Торкретирование: определение строительного термина + обзор применений

Торкретирование: определение строительного термина + обзор применений

Торкретирование — строительный термин, применимый к бетонному раствору, подача которого осуществляется через шланг с последующим распылением с высокой скоростью на строительной поверхности. Удельный вес торкретбетона находится в пределах параметра 2230-2390 кг/м3, что фактически соответствует параметру обычного бетона. Торкретбетон подвергается укладке и уплотнению одновременно, благодаря эффекту распыления через сопло. Строительный материал такой формы допустимо наносить практически на поверхности любой формы, включая вертикальные или потолочные участки.

Техника получения эффекта торкретирования в строительстве

Методика торкретирования поддерживает функции получения бетонного раствора сухим, либо мокрым способом. Однако всеобъемлющий термин торкретирование подразумевает распыление бетона (раствора) с помощью процесса сухого и мокрого смешивания. Так называемый продукт — «пневмобетон», является производной процесса сухого смешивания, когда сухая цементирующая смесь подаётся через шланг к соплу. Вода же впрыскивается уже непосредственно перед применением смеси. Помимо торкретбетона (технологии торкретирования), существуют также альтернативные определения:

  • распыляемый бетон,
  • пневматический бетон,
  • пистолетный бетон.

Технически торкретирование осуществляется следующим образом. Выполняется сухое смешивание цемента и заполнителя. Затем смесь подаётся в систему механического питателя (пистолета). Далее смесь с некоторой скоростью перемещается распределителем в поток сжатого воздуха и увлекаемая воздухом, поступает к соплу.

УСТАНОВКА

Торкретирование - лабораторная схема установки под испытания
Схема тестовой лабораторной установки торкретирования: 1 – цемент; 2 – пушка; 5 – воздушный компрессор; 4 – весы; 5 – водное кольцо; 6 – сбор данных; 7 – загрузочная ячейка; 8 – стальная форма; 9 – шарнирный механизм

Внутри сопла установлен перфорированный коллектор, через который подаётся воду под давлением для смешивания с другими ингредиентами, прежде чем смесь будет отправлена с высокой скоростью к объекту напыления. Торкретирование мокрым смешиванием подразумевает подачу предварительно приготовленного бетона в область сопла. Сжатый воздух вводится через форсунку для подачи смеси на приемную поверхность.

Торкретирование – сравнение мокрой и сухой методик

Обе методики торкретирования имеют преимущества и недостатки. Соответственно, любая из методик может быть выбрана по одной или нескольким конкретным причинам. Ниже приводится краткое сравнение.

  1. Более высокие значения силы напыления (около 4826 Н/см2) возможны при использовании сухой смеси, в то время как при использовании влажной смеси эти значения сильно ниже.
  2. За исключением ускорителей, в процессе сухого смешивания обычно трудно применять другие добавки.
  3. Прочность сцепления при сухом способе, как правило, больше по сравнению с мокрым способом.
  4. Торкретирование сухим способом поддерживает скорость подачи 0,7-1,5 м3/ч, что значительно ниже, чем даёт торкретирование мокрым способом (5,3-6,1 м3/ч).
  5. Процедура мокрой смеси, как правило, даёт меньше отскока, отходов и пыли по сравнению с процедурой сухой смеси.
  6. Расходы на техническое обслуживание оборудования, как правило, выше для техники влажной смеси.

Применение технологии торкретирование на строительстве

Торкретирование часто используется благодаря лучшему качеству, высокой скорости, большему удобству, по сравнению с технологией обычного бетонирования. Торкрет бетон допустимо применять в местах, где другие способы доставки затруднены или невозможны (возвышенности, ограниченные области и т.п.).

ПИСТОЛЕТ

Торкретирование - инструмент распыления бетона под давлением
Вот таким, примерно, выглядит один из технологических компонентов, входящих в состав установки под торкретирование. Шланг высокого давления, регулировочная арматура и сопло

Торкретирование допускает использование в самых разных областях, включая строительство новых конструкций, а также укрепление существующих.

