Подводное бетонирование (ПБ) – это особая техника заливки бетона под водой на разной глубине. При этом отливные и другие работы по откачке воды не производятся. Благодаря такому способу намного удобнее выполнять монтаж подводной части опор для строящихся мостов, линий электропередач, при выполнении ремонта гидротехнических построек и для многих других работ. Также такой тип бетонирования может быть использован и в более мелких проектах, например, при наладке водоотвода из котлована, когда грунтовые воды проходят слишком высоко. Так как ПБ выполнятся в сложных условиях, для работ необходим не простой, а специализированный строительный состав.
Состав для ПБ
Бетон для таких проектов должен обладать самыми высокими прочностными характеристиками, водонепроницаемостью, морозостойкостью, а также сульфатостойкостью. Одновременно с этим бетон должен быть подвижным и удобоукладываемым, с минимальными показателями тепловыделения в процессе твердения массы.
Данным условиям соответствуют специализированные гидротехнические бетоны. Они отличаются маркой, которая подбирается в зависимости от специфических требований к будущей конструкции. Согласно ГОСТ 4795-68, для такого вида бетонирования состав должен обладать:
- Маркой прочности не меньше М400.
- Морозостойкостью не менее F
Смесь для ПБ готовится из нескольких компонентов.
Сульфатостойкого ПЦ или портландцемента с пуццоланой.
Это оптимальные вяжущие при ПБ. Согласно нормативам, вяжущее должно быть марки М400-500 и обладать следующими характеристиками:
- густотой не выше 26%;
- началом схватывания не раньше, чем через несколько часов после процедуры затворения;
- объемом щелочи до 0,6%, извести и осадка до 0,5%.
Пропорция цемента рассчитывается исходя из необходимой марки готового бетона. Обычно объем вяжущего не превышает 350-400 кг/м3.
Заполнителя
По ГОСТ 10268-80 в качестве мелкозернистого заполнителя должен использоваться песок (кварцевый подойдет больше всего). Модуль крупности материала должен быть в пределах 2,0-2,5. В качестве крупного заполнителя для специализированных гидротехнических бетонов используется щебень, изготовленный из плотных пород (его фракция должна быть от 5-10 до 5-40 мм). Прочность на сжатие у материала должен составлять больше 1000 кгс/см2.
Перед использованием щебня его промывают водой (можно использовать питьевую, соответствующую ГОСТ 4797-69) и удаляют все илистые, глинистые и прочие включения, которые могут понизить эксплуатационные характеристики бетона.
Важно! В составе заполнителя не могут присутствовать минералы (пирит, опал и прочие), которые могут войти в химическую реакцию с щелочами из ПЦ.
Поверхностно активных добавок
Добиться высокого качества гидротехнического бетона без ПАВов невозможно. Это присадки, которые сочетаются с микронаполнителями. В качестве последних обычно используют тонкомолотые шлаки.
Согласно стандартам, наилучшими характеристиками обладают следующие ПАВы:
- СДБ (сульфитно-дрожжевая бражка, которая предварительно растворяется в теплой воде). Добавку используют в виде концентрата (10-20%), который дополнительно нужно процедить при помощи ситечка.
- ГКЖ-94+СДБ – это разновидность комплексной присадки.
- СНВ (смола воздухововлекающего типа). ПАВ также разводят в воде. Готовый раствор необходимо процедить через ткань или сито.
ПАВы обычно вливают в воду, с добавлением которой будет изготовлен замес. Только потом можно добавлять оставшиеся компоненты и приступать к подводному бетонированию.
Способы выполнения бетонирования
Для ПБ могут применяться разные методы выполнения работ.
ВПТ
Метод вертикально перемещающейся трубы считается одним из наиболее совершенных. Такое бетонирование может выполняться на глубине от 1,5 до 50 м. ПБ производится в котловане, который должен быть хорошо закрыт от проточной воды. Как правило, для этого изготавливается ограждение, которое также выполняет роль опалубки.
Чтобы подать бетонный раствор в котлован, используются специальные бесшовные трубы (из стали) со звеньями длиной от 0,5 до 1 м. Их крепят на кране или лебедках, которые закреплены на ограждении котлована. В верхней части каждой трубы устанавливается воронка, а в нижней – металлический клапан (необходим, чтобы избежать наполнения воронки водой).
