливает ограничения по наличию в среде минералов и химических соединений (таб. 1 ГОСТа):
ГОСТ подробно описывает, какая вода для бетона, а также критерии для оценки ее качества при предварительных испытаниях (таб. 3 настоящего стандарта):
При наличии удобного источника водопровода перед использованием ресурса проводят обязательный анализ и сравнивают полученные показатели со значениями из таб. №3. При их соответветствии вода поступает в работу для замеса бетона и продуктов на основе цемента.
Влияние химических соединений на качество бетона
В бетоне много воды – от 155 литров на 1 м 3 , в зависимости от фракции щебня, песка, ожидаемой марки камня. Жидкость взаимодействует с каждой песчинкой и пылинкой цемента, поэтому ее качество оказывает влияние на весь объем будущей конструкции. Как химические соединения в воде влияют на свойства бетона, если пренебречь установленными нормами ГОСТа?
- Сахара и фенолы отсрочивают твердение бетона и сильно ухудшают его качество. Нормируемое содержание этих веществ – 10 мл/литр;
- Нефтепродукты образуют водонепроницаемую пленку на частичках вяжущего;
- Поверхностно-активные вещества (мыльные остатки) также обволакивают компоненты. В отличие от присадок-улучшителей, дают только замедление твердения;
- Растворимые соли сульфат-ионов и хлор-ионов кристаллизуются в порах бетона, приводят к коррозии камня и арматуры. По этой причине воду из моря использовать категорически запрещено.
Сточные, болотные и речные воды использовать для затворения бетонов и цементов можно, но только после очистки и проверки санитарно-эпидемиологической станцией.
Количество воды
В сводной таблице представлен технологический расход воды на куб при производстве бетона:
От чего зависит расход воды в бетоне:
- Фракция песка и щебня;
- Марка цемента и его тип;
- Ожидаемая марка бетона.
Объем воды в бетоне не должен превышать норму – в погоне за пластичностью можно легко потерять качество, избыток жидкости тормозит гидратацию цемента, а ожидаемую прочность бетон не наберет. Соответственно, добавлять ее при замесе сверх нормы нельзя.
Слишком малое водосодержание бетонного раствора не даст перемешать компоненты должным образом, а пластичность у такого будет минимальной.
СодержаниеЧтобы получить бетон с хорошей пластичностью и удобоукладываеомстью, используйте специальные пластификаторы!
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:
- не проницаема для бетонной смеси, в том числе в местах стыков;
- хорошо держать форму, несмотря на давление воды;
- 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.
