Устройство тампонажного слоя бетона

способ укладки тампонажного слоя в котловане, огражденном шпунтом

Изобретение относится к области строительства, и в частности к укладке тампонажного слоя в шпунтовом ограждении. Технический результат — улучшение качества тампонажного слоя и снижение количества бетона в тампонажном слое. Бункер с бетонолитной трубой и закрытым водонепроницаемым затвором загружают бетоном из бетоносмесителя, переносят бункер в шпунтовое ограждение в место, где необходимо произвести бетонирование, и устанавливают бетонолитную трубу затвором на грунт. После этого расфиксируют затвор. Приподнимают бункер с бетонолитной трубой на высоту 0,5-0,6 диаметра трубы и укладывают порцию бетонной смеси, равную объему бункера в нужном месте. После укладки порции бетонной смеси бункер с бетонолитной трубой извлекают, закрывают водонепроницаемый затвор и загружают бункер бетонной смесью, после чего процесс повторяется. 5 ил.

Рисунки к патенту РФ 2064997

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в транспортном и гидротехническом строительстве, например при укладке тампонажного слоя из подводного бетона на строительстве опор мостов, фундаментов под маяки и т.д. в шпунтовом ограждении.

Известен способ укладки подводного бетона методом вертикального перемещения трубы (ВПТ), состоящий из опускания бетонолитной трубы, в нижней части которой установлен открывающийся и закрывающийся клапан, установки внутрь трубы пробки и подачи бетонной смеси в бетонолитную трубу. За счет регулирования степени открытия клапана бетонная смесь, следуя за пробкой, постепенно опускается вниз и через нижний конец трубы выпускается на поверхность подводного грунта. Для дальнейшего бетонирования необходимо приподнимать трубу и производить бетонирование по высоте /JP, 60-498, E 02 D 15/06, 1985/.

Недостатком этого способа является то, что затвор расположен на некотором расстоянии от конца бетонолитной трубы и вода с грунтом попадает в бетонную смесь. Это приводит к неоднородности укладываемого бетона.

Известен способ укладки подводного бетона в обсадных трубах с использованием бетонолитной трубы, имеющей водонепроницаемый затвор в нижней части.

Способ заключается в следующем.

Загружают бетоном бункер с бетонолитной трубой, конец которой герметично закрыт затвором, затем уплотняют бетонную смесь в бетонолитной трубе вибратором и открывают затвор. После чего опускают бетонолитную трубу до низа бетонируемой конструкции и приподнимают на высоту 10-15 см, включают вибратор и укладывают бетон. Последующим заполнением бетонной смесью бетонолитной трубы и с лидерным ее подъемом производят бетонирование методом вертикального подъема трубы /метод ВПТ/ /SU, 392208, E 02 D 15/07, 1971/.

Недостатком такого способа ВПТ является то, что для достижения однородности укладываемой бетонной смеси необходимо постоянное расположение конца трубы в ранее уложенном бетоне.

При бетонировании, например, набивных свай этот метод широко применяется. Но при бетонировании больших площадей требуется установка нескольких таких устройств для непрерывности тампонажного слоя. Но в этом случае точная дозировка бетонной смеси не гарантируется.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ укладки тампонажного слоя, заключающийся в установке по верху шпунтового ограждения поперечного мостика с расположенными на нем несколькими бункерами с бетонолитными трубами, нижний конец которых перекрыт затвором. При открытых створках затвора производят бетонирование тампонажного слоя до достижения проектной отметки бетона под мостиком путем излива бетона из каждой трубы, причем ее нижний торец при этом размещен в изливаемом бетоне, после этого мостик перемонтируется на следующую полосу бетонирования /Костерин Э.В. Основания и фундаменты. М. Высшая школа, 1978, с. 124-126, рис. 5.13/.

Недостатком этого способа является громоздкость конструкции, сложность получения ровной поверхности тампонажного слоя и необходимость применения бетона большой пластичности для захвата большой площади бетонирования, что снижает прочность укладываемого бетона.

