При неможливості або неефективності застосування традиційної технології бетонування застосовують спеціальні методи, до яких відносяться вакуумирование і торкретування бетону, підводне бетонування.
Вакуумирование бетону є технологічним методом, що дозволяє витягти з укладеної бетонної суміші близько 10. 25% води замішування з супутнім або дополнітельнимуплотненіем. Метод дає можливість застосовувати бетонні суміші з по двіжностью до 10 см, що спрощує і здешевлює їх розподіл і ущільнення, досягаючи при цьому істотного поліпшення фізико-механічних характеристик затверділого бетону, відповідних зниженого залишковим водо-цементне відношення.
Залежно від типу конструкції вакуумирование виробляють або зверху, або з боку бічних поверхонь будується конструкції.
Горизонтальні і просторові конструкції, наприклад міжповерхові перекриття, склепіння-оболонки, підлоги, вакуумируют зверху, застосовуючи переносні жорсткі вакуум-щити або вакууммати, а стіни, колони та інші розвинені по висоті конструкції - з боку бічних поверхонь, використовуючи для цього вакуум-опалубку.
Конструктивно вакуум-щит представляє собою короб (зазвичай розміром в плані 100x125 см) з герметизуючим замком по контуру. Герметизована коробка верхнього покриття щита виконується зі сталі, водостійкою фанери або склопластику. Знизу щит обладнаний вакуум-порожниною, безпосередньо дотичної з бетоном. Така порожнину створюється шляхом прокладки двох шарів металевої тканої і плетених сіток, що прикріплюються на внутрішній поверхні щита. Завдяки зігнутості дротів сітка в своєму перетині утворює сполучені між собою дрібні (тонкі) повітряні канали, які в сумі і складають тонку повітряний прошарок (вакуум-порожнину).
В даний час замість металевих переходять на використання некорродірующіх, легких, штампованих з пластмас сіток. Щоб уникнути виносу з свежеуложенного бетону цементних частинок вся поверхня сітки, звернена до бетону, покривається фільтрує тканиною з нейлону або капрону. Для створення в вакуум-порожнини розрідження, а отже, і видалення частини води замішування і повітря в центрі вакуум-щита встановлений штуцер, що приєднуються через триходовий кран до джерела вакууму. За періметру'вакуум-щит має гумовий фартух для герметизації.
Вакуум-мат складається з двох самостійних елементів: нижнього і верхнього. Нижній, що укладається на бетон, являє фільтруючу тканину, яка що з розподільною сіткою з лавсану. Верхній елемент - герметизирующий. Його виконують з щільною газонепроникної синтетичної тканини і розгортають поверх фільтруючого елемента. За поздовжньої осі верхнього елементу розташований відсмоктує перфорований шланг, що приєднується через штуцер до джерела вакууму.
Вакуум-опалубку виготовляють на основі звичайної збірно-розбірний опалубки. Для цього опалубні щити з боку палуби обладнають по висоті горизонтальними ізольованими одна від одної вакуум-порожнинами, які в міру укладання бетонної суміші підключають до джерела вакууму. Вакуум-опалубку можна також збирати з вакуум-щитів, забезпечуючи при цьому незмінність їх положення елементами жорсткості і кріпильними деталями.
Залежно від умов вакуумування бетону - за допомогою вакуум-щитів (вакуум-матів) або вакуум-опалубок - фізичні процеси протікають по-різному.
При вакуумуванні бетону вакуум-щитами (вакуум-матами), що мають можливість переміщення в сторону бетону, одночасно з відсмоктуванням води і повітря відбувається додаткове статичне ущільнення внаслідок різниці атмосферного тиску і тиску в вакуум-порожнини. При цьому величина чинного зусилля досягає 70. 75 кН / м2. З віддаленням від поверхні вакуумирования передане на бетон тиск знижується, так як частина навантаження витрачається на подолання сил внутрішнього тертя і розвитку контактних напружень в твердій фазі.
Торкретування бетону - технологічний процес нанесення в струмені стисненого повітря на поверхню конструкції або опалубки одного або декількох шарів цементно-піщаного розчину (торкрет) або бетонної суміші (набризк-бетон) (в зарубіжній практиці носить назву «шпріцбетон»). Завдяки великій кінетичної енергії, що розвивається частками суміші, нанесений на поверхні розчин (бетон) набуває підвищені характеристики по міцності, водонепроникності, морозостійкості, зчепленню з поверхнями нанесення.
