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
Заливка бетона в воду является одним из способов, применяемых во время строительства на грунте с высокими грунтовыми водами. Яма, вырытая под основание, часто заполняется водой.
Влияние подземных и грунтовых вод на фундамент
Все воды, которые находятся ниже земли, являются подземными. Все они отрицательно влияют на главную характеристику почвы, определяющуюся по степени уплотнения и способности насыщения влагой. Поэтому планирование и возведение фундамента учитывает любые изменения грунта, как во время строительства, так и со временем эксплуатации.
От сезонных колебаний уровней грунтовых вод и агрессивности почвы выбираются методы по возведению основания.
Жидкость под поверхностью находится в связанном состоянии в виде пара и льда. Она бывает гигроскопической и плёночной. Силы притяжения молекул воды к частичкам почвы зависят от расстояния от молекулы до частичек грунта и уменьшаются, а при 0.6 мкм больше не взаимодействуют. Первые слои прочно удерживаются за счёт силы притяжения воды к грунту и образуют гигроскопическую влажность. Увеличение воды создаёт плёночную воду и образуется свободная вода.
Подземные воды связаны с гравитационными силами, и их перемещение зависит от воздействия сил тяжести. В грунте есть капилляры, и вода по ним начинает подниматься выше, чем уровень гравитационной воды. Силы натяжения удерживают её. Высота подъёма зависит от диаметра, может достигать несколько метров. Чем меньше, тем выше поднимается вода.
Выбор фундамента в зависимости от грунта
Грунт и фундамент взаимосвязаны между собой. Жидкости под поверхностью могут растворять соли и газы, в результате чего они приобретают агрессивную способность и могут разрушить бетон основы дома. Скорость разрушения зависит от скорости движения воды. Поэтому используют специальный цемент.
Если вода поднимается выше, чем подошва основы давления от воды, то это приведёт к разрушению фундамента или сдвигу.
Применяют для основы:
- Малозаглублённый фундамент разных конструкций:
- Свайный открытый;
- Свайно – ростверковый.
Рекомендуют фундамент при высоких грунтовых водах закладывать глубже, предусмотренными нормативами глубины замерзания. Выполнение этого условия частично сделает экономически невыгодным строительство ленточного фундамента, но возможным. Если грунт сложный по составу и имеет плавучие особенности, укладывают монолитно — железобетонное основание. В зависимости от грунта ленточный малозаглубленный фундамент можно упростить.
Минимальные допущения в конструкциях малозаглубленных фундаментов:
- Сборные конструкции укладываются друг к другу без соединения (при полутвёрдой глине и пылеватых и мелких песках со средней степенью водонасыщения);
- Собирающие конструкции, жестко связанные между собой. При этом заливка бетона в воду позволит забетонировать стыки (при глинистых грунтах и насыщенных водой песками).
- Монолитный бетон и монолитная подушка (мягкопластичные глинистые грунты);
- Монолитное основание жестко связано, усилено арматурой или железобетонными поясами (при мелких и пылеватых песках, насыщенных водой).
На участках с высоким капиллярным поднятием, а также имеющим возможность затопления от разливов при ураганных ветрах или таяния снегов во время сезона желательней уложить свайный или свайный с ростверком вид основания под дом. Устройство погреба при высоком уровне грунтовых вод нежелательно предусматривать при возведении дома.
Основание под дом должно быть таким, чтобы на его прочные характеристики не оказали влияние грунтовые воды, которые неожиданно могут, как подняться, так и опуститься. А так как есть вероятность контактирования с водой, бетон должен иметь высокую прочность. В его состав обязательно должна входить добавка для водонепроницаемости. Подбирая правильное водоцементное соотношение, уменьшают пористость.
Обязательным является и проведение качественной гидроизоляции при кладке бетона. Вода с растворёнными в ней химическими веществами и солями вызывает коррозию, а также свободно провоцирует расслоение. Так называемая «цементная бацилла» в виде белого налёта, напоминающего лёгкий иней, растворяет цемент.
Факторы защиты
Все элементы конструкции должны быть надежно защищены.
Способы защиты:
- первичный (подборка состава бетона);
- вторичный (гидроизоляция);
- дренаж (отвод воды от дома).
Первичный. Отличается тем, что подбираются компоненты к смеси для получения определённых характеристик для бетона. В состав вводятся химические добавки. Этот способ применяют, когда невозможно обеспечить защиту другими методами. В основном, когда имеются агрессивные грунты и при траншейном заглубленном основании. Защиту обеспечит марка бетона по водонепроницаемости.
