книги / Эксплуатация мостов. Особенности эксплуатации железобетонных конструкций мостов

Сухая смесь цемента и песка в соотношении 1:3 подается по шлангу к соплу, где смачивается водой и наносится на поверхность.

Торкретирование производится в два слоя. Для первого слоя толщиной 10–20 мм применяется портландцемент марки М300 и песок не крупнее 5 мм. Второй слой толщиной 10–15 мм наносится через 24 ч, для него используется более стойкий пуццолановый портландцемент марки М500 и песок не крупнее 2–2,5 мм. В верхний слой торкрета для придания ему большей стойкости в агрессивной среде и гидрофобных свойств можно вводить раствор битума в бензине в соотношении 1:1. На 1 кг цемента добавляется 300 г битумного раствора.

Силикатизация применяется для получения долговечных покрытий по бетону, штукатурке, кирпичу, камню; заключается в нанесении на поверхность жидкого стекла (водного раствора высокомодульного силиката калия или натрия), а после его высыхания – раствора хлористого кальция. В результате их взаимодействия образуется силикат кальция, заполняющий поры и повышающий стойкость конструкции, и соль (хлористый калий или натрий), легко смываемая водой.

Флюатирование основано на взаимодействии свободной извести цементного камня с растворами флюатов, в результате которого образуются нерастворимые продукты, оседающие в порах и уплотняющие конструкцию.

Флюаты-кремнефториды (фторосиликаты) легких металлов (магния, алюминия, цинка) – соли кремнефтористоводородной (H2Si6F) кислоты, ядовиты.

Флюатирование поверхности бетона начинается с нанесения на очищенную сухую поверхность раствора хлористого кальция, а затем флюатов, которые наносятся кистью или распылением в три слоя с повышением их концентрации: для первого слоя 2–3 % по массе, для третьего – 12 %. Каждый слой наносится после прекращения впитывания флюатов с перерывами на высыхание до 4 ч. После нанесения очередного слоя поверхность обрабатывается насыщенным раствором гашеной извести Ca(OH)2. Расход флюата составляет 150–300 г кристаллической соли на 1 м2 поверхности.

61

Карбонизация поверхностного слоя свежего бетона состоит в превращении извести цементного камня Ca(OH)2 под воздействием углекислого газа СО2 в карбонат кальция CaCO3 (известняк) более стойкий к внешним воздействиям.

Инъецирование раствора в конструкции применяется для заделки, герметизации трещин, пустот, швов между камнями в кладке опор, для уплотнения стыков между конструкциями. Инъецирование (тампонаж) растворов в глубь конструкции является наиболее эффективным способом уплотнения материала конструкции. Инъекция может быть осуществлена нагнетанием цементного раствора (цементация), жидкого стекла (силикатизация) и синтетических смол (смолизация). Вид тампонажа выбирают в зависимости от плотности бетона и ширины раскрытия трещин. Инъецирование основано на отверждении жидкого раствора, нагнетаемого в конструкцию.

Таблица 5.1

Примерные составы эпоксидных растворов

Цементные растворы и растворы на основе эпоксидных смол (табл. 5.1) более вязкие, чем растворы на основе жидкого стекла и на основе карбамидных смол. Преимущество последних в том,

62

что их вязкость можно уменьшить разбавлением водой. Крупные пустоты и трещины шириной более 2 мм целесообразнее заполнять цементным раствором, как более дешевым, с тем чтобы окончательное уплотнение произвести менее вязкими растворами.

Для приготовления растворов применяются следующие виды цемента:

–водонепроницаемые расширяющиеся (ВРЦ);

–гипсоглиноземистые расширяющиеся (ГРЦ);

–расширяющийся портландцемент (РПЦ);

–тампонажный цемент (ТЦ).

Для приготовления полимерцементных растворов (табл. 5.2) применяются синтетические латексы СКС-65ГП и БСК-65ГПН. Полимерцементные растворы обладают большей адгезией к ремонтируемой бетонной поверхности, чем цементные растворы, они более эластичны, но обладают меньшей плотностью и прочностью. Полимерцементные растворы целесообразно применять для герметизации «дышащих» трещин без восстановления целостности конструкции. Нужно всегда помнить: чем больше в растворе латекса, тем он эластичнее, тем он менее жесткий и прочный.