Техническим результатом предложения является снижение металлоемкости, возможной точной дозировки в любой точке площади бетонирования, увеличение прочности укладываемого бетона за счет увеличения жесткости бетонной смеси, исключение необходимости сдвижки ранее уложенного массива бетона. Кроме того, исключается необходимость непрерывности бетонирования, связанной с необязательностью заглубления бетонолитной трубы в ранее уложенный бетон. Технический результат достигается за счет того, что в способе укладки тампонажного слоя в котловане, огражденном шпунтом, включающем подводную укладку бетона на дно котлована отдельными участками путем установки на дне котлована загруженного бетоном бункера с прикрепленной к нему бетонолитной трубой, нижний конец которой перекрыт затвором со створками, подъем трубы с одновременным изливом из нее бетона при раскрытых створках затвора и с размещением при этом нижнего торца трубы в изливаемом бетоне, осуществляют на высоту, равную 0,5-0,6 ее диаметра, а излив бетона осуществляют в объеме, равном объему бункера, причем после излива бетона извлекают трубу из котлована при закрытых створках затвора, заполняют бункер бетоном и перемещают трубу на очередной участок бетонирования.

Сущность поясняется чертежами, где изображено: на фиг.1 загрузка бетонолитной трубы при закрытом водонепроницаемом затворе, на фиг.2 — установка бетонолитной трубы в шпунтовом ограждении на грунт; на фиг.3 — подъем бетонолитной трубы на 0,5-0,6 ее диаметра и укладка порции бетонной смеси; на фиг. 4 укладка бетонной смеси на очередном участке котлована; на фиг.5 водонепроницаемый затвор.

На плавучей опоре 1 установлен бетоносмеситель 2, который загружает бункер 3 с бетонолитной трубой 4, поднимаемый крюком крана 5.

В бункере 3 проходит направляющая труба 6, в которой расположен трос 7, связанный через рычаг 8 и тяги 9 с установленными шарнирно створками 10 водонепроницаемого затвора 11.

Трос 7 связан через блочок 12 с лебедкой 13, установленной на бункере 3.

Способ осуществляется следующим образом.

Бункер 3 с бетонолитной трубой 4 и закрытым водонепроницаемым затвором 11 загружают бетонной смесью из бетоносмесителя 2, установленного на плавучей опоре 1, затем краном переносят бункер 3 с бетонолитной трубой 4 в шпунтовое ограждение 14 в место, где необходимо произвести бетонирование, и устанавливают бетонолитную трубу 4 затвором 11 на грунт.

После этого расфиксируют створки 10 затвора 11, стравив трос 7 лебедки 13. Крюком 5 крана приподнимают бункер 3 с бетонолитной трубой 4 на высоту 0,5-0,6 диаметра трубы и порция бетонной смеси, равная объему бункера 3, укладывается в ранее намеченном месте, вытесняя илистый грунт.

Торец бетонолитной трубы в это время располагается в укладываемом бетоне. Экспериментально было выяснено, что при загрузке полностью бункера 3 объема 2,5-3,0 куб.м. для укладки бетонной смеси на грунт необходимо приподнять бетонолитную трубу 4 на 0,5-0,6 ее диаметра /диаметр бетонолитной трубы 300 мм/.

После укладки бетонной смеси бункер 3 с бетонолитной трубой 4 извлекают из воды, закрывают створки 10 водонепроницаемого затвора 11, подтянув трос 7 лебедкой 13, и вновь загружают бункер 3 бетонной смесью.

Бетонолитную трубу 4 подают уже к ранее уложенному бетонному слою и, проделав те же операции, укладывают новую порцию бетонной смеси с перекрытием на ранее уложенный бетон.

Процесс повторяется до полной укладки тампонажного слоя в шпунтовом ограждении.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ укладки тампонажного слоя в котловане, огражденном шпунтом, включающий подводную укладку бетона на дно котлована отдельными участками путем установки на дне участка котлована загруженного бетоном бункера с прикрепленной к нему бетонолитной трубой, нижний конец которой перекрыт затвором со створками, подъем трубы с одновременным изливом из нее бетона при раскрытых створках затвора и с размещением при этом нижнего торца трубы в изливаемом бетоне, отличающийся тем, что подъем трубы осуществляют на высоту 0,5 0,6 ее диаметра, а излив бетона осуществляют в объеме, равном объему бункера, причем после излива бетона извлекают трубу из котлована при закрытых створках затвора, заполняют бункер бетоном и перемещают трубу на очередной участок бетонирования.

Устройство тампонажного слоя

При сооружении фундамента мелкого заложения в случае большого притока грунтовых вод в котловане приходится укладывать тампонажный слой бетона под фундаментом (рис. 2.8).