Вторичный. Это гидроизоляция железобетонного основания. Она создает защитный слой. Защита проводится рулонными материалами, мастиками, полимерными листами, гидрофобными порошками. Гидроизоляция может быть нанесена обмазочным, наклеиваемым, пропиточным и инъекционным методом.
Важно иметь ввиду, что защита зависит от:
- увеличения агрессивности почвы;
- от срока службы изоляционного материала, несмотря на дополнительный отвод воды от фундамента дома ;
- более высокого капиллярного подъёма.
Если почва не агрессивная, то достаточно защитить боковую и верхнюю часть фундамента при наличии бетонной или песчаной подушки.
Подготовительные работы к гидроизоляции
Прежде, чем приступать к гидроизоляции, необходимо провести следующие работы:
- подготовить поверхность;
- водопонижение уровней грунтовых вод на строительных площадках (водоотвод, дренаж).
Перед грунтованием поверхность должна быть очищена, заделана от дефектов, выровнена, отштукатурена, высушена и отгрунтована.
Водоотведение
Уже с самого начала строительства яма котлована заливается водой. Она мешает строительству. А любое строение может подвергнуться действию воды. Монтажные работы по водоотведению заключены в необходимости отвести воду от дома. Для этого создают комплекс сооружений в виде открытого и закрытого дренажа или непосредственно откачивают. Эти системы можно уставить отдельно и в комплексе друг с другом. Водопонижение играют значительную роль при возведении основания.
Для откачивания применяют поршневые, центровые, диафрагмовые и специальные глубинные насосы. Вода отводится при помощи приёмного рукава в сборный котлован.
Можно также построить временные водоперехватывающие или водоотводные каналы. В них используется дренаж и бетонный лоток для отвода воды. Для дополнительной защиты в нагорных частях создаются выемки и отвалы.
Для понижения в глубину до 7 метров применяют игло-фильтровые установки. Они состоят из водосборного коллектора и присоединённого к нему насоса. Несколько эжекторных иглофильтров погружаются в землю, и при помощи насоса происходит осушение участка с высоким уровнем грунтовых вод.
Открытый линейный дренаж
Для снижения грунтовых вод можно применить старый простой способ. На конце застройки в нескольких местах раскапывают глубокую траншею. Постепенно она начинает заполняться водой, которую можно откачать и подождать некоторое время.
Если через некоторое время дно под основание опять заполняется водой, придётся сделать открытый дренаж. Траншеи роются по всему периметру и направляются в водосборный колодец, расположенный в низкой точке. Устанавливая сливные лотки для отвода воды, её отводят еще дальше.
Открытый способ является наилучшим способом осушения при условии, что уровень нахождения его выше общего уровня сточного колодца.
Дренажная система
Дренаж является хорошим методом для отвода воды. На расстоянии более полуметра от фундамента в вырытые канавы укладывается труба,
Дно предварительно выкладывается водонепроницаемым материалом – геотканью. Ответ на вопрос пропускает ли воду геотекстиль, заключается в самих её свойствах. Сама труба тоже накрывается этим же материалом. При достаточной ширине можно просто обернуть трубу. Затем все засыпают землей. Вода, попадая через отверстия в трубе, выводится в колодцы.
Роль воды в бетоне на сомом деле очень огромна. Она выполняет функции не только растворителя, но и химического реагента, без которого бетон просто не сможет быть пластичным, а также не сможет затвердеть. Нужно знать, что вода в бетоне должна иметь хорошее качество, т.е. она не должна быть мутной, не должна содержать примесей, хлора и других грубых веществ, которые придают ей неприятный запах.
То, какую температуру будет иметь вода, тоже важно. Если изготавливается, к примеру, зимой, то температура жидкости должна быть примерно 40°, не более. Если же это теплое время года, то, соответственно, вода должна быть холодной. Эти условия необходимы для оптимального схватывания бетона.
Если рассмотреть то, как взаимодействует вода в бетоне более подробно, то можно сказать, что она нужна для обеспечения составу:
Реакции с вяжущим веществом;
Превращения его в монолитную массу.
Конечно же, количество воды должно быть строго рассчитано для каждой марки бетона . Этот параметр должен быть таким, чтобы в процессе реакции с вяжущим веществом не осталось лишнего количества воды. В противном случае, после того, как масса станет монолитной, в ней образуются пустоты.
