Главная → Статьи

Заделка раковин, трещин и восстановление защитного слоя конструкций

В железобетонных и бетонных сооружениях все сколы бетона, раковины и повреждения защитного слоя с оголением или без оголения арматуры заделывают с восстановлением бетонного сечения конструкции до проектных размеров. Поверхность, которую надо ремонтировать, предварительно подготавливают, тщательно очищая от пыли, грязи, масел, остатков нефтяных продуктов и других посторонних включений. Если в ремонтируемых местах имеется слабый бетон, его скалывают до плотного, не оставляя острых выступов на поверхности бетона. Являясь клином, такие выступы впоследствии могут способствовать отслоению новых покрытий. Одновременно с подготовкой бетона обязательно удаляют ржавчину с оголенных участков арматуры. Большие поверхности бетона целесообразно чистить механизированным способом, используя электрощетки, гидропескоструйные аппараты с последующей продувкой поверхности бетона сжатым воздухом, пропущенным через водомаслоотделитель. Небольшие поверхности можно чистить с помощью металлических щеток, а скалывать слабый бетон скарпелем (зубилом) или щетками.

Если поверхность бетона сильно загрязнена битумом, цементным молоком, жирами или маслами, для их удаления применяют различные растворители. Например, на поверхность бетона наносят 10%-ный раствор каустической соды и затем промывают поверхность сильной струей воды. При малых участках загрязнения применяют ветошь, смоченную в бензине, ацетоне или бензине. При этом места загрязнения смачивают этими жидкостями и снимают ветошью с поверхности бетона. Ржавчину с арматуры удаляют или пескоструйными аппаратами или металлическими щетками или химическими методами. После очистки металл тщательно протирают.

Выбор материала и способа ремонта во многом зависит от условий работы поврежденного участка конструкции и его размеров.

Различные части сооружения при работе на внешние воздействия испытывают разное напряженное состояние. В одних элементах возникают небольшие деформации от временных нагрузок и температурных воздействий, а в других —значительные. При ре-• монте конструкций в первом случае преследуется цель восстановить размеры конструкции и предотвратить проникновение влаги внутрь бетона, во втором случае — включить отремонтированный участок в совместную работу с остальной частью конструкции. Следовательно, в первом случае ремонт может оказаться более простым, а во втором случае потребуются более высокопрочные материалы, обладающие свойством повышенного сцепления с основным бетоном или кладкой, и соблюдение специальной технологии восстановления конструкции, чтобы обеспечить работу восстановленного элемента полным сечением. В связи с этим перед началом ремонта надо выяснить причины образования дефектов и наметить соответствующие способы восстановления конструкции с учетом характера повреждений и мест их образования.

Когда элемент конструкции не имеет больших деформаций от внешних воздействий, для заделки раковин и сколов применяют жесткие материалы, такие как полимерцементные или реже цементные растворы, обладающие достаточно хорошим сцеплением с бетоном основной конструкции. Если в этих местах конструкции возникают значительные деформации, надо применять материалы, обладающие свойством повышенного сцепления на контакте со старым бетоном или кладкой и имеющих высокие пластические и прочностные характеристики. К таким материалам относятся полимерные материалы, применяемые в сочетании с обычными строительными материалами.

Раковины, образуемые при выветривании и истирании.поверхности бетона, и густую сетку мелких трещин несилового происхождения (усадочные трещины) в малодеформированных участках заделывают с помощью полимерцементных покрытий. Обычные цементные покрытия применяют в исключительных случаях, так как они менее долговечны — быстро отслаиваются, трескаются и разрушаются.

Для покрытий используют полимерцементные растворы, которые наносят на поверхность бетона как вручную, так и механизированным способом. Перед нанесением раствора бетонную поверхность промывают струей чистой воды или воды с небольшим (до 5—10%) добавлением поливинилацетатной эмульсии или латекса. Промывают поверхность за 1—2 раза. К моменту укладки раствора поверхность должна быть влажной, но не содержать капель воды.

Раствор при ручном способе укладывают мастерком. Сначала наносят слой толщиной 5—7 мм и затем распределяют его сильными бросками до необходимой толщины уплотнения и заглаживают (втирая) в уровень с поверхностью элемента. Примерно через час уложенный раствор смачивают водой, затем снаружи присыпают сухим цементом и разглаживают деревянной или металлической гладилкой. Если работы ведут при температуре до 25—30° С и процесс твердения происходит в тех же условиях, то не требуется поливать водой поверхность для ускорения твердения. При более высоких температурах окружающего воздуха в период твердения поверхность увлажняют 2—3 раза в сутки. При ремонте больших поверхностей этими материалами эффективен способ торкретирования, при котором достигается весьма плотное и прочное покрытие с достаточно хорошим сцеплением его с бетоном и арматурой.

