Набрызг-бетон

Набрызг-бетон — это строительная смесь на основе цемента, заполнителей и воды, наносимая на поверхность под давлением сжатого воздуха с помощью специального оборудования. В процессе нанесения смесь уплотняется за счёт высокой кинетической энергии частиц, что обеспечивает высокую плотность, прочность и сцепление с основанием. Набрызг-бетон применяется для возведения, ремонта и усиления бетонных и железобетонных конструкций, а также для создания тонкостенных оболочек, гидроизоляции и укрепления грунтов.

История

Технология набрызг-бетона была разработана в начале XX века. Первый патент на способ нанесения цементного раствора с помощью сжатого воздуха получил американский инженер Карл Экли в 1911 году. Изначально метод применялся для ремонта бетонных конструкций и создания тонких покрытий. В 1930-х годах технология получила распространение в горнодобывающей промышленности для крепления горных выработок. В СССР первые работы по набрызг-бетону начались в 1940-х годах, а в 1950-х годах были разработаны отечественные установки и составы смесей. Массовое внедрение технологии в строительстве и горном деле пришлось на 1960–1970-е годы. В настоящее время набрызг-бетон является одним из основных методов торкретирования, широко используемым в гражданском, промышленном и транспортном строительстве, а также в горном деле и гидротехнике.

Классификация

Набрызг-бетон классифицируется по нескольким признакам:

По способу нанесения

• Сухой способ (торкретирование): Сухая смесь цемента и заполнителей подаётся по шлангу к соплу, где смешивается с водой. Нанесение происходит на поверхность с высокой скоростью. Преимущества: возможность регулировки водосодержания на месте, меньшая усадка, возможность нанесения на влажные и вертикальные поверхности. Недостатки: повышенное пылеобразование, больший отскок материала.
• Мокрый способ (шприц-бетон): Готовая бетонная смесь (с водой) подаётся по шлангу к соплу, где в неё вводится сжатый воздух для ускорения и распыления. Преимущества: меньшее пылеобразование, более однородная смесь, меньший отскок, возможность подачи на большие расстояния. Недостатки: более сложное оборудование, ограниченное время жизни смеси, необходимость точного дозирования воды.

По составу смеси

• Цементный: на основе портландцемента.
• С полимерными добавками: с добавлением латексов, акрилов, эпоксидных смол для повышения адгезии, водонепроницаемости и эластичности.
• Фиброармированный: с добавлением стальной, полипропиленовой или стеклянной фибры для повышения прочности на растяжение и трещиностойкости.
• Специальные: жаростойкие, кислотостойкие, декоративные.

По назначению

• Конструкционный: для возведения и усиления несущих конструкций.
• Защитный: для гидроизоляции, антикоррозионной защиты, огнезащиты.
• Ремонтный: для восстановления повреждённых бетонных и каменных конструкций.
• Крепёжный: для укрепления горных выработок и откосов.

Устройство и характеристики

Состав смеси

Основными компонентами набрызг-бетона являются:

• Вяжущее: портландцемент (обычно марки не ниже М400), реже — глинозёмистый или шлакощелочной цемент.
• Заполнители: песок (крупностью до 5 мм), щебень или гравий (крупностью до 10–15 мм). Для сухого способа обычно используют песок, для мокрого — смесь песка и щебня.
• Вода: чистая, без примесей.
• Добавки: ускорители схватывания (для быстрого набора прочности), пластификаторы (для улучшения удобоукладываемости), противоморозные добавки, фибра.

Оборудование

Для нанесения набрызг-бетона используются специальные установки (торкрет-установки), состоящие из:

• Бункера или смесителя: для приготовления или приёма смеси.
• Питателя: дозирующего устройства, подающего смесь в шланг.
• Компрессора: для создания сжатого воздуха (давление 0,4–0,7 МПа).
• Шлангов: для подачи смеси и воздуха.
• Сопла: для смешивания компонентов (при сухом способе) и распыления смеси.
• Водяного насоса (для сухого способа).