Какая вода подходит для бетона?
Большинство людей думает, что абсолютно вся вода подходит для бетона, т.е. взять ее можно из любого источника. Однако, это совсем не так. Требования к воде в бетоне не самые строгие, но при их несоблюдении последствия могут быть не очень хорошими.
Питьевая вода.
Питьевую воду можно применять для бетона, она не требует проверки.
Грунтовые воды.
Грунтовые воды можно использовать для бетона, но после проверки.
Техническая вода.
Техническую воду можно использовать для бетона, но только после проверки.
Морская вода.
Использование морской воды подходит только для неармированного бетона.
Сточные воды.
Использование сточных вод в бетоне невозможно.
Так, можно сделать вывод, что вода для бетонной смеси может быть взята из проверенных источников или же та, которая прошла химический анализ в специализированной лаборатории.
Твердение бетона в воде - интересный процесс. Люди часто неправильно воспринимают его, подозревая, что он не даст никаких полезных результатов. Отличным примером являются рекомендации «профессионалов» заливать фундамент исключительно в засушливые месяцы. Они не правы, ведь материал можно использовать при разных условиях.
Вода - компонент бетона
Вода - один из компонентов строительной смеси. Она используется в определенном процентном соотношении с другими составляющими, чтобы обеспечить необходимую консистенцию. Этот нюанс является основополагающим при оценке неопытных строителей, полагающих, что при повышенной влажности материал потеряет свои качества.
Состав основывается на разбавлении связующих веществ, которые после затвердевания создают прочные связи между собой и с другими материалами. Так что наличие воды не так губительно, как принято полагать. Ее воздействие требует подробной оценки для получения истинных результатов.
Воздействие воды при затвердевании
Вода двойственно воздействует на бетон при затвердевании. Процесс протекает сразу в двух направлениях, но результат однозначен. Как же ведет себя материал при затвердевании?
- Вбирается часть воды;
- Вытесняется лишняя вода.
Оба направления противопоставляются друг другу, но продолжаются на каждом этапе наборе прочности . Подробности подскажут, как можно использовать смесь при близком водном горизонте и при плохих погодных условиях.
Вбирается часть воды
Заказывая бетон М250 с бетонного завода, человек получает качественную смесь нужной консистенции. Она доставляется специальным транспортом, поэтому нахождение опалубки в воде не меняет плотности. Если при производстве материала нарушается технология, консистенция становится густой. Связующие компоненты готовы принять еще часть влаги, поэтому они начинают забирать ее из окружающей среды. Также процесс наблюдается в последнюю неделю набора прочности, когда в помещении резко снижается влажность.
Вытесняется лишняя вода
В процессе затвердевания всегда вытесняется лишняя вода. Законы физики подсказывают, что материал с большей плотностью заместит ненужный компонент, что обеспечит достаточную прочность . На основании этого условия сегодня профессионалы используют строительную смесь в любых условиях. Главное, чтобы бетон доставлялся от производителя после проверки качества, так как несоответствие ГОСТам часто приводит к размытию.
Качественный бетон из водостойкого цемента
Особое внимание стоит уделить качеству бетона. Крупный производитель проверяет материал на соответствие требования стандартов, поэтому можно с помощью маркировки определить возможность применения смеси. Хотя при работе в местах с повышенной влажностью или в открытых водных объектах можно воспользоваться специальным бетоном, изготовленным из ВБЦ (водостойкого быстротвердеющего цемента).
Строительный материал нашел распространение при возведении монолитных мостов. Причиной этого является максимальная водостойкость и гидроизоляция после затвердевания. Эти показатели исключают ограничения, заставляющие прибегать к дополнительным работам в сложных условиях.
Если купить М200 от производителя, можно не беспокоиться о его затвердевании в грунтовых водах. Проверки подтверждают этот факт, поэтому профессионалы заливают фундамент в любых условиях. Единственной проблемой становится только небольшое увеличение срока набора прочности.
Бетонирование в воде применяется как в строительстве гидротехнических сооружений (волнорезов, опор мостовых переходов, пирсов, причалов и т.п.), так и в частном малоэтажном строительстве в условиях высокого стояния грунтовых вод.
Можно ли заливать бетонный раствор в воду?
Ответ положительный: «Да! Не только можно и нужно!». На данный момент времени существует четыре технологии заливки бетонного раствора в воду:
- Технология «восходящей трубы»;
- Кессонный метод;
- Бетонирование с помощью мешков наполненных раствором;
Первые два варианта используются при промышленном строительстве. Последний способ, как правило, используется в частном малоэтажном строительстве.