Таблица 5.2

Примерные составы химических тампонажных растворов и их свойства

63

Окончание табл. 5.2

Состав полимерцементной композиции, % по массе:

–синтетический латекс СКС-65ГП…………….39,5

–портландцемент М400………………………...30,7

–мелкозернистый песок ………………………..21,9

–жидкое натриевое стекло……………………….3,5

–эмульгатор ДБ-360 …………………………….2,65

–кремнефтористый натрий (5%-ный раствор)...1,75

или

–синтетический латекс БСК-65ГПН…………...47,4

–портландцемент М400…………………………26,3

–мелкозернистый песок………………………...26,3

Полимерцементные композиции затворяются водой в зависимости от требуемой консистенции раствора.

Цементные растворы являются крупнозернистыми и не перекрывают мелкие трещины.

64

Для заделки мелких трещин применяются коллоидноцементные растворы (КЦР), называемые также коллоидноцементными клеями (КЦК). Коллоидно-цементный раствор представляет собой виброактивированную смесь тонкодисперсных (домолотых до удельной поверхности 5000 см2/г) цемента и песка с добавками ускорителей твердения, пластификаторов и поверхност- но-активных веществ.

Большое применение для томпонажных растворов находят синтетические смолы с отвердителем, являющиеся химическими затвердевающими растворами. При нагнетании жидких маловязких растворов они в расчетное время отвердевают в теле пористого бетона, образуя прочные водоустойчивые тела, неагрессивные к бетону и стальной арматуре, обладают высокой адгезией к поверхности бетона.

Наибольшее распространение получила карбамидная смола – крепитель М в сочетании со щавелевой кислотой в качестве отвердителя. Преимущество карбамидной смолы в том, что ее вязкость можно снизить разбавлением водой, благодаря чему ее можно нагнетать в более мелкие поры и трещины, закупоривая их. Широко применяются и эпоксидные смолы ЭД-16,ЭД-20,ЭД-22 и другие с отвердителем полиэтиленполиамином (ПЭПА), но при уплотнении мелких пор и трещин их необходимо подогревать до 60 ºС или разбавлять ацетоном, что и ограничивает их применение.

Рациональная область применения синтетических смол представлена в табл. 5.3.

Таблица 5.3

Составы растворов для заполнения трещин

65

Окончание табл. 5.3

*Гипериз – гидроперекись изопропиленбензола.

Инъекция растворов в конструкции может быть осуществлена двумя способами:

1)нагнетание раствора через специальные пробуренные скважины с помощью закрепляемых в скважины инъекторов – точечный тампонаж; применяется, когда необходимо уплотнить конструкцию на большую глубину;

2)нагнетание тампонажного раствора с помощью прижимных камер, т.е. тампонаж по площади; применяется, когда конструкцию достаточно уплотнить с поверхности или когда конструкция сильно армирована.

Необходимо подчеркнуть, что инъецирование растворов в конструкции требует от исполнителей знания, умения и большого терпения.

66

6. РЕМОНТ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

6.1. Выбор материалов для ремонта и технологии производства работ

Все виды ремонтных работ должны выполняться по проектной документации, состоящей из рабочего проекта и сметы или только сметы. Проектная документация разрабатывается на основе результатов обследований или диагностики. На выбор материалов в большой степени влияет вид проводимого ремонта:

–косметический ремонт в рамках ухода за бетонными и железобетонными конструкциями;

–текущий ремонт (профилактика, ППР), не требующий восстановления несущей способности конструкций;

–устранение дефектов и заделка трещин;

–ремонт конструкций с восстановлением несущей способно-

сти;

–усиление конструкций с увеличением их несущей способности в сравнении с проектной.

При назначении в проекте ремонтных материалов следует руководствоваться нормативными документами Росавтодора Минтранса РФ, а также требованиями Европейского стандарта по ремонту бетонных и железобетонных конструкций ЕN 1504.

