Положительное свойство речных и морских песков заключается в практически полном отсутствии в их составе глины и иных органических примесей. При изготовлении бетона глина является наиболее вредной составляющей, так как она способна обволакивать зерна песка и не давать им соединяться с цементом. Иные примеси органического плана, например жирные кислоты или гумусовые включения, тоже негативно влияют на качество бетона и способствуют ухудшению его технологических характеристик.
Существует предельно допустимая норма содержания в песке таких примесей: их не должно быть более 3 %. Массу содержания примесей определяют за счет 3 %-ного водного раствора едкого натра: песок обрабатывают им в соотношении 1: 1, после чего эта взвесь отстаивается в течение суток. Если органических примесей в нем много, то раствор окрасится в темно-желтый, красный или коричневый цвет: песок нельзя использовать в строительных работах без предварительной промывки.
Гравий представляет собой окатанные зерна с размером частиц от 3 до 70 мм. Как и песок, он бывает речным, морским и горным. Частицы горного гравия более шероховатые, поэтому они гораздо лучше соединяются с раствором бетона. Для бетона наименее подходящей является яйцевидная форма частиц гравия, совершенно не подходит пластинчатая, в которой ширина в 3 раза или больше будет превышать толщину. Если гравий загрязнен глиной, его придется промыть. Необходимо учитывать тот факт, что для изготовления колодцев используется гравий, величина зерен которого не превышает четверти стенки колодца. Допустим, если толщина стенок составит 100 мм, то гравий с зернами более 25 мм не подойдет.
Щебень является дробленым камнем с размерами зерен до 150 мм. В строительных работах обычно используют известняковый и гранитный щебень, этот материал подходит и для строительства колодца. Не стоит применять кирпичный щебень.
Бетонную смесь производят в бетономешалках либо вручную. При ручном изготовлении сначала перемешивают цемент и песок, после чего добавляют необходимое количество воды и снова перемешивают. В последнюю очередь в смесь вносят гравий или щебень, предварительно смоченные водой. Потом все тщательно смешивают до тех пор, пока не получится однородная масса.
Бетонный раствор помещают в форму слоями по 10–15 см и уплотняют трамбовками, пока сверху не выступит вода. Соблюдение этой технологии при сооружении колодца очень важно, так как чем лучше уплотнена смесь, тем выше будет прочность бетона после его затвердевания. При проведении профессиональных строительных работ смесь уплотняют специальными вибраторами.
При вибрировании бетонная смесь имеет характеристики тяжелой жидкости, расплывается, полностью заполняет форму. Для непрофессионального строителя в качестве вибратора можно использовать вибрационный насос, вибрационный активатор стиральной машины или же вибрационный распылитель для краски.
После того как бетонная смесь уложена в форму и тщательно уплотнена, следят за тем, чтобы в первое время процесс затвердевания протекал без подсыхания и подмерзания. Это особенно важно в течение первых 10 дней. Оба процесса очень вредны для последующего качества бетона. Если погода жаркая и ветреная, бетон накрывают влажными опилками или же какими-либо другими материалами. В течение дня его придется несколько раз смачивать водой. Если прогнозируются заморозки, бетон дополнительно утепляют, закрывают сухими опилками. Теплопроводность сухих опилок не слишком высока, поэтому даже 5‑сантиметровый слой способен защитить свежий бетон от подмерзания в осеннее или весеннее время.
По своим характеристикам бетон очень хорошо противостоит сжатию, но при расширении способен разрушаться. Чтобы этого не произошло, его дополнительно армируют металлическими прутьями, которые будут принимать на себя растягивающие нагрузки. В результате получится железобетон. Для армирования наиболее подходящим материалом является арматурная сталь с рифленой поверхностью.
Вполне пригодной окажется любая прутковая или полосовая сталь, проволока, в том числе колючая. Здесь главное – следить за тем, чтобы на металле наблюдалось как можно меньше коррозионных включений. В противном случае сталь продолжит окисляться уже в железобетоне, и в конечном итоге это приведет к разрушению конструкции.
Концы гладких прутков загибают или крепят к ним стальные зацепы. Такой технологический прием используется для того, чтобы при растягивающих нагрузках арматура находилась в толще бетона на одном месте и не смещалась. Чтобы дополнительно защитить металл от коррозии в бетоне, арматуру помещают на глубину более 15 мм от его поверхности.
