Главная → Статьи

Ремонт железобетонных, бетонных и каменных сооружений

Для ремонта железобетонных, бетонных и каменных конструкций мостов и труб нужно применять строительные материалы, качество которых не ниже материала ремонтируемой конструкции.

Из вяжущих материалов для бетона и растворов наиболее широкое распространение получили портландцемента и их разновидности (по ГОСТ 10178—62). Так, для ремонта подводных и подземных частей конструкций, т. е. расположенных ниже уровня меженных вод и зоны промерзания, используют портландцементы, пластифицированный, гидрофобный и пуццолановый портландце-менты, а также шлакопортландцементы. Части конструкций, подвергающиеся периодически увлажнению и высыханию, а также замораживанию и оттаиванию, ремонтируют, применяя портландцемент с умеренной экзотермией; могут быть использованы пластифицированные и гидрофобные портландцементы. В необходимых случаях используют также быстротвердеющие (БТЦ) и особо быстротвердеющие (ОБТЦ) портландцементы. Используют также при ремонтных работах бетоны на глиноземистых цементах (по ГОСТ 969—66), обладающие свойством быстро набирать прочность и стойкие в сульфатной и углекислой средах. Так как они способны набирать прочность при температуре не ниже +5° С и не выше +25° С, их нельзя смешивать с другими видами цемента. В условиях агрессивной среды — сульфатной, выщелачивающей, общекислотной, углекислой и магнезиальной — нужно применять только сульфатостойкие портландцементы.

Песок для бетонов и растворов должен удовлетворять требованиям ГОСТ 10268—70, ГОСТ 8736—67 и ГОСТ 4797—69, а щебень и гравий для бетона — требованиям ГОСТ 10268—70, ГОСТ 8267—64, ГОСТ 8268—74 и ГОСТ 4797—69. Вода для за-творения и поливки бетона может быть водопроводная, колодезная, речная и пресная озерная, не содержащая вредных примесей (жиры, сахар, растительное масло, кислоты и пр.). Запрещается использовать морскую воду, болотную, торфяниковую и любые сточные и минерализованные воды. Пригодность воды для за-творения бетона определяют в химической лаборатории. В полевых условиях наличие в воде кислот определяют путем погружения в воду на 1 ч лакмусовой бумаги, которая при кислотной среде краснеет. Содержание сульфатов обнаруживают по появлению в исследуемой воде белого осадка при добавлении в нее нескольких капель 10%-ного раствора хлористого бария.

В качестве вяжущего для легких бетонов применяют цементы марок М-400 и выше. Не допускаются пуццолановые и шлакопортландцементы как имеющие пониженную морозостойкость. Заполнители этих бетонов готовят из пористых материалов — керамзита и керамзитового песка, полученных путем обжига специально подготовленных глинистых материалов.

Для железобетонных конструкций, армируемых ненапрягаемой арматурой, применяют горячекатаные стержни из стали гладкого профиля класса A-I и периодического профиля классов A-II и A-III. Стали класса A-I имеют диаметр 6—40 мм и включают марки ВСтЗсп2 и СтЗГпеЗ по ГОСТ 5781—61 и 380—71. Стали класса A-II включают марки ВСт5сп2 по ГОСТ 5781—61 и jOCT 380—71 диаметром 10—40 мм; марку 18Г2С по inrCT’5781—61 и Г0СТ 5058—65 диаметром 45—90 мм и марку 1ЦГТ по ГОСТ 5781—61 диаметром 10—32 мм. Стали класса А-Ш включают марки 25Г2С, 35ГС по ГОСТ 5781—61 и 5058—65 диаметром 6—40 мм. Если температура окружающего воздуха может быть ниже —40° С, стали марок ВСт5сп2 и 35ГС применять нельзя. Стали марок СтЗГпеЗ и 18Гпе используют только в опорах и фундаментах, а марки 25Г2С — в вязаных каркасах и сетках. Сталь марки 35ГС можно сваривать в каркасы только для конструкций, эксплуатируемых при температурах не ниже —30° С, а в остальных случаях надо применять вязаные каркасы и сетки.

