Торкретирование: методы и оборудование для набрызг-бетона

Что такое торкретирование

Процесс торкретирования или набрызг-бетонирования представляет собой нанесение особой смеси цемента и заполнителей на строительные конструкции при помощи специального насосного оборудования – торкретной установки. Он осуществляется в соответствие с технологической картой ТТК 6.01.01.16/67026, техусловий на сухой и мокрый бетон ТУ 5745-001-16216892-06, ряда отраслевых СНиПов на строительство метрополитенов, автодорожных тоннелей, гидротехнических, а также сооружений иных типов.

Область применения набрызг-технологий достаточно обширна. Их используют, например:

• для укрепления туннелей в подземных проходках;
• восстановления железобетонных конструкций;
• усиления фундаментов;
• возведения бетонных стен при помощи односторонней опалубки, в том числе, для сложных криволинейных несущих элементов.

Технология торкретирования позволяет возводить строительные конструкции с повышенной устойчивостью к воздействию агрессивных водных, газовых и паровоздушных сред. Поэтому она рекомендована к использованию для создания дополнительных либо самостоятельных парогидрозащитных слоев, а также для заделки трещин, иных дефектов и стыков на поверхностях:

• стенок чаш открытых бассейнов, крытых резервуаров, в том числе, предназначенных для агрессивных жидкостей;
• элементов мостов, эстакад и тоннелей, прочих сооружений из железобетона, монолитного бетона, блочной либо кирпичной кладки.

В промышленности торкретирующая обработка может основываться на применении специализированных бетонных смесей для обустройства огнезащитных облицовок. Например, для футеровки нагревательных камер, печей различного технологического назначения, вытяжных труб, дымососов и газоходов.

Посредством набрызга целесообразно создавать износоустойчивые покрытия бункеров абразивных сыпучих материалов: щебеня, гравия, угля и т.п.

Составы для набрызга бетона

Состав рабочей смеси торкретирования подбирается в зависимости преследуемых целей. Как правило, для них используется портландцемент М 500 (допускается не менее М 400) и заполнитель соответствующих фракций. Так, обычно под названиями торкретбетон, шприц-бетон, пневмобетон подразумевают смеси с размером заполнителя не более 5 мм, а обозначение – набрызг-бетон определяет раствор, содержащий минеральный заполнитель крупностью до 25 мм. Тем не менее, иногда эти понятия употребляют, как взаимозаменяющие.

В зависимости от целевого назначения раствора, соотношение вяжущего и наполнителя в нем может быть от 1:2 до 1:6 (чем выше проектируемые ударные, истирающие и прочие механические нагрузки, тем большее количество цемента присутствует в пропорции). Его нанесение на армированные или неармированные поверхности выполняется за один проход с толщиной слоя 10-20 мм либо, при необходимости, за несколько проходов. При этом обязательным является условие полного высыхания базового слоя перед накрывкой его последующим.

Методы торкретирования

В настоящее время широко практикуются два метода торкретирования: «сухой» и «мокрый». Для «мокрого» были дополнительно разработаны способы доставки смесей к поверхности нанесения – сплошным и разряженным потоками. Каждая из перечисленных технологий имеет рекомендуемую область применения, достоинства, а также технические ограничения.

«Сухое» нанесение

Готовая сухая смесь, состоящая из вяжущего (цемента), заполнителя и модифицирующих добавок, размещенная в бункере, под воздействием сжатого воздуха по шлангам поддается в приемную камеру роторного насоса револьверной конструкции. Из этой камеры она выдувается под высоким давлением, поступая в форсунку. Далее происходит смешивание с водой или водным раствором клеящих компонентов и выброс смеси к рабочей поверхности. Скорость потока при выходе из сопла составляет 135-170 м/с. Некоторые модели торкрет машин имеют дополнительные дозирующие насосы, впрыскивающие в смесительную камеру специальные добавки для ускоренного твердения наносимого покрытия. Подача катализатора осуществляется из автономной емкости по отдельной системе шлангов. В процессе подачи добавки её количество синхронизируется с объемом основной рабочей смеси.