Для современной стройки торкретбетон приобрёл высокий уровень популярности, благодаря следующим свойствам:

  • высокая степень прочности,
  • долговечность структуры,
  • низкий уровень проницаемости,
  • хорошая адгезия,
  • бесчисленное создание форм и простота обращения в труднодоступных местах.

Одной из сильных сторон технологии торкретирования видится превосходная связь с разными поверхностями, включая старый бетон, каменную кладку и даже металл. Именно поэтому такая техника бетонирования удачно используется для ремонта повреждённой поверхности бетонных, деревянных, стальных конструкций.

Торкретирование в тоннелях и укрепление горной породы

Торкретирование успешно отметилось для применения в подземных выработках горных пород. Это одна из эффективных технологий для прокладки туннелей через изменяемые, плохо связываемые рыхлые почвы. Применение торкрет бетона видится достаточно редким в качестве создания изоляции, но вместо этого материал используется в сочетании с другими формами поддержки и усиления. Среди примеров:

  • болтовые крепления,
  • кабельные болты,
  • решетчатые балки,
  • стальные комплекты.

Торкретирование применяется для укрепления скал двумя различными способами. Наносимый под высоким давлением на скальную породу, торкретбетон пробивается в промежутки между неповреждёнными кусками породы. Таким образом, материал эффективно предотвращает падение отдельных частей, ограничивает движения внутри массива.

ЦЕМЕНТАЦИЯ

Торкретирование - использование технологии в практике строительства бассейна
Пример использования торкретирования на строительстве популярных строительных объектов – бассейнов. Благодаря применяемой методике, получают качественно сделанный водоём за короткое время

Торкретирование рассматривается полезным методом для укрепления нестабильных горных склонов. Посредством такой технологии покрывает горные склоны или куски породы, которые обещают со временем разрушиться или иным образом деформироваться. Укрепление откоса, однако, необходимо надлежащим образом дренировать, чтобы предотвратить повреждение от чрезмерного давления подъёма.

Необычно, но вполне применимо нанесение торкретбетона на поверхность свалок и других мест размещения отходов с целью предотвращения проникновения поверхностных вод. Такая технология считается наиболее выгодной из всей массы других, применяемых в таких случаях. Для массивной поддержки торкрет бетон, как правило, используется с применением штанговой крепи, проволочной сетки или волоконного армирования.

Применение торкретирования на строительстве новых конструкций

Торкрет бетон легко наносить на большие участки тонкостенных покрытий, где обработка обычным бетоном создаёт массу проблем, как в плане удобства, так и по времени. Так, например, технологию удобно использовать для быстрой облицовки каналов и водотоков с целью предотвращения просачивания воды. Процесс получается экономичным как с точки зрения денег, так и времени.

Торкретирование широко применяется на строительстве бассейнов и или других больших водоёмов. При этом оригинальная техника покрытия стен и пола бассейна никак не ограничивает выбора разнообразия форм объекта. Опытный специалист способен обрабатывать строительный объект равномерно и за короткий промежуток времени.

Инновационные материалы под технологию торкретирование

Обычный торкретбетон обладает низкой прочностью на растяжение, ограниченной пластичностью и низкой устойчивостью к растрескиванию. Добавление волокон в состав смеси увеличивает пластичность материала, увеличивается способность поглощать энергию и ударная прочность.

Композитный материал способен выдерживать нагрузки после образования усталостной трещины и часто демонстрирует повышенную предельную прочность, в частности прочность на растяжение. Волокна, используемые для технологии торкретирования, доступны в разных формах:

  • стальные,
  • стеклянные,
  • синтетические.

Стальные волоконные добавки для торкретирования

Стальные волоконные добавки начали применяться в конце 1950-х годов. Первоначально стальные волокна, используемые для торкретирования, имели круглую гладкую основу. Получали материал путём резки или измельчения проволоки.

Современные версии стальных волоконных добавок имеют диаметр 0,25-0,76 мм, шероховатую поверхность, концы с крючками и волнистую структуру по всей длине. Эти характеристики повышают устойчивость стального ингредиента к возможному выходу из цементной матрицы.

БЕТОННЫЙ

Торкретирование - использование стальных волокон в структуре бетона
Стальные ингредиенты в структуре бетона – способ упрочнения, достаточно практичный, но на современном этапе строительства несколько уступает более продвинутым технологиям

Несмотря на то, что стальные ингредиенты улучшают пластичность, прочность на изгиб и ударную вязкость, эти компоненты снижают качество обрабатываемости торкретированием (лёгкость укладки и уплотнения смеси) по причине эффекта комкования.

Поскольку сталь является корродирующим материалом, коррозионное повреждение и повышенная удельная масса также рассматриваются недостатками внедрения стальных ингредиентов. Поэтому разработан альтернативный вариант – стекловолокно.

Торкретирование и стекловолоконные добавки

Торкрет бетон, армированный стекловолокном, является производной технологии использования рубленого стекловолокна и связующего на основе смолы. Обычно используемые стеклянные волокна — круглые и прямые, имеют диаметр 0,005-0,015 мм, но эти волокна связаны вместе для получения более крупных, диаметром 0,013-1,3 мм.

Для торкретирования в данном случае используется специальный пистолет и система доставки. Этот процесс, называемый «разбрызгиванием», широко используется при изготовлении лёгких панелей облицовки зданий и специальных архитектурных элементов. Основным недостатком стекловолокна является реакционная способность в щелочной цементирующей среде (щелочно-кремнеземная реакция).

Чтобы преодолеть это, волокна сделаны из специального циркониевого щелочестойкого стекла. Прочность стекловолокна сравнима с прочностью стального волокна, но при этом плотность ниже, а модуль упругости составляет примерно одну треть от модуля упругости стали.

Торкретирование с применением синтетических волокон

Ещё один вариант — синтетические волокна, актуален для проектов, где проблемой является коррозия (например, морская структура). Синтетические ингредиенты получают из органических полимеров. Наиболее распространённые синтетические продукты:

  • нейлон,
  • полипропилен,
  • полиэтилен,
  • полиэстер и другие.

Среди всего существующего набора полипропилен демонстрирует наиболее успешные коммерческие применения. Полипропилену присуща низкая плотность, плюс материал является химически инертным. Полипропилен имеет гидрофобную поверхность, которая не впитывает воду.

ДОЛБЁЖНАЯ

Торкретирование - синтетическое волокно в качестве ингредиента структуры
Таким вот материалом выглядят синтетические ингредиенты, используемые в качестве добавочного компонента торкрет бетона. Насыщенный такой добавкой бетон хорошо работает против растрескивания структуры

Синтетические волокна добавляются для придания торкрет бетону высокого поглощения энергии в области после образования трещины, для повышения прочности после растрескивания и создания характеристик деформационного упрочнения при деформации.

Основными недостатками синтетических добавок в торкретировании являются низкий модуль упругости, плохая связь с цементной матрицей и горючесть. Синтетические добавки обладают низкой температурой плавления (150-200ºC). При пожаре синтетика расплавляется, создавая пустоты в бетоне. Точно так же вода, присутствующая в порах бетона, испаряется.

Между тем, когда используется методика торкретирования без пластиковых волокон, в замкнутом пространстве образуется водяной пар, который оказывает давление на окружающий бетон. В результате образуются трещины. С другой стороны, если пустоты в армированном бетоне, образованные в результате плавления пластиковых добавок позволяют выходить водяным парам, растрескивание бетона исключается.

Также следует отметить использование на торкретировании углеродного волокна, производимого из нефтяных смол. Углеродные волокна отличаются теми же прочными свойствами, что и стальные ингредиенты, но при этом обладают низкой плотностью, что делает общую матрицу лёгкой по весу. Углеродные добавки инертны в агрессивной среде, устойчивы к истиранию и влиянию высоких температур.


При помощи информации: USTC