Технология укладки тампонажного бетонного слоя методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ) состоит в следующем:

• на подмостях (размещенных, например, на ограждении), устанавливают бетонолитные трубы, состоящие из звеньев длиной 3–4 м, которые соединяют фланцевыми стыками; в верхней части трубы снабжены воронками, каждая емкостью по 1,2–1,5 м;
• в горловине воронки устраивают пробку (например, из мешковины, заполненной паклей), прикрепленную проволокой к верху воронки;
• бетонолитную трубу опускают нижним концом в воду на дно котлована;
• в приемный бункер подается порция литой бетонной смеси с осадкой конуса 16–18 см, полностью заполняющая бункер;
• проволоку, соединяющую пробку с верхом воронки, обрубают. Масса бетонной смеси, вытесняя воду, устремляется по трубе вниз. При большой длине бетонолитной трубы одновременно с открытием заслонки в горловине бункера над воронкой открывают бадью с бетонной смесью. В противном случае отжатия воды из трубы может не произойти;
• если бетонная смесь не доходит до нужного уровня, трубу немного приподнимают краном и сразу же осаживают на дно котлована;
• в приемный бункер подается новая порция бетонной смеси.

По мере бетонирования литая бетонная смесь постепенно растекается по котловану. С водой соприкасается только верхний слой бетона, т.к. бетонная смесь подается внутрь ранее уложенного объема. После откачки воды из котлована слабый верхний слой бетона необходимо удалить. В процессе укладки бетона методом ВПТ бетонолитную трубу после загрузки в нее порции бетонной смеси слегка наддергивают и быстро осаживают. Это делается, чтобы в любом случае обеспечить заглубление трубы в бетонную смесь не менее чем на 0,8 м и не более чем на 2 м. Мастер обязан непрерывно делать промеры уровня бетона и контролировать достаточность погружения конца трубы в слой бетона.

Рис. 2.8 – Подводное бетонирование по методу ВПТ: a – общая схема; б – порядок работ; 1 – бетонолитная труба; 2 – воронка; 3 – подводный бетон; 4 – клапан; 5 – пробка

Для бетонирования водозащитной подушки в котловане используют несколько бетонолитных труб, которые размещают так, чтобы обслуживаемые ими площади участков перекрывали бетонируемую площадь, накладывала, одна на другую.

Радиус действия бетонолитной трубы R, м, определяется из выражения

где К – показатель сохранения подвижности бетонной смеси, – время, за которое осадка конуса уменьшается до 0,15 м (К = 0,65 ч);

I – интенсивность бетонирования, принимаемая для котлованов не менее 0,3 м 3 /м 2 ч (желательно, чтобы эта величина составляла 1–1,2 м 3 /м 2 ч, тогда R = 3–4,5 м).

Бетонирование начинают с одной из труб, расположенных у края котлована. Следующая труба включается в работу после того, как бетонная смесь, растекаясь по площади котлована, покроет нижний конец трубы на 30–40 см. При бетонировании несколькими трубами укладка бетонной смеси осуществляется последовательно. Расстояние между соседними трубами не должно превышать 0,7 радиуса действия трубы.

Осуществляя подводное бетонирование, нельзя допускать прорыва воды внутрь трубы. Если же это случилось, надо прекращать процесс бетонирования. Его можно возобновить немедленно, если перерыв не превысил время сохранения подвижности бетонной смеси. Если это время превышено, бетонирование можно продолжать только после достижения подводным бетоном прочности 2–2,5 МПа,

При укладке литой бетонной смеси получается подводный бетон низкой прочности (если расход цемента составляет 400 кг/м 3 , бетон получится прочностью всего в 10–15 МПа).

Когда есть необходимость получить подводный бетон более высокой прочности, надо резко увеличить расход цемента до 600 кг/м 3 и повысить жесткость бетонной смеси. Но жесткая бетонная смесь плохо растекается по котловану, поэтому при ее укладке необходимо применять вибрирование. Для получения жестких бетонных смесей с осадкой конуса 6–10 см к концевому (нижнему) звену трубы длиной до 20 м жестко крепится один вибратор (вибробулава) или два, если длина трубы превышает 20 м. Вибрирование облегчает прохождение смеси по трубе и ее растекание по площади котлована. Максимальный радиус распространения жесткой бетонной смеси при подводном бетонировании с вибрированием составляет 3 м. Вынужденный перерыв в бетонировании не должен превышать 1,5 ч.