В соответствии с указанным стандартом ремонтные материалы подразделяются на четыре класса (табл. 6.1): 2 класса – для конструкционного ремонта (R4 и R3); 2 класса – для неконструкционного ремонта (R2 и R1).

Кроме того, имеются материалы для защиты бетона и для гидроизоляции, а также для ремонта и изоляции бетона – инъекционные смеси ремонтных материалов.

67

Таблица 6.1 Характеристики ремонтных материалов на цементной основе при конструкционном ремонте и неконструкционном ремонте

по Европейскому стандарту ЕN 1504

68

Для выполнения ремонтных работ необходимо правильно выбирать материал. При выборе ремонтного материала следует учитывать:

–совместимость ремонтного материала и материала ремонтируемой конструкции;

–степень ответственности элементов конструкции, включая зависимость несущей способности сооружения от их целостности;

–глубину разрушений;

–условия эксплуатации (температурный режим, влажность и агрессивность среды, динамические воздействия);

–эстетические требования;

–положение и доступность конструкции;

–объем подлежащих выполнению работ.

Совместимость материалов – это соотношение между физическими, химическими и электрохимическими характеристиками и размерами составляющих ремонтной и существующей систем. Это соотношение является обязательным, если ремонтная система должна выдерживать все усилия и напряжения, вызываемые эксплуатационными нагрузками и при этом не терять своих свойств в течение заданного промежутка времени. Именно несовместимость материалов является главной причиной плохого ремонта.

При колебаниях температуры изменение размеров материалов зависит от коэффициента температурного линейного расширения. Следует учитывать, что введение полимеров в ремонтные составы приводит к увеличению коэффициента температурного линейного расширения в 1,5–5 раз, что приводит к появлению больших напряжений в зоне контакта и может быть причиной растрескивания и разрушения ремонтного материала.

Прочность на сжатие ремонтного материала должна быть близка к прочности на сжатие ремонтируемой конструкции.

Большую роль при выборе ремонтных материалов играет прочность сцепления ремонтного состава, с подготовленной ремонтируемой поверхностью, которая зависит от разности температурных деформаций ремонтного состава и основания и от величины

69

усадки ремонтного состава при твердении. При выборе ремонтных материалов предпочитают те, которые обладают самой низкой усадкой при твердении.

При выборе материалов следует также учитывать и такие показатели: модуль упругости, ползучесть материалов на цементной основе и проницаемость ремонтного состава, его способность заполнять поры, капилляры и микротрещины в ремонтируемой поверхности. Проницаемость может быть и отрицательным фактором, так как уменьшает водородный показатель pH.

Усадку цементной смеси можно снизить уменьшением количества воды для затворения, но тогда смесь становится жесткой и трудноукладываемой, она не сможет полностью заполнить ремонтируемую полость, снизится адгезивная прочность сцепления с ремонтируемой поверхностью. С увеличением количества воды для затворения цементной смеси повышается текучесть (удобоукладываемость) смеси, но при этом увеличивается усадка смеси при твердении и снижаются физико-механические показатели (прочность, морозостойкость, водонепроницаемость).

При производстве ремонтных работ следует отдавать предпочтение сухим смесям, так как они в большей степени, чем бетоны, приготовленные на месте смешиванием инертных, цемента и воды, обеспечивают получение требуемых для ремонта свойств: сочетание безусадочности и пластичности, ускоренный набор прочности, высокая прочность сцепления с ремонтируемой поверхностью. Сухие смеси предпочтительны также при малых объемах работ и недоступности транспорта для доставки обычного бетона.

Большую роль при выборе материалов играют показатели технологичности – это свойства материалов на ранней стадии их изготовления. К ним относятся: текучесть материалов, обеспечивающая способность проникать в полости ремонтируемой конструкции, заполнять их и тем самым упрочнять конструкцию; пластичность материалов, свойство, обеспечивающее удобоукладываемость материала при разных методах его укладки: мастерком, нагнетанием насосом в опалубку, соплованием на вертикальные или наклонные

70