Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Укрепление откосов методом пневмонабрызга

27.11.2018

Накопленный к настоящему времени отечественный и зарубежный опыт в области гидро- и транспортного строительства свидетельствует о том, что для укрепления откосов земляного полотна автодорог можно эффективно использовать метод пневмонабрызга. Основные трудности, которые возникают при его применении, связаны с технологией укладки материала на наклонной поверхности и его уплотнением.

Для этого способа характерно самоуплотнение бетонных, цементогрунтовых или комплексных смесей под интенсивным действием инерционных сил, а также совмещение в едином производственном комплексе процессов транспортирования, нанесения и уплотнения при полной механизации всех технологических операций. Бетонирование набрызгом производится с помощью специальных машин (бетон-шприцмашин) и механизмов. Нанесение материала на откосы земляного полотна производится методом набрызга, или торкретирования.

К настоящему времени сформировались два понятия; торкретбетон и набрызгбетон. Материал при крупности заполнителя до 8 мм принято называть торкретбетоном, а при более крупном заполнителе (до 20...25 мм) — набрызгбетоном. Торкретбетон отличается более высоким содержанием цемента и на практике используется для создания жестких гидроизоляционных покрытий, декоративных элементов и изготовления тонкостенных покрытий и оболочек. Процесс нанесения набрызгбетона является дальнейшим развитием способа торкретирования, которое с технологической точки зрения разделяется на «сухое» и «мокрое» торкретирование.

При «сухом» способе неувлажненная смесь (естественной влажности до 8 %) вводится в машину и посредством сжатого воздуха транспортируется по шлангу к распылительному соплу, к которому под давлением подводится вода для затворения. Таким образом, сухая смесь увлажняется только непосредственно перед ее вылетом из сопла и в виде пластичного бетона наносится на рабочую поверхность.

При «мокром» способе вода для затворения вводится заранее в исходную смесь перед загрузкой ее в машину. Готовая цементогрунтовая или бетонная смесь транспортируется по трубопроводам посредством сжатого воздуха или насосов.

Преимущества «сухого» метода заключаются в более экономичном и надежном машинном оборудовании, возможности транспортирования сухой смеси на большие расстояния, получении материала с более высокими прочностными свойствами, удобной технологии введения в смесь добавок для ускорения схватывания и твердения.

Преимуществами «мокрого» способа нанесения смеси на поверхность являются отсутствие пылеобразования и более низкие потери исходной смеси за счет отскакивания набрызгиваемого материала.

Набрызгбетон наносится на предварительно подготовленную поверхность, которая может представлять собой скальное или грунтовое основание, кирпичную или каменную кладку, бетон. Для защиты склонов скальных трещиноватых выемок от выветривания применяют облицовку толщиной 2...3 CM путем нанесения слоя торкретбетона на специальные арматурные сетки, что позволяет отказаться от устройства защитных стенок, крытых галерей и других сложных инженерных сооружений. При этом затраты снижаются на 30...40 %, что свидетельствует о реальных перспективах использования метода пневматического набрызга для создания различных конструктивных типов зашиты откосов земляных сооружений от процессов выветривания и размывов атмосферными осадками.

При необходимости можно изменять свойства набрызгбетона путем введения специальных составов или добавок. Для создания изоляционных покрытий в сухую смесь вводят керамзит или пенопласт в виде шариков, что позволяет снизить удельную массу материала и повысить его теплоизоляционные характеристики. Можно также армировать набрызгбетон металлическими или синтетическими фибрами (стержнями), рубленым базальтовым или стекловолокном.

Для «сухого» способа нанесения набрызгбетона в основном применяются три типа машин; камерные, шнековые, роторные. Все эти машины используют сжатый воздух в качестве транспортного средства, под действием которого бетонная или песчано-цементная смесь в сухом виде с заполнителем или без него поступает в специальный шланг. На одну массовую часть воздуха приходится в зависимости от диаметра шланга от 4 до 25 массовых частей сухой смеси. На конце шланга расположено сопло, в котором смесь увлажняется. При подаче смеси к месту укладки сопло должно находиться на расстоянии около 1 M от грунтовой поверхности. Распределение увлажненной смеси под большим давлением (со скоростью 100...200 м/с и более) позволяет получить плотный материал с повышенными (по сравнению с обычным виброуплотненным бетоном или цементогрунтом) показателями прочности, воздухопроницаемости, сцепления с поверхностью цеменогрунта и т.д. Этим способом можно устраивать покрытия толщиной около 40... 50 мм и наносить слои как с мелким, так и с более крупным (до 25 мм) заполнителем.