Минимальная толщина тампонажного слоя бетона, укладываемого на грунтовое дно, определяется по расчету из условия (h_бabγ_б + G = h_wγ_wab) – равенства веса подушки и гидростатического выталкивающего воздействия воды (с коэффициентом запаса 1,1), но не менее 1,5 м. Водоотлив из котлована разрешается только после набора подводным бетоном прочности не менее 5 МПа. Подводный массив, сооружаемый методом ВПТ, следует доводить до отметки, на 10 см превышающей проектную отметку, чтобы была возможность удалить верхний слабый слой бетона после откачки воды из котлована.

СНиП 3.06.04-91. Мосты и трубы Часть 3

Инъецирование и заполнение каналов

6.17. Инъецирование закрытых и заполнение открытых каналов должна осуществлять специализированная бригада.

Инъецировать закрытые и заполнять открытые каналы следует, как правило, непосредственно за натяжением группы или всех напрягаемых арматурных элементов монтируемой конструкции. В случаях, когда интервал между натяжением напрягаемой арматуры и заполнением каналов превышает сроки, указанные в поз. 6 табл. 9, следует принимать меры по временной ее защите от коррозии (устанавливать пробки или колпаки на анкеры, устраивать дренажные отверстия для отвода влаги из анкерных ниш пониженных участков арматурного канала, периодически продувать каналы сухим подогретым воздухом, обрабатывать арматуру ингибитором в закрытых каналах, покрывать, например, цементно-казеиновым составом арматуру в открытых каналах и т.п.).

6.18. Инъекционный раствор следует готовить в механических мешалках с растворонасосами для его нагнетания в конструкцию. Ручное приготовление инъекционного раствора не допускается.

6.19. Не позже чем за сутки до начала инъецирования каналы следует промыть, а затем заполнить водой для определения их герметичности. Выявленные неплотности и раковины необходимо заделать сразу после удаления воды из канала. Одновременно следует установить на анкерные устройства инвентарные колпаки, если анкерные устройства не были омоноличены заранее.

В случаях, когда герметичность каналов нарушена до степени, препятствующей инъецированию, вопрос о пригодности конструкции должна решать комиссия с участием представителя проектной организации.

6.20. Инъекционный раствор следует нагнетать в каналы, предварительно заполняемые водой. При расположении анкеров напрягаемой арматуры в разных уровнях раствор необходимо закачивать в канал со стороны ниже расположенного анкера.

Инъецируют канал без перерыва. В случаях образования «пробки» канал следует промыть водой и нагнетать раствор заново. После заполнения канала раствором его следует опрессовать.

Каналы, имеющие наклонные участки с обоих концов, следует опрессовывать через патрубки, установленные на обоих анкерных устройствах. Каналы необходимо опрессовывать со стороны анкера, в который нагнетают раствор, в процессе инъецирования, а с противоположной стороны — сразу после окончания инъецирования.

6.21. Вертикальные каналы составных по высоте опор для инъецирования следует разбить на ярусы высотой 20—25 м, совмещая их с обрывом напрягаемой арматуры по высоте опоры, предусмотренным проектом.

В верхней части всех каналов нижних и промежуточных ярусов опоры следует устанавливать дополнительные патрубки для выхода нагнетаемого снизу раствора и выпуска раствора для инъецирования выше расположенного яруса опоры.

Вначале инъецируют каналы нижнего яруса на всю его высоту без опрессовки раствора в канале, затем, не ранее чем через 5 ч, участок канала вышерасположенного яруса опоры. Раствор в каналах верхнего яруса опоры должен быть опрессован.

Перед заполнением раствором (бетоном) стенки открытых каналов и напрягаемую арматуру следует очистить и продуть сжатым воздухом. При заполнении каналов раствор (бетон) необходимо тщательно уплотнить. При пакетном расположении напрягаемых арматурных элементов в несколько рядов каналы следует заполнять в соответствии с указаниями ППР. Забетонированная поверхность должна быть покрыта водонепроницаемой пленкой, пленкообразующим составом или мешковиной, увлажняемой 2 — 3 раза/сут в течение двух недель.

Работы по омоноличиванию открытых каналов при температуре воздуха от плюс 5 до минус 10 °С допускается выполнять в переносном тепляке. После достижения бетоном заданной прочности его постепенно охлаждают до температуры наружного воздуха.