При ремонте очень мелких трещин и раковин вместо растворов применяют полимерцементные краски. Их целесообразно использовать также при декоративном оформлении наружных поверхностей конструкции. Для придания покрытию некоторых оттенков в состав краски добавляют различные пигменты в количестве 5—10% объема цемента. Здесь используют сурик железный, охру, ультрамарин, окись хрома, пиролюзит, умбру и др.

Раковины и сколы бетона конструкции, а также восстановление защитного слоя бетона с обнажением или без обнажения арматуры в условиях, когда поврежденные участки могут подвергаться воздействию больших нагрузок, ремонтируют с применением полимерных материалов. Учитывая их некоторую дефицитность, при крупных дефектах полимерные материалы используют в основном только как пленку для повышения сцепления старого бетона с вновь укладываемымВ этом случае подготовленную дефектную поверхность поддерживают сухой до начала восстановительных работ. При глубоких раковинах в местах больших сколов бетона или обнажения арматуры устанавливают дополнительно арматурную сетку из проволоки диаметром 0,5—6 мм с размером ячеек от 25 до 100 мм и закрепляют ее к основной арматуре вязальной проволокой. Такое армирование целесообразно также при восстановлении защитного слоя бетона. Арматурную сетку размещают по контуру раковины или скола, не касаясь поверхности бетона.

Дефектная поверхность, как правило, имеет большие неровности и поэтому перед началом работ по сухой ее поверхности кистью наносят грунтовочный слой из расчета 150—200 г полимерного материала на 1 м2 ремонтируемой поверхности. Этот слой смягчает острые углы и выравнивает поверхность, а также укрепляет контактную зону старого бетона или кладки. Дальнейшие ремонтные работы могут быть продолжены только после полного высыхания этого слоя, когда он утрачивает свою подвижность и клейкость и при надавливании пальцем руки не оставляет следа. Грунтовочный состав состоит из эпоксидной смолы (ЭД-5), отвердителя (ПЭПА) и пластификатора (дибутилфталата) в соотношении 100: (84-10) : 20 вес. ч. При отсутствии пластификатора применяют фуриловый спирт или ацетон.

Следующий так называемый промежуточный слой (он же основной слой на контакте бетонов) наносят тоже кистью из расчета 300—400 г полимерного состава на 1 м2 поверхности ремонтируемой части бетона. Применяемый для промежуточного слоя состав содержит эпоксидную смолу марки ЭД-5 или ЭД-6, деготь, отвер-дитель — полиэтиленполиамин (ПЭПА) и наполнитель — цемент любой активности.

Для его приготовления сначала в эпоксидную смолу вводят деготь в количестве 70% от массы смолы и после полного его перемешивания вводят отвердитель в количестве 15—20% от массы чистой смолы. Наполнитель в эти смеси добавляют постепенно при одновременном перемешивании, чтобы получить однородный состав. Общее количество наполнителя составляет 200% от массы чистой смолы.

Вслед за нанесением этого состава до его схватывания заделывают раковины и восстанавливают сечение конструкции обычным бетоном или полимербетоном. При выполнении работ нужно следить за тем, чтобы, укладка бетонной смеси была полностью закончена до конца схватывания клея промежуточного слоя. Для этого к моменту введения в состав промежуточного слоя отверди-теля должна быть готова бетонная смесь для заполнения раковин и сколов. Состав смеси принимают такой, чтобы ожидаемая марка бетона была не ниже бетона ремонтируемой конструкции. Если окажется, что вся бетонная смесь не будет уложена к этому сроку и клей схватится, то повторно возобновляют промежуточный слой в местах, где будет новый контакт с бетоном.

Бетонную смесь укладывают послойно или сразу на весь объем в зависимости от размеров (главным образом от глубины) ремонтируемого участка. При небольших объемах раковин смесь уплотняют трамбовками или штыкованием. При механизированном способе уплотнения в зависимости от условий работ и расположения дефекта применяют глубинные или поверхностные вибраторы. Работы с глубинным вибратором проводят так, чтобы не нарушать пленку полимерного промежуточного слоя.

В качестве опалубки используют простые деревянные, стальные или из плотной резины щиты, закрепляемые непосредственно на ремонтируемом элементе (рис. 37). Если условия не позволяют укладывать бетонную смесь в опалубку сверху, то с одной стороны щит делают с закладными досками, чтобы смесь можно было укладывать в опалубку сбоку через окно. По мере укладки смеси закладные доски устанавливают и -закрепляют в опалубке. Внутренние поверхности опалубочных щитов смазывают жидким парафином.