Для напрягаемых элементов железобетонных конструкций применяется арматура: 1) стержневая периодического профиля из стали классов A-IV горячекатаная марки 20ХГ2Ц диаметром 10— 32 мм по ГОСТ 5781—61 и ГОСТ 5781—61 и 5058—65, A-V марки 23Х2Г2Т диаметром 10—18 мм по ГОСТ 5781—61 и ЧМТУ.1—177—67, а также термически упрочненная Ar-V и Ar-VI диаметром 10—25 мм по ГОСТ 5781—61 и ГОСТ 10884—71; 2) проволочная из стали класса В-Ппо ГОСТ 7348—63 круглая диаметром 3—8 мм, ВрП по ГОСТ 8480—63 периодического профиля диаметром 3—8 мм, а также семипроволочные пряди по ГОСТ 13840—68, канаты по ГОСТ 7372—66 и ГОСТ 3241—66, спиральные канаты по ГОСТ 3065—66, канаты двойной свивки по ГОСТ 3067—74 и ГОСТ 3068—74.

Поставляемые арматурные стали имеют сертификаты в соответствии с ГОСТами и требованиями технических условий. В случае отсутствия сертификатов сталь допускается для ремонта конструкции только после испытания по ГОСТ 12004—66 и установления класса стали.

Цементные растворы для ремонта сооружений применяют составов от 1:1 до 1 :4 (цемент-)-песок). Песок и воду дозируют по объему, а цемент — по массе (табл. 9). Приготовляя раствор, в песок вводят цемент и перемешивают сухую смесь до однородного цвета, а затем затворяют водой и снова перемеши вают до получения однородной массы.

Для торкретирования применяют цемент высоких марок (М400—500), песок чистый и мелкий щебень с крупностью зерен не больше 8 мм и влажностью 6—10%. Воду берут в количестве от 10 до 15% от массы цемента. При правильной дозировке поверхность торкрета приобретает жирный блеск и торкрет не оплывает. Наиболее употребительные составы растворов для торкретирования— 1 :3 и 1:4. Если надо создать плотную водонепроницаемую корку, применяют более жирный состав смеси. Кроме того, для повышения водонепроницаемости в воду, подаваемую к соплу, прибавляют жидкое стекло. Выбирая состав, надо учитывать возможный отскок, главным образом инертных материалов, так как в противном случае торкретирование окажется более жирным. Количество отскока песка обычно принимают 35—50% от вертикальных стен, 20—25% от пола и 40—60% от потолка.

Для цементации трещин применяют водоцемецтные смеси на портландцементе активностью не ниже 400 кгс/см2. Состав смеси принимают от 1 :2 до 2: 1 в зависимости от вида трещин и используемых механизмов.

Прочность бетона характеризуется его маркой, которую устанавливают по показателям предела прочности при сжатии бетонного куба размером 20X20X20 см в возрасте 28 дней при нормальных условиях твердения (по ГОСТ 4800—59). Для ремонта конструкций мостов и труб применяют бетоны от М-200 до М-600 и выше.

Количество цемента на 1 м3 бетона желательно принимать для бетонных конструкций не больше 300 кг, а железобетонных — 350 кг; водо-цементное отношение — от 0,55 до 0,65, в агрессивной среде — от 0,4 до 0,45.

Для повышения пластичности бетонной смеси и сокращения расхода цемента в нее вводят пластифицирующие добавки или используют пластифицирующий цемент, если конструкция не подвергается воздействию агрессивной среды. В качестве пластификаторов используют концентраты сульфитно-спиртовой барды (по ГОСТ 8518—57) в количестве 0,15—0,25% от массы цемента (в расчете на сухое вещество).

Подвижность бетонной смеси определяют осадкой стандартного конуса, которая должна быть при ручном уплотнении 8—10 см, а вибратором 6—8 см. Для массивных слабоармированных конструкций принимают осадку 1—3 см, а сильноармированных — 3—6 см; для элементов колонн, балок, плит при горизонтальном бетонировании 6—8 см, а вертикальном — 8—10 см.

Повышение удобоукладываемости керамзитобетонных смесей, морозостойкости и стойкости конструкций в агрессивной среде Достигается введением поверхностно-активных добавок, таких как кремнийорганические жидкости, мылонафт или концентрат, с. с. б. в количестве, близком к меньшим дозам, принятым для тяжелого Жетона. Подвижность смеси принимают при густом армировании — см, а при разреженном — до 0,5—1,5 см. Марку керамзито-оетона подбирают опытным путем.