6.22. При инъецировании закрытых и заполнении открытых каналов следует осуществлять постоянный контроль за качеством применяемого раствора (бетона) и условиями его нагнетания (укладки) с отражением результатов контроля в журнале.

6.23. Технические требования, которые следует выполнять при производстве работ по инъецированию и заполнению каналов и проверять при операционном контроле, а также объем, методы или способы контроля приведены в табл. 10.

Особенности бетонирования монолитных конструкций

6.24. При выборе типов опалубки необходимо соблюдать требования ГОСТ 23478-79.

6.25. При выборе типа опалубки, применяемой при возведении бетонных и железобетонных конструкций опор мостов, следует предусмотреть:

деформации опалубки и упоров (предварительно напряженных конструкций) от усилий обжатия;

скругление прямых и острых углов бетонируемой конструкции радиусом 20 мм или фаской размером не менее 10х10 мм (если в проекте нет других указаний);

величину уклона боковых поверхностей неразъемной блочной опалубки 1/20.

Подводное бетонирование

Подводным бетонированием называют укладку бетонной смеси под водой без производства водоотливных работ. Его применяют при строительстве подводных частей опор мостов, фундаментов опор линий электропередачи и ремонтных работах на гидротехнических сооружениях.

Для подводного бетонирования применяют различные методы: вертикально перемешающейся трубы (ВПТ), восходящего раствора (BP), укладки кюбелями, втрамбовывания бетонной смеси, укладки бетонной смеси в мешках.

Метод ВПТ. Это наиболее совершенный метод подводного бетонирования на глубинах от 1,5 до 50 м.

Бетонируют таким методом в котловане, огражденном от проточной воды. Это ограждение (обычно шпунтовое) служит одновременно и опалубкой 2 для укладываемой бетонной смеси 3.

Для подачи бетонной смеси в котлован устанавливают стальные бесшовные трубы диаметром 20—30 см, состоящие из отдельных звеньев длиной 0,5—1 м. Трубы подвешивают к крану или к лебедкам, закрепленным за надстройку ограждения котлована. Сверху трубы заканчиваются воронкой, снизу во избежание заполнения водой их закрывают металлическими клапанами, открываемыми с подмостей. Радиус действия трубы не более 6 м. Число труб, устанавливаемых в котлован, определяют с учетом обязательного перекрытия всей площади бетонирования круговыми зонами действия труб.

Опущенные до дна трубы с закрытыми нижними клапанами заполняют доверху бетонной смесью. При открытии клапанов бетонная смесь, выходя из труб, растекается по дну котлована и поднимается выше нижнего конца труб. Бетонная смесь, которую продолжают подавать, выходя из труб, выжимает кверху бетон, частично размытый водой.

Смесь подают бетононасосами, пневмонагнетателями, либо непосредственно из бетоносмесителей. Трубы должны быть все время погружены в бетон: не менее чем на 0,8 м при глубине бетонирования до 10 м и не менее чем на 1,5 м при глубине до 20 м. По мере бетонирования трубы поднимают краном и верхние звенья снимают, следя за тем, чтобы вода не прорвалась в трубу. Когда слой подводного бетона достигнет проектной толщины, трубы извлекают из него. Бетонная смесь по методу ВПТ, укладываемая с вибрацией, должна иметь подвижность, измеряемую осадкой конуса 14—16 см, укладываемая без вибрации — 16—20 см. Приготовляют ее на гравии или смеси гравия с 20—30% щебня с обязательным введением пластифицирующих добавок.

При объемах бетонного массива более 200 м3, а для ответственных конструкций независимо от объема бетонированию методом ВПТ должно предшествовать изготовление под водой опытных блоков объемом 5 м3, на которых проверяются характеристики бетонной смеси и принятые режимы бетонирования.

Схема подводного бетонирования методом вертикально перемещающейся трубы (а) и восходящего раствора (б)

Классы МПК:	E02D15/06 укладка бетона под водой
Автор(ы):	Левин С.А.
Патентообладатель(и):	Мостостроительный отряд N 18
Приоритеты:
1 — вертикально перемещающаяся труба, 2 — опалубка, 3 — уложенная бетонная смесь, 4 — труба, подающая раствор, 5 — каменная наброска, 6 — предохранительная шахта, 7 — наброска, заполненная раствором

Метод BP. В каменную наброску 5 или гравийно-щебеночную отсыпку через установленные непосредственно в отсыпку или в ограждающие шахты трубы 4 диаметром 37—100 мм нагнетают под давлением цементный раствор или цементное тесто. Раствор, поднимаясь снизу вверх, вы-тесняет из пустот в наброске воду и создает монолит.