Существует три типа конструкций бетонных колодцев: колодцы, выполненные из монолитного бетона, колодцы из бетонных колец и колодцы, изготовленные из бетонных пластин.
Строительство колодцев из монолитного бетона производят в полностью готовой шахте путем сплошного бетонирования между двумя опалубками: внешней и внутренней. Изготовление колодца по такой технологии идет значительно медленнее, нежели при использовании бетонных колец. Для индивидуального строительства применение монолитного бетона имеет определенную ценность, так как в этом случае можно обойтись без грузоподъемной техники. При большой глубине колодца финишное изготовление шахты – занятие очень трудоемкое и затратное. В этом случае шахту роют на определенную глубину, потом заливают в опалубку цемент, стараясь вывести его на поверхность земли как можно выше, и постепенно снижают конструкцию по опускной технологии.
Грунт выбирают до тех пор, пока монолитный бетон не опустится на 2 м под землю, после чего наращивают опалубку и снова заливают бетон. Свежие стенки выдерживают в течение 10 дней, чтобы они набрали требуемую прочность, а затем вновь углубляют шахту. Рытье колодца производят до тех пор, пока не дойдут до водоносного слоя.
Колодец, выполненный из бетонных колец, строить быстрее и проще. Для этой цели наиболее подходящими будут кольца, произведенные в заводских условиях. В случае необходимости или же при недостатке финансовых средств их можно изготовить и самостоятельно. Размеры кольца принимают следующими: его внутренний диаметр составляет 0,8–1,2 м, толщина стенки бетонного кольца – 10–12 см, у железобетонного этот показатель составляет 6–8 см. Высота одного кольца – 0,7–1,2 м. У бетонного кольца высотой 0,7 м и диаметром 1 м масса составит 800 кг, у железобетонного при прочих одинаковых показателях – 500 кг.
Опалубку для кольца сделать достаточно легко. Она представляет собой два разборных кольца из древесины или металла, соответственно для наружного и внутреннего диаметров конструкции. Стараются, чтобы боковые стенки колец после снятия опалубки получились как можно более гладкими. Это позволит значительно снизить трение о грунт при опускании колец в шахту, а также предотвратить возможность зависания конструкции.
Вертикально бетонные кольца соединяют впритык. Чтобы не допустить сдвига конструкции, между ними помещают гнутые скобы из мягкой стали толщиной 5–8 мм и шириной до 80 мм (рис. 6).
Рисунок 6. Крепление из бетонных колец впритык
При использовании опускной технологии верхнюю часть ствола колодца может зажать обвалившийся грунт, в то время как нижняя часть конструкции будет свободно опускаться. Из-за этого может произойти разрыв стыков между бетонными кольцами. Чтобы такого не случилось, кольца соединяют друг с другом по высоте, что не допустит сдвига колец по горизонтальной плоскости. Для этого используют специальные накладки из полосовой стали толщиной 10 мм и шириной до 60 мм. Между собой их соединяют скобами или болтами (рис. 7).
Поблизости от водоносного слоя стыки между торцами уплотняют с помощью просмоленной веревки диаметром 20 мм. Такое уплотнение производят перед соединением колец еще рядом с поверхностью – на нижнее кольцо кладут веревку по всей длине окружности торцевой части, а затем зажимают сверху другим кольцом.
Если грунт мягкий, то выбирать на дне шахты его придется от середины. Если твердый, то его выбирают под кольцами, а только потом в центральной части шахты. При погружении бетонных колец конструкция может остановиться из-за трения. В этом случае на верхнее кольцо укладывают дополнительный груз.
Рисунок 7. Соединение бетонных колец
Конструкция водоприемного участка аналогична деревянному колодцу. Здесь стремятся к тому, чтобы вода поступала через дно конструкции. Если грунт рыхлый, под дно укладывают пол из досок и только на него укладывают фильтрующий слой. При маломощном слое приток воды устраивают через боковые отверстия, которые придется проделать в бетонных кольцах.
В бетонных колодцах можно использовать специальные фильтры, которые изготавливаются при заливке самих колец. Чаще всего для этой цели применяют крупнопористые бетоны, в которых не содержится мелкий заполнитель. По такой технологии изготавливают два нижних кольца.