Бетонные смеси приготавливают в бетономешалках, а при очень малых объемах вручную. Механизированное приготовление смеси для ремонта конструкций удобно вес-ти в бетономешалке со свободным перемешиванием или принудительного действия с емкостью смесительного барабана 100—150 л. В случае применения в^ качестве заполнителя керамзитового гр авия с объемной массой до 600 кг/м3 применяют бетономешалки только с принудительным действием. При этом проверяют установку лопастей, не допуская разрушения зерен керамзита от заклинивания между лопастями и дном барабана.

После укладки смеси поверхность покрывают чистыми рогожками или мешковиной, которые после схватывания бетона увлажняют. Открытые поверхности бетона покрывают влажным песком или опилками через сутки после бетонирования. В сухую погоду бетон на портландцементах поливают з течение 7 суток, на глиноземистых— не менее 3 суток; остальные не менее 14 суток. Необходимо, чтобы поверхность бетона в течение всего срока твердения была постоянно влажной. При температуре ниже +5° С’ бетон не поливают. Распалубливают бетон при прочности контрольных кубов не меньше 25 кгс/см2, а включают в работу — при 100% прочности.

Контроль качества бетона осуществляют путем испытания не менее 3 контрольных кубов, внешним осмотром и остукиванием поверхности молотком массой 0,3—0,4 кг.

Естественные каменные материалы, применяемые для ремонта конструкций, испытывают на прочность по ГОСТ, 6462—62, морозостойкость и водопоглогцение— по ГОСТ 7025—67, а объемную массу и удельный вес — по ГОСТ 6427 52. Из искусственных каменных материалов можно применять морозостойкие бетонные блоки не ниже М-200 и клинкерный кирпич прочностью на сжатие не ниже 400 кгс/см2; кирпич используют только при ремонте мостов из кирпичной кладки.

Материалы для гидроизол ядии должны быть прочные, эластичные, водонепроницаемые, теплостойкие и морозостойкие при возможных колебаниях температуры воздуха.

В зависимости от назначения для гидроизоляции применяют следующие материалы:
– вяжущие для мастик и грунтовок — битум марки БН-11, БН-Ш, БН-Ш-V по ГОСТ 1544—52 и БН-IV по ГОСТ 6617—56;
– наполнители для мастик — асбест 6-го и 7-го сортов по ГОСТ 12871—67 и обогащенный каолин, а также цемент, молотые известняк, доломит, тренел, тальк и др. с крупностью частиц не больше 0,15 мм и с количеством частиц мельче 0,074 мм не меньше 80%;
– растворители для грунтовок — бензин, лигроин, керосин и сольвентнафт;
– армирующие материалы — гидроизол по ГОСТ 7415—74, бе-тантит и льнокенафные или джутокенафные паковочные ткани по ГОСТ 5530—71, пропитанные битумом, а также стеклянные ткани по ГОСТ 8481—61 и металлическая сетка толщиной около 0,75 мм.

Температура размягчения вяжущего должна быть на 20—25° С выше максимально возможной температуры изолируемой поверхности или окружающей среды, но не ниже +40 °С. Рекомендуемые составы битумных мастик приведены в табл. 10.

Битумные лаки приготавливают следующего состава: 32—40% битума марки БН-IV, 8—10% стеаринового пека и 50—60% растворителя или 25—35% битума марки БН-Ш и 75—65% растворителя. Хранят и перевозят битумные лаки в герметической таре с соблюдением правил противопожарной безопасности.

Битумную мастику для заполнения деформационных швов готовят с добавками из цемента или извести. Ее состав: битум марки БН-Ш — 60%, асбест 6-го или 7-го сорта — 25% и пылевидный заполнитель—15%; температура размягчения должна быть не ниже 80° С.

Ткани для армирования битумных мастик должны содержать 42—43 нити на 10 см по основе и утку, иметь прочность на разрыв при испытании полосы размером 20X5 см не менее 50 кг и влажность не более 14%. Ткань должна быть плотной и равномерно пропитанной битумом. Поверхность полотнища битантита и гидроизола должна быть ровной, без дырок, складок и бугорков. В разрезе полотно не должно иметь светлых прослоек основы.