«Сухой» способ торкретного бетонирования позволяет получать тонкостенные строительные конструкции, с высокой плотностью образующего материала и незначительным количеством капиллярных пор на внешней поверхности.

Технологический процесс «сухого» торкретирования состоит из следующих этапов:

1. Первичное нанесение. Период контакта смеси со стеной – несколько миллисекунд. За это время первые частички обезвоженного наполнителя успевают отскочить от рабочей поверхности, оставляя на ней цементное молоко в качестве клеящего слоя.
2. Затем происходит налипание наиболее мелкого заполнителя, значительно снижающего отскок.
3. Постепенно толщина бетонной смеси и фракции заполнителя увеличиваются до расчетных значений.

Плюсы и минусы сухого торкретирования

При послойном нанесении бетона усадочные процессы происходят в каждом слое отдельно. Это полностью исключает возникновение сквозных деформационных отверстий от усадки материала покрытия. Кроме того, существуют и другие преимущества «сухого» метода торкретирования:

• Отсутствует необходимость выполнения этапа предварительной подготовки основания. Его грунтование осуществляется клеящим составом на начальной стадии нанесения бетона.
• Рабочая смесь может подаваться на большое расстояние от торкретной установки.
• Значительная толщина слоя, формируемая в цикле одного прохода – до 10-15 мм.
• Оптимальное соотношение воды и цемента создается самой установкой.
• Улучшение адгезии к основанию из-за того, что пограничное покрытие сформировано из цементного молока и мелкого заполнителя.
• Сравнительная простота и высокая надежность оборудования, длительный период его наработки на отказ.
• Очистка установки, в том числе растворных рукавов, осуществляется простой продувкой без применения специальных средств.
• Шланги (рукава) практически не засоряются.
• Во время работы на установке можно делать паузы до полного использования заправленной смеси.

Однако «сухой» метод также имеет некоторые недостатки и технические ограничения:

• Отскок смеси, в основном на этапе первичной фазы, достигает 25%.
• Качество и равномерность слоя покрытия зависит от квалификации и опыта торкретчика.
• Покрытие является стартовым и требует финишной доводки.
• Рабочий процесс сопровождается высоким пылеобразованием, поэтому оператору торкретной машины не обойтись (особенно в закрытых помещениях) без использования средств индивидуальной защиты органов дыхания (фильтрующие повязки, полумаски типа РПА-1), зрения (очки, прозрачные щитки-маски), кожи (плотная одежда, комбинезоны) и волос (косынки или иные подходящие головные уборы).

«Мокрое» торкретирование

«Мокрый» метод торкретирования возник значительно позже. Его главное отличие от «сухой» технологи заключается в том, что шприц-бетон приготавливается заранее на бетонных заводах. Это позволяет добиться точного соответствия рабочего материала проектному заданию и требований соответствующих СНиП. Доставка раствора на место его использования осуществляется автобетоносмесителями.

Работая по методу «сплошным потоком», готовую смесь заливают в бункер, откуда она подается насосом по рукавам в сопло, к которому подведен дополнительный шланг со сжатым воздухом. Вспомогательный поддув не только упрощает выталкивание бетонной смеси наружу, но и уплотняет ее. При этом начальная скорость раствора значительно ниже, чем при «сухом» методе. Из-за этого существенно снижается количество отскока при напылении, которое не превышает 10%.

Метод подачи «разряженным потоком» предусматривает эксплуатацию пневмобетононасоса. Бетонная смесь выбрасывается на обрабатываемую поверхность, подаваемая к соплу сжатым воздухом непосредственно из бункера. Основные практические характеристики данного метода имеют промежуточное значения между «сухой» технологией и «мокрой – сплошным потоком».