До складу торкрету входять цемент і пісок, до складу набризк-бетону крім цементу і піску входить великий заповнювач розміром до 30 мм. Розчини або бетонні суміші готують на портлан-дцементах не нижче М400.
Процес нанесення шару торкрету (набризк-бетону) включає дві стадії: на першій стадії на поверхні нанесення відбувається відкладення пластичного шару, що складається з розчину з найдрібнішими фракціями заповнювача. Товщина шару цементного молока і тонких фракцій, здатного поглинути енергію удару великих частинок заповнювача і здатного утримати великі частки, становить 5. 10 мм, на другій стадії відбувається часткове проникнення в розчинний шар зерен більш крупний заповнювач і таким чином освіту шару торкрету або набризк-бетону .
Торкретування зазвичай супроводжується втратою певної кількості матеріалу, відскакує від поверхні нанесення - так званий «відскік». Величина відскоку частинок залежить від умов виробництва робіт, складу суміші, розміру великих частинок заповнювача і кінетичної енергії частинок при ударі. У початковій стадії нанесення майже всі частинки крупного заповнювача відскакують від поверхні і тільки цемент і зерна дрібних фракцій заповнювача утримуються на ній. Тому спочатку наноситься шар товщиною до 2 мм складається в основному з цементного тесту. У міру збільшення товщини шару, що наноситься більші частки заповнювача починають затримуватися в ньому, після чого встановлюється постійний відсоток відскоку. Кількісно величина відскоку при торкретуванні вертикальних поверхонь становить 10. 20%, а при торкретуванні стельових поверхонь - 20. 30%. Зменшення обсягу відскоку досягається вибором оптимальних швидкостей виходу суміші з сопла і відстані від сопла до поверхні нанесення торкрету або набризк-бетону.
Торкретування бетону здійснюють двома способами: «сухим» і «мокрим».
При сухому способі вихідна суха суміш в підвішеному стані подається в насадку (сопло), в яку в потрібному колічествепоступает вода замішування. У соплі відбувається перемішування суміші з подальшою подачею її під тиском стисненого повітря на бетоновані поверхні.
При мокрому способі в сопло під тиском стисненого повітря надходить готова суміш. У соплі суміш перекладається у зважений стан і під тиском наноситься на бетоновані поверхні ( «пневмобетонірованіе»).
Сухий спосіб застосовують для нанесення торкрету, а мокрий - для торкрету і набризк-бетону. Кожен із способів характеризується своїми технічними засобами і особливостями виконання операцій.
Основні технічні засоби для торкретування сухими сумішами включають агрегат для нанесення суміші, компресор, сопло, шланги для подачі до сопла сухої суміші, повітря і води. У вітчизняній практиці в якості агрегату для нанесеніясмесі переважно застосовують двокамерні цемент-гармати (СБ-117 і РБ-67А продуктивністю по сухій суміші відповідно 2 і 4 м3 / год). Дзвіниці затвори верхньої і нижньої камер забезпечують шлюзування. У той час як суха суміш з нижньої камери подається живильником до розвантажувального отвору і стисненим повітрям виноситься в матеріальний шланг, верхня камера заповнюється новою порцією сухої суміші. Таким чином забезпечується безперервність торкретування.
Технологічна послідовність виконання операцій при даному способі така: завантаження приготовленої сухої суміші в цемент-гармату, дозована подача сухої суміші до розвантажувального пристрою цемент-гармати для пневмотранспорту її по шлангах, транспортування сухої суміші в струмені стисненого повітря і по шлангах до сопла, дозована подача в сопло води під тиском і перемішування розчину в соплі, нанесення на торкретіруемую поверхню готової суміші, що виходить факелом з сопла з високою швидкістю.
Надмірний тиск повітря в цемент-гарматі приймають зазвичай 0,2. 0,3 МПа, що забезпечує вихід з сопла зволоженою суміші зі швидкістю 100 м / с. Для отримання щільного шару торкрету рівномірної товщини сопло при нанесенні тримають на відстані 0,7. 1 м від поверхні нанесення, переміщують його круговими рухами, а струмінь суміші направляють перпендикулярно їй. Щоб не допускати спливання, товщина шарів, одночасно наносяться торкретуванням, повинна бути не більше 15 мм при нанесенні на горизонтальні (від низу до верху) або вертикальні неармовані поверхні і 25 мм при нанесенні на вертикальні армовані поверхні. При наявності декількох шарів наступний шар наносять з інтервалом, що визначаються з умови, щоб під дією струменя свіжої суміші не руйнувався попередній шар (визначається дослідним шляхом).