Если бетонируют с установкой труб в ограждающих шахтах, то сначала в пространство, огражденное опалубкой 2, устанавливают вертикальные шахты 6 с решетчатыми стенками, которые могут быть сварены из старых рельсов или проката. Затем в опалубку засыпают крупный заполнитель. По окончании отсыпки в шахты опускают трубы для заливки раствора или цементного теста. В этом случае раствор в крупном заполнителе растекается под давлением столба раствора в шахте, а напор в трубах не используется.

По мере заливки раствора трубы поднимают, не допуская прорыва в них воды или воздуха. Это обеспечивается постоянным заглублением труб в укладываемый раствор во время бетонирования не менее чем на 0,8 м. Радиус действия труб определяют бетонированием опытных блоков. Практически при заливке каменной наброски радиус действия принимают не более 3, а при заливке щебеночного заполнителя — не более 2 м.

Метод BP имеет ряд преимуществ по сравнению с методом ВПТ: вместо бетонного завода применяется растворосмесительная установка меньшей производительности; транспортирование бетонной смеси заменено раздельной подачей крупного заполнителя и раствора, что исключает возможность расслоения бетонной смеси.

Недостатки метода BP следующие: необходимость тщательного подбора гранулометрического состава песка, увеличенное число труб, недостаточно надежное заполнение пустот раствором.

Этот метод применяют на глубинах до 50 м, когда по условиям производства работ или по размерам бетонируемой конструкции невозможно или экономически нецелесообразно применять метод ВПТ: при ремонте сооружений в стесненных условиях, при бетонировании сооружений малого объема с густым армированием и сооружений, а также их частей из бутовой кладки.

Метод бетонирования кюбелями. Бетонную смесь опускают под воду в кюбелях (раскрывающихся ящиках) и там разгружают. Первый слой, наиболее подверженный размыву водой, укладывают из бетонной смеси с содержанием цемента на 15—20% больше чем обычно. Подаваемая бетонная смесь должна иметь осадку конуса 1—5 см. Конструкции кюбелей могут быть различными, обычно это ящики грейферного типа емкостью от 0,2 до 3,0 м3.

Преимущество метода заключается в возможности бетонирования на любой глубине, в производстве работ без подмостей, в возможности укладки бетонной смеси на неровное основание с большими углублениями и возвышениями.

Однако при бетонировании кюбелями происходит частичный размыв смеси при разгрузке кюбеля и некоторая слоистость укладки.

Этот метод применяют, если марка укладываемого бетона не выше 200.

Метод втрамбовывания бетонной смеси. Из бетонной смеси создают островок с последующим распространением бетонной смеси в блоке втрамбовыванием или вибрацией. Применяют этот метод при глубине воды до 1,5 м для конструкций, которые бетонируют до отметки, расположенной выше уровня воды, причем один из размеров блока в плане должен быть больше двойной глубины бетонирования.

Применяют бетонную смесь с осадкой конуса 5—7 см. Бетонный островок создают в одном из углов блока при помощи трубы или специальной бадьи (кюбеля), выводя его не менее чем на 30 см выше поверхности воды. Подводный откос островка, с которого начинают втрамбовывание, должен образовать при этом под водой угол 35—45° к горизонтали. Новые порции бетонной смеси втрамбовывают в островок равномерно с интенсивностью, не нарушающей процесса твердения уложенного бетона, не ближе 20-30 см от уреза воды. Этим приемом обеспечивается защита от соприкосновения с водой новых порций бетонной смеси.

Схема подводного бетонирования методом втрамбовывания бетонной смеси

Укладка бетонной смеси в мешках. Под воду опускают бетонную смесь в завязанных мешках объемом 10—20 л из редкой, но прочной ткани. Бетонная смесь должна иметь осадку конуса 2-5 см при максимальной крупности заполнителя 40 мм. Часть мешков приготовляют для объема смеси 5-7 л. Их заполняют раствором или бетонной смесью с заполнителем крупностью не более 10 мм.