Вместо обычного бетона можно применять полимербетон, где в качестве вяжущего используется полимерный материал (эпоксидная смола, мономер ФА или ФАМ). Достоинство этих бетонов — быстрый процесс схватывания (не больше 30 мин) после момента приготовления смеси. Поэтому их целесообразно применять в тех случаях, когда ремонтные работы ведутся без перерыва движения по мостам или когда по условиям работ необходимо быстрое завершение (например, при организации пропуска по мосту тяжелых нагрузок СЫН). Применяя поли-мербетон, нужно учитывать, что он под постоянной нагрузкой обладает высокими пластическими свойствами. Поэтому его целесообразно использовать в зонах невысоких сжимающих напряжений или в растянутой зоне изгибаемых или растянутых элементов.

Готовую полимербетонную смесь укладывают в опалубку сразу после приготовления, так как время его жизнеспособности составляет всего 30 мин при температуре +20° С. Бетонируют после окончания покрытия дефектной поверхности промежуточным слоем. Поскольку время схватывания обоих материалов ограничено, целесообразно предварительно на пробных замесах подобрать наиболее благоприятные условия по времени приготовления по-лимербетонной смеси.

При заделке мелких раковин и сколов бетоны не применяют, а используют только полимерные составы, аналогичные применяемым для промежуточного слоя, с добавлением в них песка или щебня в зависимости от размеров дефектов. Свеже-уложенный полимербетон или другие полимерные материалы не требуют специального ухода после окончания ремонтных работ; опалубку можно снимать через 12 ч после окончания укладки.

Все работы по восстановлению бетонных поверхностей проводят только в сухую погоду с положительной температурой окружающего воздуха не ниже +5° С.

Способ заделки трещин выбирают на основании изучения причин их образования и оценки влияния на прочность и долговечность конструкций. Обязательно заделывают все трещины, расположенные на открытых сверху поверхностях бетона, в зоне расположения пучков преднапряженной арматуры, трещины вдоль арматуры, а также трещины в железобетонных конструкциях, имеющие раскрытие больше 0,2 мм. Трещины на боковых поверхностях, закрытые сверху, и на нижних поверхностях бетона заделывают только после устранения причин, приводящих к фильтрации воды и образованию подтеков из этих трещин. Так, например, в железобетонной плите проезжей части мостов трещины (снизу плиты) заделывают только после ремонта гидроизоляции. В противном случае влага, не имея выхода, будет скапливаться в бетоне и способствовать его разрушению.

Рис. 37. Опалубка для ремонта бетонных поверхностей:
а —при угловом сколе; б —при сквозной раковине; 1 — железобетон конструкции; 2 — восстанавливаемый участок; 3 — закладная опалубка; 4 — обжимная струбцина; 5 — вертикальные брусья; 6 — подкладки; 7 — стяжка болтовая или из проволоки

Если через трещины (например, в теле опоры) просачивается влага, их заделывают только после осушения бетонной или каменной кладки.

Не все трещины можно ремонтировать сразу после их образования. Некоторые из них могут продолжать развиваться в течение нескольких лет. Например, трещины в конструкциях, вызванные непрекращающимися осадками опор, поперечные трещины в пролетных строениях при увеличении нагрузки и ее повторяемости, продольные трещины вдоль пучков арматуры и в стыках диафрагм и др. Поэтому преждевременный ремонт может оказаться бесполезным, так как трещины появятся вновь. Их заделывают только после стабилизации их раскрытия и устранения причин возникновения.

Трещины, которые изменяют величину раскрытия от временных нагрузок и температурных воздействий до 0,1 мм, можно заделывать жесткими покрытиями — водоцементными или полимерцемент-ными составами или покрытиями на основе синтетических смол. Сюда могут быть отнесены трещины в предварительно напряженных элементах конструкций, трещины вдоль арматурных стержней и все виды усадочных. Такие трещины заделывают путем инъекти-рования (или цементации), затирки или нанесения на трещиноватую поверхность защитных покрытий.

Метод ремонта определяют с учетом величины раскрытия трещины, их количества и агрессивности окружающей среды. Если наибольшая величина раскрытия трещин не превышает 2 мм и число трещин ограничено (редкие трещины), то их рекомендуется затирать полимерцементным тестом или красками. Обычно поли-мерцементные краски применяют для заделки трещин шириной до 1 мм, а тесто — до 2 мм. При большом числе трещин затирка нецелесообразна, поскольку приходится обрабатывать большие поверхности вручную. Лучший результат достигается, если на поверхность наносить защитное покрытие механизированным способом — торкретированием. В этом случае рекомендуется использовать полимерцементные растворы. Инъектирование (или цементацию) трещин применяют для заделки широких трещин, а также всех трещин в конструкциях, подверженных воздействию агрессивной среды. При инъектировании можно использовать по-лимерцементный раствор, тесто или краски.