Для передачи смеси используются бетононасосы, бетоносмесители и прочие привычные конструкции. Труба должна постоянно быть погруженной в бетон (на 0,8 м и более, если глубина ПБ составляет менее 10 м и на 1,5 м при выполнении работ на 20 м под водой). По мере заливки бетона трубу приподнимают и демонтируют лишние звенья.
Полезно! При ВПТ смесь должна иметь осадку в пределах 14-16 см, если предусматривается дополнительное вибрирование. При укладке без вибрации осадка конуса должна быть от 16 до 20 см.
ВР
Способ восходящего раствора используется реже, но также является востребованным. Для его выполнения используется гравийно-щебеночная отсыпка или так называемая каменная наброска. Смесь подается через трубы (диаметр 37-100 мм), который установлены на ограждениях или отсыпке. Раствор нагнетают за счет давления. При этом «выдавливается» вода, а в нужной зоне создается монолит.
ВР обладает важным плюсом, который выделяет его на фоне ВПТ – крупный заполнитель и раствор подаются отдельно. Благодаря этому нет риска расслоения состава. Но есть и минусы, из-за которых ВР не так популярен:
- важно очень ответственно выбирать мелкий заполнитель;
- требуется большее количество труб;
- есть риск, что раствор недостаточно будет заполнять пустоты.
Поэтому такой способ оправдан тогда, когда необходимо выполнить заливку раствора на глубине до 50 м, если нет возможности произвести ВПТ. Также он больше подходит при работе в стесненных условиях или, когда требуется довольно густое армирование.
Укладка бункерами (кюбелями)
Данный метод заключается в том, что бетонная смесь опускается на основание в специальных бункерах. В качестве них могут быть использованы грейферные ящики – кюбели. Объем такого ящика может составлять от 0,3 до 2,0 м3. По контуру кюбели уплотнены, поэтому при транспортировке смеси в них не может проникнуть вода. Когда они достигают необходимой глубины, то открываются.
Чтобы выполнить разгрузку бетона, нужно открыть дно ящика максимально близко к уже уложенному слою бетона. Из минусов способа можно выделить то, что первый слой очень сильно размывается, поэтому для него придется готовить раствор с содержанием цемента на 20% выше.
Также есть и плюсы:
- работы выполняются практически на любой глубине;
- нет необходимости в подмостях;
- смесь можно выкладывает на основание с ямами и резкими перепадами.
Важно! Для такого типа бетонирования смесь должна иметь осадку (тестируется по конусу) от 1 до 5 см.
Втрамбовывание
Принцип данного способа в том, чтобы из раствора сформировать своеобразный островок под углом 35-45 градусов. На него добавляется бетон, после чего он втрамбовывается или уплотняется методом вибрации. Такой метод подойдет только при ПБ до 1,5 м. При этом готовые конструкции должны бетонироваться до отметки выше уровня воды.
Для такого типа ПБ осадка конуса у раствора должна быть от 5 до 7 см.
Укладка в мешках
Принцип данного способа напоминает укладку в бункерах, только в этом случае используются мешки из специальной ткани высокой прочности. Объем одного мешка составляет 10-20 л. В них можно укладывать раствор с заполнителями до 40 мм. При этом осадка конуса для бетона составляет от 2 до 5 см. Также предусмотрены мешки на 5-7 л. В них укладывают бетон с заполнителем до 10 мм.
Как правило, метод укладки при помощи мешков применяется в качестве вспомогательного, когда необходимо уплотнить щели в зонах, где опалубка установлена на неровном дне. Мешки можно опускать на глубину до 2 м. Также этот способ помогает в случае аварийной ситуации, когда нет времени разворачивать трубы или выполнять другой тип бетонирования.
Нужно учитывать, что подводное бетонирование является сложной процедурой. Если планируется возведение массивных сооружений или конструкций ответственного назначения, то сначала необходимо забетонировать опытные блоки. Они необходимы, чтобы удостовериться, что способ укладки раствора выбран правильно и все требуемые характеристики смеси соблюдены. Поэтому дополнительно в ходе работ ведутся журналы по форме 49, ознакомиться с образцами которых можно в нормативе N ИС-478-р от 23.05.2002.