Этот метод применяют как вспомогательный для уплотнения щелей в местах примыкания опалубки к неровному дну, вместо опалубки для подводного бетонирования на глубину до 2 м и ограждения от волн и сильного течения, а также в случае аварии.

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Тампонажные цементы

Для обустройства и реставрации нефтяных и газовых скважин создан специальный вид вяжущего – тампонажный цемент. Он обладает уникальными в своем роде свойствами проникновения и высокой адгезии с поверхностью, благодаря чему иногда применяется при ремонте коммуникаций. Рассмотрим основные свойства этого материала, особенности и отличие от традиционного портландцемента.

Состав

Тампонажный цемент – это вяжущее, которое практически не отличается от портландцемента за исключением повышенных требований к минералогическому составу клинкера. Допускается применение добавок, оказывающих влияние на отдельные свойства материала, в связи с чем его делят на группы:

1. I – бездобавочный тампонажный ПЦ, который делится на два типа:
   • I-G – с нормированными требованиями при водоцементном соотношении 0,44;
   • I-H – с установленными требованиями при в/ц 0,38;
2. II – тампонажный цемент с добавками минерального происхождения;
3. III – тампонажный ПЦ с регулирующими плотность теста добавками.

Для данного типа вяжущего разрешено применение только минеральных и некоторых синтетических добавок, среди которых:

• Триэтаноламин, способствующий повышению гигроскопичности изоляции нефтяных скважин;
• Известняк (гипс) – добавка для расширяющихся цементов;
• Кварцевый песок для утяжелённого и солестойкого цемента;
• Шлаки;
• Шпаты, гематиты и другие утяжеляющие добавки.

К базовому клинкеру предъявляют строгие требования:

• Для холодных скважин количество алюмината трехкальциевого должно быть в пределах 10…13%, около 50% алита;
• Для «горячих» скважин содержание СзА должно быть минимальным – процессы твердения и набора прочности происходят естественным образом при повышении температуры в шахте.

Классификация

Требования к тампонажным цементам предъявляет ГОСТ 1581-96. Он нормирует основные характеристики материала и приводит его подробную классификацию. Кроме того, документ демонстрирует деление вяжущего по нескольким ключевым признакам. Все они отражаются в маркировке цемента и принимаются к сведению при выборе компонентов для строительства.

Плотность цементного теста для ПЦТ III типа:

• Утяжелённый (Ут) – вяжущее с утяжеляющими добавками (песок, шлак);
• Облегченный (Об) – классический состав.

Температурный режим монтажа и эксплуатации выбирают исходя из особенностей работы шахты:

• Низкие и нормальные (15…50)°С;
• Умеренные (51…100) °С;
• Повышенные (101…150) °С.

Стойкость к сульфатам, присутствующим в недрах грунтовых пород, для утяжеленных и облегчённых тампонажных цементов групп I, II, III:

• Обычные (без специальных требований);
• Сульфатостойкие со специальными присадками (СС).

Для типов I-G и I-H выделяют два уровня сульфатостойкости:

Степень защиты от сульфатов определяется анализом грунта при пробном или исследовательском бурении.

• Гидрофобизированное (ГФ);
• Пластифицированное (ПЛ).

Маркировка

По приведенным признакам тампонажного портландцемента (ПЦТ) можно расшифровать маркировку пакета. На примере ПЦТ III-Об 5-100-ГФ ГОСТ 1581-96:

ПЦТ – портландцемент тампонажный;
III-Об – третий тип уплотненного вяжущего облегченный;
5 – марка прочности тампонажного цемента. Определяется производителем;
100 – температура монтажа и эксплуатации, умеренный тип;
ГФ – гидрофобизированное вяжущее, стойкое к воде;
ГОСТ 1581-96 – нормативный документ.

Основные технические показатели

Поскольку тампонажный цемент применяется в строительстве скважин нефтедобычи и сопутствующих продуктов, его свойства строго регламентированы ГОСТом, которые настоятельно рекомендуется придерживаться производителям вяжущего.