Основними технічними засобами при мокрому способі торкретування є нагнітачі (пневмоустановки і різні насоси).
У вітчизняній практиці при мокрому способі торкретування переважно застосовують розчинні суміші на дрібних пескахс добавкою кам'яної дрібниці фракції 3. 10 мм в кількості до 50% від загальної маси заповнювача. Для нанесення суміші на поверхні використовують установки «Пневмобетон» різних модифікацій, до складу яких входять: приймально-щоперемішує пристрій зі змішувачем примусової дії, вібросито з осередками 10 х 10 мм, живильник, матеріальний трубопровід, повітряний трубопровід, сопло для нанесення сумішей. Як живильника установки «Пневмобетон» використовують серійні розчинонасоси С-683, С-684 і С-317Б номінальною подачею відповідно 2, 4 і 6 м3 / год, переобладнані на прямоточну схему і додатково обладнані змішувальної камерою. Повітря до змішувальної камері подають під тиском 0,4. 0,6 МПа, що забезпечує вихід струменя суміші з сопла зі швидкістю 70. 90 м / с і освіту розпорошеного факела.
Технологічна послідовність виконання операцій при даному способі така: завантаження в нагнітач заздалегідь приготовленої розчинної або бетонної суміші, нагнітання готової суміші по шлангах до сопла, подача до сопла стисненого повітря, ежектірующего надходить по шлангах готову суміш для збільшення швидкості її виходу з сопла, нанесення на торкретіруемую поверхню факела готової суміші.
Для якісного нанесення шарів бетону (розчину) установкою «Пневмобетон» керуються наступним: сопло при нанесенні суміші розташовують перпендикулярно поверхні (допускається відхилення сопла на невеликий кут при заповненні простору за арматурними стрижнями діаметром понад 16 мм), сопло повинно знаходитися на відстані 0,7. 1,2 м від робочої поверхні, щоб максимально зменшити «відскік», на вертикальні поверхні суміш наносять знизу вгору, товщина одноразово шару, що наноситься не повинна перевищувати 15 мм при нанесенні на горизонтальні (від низу до верху) поверхні, 25 мм при нанесенні на вертикальні поверхні і 50 мм при нанесенні на горизонтальні (зверху вниз) поверхні. При появі ознак сповзання суміші необхідно зменшити товщину шару, що наноситься, при нанесенні першого шару на опалубку або затверділий бетон використовують дрібнозернисту суміш, що зменшує втрати матеріалів на «відскок», товщина цього шару не повинна перевищувати 10 мм, для отримання рівної поверхні після схоплювання останнього нанесеного шару цементу поверхню додатково обробляють розчином на дрібному піску, який тут же загладжують.
Торкретування бетону в загальному випадку не може конкурувати традиційною технологією бетонних робіт. Цей процес порівняно дорогий, трудомісткий і малопродуктивний. Застосовують його при неможливості звести традиційними методами бетонування конструктивні елементи товщиною в несколькосантіментров (особливо при застосуванні пневмоопалубок), коли потрібне отримання матеріалу підвищених властивостей, для нанесення тунельних обробок, при влаштуванні захисних шарів на поверхні попередньо напружених резервуарів, для ремонту і підсилення залізобетонних конструкцій, для замоноличивания стиків і ін.
Підводне бетонування - укладання бетонної суміші під водою без виробництва водовідливу. Застосовують наступні методи підводного бетонування: метод вертикально переміщуваної труби, метод висхідного розчину, укладання бетонної суміші бункерами, метод утрамбовування бетонної суміші.
Метод вертикально переміщуваної труби (ВПТ) застосовують при бетонуванні елементів конструкцій на глибині до 50 м, захищених від проточної води, високої міцності і монолітності будується конструкції.
