Холодный шов при укладке бетона в БНС

 

Надежность фундаментных опор, установленных с применением буронабивной технологии, во многом зависит от качества бетонирования. Одним из возможных дефектов является холодный шов, нарушающий цельность конструкции. Рассмотрим подробнее эту проблему и методы, которые помогут предотвратить ее возникновение.

 

Что такое холодный шов при укладке бетона в БНС

 

 

Этим термином называется место, где новая порция бетона заливается на уже застывшую. При этом между ними не образуется химической и прочной механической связи. Холодный шов снижает прочность сваи. Он может стать источником проникновения внутрь воды, что активизирует коррозию арматуры. Рассмотрим типовые причины возникновения таких дефектов.

 

Если бетонирование сваи не планируется корректно, могут возникнуть перерывы в подаче или недостаток смеси, задержки в транспортировке. Эти ошибки приводят к прерыванию или затягиванию рабочих процессов и провоцируют образование холодных швов.

 

В перечень других причин можно включить следующие позиции:

 

• низкую температуру бетона или окружающей среды;

• неправильный выбор добавок, влияющих на время застывания, связность и пластичность смеси;

• отсутствие или недостаточность армирования;

• остановки, обусловленные неисправностью оборудования или ошибками персонала.

 

Перечисленные негативные факторы исключаются организационными мероприятиями. Нельзя полностью исключить только аварийную ситуацию. Но и вероятность ее возникновения также можно минимизировать при своевременном обслуживании технологического оборудования и высокой квалификации рабочего персонала.

 

Как избежать образование холодных швов

 

 

Правильно планируйте работу. Необходимо заранее рассчитать объем и время подачи бетона, обеспечить его достаточное количество и качество, а также своевременную и бесперебойную транспортировку до места заливки. Следует учитывать погодные условия и сезонность работ, чтобы избежать низких температур.

 

Правильно выбирайте и дозируйте добавки. Они могут помочь улучшить свойства бетона, такие как пластичность, связность, время застывания и т.д. Однако, необходимо выбирать и дозировать эти средства в соответствии с требованиями к бетону и условиями работы. При низких температурах, например, можно использовать добавки, которые ускоряют схватывание, а также применять прогрев бетона.

 

Правильно укладывайте и уплотняйте бетон. Необходимо исключить пустоты, чтобы обеспечить его однородность и высокую прочность. Применяйте эффективное специальное оборудование, такое как бетононасосы, вибраторы и т.д. Соблюдайте определенные интервалы времени между заливками бетона, чтобы не допустить полного застывания предыдущей захватки.

 

Правильно выполняйте армирование. Арматура должна быть достаточной и правильно расположенной, чтобы обеспечить усиление и связывание элементов сваи. Необходимо обеспечить защитный слой бетона над элементами каркаса, чтобы предотвратить их повреждение.

 

Дополнительные рекомендации для правильного бетонирования БНС

 

 

Для обеспечения достаточной связности (подвижности) смеси следует применять пластифицирующие добавки с поверхностно−активными свойствами. Сульфидно−спиртовую барду, например, можно добавлять летом и зимой в количестве до 1% и 0,2% от массы цемента соответственно.

 

Достаточной является подвижность смеси 15±1 см на этапе заполнения бетонолитных труб и при формировании холмика, образующего временный затвор для ее выхода. В процессе бетонирования соответствующий показатель поддерживается в диапазоне от 16 до 20 см. Для работы с более жесткими смесями необходимо применять нестандартные трубы для заливки, который оснащены вибраторами.

 

При установке длинных свай (от 15 метров) обязательно применяются добавки, предотвращающие быстрое схватывание. Их процентное содержание определяется лабораторией завода, поставляющего бетонную смесь.

 

Ее подвижность должна обеспечивать свободное прохождение по всей транспортной системе в процессе заливки. Водоотделение не должно превышать 2%.

 

Для изготовления смеси применяется цемент, соответствующий следующим критериям:

 

• марке бетона не менее 200;

• агрессивности среды;

• сроку схватывания от 2 часов и более.

 

Не разрешается применение следующих цементов:

 

• быстросхватывающихся;

• глиноземистых;

• горячих.

 

Гранулированные фракции добавляются с размерами не более 40 мм. Их прочность должна составлять от 800 кгс/см кв. и более. Для уточнения требований к этим составляющим можно изучить соответствующие ограничения по ГОСТ 20268−70.

 

При расчете техпроцесса заливки можно взять минимальный расход смеси 300 кг/м куб. и 400 кг/ м куб. при наличии и отсутствии воды в скважине соответственно. При укладке смеси под воду прочность состава бетона устанавливается на 10% больше по сравнению с типовым проектным показателем.

 

Свободный сброс смеси допускается с высоты не более 8 метров. Эта технология может применяться при установке свай в сухой скважине, с уровнем выше грунтовых вод.

 

При выполнении заливки в холодную пору года при обустройстве скважины в обводненных грунтах  допустима температура воздуха до −10°C. В более сильный мороз необходимы дополнительные мероприятия, предотвращающие повреждение уложенной смеси. Они должны быть отражены в плане выполнения технологических операций.

 

Для исключения перерывов, надо правильно рассчитать срок доставки смеси, учесть время на ее укладку, извлечение бетонолитных и обсадных труб, позаботиться о резервном поставщике бетонной смеси. Заранее выполняются: разбивка свайного поля, подготовка арматурного каркаса, другие вспомогательные работы.

 

При других бетонных работах образование холодного («рабочего») шва может быть вынужденной мерой, и на этот случай разрабатывается специальное проектное решение (также встречается термин «метод холодного (рабочего) шва»). Однако при устройстве несущих опорных конструкций на основе БНС холодный шов не может быть рабочей ситуацией, так как контроль качества бетона в глубине скважины технологически невозможен.

 

Что делать, если образовался холодный шов

 

 

Общие рекомендации для этой неприятной ситуации отсутствуют, а базовые требования изложены в СП 70.13330.2012. В соответствии с действующими правилами, перерывы при бетонировании БНС запрещены по причине невозможности удаления шлама. Однако этого дефекта может и не быть. Убедиться в достаточной прочности верхней части сваи можно лабораторной проверкой керна.

 

Для надежной связки соответствующих частей составной конструкции требуется достижение уложенным бетоном достаточной прочности – от 1.5 МПа. Перед продолжением бетонирования выполняется очистка поверхности, увеличивается ее  адгезия:

 

• армированием;

• насечками;

• грунтовкой (составом глубокого проникновения).

 

Выполнить качественную подготовку можно в безопасных условиях и без чрезмерных проблем только на небольшой глубине и при достаточно большом диаметре скважины. В отдельных ситуациях обсадная труба не извлекается, чтобы сохранить целостность стенок.

 

В случае разрыва захватки при бетонировании сваи дальнейшее бетонирование проводить запрещено, необходимо уведомить заказчика и проектную организацию. Поскольку сваи являются крайне ответственной несущей конструкцией, маловероятно что проектная организация разрешит продолжать бетонирование сваи поверх холодного шва, какие бы меры обработки шва ни предлагал производитель работ. В этом случае придется либо отказаться от дальнейшего устройства этой сваи, либо выбуривать из скважины уже застывший бетон и начинать бетонирование заново. В любом случае, потери подрядной организации по устранению последствий холодного шва будут многократно выше, чем затраты на страхующие мероприятия по недопущению остановки процесса бетонирования.

 

Более подробно о технологии бетонирования методом ВПТ мы рассказали в тематической публикации «Организация работ по бетонированию буронабивных скважин методом ВПТ» .