Торкретирование

Торкретирование — это технологический процесс нанесения бетонной смеси на поверхность под давлением сжатого воздуха, при котором смесь подаётся по шлангу и с высокой скоростью выбрасывается на обрабатываемую конструкцию. В результате получается плотный, прочный слой бетона, называемый торкрет-бетоном (шприц-бетоном). Торкретирование применяется для ремонта, усиления и возведения строительных конструкций, а также для гидроизоляции и огнезащиты.

История

Метод торкретирования был изобретён в начале XX века. В 1907 году американский инженер Карл Экли (Carl Akeley) получил патент на устройство для нанесения бетона под давлением. Первоначально технология использовалась для создания скульптур и архитектурных форм, но быстро нашла применение в строительстве. В 1910-х годах торкретирование начали применять для ремонта и укрепления бетонных и каменных конструкций, в том числе в горнодобывающей промышленности и тоннелестроении.

В СССР технология получила распространение в 1930-х годах, в первую очередь для гидроизоляции и ремонта гидротехнических сооружений. В 1950-х годах были разработаны отечественные установки для торкретирования, что позволило широко применять метод в строительстве метрополитенов, шахт и мостов.

Классификация

Торкретирование классифицируется по способу подачи смеси и по типу используемого оборудования.

По способу подачи смеси

• Сухое торкретирование (сухой способ). Сухая цементно-песчаная смесь подаётся по шлангу к соплу, где смешивается с водой. Вода подаётся из отдельного шланга. Преимущества: возможность регулировать количество воды на месте, меньший износ оборудования, возможность нанесения на влажные поверхности. Недостатки: большее пылеобразование, более высокие требования к квалификации оператора.
• Мокрое торкретирование (мокрый способ). Готовая бетонная смесь (с водой) подаётся по шлангу к соплу, где в неё добавляется сжатый воздух для ускорения потока. Преимущества: меньшее пылеобразование, более однородная смесь, выше производительность. Недостатки: более высокие требования к качеству смеси, больший износ шлангов и сопла.

По типу оборудования

• Пневматические установки. Используют сжатый воздух для транспортировки смеси. Наиболее распространённый тип.
• Роторные установки. Подача смеси осуществляется с помощью вращающегося ротора. Применяются для сухого торкретирования.
• Поршневые установки. Используют поршневой насос для подачи смеси. Применяются для мокрого торкретирования.

Устройство и принцип работы

Основные элементы оборудования для торкретирования:

• Компрессор. Обеспечивает подачу сжатого воздуха.
• Питатель (машина для торкретирования). Устройство, в которое загружается сухая или готовая смесь.
• Шланги. Служат для транспортировки смеси и воздуха.
• Сопло (форсунка). Устройство, через которое смесь выбрасывается на поверхность. В сопле происходит смешивание сухой смеси с водой (при сухом способе) или добавление воздуха (при мокром способе).
• Водяной насос (для сухого способа). Подаёт воду к соплу.

Принцип работы: смесь под давлением сжатого воздуха (обычно 0,4–0,6 МПа) подаётся по шлангу к соплу. На выходе из сопла смесь приобретает высокую скорость (до 100 м/с) и ударяется о поверхность. При ударе происходит уплотнение смеси, а также частичное отскакивание крупных частиц заполнителя (отскок). Отскок составляет 5–15% для сухого способа и 2–5% для мокрого.

Характеристики торкрет-бетона

Торкрет-бетон обладает рядом отличительных свойств:

• Высокая прочность. Прочность на сжатие может достигать 50–70 МПа и выше, что обусловлено плотной упаковкой частиц и низким водоцементным отношением.
• Низкая водопроницаемость. Благодаря высокой плотности, торкрет-бетон является хорошим гидроизоляционным материалом.
• Высокая адгезия (сцепление). Торкрет-бетон хорошо сцепляется с бетонными, каменными, металлическими и другими поверхностями.
• Морозостойкость. Выдерживает многократные циклы замораживания и оттаивания.
• Возможность нанесения на вертикальные и потолочные поверхности. Благодаря высокой скорости и адгезии, смесь не стекает и не падает.

Применение

Торкретирование используется в различных отраслях строительства и промышленности:

Строительство и ремонт

• Ремонт и усиление железобетонных конструкций. Восстановление повреждённого слоя бетона (например, после коррозии арматуры), увеличение несущей способности балок, колонн, плит перекрытий.
• Укрепление откосов и склонов. Нанесение торкрет-бетона на грунтовые откосы для предотвращения оползней и эрозии.
• Гидроизоляция. Создание водонепроницаемого слоя на стенах подвалов, фундаментов, бассейнов, резервуаров.
• Огнезащита. Нанесение торкрет-бетона на металлические конструкции для повышения их огнестойкости.
• Возведение тонкостенных конструкций. Строительство куполов, арок, оболочек, бассейнов.

Горнодобывающая промышленность

• Крепление горных выработок. Нанесение торкрет-бетона на стены и кровлю шахт, туннелей для предотвращения обрушений.
• Укрепление бортов карьеров.

Транспортное строительство

• Строительство и ремонт тоннелей. В том числе метрополитенов, автодорожных и железнодорожных тоннелей.
• Укрепление мостовых опор и пролётных строений.

Гидротехническое строительство

• Ремонт и гидроизоляция плотин, дамб, каналов, шлюзов.
• Строительство и ремонт бассейнов, фонтанов, водоёмов.

Интересные факты

• Торкретирование применяется не только в строительстве, но и в искусстве — для создания скульптур и архитектурных форм.
• В 1930-х годах метод использовался для укрепления стен знаменитого небоскрёба Эмпайр-стейт-билдинг в Нью-Йорке.
• В России торкретирование активно применяется при строительстве и ремонте объектов метрополитена, в частности, в Московском и Санкт-Петербургском метро.
• Существует технология «фиброторкретирования», при которой в бетонную смесь добавляются фиброволокна (стальные, полипропиленовые, стеклянные) для повышения трещиностойкости и ударной вязкости.

Источники

1. Баженов Ю.М. Технология бетона. — М.: Издательство АСВ, 2002.
2. СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции».
3. ГОСТ 32803-2014 «Торкрет-бетон. Технические условия».
4. Справочник по технологии бетона / Под ред. В.Г. Микульского. — М.: Стройиздат, 1989.
5. ACI 506R-16 «Guide to Shotcrete». American Concrete Institute.