В суровых климатических условиях, где возможны температуры до минус 50° С, для изоляции применяют жидкие тиоколо-вые мастики холодной вулканизации, отверждающиеся в присутствии соответствующих добавок. Мастики могут быть двухком-понентными марки СМ-1,0 по ТУ 38-33-119-69 (Казанского завода синтетического каучука) или трехкомпонентными марки У-ЗОМ по ГОСТ 13489—68 (Казанского завода резинотехнических изделий). Мастика марки СМ-1,0 состоит из основы в виде тиоколовой пасты СМ-1,0 и вулканизирующей пасты № 30 при соотношении по массе (вес. ч.) 100:24. Трехкомпонентная мастика У-ЗОМ содержит тиоколовую пасту У-30, вулканизирующую пасту № 9 и ускоритель вулканизации ДФГ при соотношении по массе 100: (5-J-9) : (0,1-^0,5).

В герметик У-ЗОМ перед употреблением следует добавить 10— 15 вес. ч. пластификатора и 5—10 вес. ч. растворителя.

Тиоколовые грунтовки приготавливаются путем разжижения тиоколовых мастик растворителями Р-4 (ГОСТ 7827—74), Р-5 (ТУ МХП 2191-50) или 647 (ГОСТ 18188—72) при соотношении 1:1. Для тиоколовой гидроизоляции применяют сетчатую стеклоткань марки ССТЭ-6 по ГОСТ 8481—61 и стекловолок-нистую сетку марки НПСС-Г по ТУ 291-71 ВНИИИСПВ.

При ремонте и содержании конструкций используют также материалы на основе полимерных и синтетических с м о л — полимербетоны, полимерцементные растворы, тесто и краски, а также полимерные составы (клеи), грунтовки, эмали и герметики.

Для получения полимербетона в качестве вяжущего используют мономеры ФА и ФАМ по МРТУ № 6-05-946-64. Отвердите-лем для этих мономеров является бензолсульфокислота (по ТУМХП307-54). Заполнители полимербетона — кварцевый песок с крупностью 0,3—0,6 м без карбонатных примесей и щебень с крупностью до 20 мм, которые перед приготовлением бетонной смеси должны быть тоже промыты и просушены. Содержание влаги в песке и щебне не должно превышать 1%. В качестве наполнителя используют андезитовую или диабазовую муку, молотый кварцевый песок. Примерное соотношение этих компонентов в бетоне по массе составляет 10:2,5:50:25:12,5 (мономер+ + бензолсульфокислота + щебень+песок+наполнитель).

Полимербетонную смесь приготавливают в следующей последовательности. В дозированное количество щебня и песка добавляют около половины приходящегося на замес мономера ФА (или ФАМ), тщательно перемешивая в течение 2—3 мин, а затем в эту смесь вводят молотый наполнитель и остаток мономера. После перемешивания всей смеси 2—3 мин в нее добавляют расплавленную бензолсульфокислоту и продолжают перемешивать до исчезновения изумрудных пятен. Бензолсульфокислоту перед употреблением разогревают до температуры плавления (50—60 °С) в специальном сосуде (можно в стеклянном), установленном в подогреваемой воде. Температура нагрева не должна быть выше 80° С, так как при более высоких температурах происходит ее разложение.

Полимерцементные растворы состоят из цемента, песка и водной поливинилацетатной эмульсии (ПВАЭ). При отсутствии ПВАЭ используют ее сухую смесь (ПВЭС) или водные эмульсии других полимеров (сополимерную, полиэтиленовую и др.). Для приготовления полимерцементных растворов используют быстротвердеющие цементы (БТЦ) или портландцементы марки 500 и выше, просеянные через сито № 200 (64 отверстия на 1 см2), и песок среднезернистый с крупностью зерен до 3 мм. В зависимости от требуемой консистенции раствора на 10 л цемента берут от 3,5 л до 16,5 л песка.

Поливинилацетатная эмульсия в виде вязкой, сметанообраз-ной массы белого цвета и, как правило, содержит 50% воды по объему. Она представляет собой продукт эмульсионной полимеризации винилацетата в водной среде и может быть непластифици-рованной и пластифицированной дибутилфталатом. При отрицательных температурах эмульсию доставляют без дибутилфталата и уже на месте его вводят в количестве 15% массы сухого остатка. Поливинилацетатная эмульсия добавляется в цементнопесчаную смесь из расчета 2,5—3 л эмульсии на 10 л цемента (20—30% от массы цемента).