В якості огорожі використовують шпунтові стінки, спеціально виготовлену опалубку у вигляді просторових блоків (ящиків) з дерева, залізобетону, металу або конструкції (плити-оболонки, опускні колодязі та ін.). Конструкція огородження повинна бути непроникною для цементного розчину. Для виконання робіт над огорожею влаштовують робочу площадку, на якій встановлюють траверсу. До траверсі підвішують сталевий бетоновод, що збирається з окремих безшовних труб довжиною 1. 1,2 м і діаметром 200. 300 мм на легкораз'емних водонепроникних з'єднаннях. Зверху бетоновод обладнаний воронкою для прийому бетонної суміші, знизу - металевим клапаном, який відкривається в момент подачі бетонної суміші. Радіус дії бетонолітной труби не більше 6 м. Число труб, які встановлюються в заопалубленном просторі, визначають з урахуванням обов'язкового перекриття всієї площі бетонування круговими зонами дії труб.
На початку бетонування труби опускають до дна з мінімальним зазором, що допускають вільний вихід суміші. У порожнину труби вводять пакет з мішковини, а через завантажувальну воронку подають бетонну суміш, під вагою якої пиж опускається до основи труби і витісняє з неї воду. Бетонування без підйому труби продовжують до тих пір, поки бетонна суміш, заповнивши весь простір бетонованого блоку, не підніметься вище кінця труби на 0,8 при глибині бетонування до 10 м і не менше ніж на 1,5 м при глибині до 20 м. Потім , не припиняючи подачі бетонної суміші, трубу піднімають з таким розрахунком, щоб нижній її кінець постійно розташовувався не менше ніж на 0,8. 1,5 м нижче поверхні бетону.
Після закінчення підйому труби на висоту ланки бетонування припиняють, демонтують верхню ланку труби, переставляютворонку, після чого подачу бетонної суміші відновлюють. Блок бетонують до рівня, що перевищує проектну відмітку на величину, рівну 2% його висоти, але не менше ніж на 100 мм, з подальшим видаленням слабкого верхнього шару.
Після досягнення бетоном почності 2. 2,5 МПа верхній'слабий шар бетону, безперервно дотичний з водою під час виконання робіт, видаляють.
При методі ТВП застосовують бетон класу не нижче В25, бетонну суміш, що укладається з вібрацією, рухливістю 6. 10 см і укладається без вібрації рухливістю 16. 20 см. Готують суміш на гравії або суміші гравію з 20. 30% щебеню, обов'язково вводячи пластифицирующие добавки .
При напірному методі заливальні труби встановлюють без шахт в кам'яний або щебеневий заповнювач і через них нагнітають (ін'єктують) під тиском цементний розчин (тісто).
Метод ВР застосовують при укладанні бетонної суміші на глибині до 20 м.
При методі укладання бункерами бетонну суміш опускають під воду на підставу (або раніше покладений шар) бетонованого елемента в розкривних ящиках, цебрах або грейферах і розвантажують через розкрите отвір. Закриті зверху бункера мають ущільнення по контуру закривання, яке перешкоджає витіканню цементного тесту і проникненню води всередину бункера. Бетонну суміш випускають при мінімальному відриві дна бункера від поверхні покладеного бетону, виключаючи тим самим можливість вільного скидання бетонної суміші через товщу води. Метод технологічно простий, не вимагає пристрою риштовання і допускає укладання бетонної суміші на нерівне підставу з великими заглибленнями і підвищеннями. Однак бетонна кладка характеризується слоистостью. Метод застосовують при глибині до 20 м і якщо клас бетону, що укладається не вище В20.
Утрамбовування бетонної суміші починають зі створення бетонного острівця в одному з кутів бетонируемой конструкції при подачі суміші по трубі або цебром із дном. Острівець повинен підніматися над поверхнею води не менше ніж на 30 см. Для утрамбовування застосовують бетонну суміш рухливістю 5. 7 см. Підводний укіс острівця, з якого починають утрамбовування, повинен утворювати під водою кут 35. 45 ° кгорізонталі. Нові порції бетонної суміші втрамбовують в острівець рівномірно з інтенсивністю, що не порушує процес твердіння укладеного бетону, і не ближче 20. 30 см від кромки води. Цим прийомом забезпечується захист від зіткнення з водою нових порцій бетонної суміші.
Метод застосовують при глибині води до 1,5 м для конструкцій великих площ при класі бетону до В25.