Для пневмонабрызга выпускают однокамерные и двухкамерные машины. Однокамерные машины — это машины цикличного действия, которые после переработки определенного объема материала необходимо останавливать для загрузки их очередной порцией сухой смеси. Такие машины отличаются простотой конструкции, надежностью в работе и простотой обслуживания.

Двухкамерные машины рассчитаны на непрерывную работу, HO могут использоваться и в режиме цикличности. Это наиболее старый тип машин, изобретенный Карлом Эйкли еще в 1907 г., которые успешно работают в настоящее время.

Шнековые машины непрерывного действия отличаются небольшими размерами. Сущность их работы заключается в том, что машина загружается сухой смесью из открытой приемной воронки и при помощи шнека подает сухую смесь в нагнетательную камеру, откуда она с помощью сжатого воздуха поступает в материальный шланг и сопло. Такая конструкция машин позволяет непрерывно наносить набрызгбетон, обеспечивая стабильность технологических параметров и тем самым высокое качество материала. Такие машины выпускает известная швейцарская фирма «Алива».

Машины роторного типа являются наиболее совершенными машинами непрерывного действия. Особенностью их является то, что сухая смесь через открытую загрузочную воронку с помощью ротора с вертикальной осью вращения загружается в цилиндрические ячейки и равномерно поступает в материальной шланг и затем под действием сжатого воздуха — в сопло. Преимуществом таких машин является их универсальность, позволяющая работать на заполнителях различной крупности и переходить в течение нескольких минут с «мокрого» способа на «сухой». К универсальным относятся отечественные машины БМ-68, БМ-70, швейцарские «Алива-280. Универсал».

Специально выпускаемые машины для «мокрого» способа отличаются между собой в основном способами подачи бетонной смеси в транспортирующий трубопровод (шланг). Подача бетонной смеси осуществляется с помощью поршневых, роторных или червячных насосов, которые непрерывно перемещают исходную смесь в сопло, куда дополнительно подводится сжатый воздух для увеличения скорости вылета набрызгиваемого материала. По этому принципу работают машины фирм «Челендж» (США), «Монтанбюро» (ФРГ).

Особенностью набрызгбетонирования является способность к саморегулированию водоцементного отношения. Независимо от того, как наносится набрызгбетон (вручную или специальным механизмом), он потребляет только такое количество воды, которое требуется для обеспечения его сцепления с бетонируемой поверхностью. Если воды подается больше или меньше оптимального отношения, то набрызгбетон просто не удержится на бетонируемой поверхности.

Преимущество способа пневматического набрызга заключается не только в удачном объединении процессов транспортирования и уплотнения смеси на поверхности грунтовых откосов, но и в создании прочной и долговечной облицовки толщиной до 6 см.

В нашей стране был создан комплект машин для поточной облицовки каналов малого сечения торкретбетоном с производительностью до 860 м2 в смену.

Важное значение имеют вопросы получения материала с заранее заданными свойствами на основе как минеральных, так и органических вяжущих с применением для сухих смесей супесчаных и суглинистых грунтов (табл. 7.1). В качестве грунтовых составляющих может использоваться песок мелкозернистой, супесь легкая и тяжелая, суглинок легкий и средний, отсевы камнедробления.

Анализ процессов, протекающих в конце сопла, показывает, что качество рабочей смеси, в первую очередь, зависит от скорости воздушной струи, обеспечивающей дробление воды на капли, смешение их с воздухом и коагуляцию капель мелких частиц твердой и жидкой фаз в условиях интенсивной турбулентности воздушного потока.

Зависимость прочности цементогрунта от скорости воздушной струи в дозвуковой области приближенно следует гиперболическому закону (рис. 7.2).

Возможность компоновки набрызгбетон машин с транспортными, загрузочными устройствами и вспомогательным оборудованием в единый агрегат позволяет увеличить производительность и улучшить качество работ, повысить уровень механизации, снизить трудозатраты и себестоимость. В настоящее время разработаны и используются специальные манипуляторы. Манипулятор состоит из поворачивающегося во все стороны рукава (хобота), на котором закреплено сопло. Фирмой «Эймко» для нанесения набрызгбетона разработан выдвижной манипулятор, позволяющий дистационно осуществлять поворот сопла, а также вращение и подъем стрелы манипулятора в радиусе 4,5 м.

Если набрызгбетон наносится на слабые размокаемые породы, то для предотвращения оседания и разрушения основания предварительно уплотняют откосы с помощью катков и трамбовок. В этом случае для обеспечения лучшего контакта набрызгбетона со слабой породой целесообразно основание предварительно смачивать 50%-ным раствором жидкого стекла, что увеличивает сцепление и укрепляет поверхность откосов. Если приходится бетонировать армированные поверхности, то необходимо иметь арматурную сетку с ячейками размером не менее 100х100 мм при наибольшем диаметре проволоки 6 мм и она должна отстоять от поверхности не менее чем на 20 мм.