Количество воды в растворе должно составлять (с учетом воды, содержащейся в поливинилацетатной эмульсии) в среднем 5 л на 10 л цемента и может меняться в зависимости от требуемой пластичности и удобоукладываемости раствора. Для этого Делают пробные замесы. Весь требуемый объем воды вводят сначала в отмеренное количество эмульсии, а затем все это добавляют в отмеренную цементнопесчаную смесь и размешивают до получения однородной массы.

Полимерцементное тесто состоит из цемента, воды и водной поливинилацетатной эмульсии. Для приготовления теста на 10 л цемента берут 2,5 л эмульсии с 50% содержанием воды, добавляя затем еще 1—2 л воды для того, чтобы общее количество воды в тесте составляло 20—30% от массы цемента. Готовая смесь должна быть удобоукладываемой и достаточно пластичной, но такой, чтобы из нее не отслаивалась вода.

Полимерцементная краска имеет аналогичный состав, что и тесто, но отличается количеством содержащейся в ней воды. Общее количество воды составляет 40—50% от массы цемента. Иногда взамен эмульсии для краски применяют дивинилстироль-ные латексы типов СКС-30, СКС-50 и СКС-65 и при смешении их с цементом обязательно вводят стабилизатор в количестве 0,5 от массы латекса, чтобы предотвратить их свертывание. Стабилизатор приготавливают в специальном металлическом баке. В бак засыпают казеин кислотный и кальцинированную соду в соотношении по массе 14: 1 и заливают горячей водой (60—70°) в количестве 85% от полной массы состава (стабилизатора).

Для приготбвления раствора теста и краски могут быть использованы любые растворомешалки и бетономешалки, а при ручном замешивании — специальные деревянные или металлические ящики. Хранят поливинилацетатную эмульсию в стеклянной, деревянной, керамической, алюминиевой или резиновой таре. Температура хранения — от +40°С до 0°С.

Материалы, используемые для приготовления полимерных составов и клеев, а также грунтовки, эмали и герметики, приведены в табл. 11.

Обычный полимерный состав (клей) готовит в следующем порядке. В эпоксидную смолу ЭД-5 вводят пластификатор (дибутилфталат или его заменитель) в количестве 10—20% от массы смолы и размешивают до получения однородного состава. Затем в эту смесь вводят отвердитель (ПЭПА) в количестве 8—12% от массы чистой смолы и снова размешивают до готовности состава. Смолу ЭД-6, представляющую собой густую массу, предварительно разогревают до температуры 60—80° С и вводят в нее пластификатор. Затем смесь обязательно охлаждают до температуры 20° С и только после этого вводится отвердитель. Введение отвердителя при высокой температуре смеси может привести к очень быстрому схватыванию клея.

В зависимости от назначения полимерные составы (клеи) могут иметь различные соотношения компонентов, а также могут включать и другие материалы — например, растворители (ацетон и др.) и наполнители (цемент и др.). Их целесообразно вводить в состав (для лучшего перемешивания) раньше отвердителя. Готовят эти составы на бойках или в противнях; перемешивают до достижения однородного цвета.

Объем смеси (состава) подбирают из условия объема ремонтных работки с учетом жизнеспособности смеси. Жизнеспособность смеси определяется временем от момента введения в нее отвердителя и до полного схватывания клея. При нормальных температурных условиях ( + 20° С) жизнеспособность клея в среднем составляет 1—3 ч. При более высокой температуре этот процесс ускоряется. Чтобы правильно определить время жизнеспособности состава, изготавливают пробные замесы и проверяют время их схватывания при той температуре, при которой предполагается вести работы.

В состав тиоколового герметика У-30 МЭС-5 входят паста У-30, Э-5 (или Э-10), отверждающая паста № 9, ускоритель вулканизации, дифенилгуанидин (сорт 1) и растворители ацетон и этилацетат.

Для приготовления герметика используют обычно металлическую тару. Сначала пасту У-30 смешивают с ацетоном и этилаце-татом постепенно до получения однородной массы и затем вводят остальные компоненты, растворенные в небольшом количестве смеси ацетона в этилацетате. Полученную смесь перемешивают в течение 3—5 мин до получения однородной массы. Если растворители не вводят, то пасту тщательно перемешивают сначала с пастой № 9, а потом в эту массу вводят дифенилгуанидин. Соотношение компонентов по массе принимают 100:25:25: (8— 11): (0,4—1,0), т. е. паста У-30 + ацетон+ этилацетат +паста № 9 +дифенилгуанидин.

Ваш отзыв