Основные характеристики ПЦТ по ГОСТ 26798.1-96:

Свой­ство	Зна­че­ние	При­ме­ча­ние
На­сып­ная по­верх­ность	250…1500 м 2 /кг	Па­ра­метр за­ви­сит от тон­кос­ти по­мо­ла, ми­не­ра­ло­ги­чес­ко­го сос­та­ва по­рош­ка и вклю­чён­ных в сос­тав до­ба­вок.
Плот­ность на­сып­ная удель­ная	800…1200 кг/м 3
Во­до­со­дер­жа­ние (от­но­ше­ние мас­сы во­ды к твер­дой фа­зе су­хо­го ве­щес­тва)	0,2…0,25 (в те­о­рии), 0,35…0,4 (на прак­ти­ке)	Для по­лу­че­ния плас­тич­но­го рас­тво­ра до­би­ва­ют­ся 18 см рас­плы­ва ма­те­ри­а­ла по ко­ну­су АзНИИ, то есть для каж­дой пар­тии и рас­тво­ра ко­ли­чес­тво во­ды пре­вы­ша­ет нор­ми­ру­е­мое.
Под­виж­ность	В пре­де­лах 18…25 см при в/ц=0,5	Ниж­ний пре­дел под­виж­нос­ти – 16 см. В та­ком сос­то­я­нии раст­вор еще со­хра­ня­ет плас­тич­ность, но она кри­тич­но низ­кая.
Срок схва­ты­ва­ния	На­ча­ло – не ра­нее 1 час 45 мин, ко­нец – не поз­же 10 ча­сов	Ги­дра­та­ци­он­ное твер­де­ние там­по­наж­но­го це­мен­та в шах­те за­ви­сит от сос­та­ва и усло­вий. В «го­ря­чих» сква­жи­нах ги­дра­та­ция про­ис­хо­дит ин­тен­сив­но бла­го­да­ря на­гре­ва­нию рас­тво­ра, в «хо­лод­ных» — из-за ак­тив­ных ком­по­нен­тов. Вре­мя опре­де­ля­ют ла­бо­ра­тор­но по­сред­ством иг­лы Ви­ка (от её про­вала до 1-2 мм на по­верх­нос­ти).
Во­до­отде­ле­ние при ги­дра­та­ции*	7,5…8,5 мл на 250 мл рас­тво­ра	В за­ви­си­мос­ти от сос­та­ва и усло­вий твер­де­ния
Проч­ность	27-62 кг/см 2	Опре­де­ля­ет­ся на вто­рые сут­ки, клю­че­вой по­ка­за­тель. Так­же про­во­дят­ся ис­пы­та­ния об­раз­цов че­рез 8 ча­сов от фор­мов­ки (мин. 2,1 МПа при тем­пе­ра­ту­ре 38°С и мин. 10,3 МПа при 60°С). Че­рез 28 су­ток та­кой це­мент не тес­ти­ру­ют.
Усад­ка	Не до­пус­ка­ет­ся	Для об­ус­трой­ства неф­тя­ных и га­зо­вых шахт под­хо­дят толь­ко без­у­са­доч­ные или рас­ши­ря­ю­щи­е­ся там­по­наж­ные це­мен­ты.

*В процессе монтажа и на начальных стадиях твердения твердые и крупные фазы раствора оседают вниз, оставляя мелкие компоненты и воду на поверхности. Чтобы определить седиментационную устойчивость, принимают во внимание данный параметр.

Специфика применения

Тампонажные цементы предназначены для обустройства внешней защиты нефтеносной трубы. От состояния бетонного (цементного) слоя во многом зависит качество службы канала, как и продолжительность его эксплуатации. По этой причине к данному типу цементов предъявляют высокие требования.

Замес и заливка раствора происходят исключительно механическим способом, подача в шахту осуществляется насосной установкой. В связи с этим смесь делают подвижной, но не чрезмерно насыщенной водой.

Затвердевание происходит в условиях грунта, поэтому важен правильный выбор состава раствора, в частности – тампонажного цемента. Важно, что при гидратации и твердении не допускается усадка раствора и камня, иначе между стальной трубой и бетоном образуется прослойка, теряется функция защиты нефтеноса от окружающей агрессивной среды.

Применение цементов безусадочных и расширяющихся возможно по всей протяженности шахты и по отдельным ее частям при строительстве и ремонте.

Редко, но все же иногда тампонажные цементы применяют при ремонте коммуникаций из железобетона (канализации, вводные каналы).

В целях строительства домовых конструкций использование материала нецелесообразно – он обладает неподходящими характеристиками и дорого стоит, гораздо проще воспользоваться обычным или улучшенным портландцементом марок М300-М400, в зависимости от потребностей конструктивного элемента.