Если полимерные добавки отсутствуют, дефекты в бетоне устраняют с применением цементнопесчаных растворов или цементного теста. Эти материалы применяют в исключительных случаях, так как они имеют худшее сцепление с бетоном, менее эластичны и требуют специального ухода в процессе твердения. Под воздействием влаги цемент быстро вымывается. Цементные покрытия, обладая иными свойствами, чем бетон конструкции, могут в месте контакта отслаиваться под влиянием температурных деформаций и не обеспечивать защитных функций. Для улучшения защитных свойств этих покрытий в смеси вводят пластифицирующие добавки и принимают меры для повышения сцепления покрытия с поверхностью старого бетона.

Наиболее прочные покрытия можно получить, используя поли-мерцементные составы в сочетании с эпоксидными. Подготовленные к заделке трещины прокрашивают эпоксидным клеем и по свежему составу наносят полимерцементный раствор или тесто. Эти сочетания очень эффективны при ремонте трещин как с малым, так и большим их раскрытием, и особенно раскрывающихся под нагрузкой. Для устройства защитных покрытий эти материалы наносят торкретированием или вручную подобно заделке раковин и ремонту поверхности бетона.

Перед началом ремонта поверхность бетона очищают, а трещины с шириной раскрытия больше 1 мм разделывают клином под углом 45—60° или в виде прямоугольника на глубину 10—30 мм (рис. 38). Лучшее сцепление покрытия с бетоном обеспечивается при разделке трещин в виде прямоугольника. По окончании разделки трещины продувают сжатым воздухом.

В конструкции, где происходит интенсивное развитие коррозии арматуры, вызванное воздействием окружающей агрессивной среды или высокой влажности, трещины герметизируют полимерными материалами, обеспечивающими длительную защиту арматуры от коррозии. Для заделки трещин рекомендуются эпоксидные смолы марки ЭД-5 или ЭД-6, а также их заменяющие (например, ЭИС). Приготовленные на их основе составы инъектируют в трещины, при этом трещины величиной раскрытия до 0,3 мм заполняют так называемым ненаполненным эпоксидным клеем, а при ширине более 0,3 мм — эпоксидным клеем с наполнением из цемента марки не ниже 500. Эти материалы хотя и имеют высокую стоимость, однако первоначальные затраты впоследствии окупаются за счет высокой надежности ремонта и значительного увеличения межремонтного срока.

Для инъекционного состава клея из эпоксидной смолы ЭД-5, растворителя и отвердителя рекомендуется соотношение по массе 100 : 40 : 10. Перед инъектированием трещины продувают сжатым воздухом и затем поверхность над трещиной протирают ветошью, смоченной в ацетоне. Для того чтобы инъектируемый состав не вытекал из трещины, их снаружи покрывают двумя слоями эпоксидного клея состава 100 : 10: 12 (смола + растворитель + отверди-тель). Такой состав рекомендуется для трещин шириной до 1 мм, при большей ширине надо (в целях экономии) добавлять в клей наполнитель из цемента или молотого песка в количестве до 250 вес. ч. на 100 вес. ч. смолы.

Рис. 38. Трещины, разделанные для ремонта:
1 — трещина; 2 — арматура; 3 — защитный слой

Рис. 39. Размещение трубок для инъектнрования трещин и конструкций заглушек (размеры в милимметрах)

Подготовка к инъектированию включает следующие операции: сверление отверстий для установки инъекционных трубок (штуцеров) по трещинам или стыкам бетона; очистку отверстий от пыли сжатым воздухом, а затем ветошью, смоченной в ацетоне; установку в отверстия штуцеров для крепления шлангов инъектора и контроля качества инъекцирования; обеспечение наружной герметизации трещин.

Расстояния вдоль трещин (шаг) между отверстиями назначают исходя из величины раскрытия трещин: при ширине до 0,3 мм принимают шаг 15 см, а при ширине 1 мм и более —50 см. Если трещина проходит насквозь элемента, штуцеры устанавливают с обеих сторон элемента в шахматном порядке. Диаметр отверстий— 12 мм; глубина сверления — от 55 до 60 мм (рис. 39, а). Инъекционная трубка (штуцер) длиной 65—70 мм с наружной резьбой и диаметром 10 мм крепят в отверстии с помощью обмазки из эпоксидного клея. Во избежание закупорки вводимый конец трубки на длину 1,0—1,5 см клеем не обмазывают.