Технология «восходящей трубы»
В общем случае потребуется следующее оборудование и материалы:
- Бетонная смесь (двух видов);
- Свайная площадка (настил над площадкой);
- Грузоподъемное устройство: плавучий кран, таль или лебедка;
- Трубы;
- Траверса;
- Опалубка для отгораживания замкнутого пространства объекта бетонирования от воды водоема;
- Загрузочная воронка.
Способ «восходящей трубы» (свайный способ) позволяет возводить прочные бетонные конструкции в воде на небольших глубинах. На поверхности водоема непосредственно над строящейся конструкцией, на сваях, забитых в дно, возводится рабочая площадка.
На площадку устанавливается траверса, к которой подвешивают подающую трубу диаметром не менее 200 миллиметров. При этом трубы опускают и поднимают с помощью тали или лебедки.
Идеальный вариант – подъем и опускание с помощью плавучего крана, а подача бетона с помощью бетононасоса. В зависимости от габаритов строящейся конструкции, загрузочных труб может быть несколько.
Можно ли заливать бетон в воду без подготовительных работ? Ни в коем случае. Перед началом заливки дно предполагаемой конструкции покрывается плотной тканью (парусиной или брезентом) с нахлестом на опалубку и выравнивается каменно-щебеночной отсыпкой. Это делается во избежание утечки бетона через перепады рельефа дна водоема.
Для заливки используется два вида бетона: «насыщенный» и «ненасыщенный». Первый укладывают по периметру опалубки, а вторым заливают ядро конструкции. При этом перед заливкой оба вида бетона должны выдерживаться на воздухе, в тени в течение 5 и 3-х часов соответственно.
Собственно процесс заливки следующий. Труба опускается на дно водоема. В трубу, до заполнения всего трубного пространства подается бетон. Далее, с помощью грузоподъемного устройства трубу начинают подымать – бетон выгружается на дно водоема. Процесс послойной заливки повторяется до тех пор, пока не будет залита вся конструкция.
Важно! Следует следить, чтобы каждый нижний слой бетона не превратился в камень и находился в полужидком состоянии. Кроме того данный способ бетонирования под водой возможен в водоемах где нет сильных течений и значительного волнения.
Кессонный метод
Потребуется следующее оборудование и материалы: материалы:
- Бетонная смесь в мешках для основания;
- Бетонная смесь для заливки;
- Кессон (опалубка);
- Плавучий кран;
- Заливочные трубы с двумя клапанами;
- Подающее устройство (бетононасос);
- Якори с тросами
Данный способ используется при глубоководном бетонировании (до 30-50 метров), при сильных подводных течениях или сильном волнении. Это требует сооружения достаточно прочной опалубки. При небольших объемах ЖБИ в качестве опалубки используют стальную сварную конструкцию (кессон), которую опускают на дно с помощью плавучего крана.
Если планируется заливка большого объекта, поступают следующим образом:
- На дне водоема, по размерам конструкции отрывается траншея или котлован;
- Углубление заполняется мешками наполненными бетоном – основание будущего объекта;
- По периметру основания, в дно водоема, вбиваются стальные сваи. При этом сваи устанавливаются с небольшим уклоном во внешнюю сторону объекта, для создания откосов;
- Во избежание нарушения уклона, сваи крепят к дну с помощью тросов и якорей;
- Внутреннюю поверхность между сваями обшивают досками толщиной не менее 50 мм, либо стальными листами не менее 10 мм;
- Наружную поверхность между сваями усиливают поясами из стальных прутьев, уголков или швеллеров.
Для возможности глубоководного бетонирования, подача раствора в трубы должна осуществляться под избыточным давлением. Это требование обеспечивается наличием на концах подающей трубы двух клапанов и подачей бетона бетононасосом. Во всем остальном, технология кессонного подводного бетонирования аналогична свайному бетонированию
Подводное бетонирование мешками с цементом
Используются мешки, наполненные бетонным раствором по типу строительства основания для кессонного бетонирования. Замешивается насыщенный бетонный раствор, которым заполняются предварительно заготовленные мешки. Далее мешками с жидким раствором (выше уровня близкорасположенных грунтовых вод) заполняется траншея или котлован.
Конструкция выдерживается в течение минимум 30 суток, после чего вокруг объекта возводится опалубка и производится заливка (фундамента или стен) по классической технологии.