Если набрызгбетон наносится на поверхность с отрицательной температурой, то предварительно ее очищают от кусков льда, продувают сжатым воздухом. Чтобы не образовывался на поверхности слой льда, ее не следует промывать обыкновенной водой, в крайнем случае необходимо пользоваться водой с антиморозными добавками или антифризами.

Основными технологическими параметрами, наиболее существенно влияющими на физико-механические свойства набрызгбетона, являются: водоцементное отношение, давление воздуха в машине, скорость вылета материала, расстояние и угол наклона сопла к грунтовой поверхности.

Большое значение для получения качественного покрытия из набрызгбетона и уменьшения количества отскакиваемого материала имеет расстояние между соплом и бетонируемой поверхностью. Если это расстояние слишком мало, то на поверхности вообще не может создаваться никакого слоя набрызгбетона, так как он будет непрерывно разрушаться струей и отбрасываться в сторону. Если расстояние до укрепляемой поверхности более 120 см, то это отрицательно сказывается на прочности набрызгбетона, его сцеплении и количестве отскока.

Оптимальное расстояние между соплом и бетонируемой поверхностью — 100...120 CM, а давление воздуха на выходе — 0,10...0,13 МПа. Эти парамефы обеспечивают скорость вылета материала 50...60 м/с. Наибольшая прочность набрызгбетона и наименьший отскок получаются, когда ось сопла располагается перпендикулярно поверхности.

Набрызгбетон после нанесения нуждается в определенном уходе. Очень важно предохранить его от замораживания, высыхания, различных сотрясений, а также от механических и химических воздействий, особенно в период схватывания и твердения (не менее 6 ч) при использовании добавок-ускорителей или специальных быстро-твердеющих цементов, а в случае применения обычных цементов без добавок-ускорителей — 3 сут.

После нанесения (через 10...12 ч) покрытие из набрызгбетона обычно увлажняют распыленной струей воды несколько раз в сутки (в зависимости от влажности воздуха один или два раза). Когда температура воздуха ниже 5 °С, увлажнять набрызгбетон не следует. В этом случае, а также когда при высокой температуре воздуха нет возможности обеспечить увлажнение водой, поверхность набрызгбетона от высыхания можно предохранить путем покрытия бетонной поверхности лаком (этиноль) или устройством предохранительной завесы (смоченная ткань, циновки и т.д.), что создает высокую влажность воздуха.

При ведении набрызгбетонных работ на открытом воздухе надо предусматривать мероприятия по защите свежего, еще не схватившегося слоя от сильного дождя во избежание его размывания и повреждения, а также от сухого воздуха, ветра и активного солнечного излучения. Для этого чаще всего используют различные пленки или покрытия из брезента или плотной ткани, смоченные водой. Лучше всего — обеспечить набор прочности набрызгбетона в условиях 100%-ной влажности среды в течение первых 3...7 сут.

При нанесении покрытий из набрызгбетона возможны различные их повреждения и дефекты, которые в основном носят или конструкционный, или технологический характер. В первом случае повреждения имеют вид трещин, сколов, растрескиваний. Такие дефекты чаще всего возникают в результате очень тонких слоев набрызгбетона или недостаточной степени армирования, несоответствия толщины набрызгбетонного покрытия воспринимаемым нагрузкам или их функциональному назначению (например, статический расчет, не учитывающий возможные динамические воздействия).

Технологические дефекты могут быть самые разнообразные и в основном возникают в результате плохой подготовки основания (грязная поверхность, плохой водоотвод, возможность промерзания и др.), неправильного подбора состава смеси и низкого качества ее компонентов (старый слежавшийся цемент, потерявший свою активность, загрязненность инертных заполнителей, избыточное количество добавок — ускорителей схватывания и твердения и др.).

Однако больше всего дефектов возникает из-за низкой квалификации и недобросовестности исполнителя (рабочего-сопловщика), который не соблюдает необходимые технологические параметры при нанесении набрызгбетона. В этом случае чаше всего нарушается структура набрызгбетона (сильная рыхлость, расслоение, пористость), резко увеличивается отскок. При армировании покрытия в местах пересечения арматуры возникают пустоты, наблюдается появление ржавых полос или пятен, что свидетельствует о недостаточном слое набрызгбетона над арматурой. Часто из-за плохо выполненного дренажа подземных вод на поверхности набрызгбетона возникают белые потеки (высолы), а зимой — обледенения, вздутия и трещины. При неправильном управлении соплом и неравномерной подаче воды на поверхности набрызгбетона возникают сухие или мокрые пятна.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: