За серыми стенами – искусство торкретирования

13 августа 2013 г.

Смесь песка, заполнителей и воды разбрызгивается на поверхность под высоким давлением. На первый взгляд этот процесс кажется очень легким, но современная технология применения торкрет-бетона представляет собой не что иное, как искусство. Том Курт, директор по маркетингу Atlas Copco MEYCO, рассказывает о сложной технике напыления крепи в шахтах и тоннелях.

Бетон разбрызгивается на поверхность стены тоннеля с помощью оборудования Meyco.

За счет высокой эффективности этого метода сегодня в тоннелях используется только влажная смесь, для чего идеально подходит роботизированное оборудование MEYCO.

Хорошо знакомое нам серое вещество, покрывающее стены и потолки современных тоннелей и шахт, выглядит совершенно обычно, но под его серой поверхностью скрывается более столетия научных исследований и конструкторских разработок. Впервые эта первоначально смесь песка, заполнителей и воды, запатентованная как гунит (Gunite), была применена в шахтах и тоннелях в 1907 году и сразу стала очень популярным методом укрепления различных конструкций. Что касается сегодняшнего торкрет-бетона, он сильно отличается от простого раствора. На протяжении многих лет на его основе разработано множество различных составов для все большего числа сфер применения. В это же время оборудование для нанесения различных составов превращалось во все более передовые и технически совершенные высокотехнологичные инструменты. Это стало хорошей новостью для шахтеров и строителей. Не только благодаря тому, что торкрет-бетон играет ключевую роль в укреплении стен породы после выработки и конструкций на месте, но и также из-за возможности его адаптации к требованиям индивидуальных решений. Это в полной мере относится к тем областям применения, где напыляемый бетон должен отличаться превосходным качеством, надежностью и водостойкостью, сниженной опасностью для здоровья работников, а также низким отрицательным воздействием на окружающую среду.

Сухой метод по сравнению с влажным

Существует два основных типа напыляемого на поверхность тоннелей и шахт торкрет-бетона – сухой и влажный. На протяжении многих лет единственным способом нанесения торкрет-бетона было использование сухой смеси. В этом случае используется предварительно подготовленная смесь песка и цемента, которая поступает в бункер подачи. Затем смесь подается сжатым воздухом по шлангу к соплу, где добавляется вода. Влажный метод, который стал использоваться с 1970-х годов, предполагает предварительную подготовку смеси песка, заполнителя, цемента, воды и присадочного материала в бетоносмесительной установке. Данная смесь затем подается поршневыми насосами по системе шлангов к соплу, где бетон разгоняется при помощи сжатого воздуха до скорости, достаточной, чтобы сопло располагалось на расстоянии 1,5 м от поверхности породы. Зачастую в бетон добавляются специальные вещества, так называемые ускорители, чтобы ускорить процесс затвердевания напыленного бетона. Сухой метод чаще применяется при горнодобывающих работах, так как при этом используются небольшие грузовики и более компактное оборудование, тогда как считающийся более эффективным влажный метод, для которого используется оборудование больших размеров, предпочтителен при подземном строительстве. Еще одним существенным различием является то, что влажную смесь необходимо сразу использовать, а компоненты сухой смеси могут храниться в течение многих часов до применения. С точки зрения логистики проще использовать сухую смесь, но влажная смесь имеет множество других существенных преимуществ.

Существенные улучшения

Торкрет-бетон был существенно улучшен благодаря двум нововведениям: добавке в сухую смесь летучей кремнеземной пыли, побочного продукта производства кремнийсодержащих сплавов, и армированию стальными или полипропиленовыми волокнами. Летучая кремнеземная пыль, или микрокремнезем, вступает в реакцию с гидроксидом кальция, который образуется при гидратации цемента. Благодаря этой присадке торкрет-бетон достигает двойной или тройной прочности на сжатие по сравнению с обычными бетонными смесями, в результате получается чрезвычайно прочный, герметичный и стойкий торкрет-бетон. Подобным же образом, при добавлении в торкрет-бетон армирующего стального волокна значительно увеличивается прочность на растяжение, благодаря чему при проходке шахт и тоннелей больше нет необходимости устанавливать арматурную сетку, что дает значительную экономию времени и денег. Толщина слоев торкрет-бетона зависит от типа смеси и требований проекта, но обычно она составляет до 50 мм для влажной смеси и 30 мм для сухой за один проход. Однако во многих случаях требуется большая толщина, для чего наносится несколько слоев. При адаптации торкрет-бетона для различного применения учитывается большое количество параметров. Среди них гранулометрический состав песка/заполнителей, тип и количество цемента, гидратационные добавки, тип пластификаторов/суперпластификаторов, пластичность раствора, тип ускорителя, температура, вибрация, системы сопел и т.д. Безопасность очевидно является очень важным аспектом при прокладке тоннелей, но скорость и затраты также имеют значение. Каждая операция в тоннеле должна выполняться как можно быстрее и эффективнее. Чем быстрее подрядчик выполнит торкретирование, тем лучше общая экономика проекта и выше вероятность того, что подрядчик уложится в контрактные сроки. Аналогичным образом, чем меньше времени тратится на торкретирование, тем быстрее идут работы, что сокращает затраты на прокладку тоннеля.

По состоянию на 2016 год компания «Атлас Копко» приняла решение, в соответствии с требованиями заказчиков, сосредоточить внимание на влажном нанесении бетона.

Оборудование для торкретирования