Каждая трубка должна иметь заглушку (рис. 39, б) в виде накидной пробки с донышком и отверстием для воздуха на боковой стороне.

Перед установкой в отверстие штуцер очищают от масла и грязи бензином или ацетоном, затем обмазывают клеем на длине 40 мм и втирают его в резьбу. После этого на поверхность штуцера наносят слой клея 2—3 мм. Устанавливают штуцер в отверстие с таким расчетом, чтобы он выступал наружу примерно на 10 мм. При установке на горизонтальную поверхность принимаются меры, исключающие смещение штуцера до схватывания клея. После отвердения клея (обычно через сутки) проверяют со-общенность штуцеров с трещинами, используя для этого сжатый воздух (при трещинах шириной 0,4 мм и больше) или воду (при тонких трещинах).

Состав клея для наружной герметизации трещин подбирают с учетом температуры окружающей среды. Состав считается, правильно подобранным, если при первом нанесении он втягивается в трещину, а после второго (примерно через 0,5 ч) на месте трещины остается сплошная ровная пленка. Клей приобретает достаточную прочность примерно через сутки. Для ускорения отвердения применяют дополнительный обогрев горелкой, но пламя при этом не должно касаться клея. После того как поверхность конструкции будет подготовлена к инъектированию трещин, выступающие конусы инъекционных трубок (штуцеров) с резьбой очищают от клея и подготавливают инъекционное оборудование. Состав инъекционного клея должен иметь вязкость, при которой под давлением 100 кгс/см2 происходит заполнение трещин шириной больше 0,1 мм. Жизнеспособность рекомендуемого состава составляет около 3 ч, а окончательное его твердение достигается на 10-е сутки при температуре воздуха 18—20° С.

Для инъектирования используется специальная установка1 УНК-2, разработанная Киевской научно-исследовательской лабораторией НИИСКа.

Нагнетание клея прекращают в случаях достижения давления по манометру 100 кгс/см2 и при прорыве наружной герметизации трещин и вытекании клея из них. По окончании работ поверхность ремонтируемых элементов очищают от стекловидной поверхности клея, выступающие части трубок обрезают, а места эти изолируют эпоксидным клеем.

Для герметизации трещин, которые под воздействием временных нагрузок или температурных колебаний изменяют раскрытие больше чем на 0,15 мм, не рекомендуется применять жесткие покрытия и инъекционные составы, так как при периодическом изменении величины раскрытия трещин в них могут возникнуть разрывы и нарушиться герметизация трещин. Обладая большой жесткостью, используемые материалы не могут на очень малом участке, которым является ширина трещин, воспринять удлинения порядка 0,2 мм и больше. Поэтому для заделки таких трещин целесообразно применять эластичные материалы, которые хотя и не обеспечивают повышения жесткости элементов и их монолитности (как это достигается при использовании жестких материалов), но хорошо герметизируют трещины от внешней среды. Примером конструкций с такими трещинами могут быть изгибаемые элементы с обычной арматурой, стыки сборных элементов. Сюда могут быть отнесены также температурно-усадочные трещины в опорах и др. Для заделки таких трещин используют каучукоподобные тиоколо-вые герметики марок УТ-ЗОМ, УТ-34, У-ЗОМЭС-5 И др.

Удовлетворительные результаты получены при использовании для инъекти-рования трещин герметика марки УТ-34 с добавками. В качестве добавок применяют эпоксидную смолу и другие компоненты. Герметизация трещин производится путем их инъектирования с помощью ручных или пневматических шприцев. Ручной шприц представляет собой металлический цилиндр с резьбой на обоих концах. На один конец навинчивают рабочий наконечник в виде патрона, а на другом крепится крышка с рукояткой и подающим механизмом.

Трещины можно герметизировать, тоже покрывая с помощью кисти поверхность бетона тиоколовым герметиком У-30 МЭС-5 или У-30 МЭС-10. При нанесении шпателем растворитель, ацетон и этилацетат в состав герметика обычно не вводят, а ремонтируемую поверхность бетона после нанесения герметика разглаживают кистью, смоченной щелочным раствором (5—10% NaOH), для получения равномерной толщины покрытия. Такое покрытие обладает большой плотностью, повышенной стойкостью в агрессивной среде и имеет лучшее сцепление с бетоном.

1. Спасибо за очень полезную информацию.

   — Елена Александровна · фев 28, 14:26 · #

Ваш отзыв