Свойства

• Прочность на сжатие: от 20 до 60 МПа и выше, в зависимости от состава и способа нанесения.
• Прочность на растяжение: 2–4 МПа.
• Адгезия (сцепление) с основанием: 0,5–2,0 МПа, что значительно выше, чем у обычного бетона.
• Водонепроницаемость: до W12–W16.
• Морозостойкость: до F300 и выше.
• Усадка: 0,05–0,15% (меньше у сухого способа).
• Отскок: 5–15% (при мокром способе) и 15–30% (при сухом способе). Отскок — это часть материала, не прилипшая к поверхности и падающая вниз.

Применение

Набрызг-бетон применяется в различных отраслях строительства и промышленности:

Строительство и ремонт зданий и сооружений

• Усиление конструкций: восстановление и увеличение несущей способности колонн, балок, стен, фундаментов.
• Ремонт бетонных и железобетонных конструкций: заделка трещин, сколов, выбоин, восстановление защитного слоя арматуры.
• Создание тонкостенных оболочек: куполов, арок, сводов, резервуаров.
• Гидроизоляция: покрытие бассейнов, резервуаров, тоннелей, подземных сооружений.
• Огнезащита: нанесение огнезащитных составов на металлические конструкции.

Горное дело и тоннелестроение

• Крепление горных выработок: нанесение набрызг-бетона на стенки и кровлю выработок для предотвращения обрушений.
• Укрепление откосов и бортов карьеров: защита от оползней и эрозии.
• Строительство тоннелей: первичное и вторичное крепление, гидроизоляция.

Гидротехническое строительство

• Укрепление берегов рек и каналов: защита от размыва.
• Строительство и ремонт плотин, дамб, водосбросов.
• Создание облицовок каналов и водоёмов.

Другие области

• Дорожное строительство: укрепление откосов, ремонт мостов и путепроводов.
• Сейсмостойкое строительство: усиление конструкций в сейсмически активных зонах.
• Декоративная отделка: создание фактурных поверхностей, имитация камня.

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Высокая адгезия: обеспечивает надёжное сцепление с любым основанием (бетон, камень, кирпич, металл).
• Высокая прочность и плотность: за счёт уплотнения при нанесении.
• Возможность нанесения на вертикальные и потолочные поверхности: без опалубки.
• Быстрое выполнение работ: высокая производительность (до 10–20 м³/ч).
• Возможность нанесения в труднодоступных местах: с помощью гибких шлангов.
• Экономия материала: меньший расход по сравнению с обычным бетонированием в опалубке.
• Возможность ремонта без остановки эксплуатации объекта.

Недостатки

• Высокая стоимость оборудования.
• Необходимость квалифицированного персонала.
• Пылеобразование (при сухом способе).
• Отскок материала: потери составляют 5–30%.
• Ограниченная толщина слоя за одно нанесение: обычно 5–10 см.
• Необходимость защиты окружающей среды от пыли и отскока.
• Сложность контроля качества нанесения.

Интересные факты

• Первое применение набрызг-бетона в России было связано с ремонтом мостов в Санкт-Петербурге в 1912 году.
• В горном деле набрызг-бетон часто называют «торкрет-бетоном» или «шприц-бетоном».
• Для ускорения схватывания набрызг-бетона часто используют хлористый кальций или алюминаты натрия.
• Современные установки могут наносить набрызг-бетон на расстоянии до 100 метров от места подачи смеси.
• В некоторых случаях набрызг-бетон используется для создания искусственных скал и декоративных элементов в ландшафтном дизайне.

Источники

• СНиП 3.06.03-85 «Мосты и трубы. Правила производства и приемки работ».
• СП 70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции. Актуализированная редакция СНиП 3.03.01-87».
• ГОСТ 31108-2003 «Цементы общестроительные. Технические условия».
• «Технология набрызг-бетона» / Под ред. В.И. Соломатова. — М.: Стройиздат, 1985.
• «Набрызг-бетон в строительстве» / А.И. Панфилов, В.А. Новиков. — М.: Издательство АСВ, 2001.
• «Торкретирование в горном деле» / В.В. Ржевский. — М.: Недра, 1978.
• Материалы конференций и семинаров по торкретированию (Россия, 2010–2020).