Преимущества и недостатки способа мокрого торкретирования

При «мокром» методе, независимо от его разновидности, квалификация персонала не представляет существенного значения. А высокое качество бетонной смеси обеспечивается её подготовкой в заводских условиях на высокопроизводительном оборудовании, с добавками модификаторов строительной химии. Кроме того, «мокрый» метод имеет следующие достоинства:

• В процессе набрызга не образуется пыль.
• Слой покрытия получает однородный состав.
• Нанесенная на поверхность штукатурка может подвергаться финишной затирке.
• Распыляющая пушка имеет компактные размеры, что позволяет работать с ней на ограниченной площади.
• Низкий коэффициент отскока.
• Нет необходимости в дополнительной защите рабочей площадки от выбросов цементной пыли в атмосферу.
• Торкрет машина для «мокрого» метода может играть роль бетононасоса для соответствующих строительных технологий.
• За счет высокого качества торкрет-бетона, изготовленного на заводе, он может наноситься своими руками без привлечения квалифицированных операторов.

Из основных недостатков «мокрого» способа необходимо отметить следующие:

• Рабочая поверхность требует предварительной подготовки, с нанесением грунтовки повышающей адгезию.
• В бетонной смеси используются ускорители схватывания, поэтому она должна использоваться в кротчайшие сроки.
• Расстояние от торкретной установки до места напыления достаточно ограничено.
• Процесс торкретирования должен быть непрерывным. После прекращения работ в обязательном порядке следует немедленно промыть растворные рукава.
• Цены на заводской шприц-бетон несколько выше стоимости смесей создаваемых самостоятельно из-за большого количества модифицирующих добавок.

Оборудование для торкретирования

На рынке специализированного строительного оборудования можно обнаружить достаточно много предложений от производителей установок для торкретирования зарубежного и отечественного производства.

Например, немецкая компания PFT, производящая высококлассные штукатурные станции, также выпускает специальные комплекты, позволяющие осуществлять торкретирование по «мокрой» методике на установках серии G4 и G5. В их стандартную комплектацию входят: смесительный пистолет-насадка, вспомогательный воздушный нагнетатель, пульт дистанционного управления. Доукомплектованная штукатурная станция серии PFT G5 способна работать со шприц-бетоном на основе заполнителя 2,5-8 мм. Учитывая крупность фракции, для станции подбирают соответствующую подающую шнековую пару. Производительность такого оборудования может составлять 0,7-3,6 м³/час.

Чтобы обеспечить функционирование установки PFT G5, ее подключают к нескольким типам инженерных коммуникаций, а также дополнительному оборудованию. Необходимы:

• централизованное водоснабжение с давлением не менее 2 бар;
• трехфазное электропитание 380 В, 10кВт;
• внешний воздушный компрессор, обеспечивающий давление не менее 8 бар, с производительностью 0,6-1 м³/мин.

Подобное оборудование целесообразно использовать для небольших и средних объемов торкретирования. В настоящее время модель PFT G5 снята с производства. Рекомендуемая модель PFT G4 Super.

Штукатурную станцию можно взять в аренду. Стоимость аренды штукатурной станции, транспортного насоса, проточного миксера и другой техники KNAUF PFT, определяется индивидуально и варьируется от 990 рублей до 3500 рублей в сутки. На стоимость аренды влияет: модель техники PFT, срок аренды, сумма залога, материал который будет использоваться.

Также неплохо зарекомендовала себя торкрет машина для сухого нанесения АС-1 производства АО «Альпсервис», Украина. Она может применяться для восстановления гидротехнических сооружений, укрепления тоннелей, фундаментов, горных выработок, для разноплановых ремонтных работ на прочих строительных конструкциях.  В комплекте станции поставляются насадки для нанесения жаростойких и влагостойких бетонных смесей. Установка способна обеспечить пневматическую транспортировку сыпучих строительных материалов малых и средних фракций на расстояния до 80 м.