29. Ремонт жб пс: заделка трещин, раковин, восстановление защитного слоя бетона

По характеру своего влияния на долговечность и грузоподъемность конструкции повреждения пролетных строений железобетонных мостов можно разделить на три группы:

I группа — неисправности, незначительно влияющие на работоспособность конструкции, но в случае развития способные стать повреждения­ми, снижающими ее долговечность. К ним относятся: температурно-усадочные трещины с раскрытием менее 0,2 мм, сколы бетона без оголе­ния арматуры, мелкие раковины и поры в бетоне защитного слоя, трещины с раскрытием менее 0,3 мм в конструкциях из обычного железо­бетона и не более 0,1 мм в предварительно напряженных конструкциях, незначительные протечки сквозь бетон плиты в зоне водоотводных трубок и т. п.;

II группа — дефекты, влияющие на долговечность железобетонных мостов в результате снижения коррозиестойкости и усталостной проч­ности конструкции в целом или ее отдельных элементов. К этой группе относятся повреждения, снижающие коррозиестойкость конструкции: трещины в бетоне защитного слоя, раскрытие которых превышает 0,3мм в конструкциях из обычного железобетона и 0,1 мм в предвари­тельно напряженных; сколы, пустоты и раковины в бетоне защитного слоя с оголением арматуры; протечки сквозь бетон плиты балластного корыта с выщелачиванием цементного камня; отслоение и разрушение бетона защитного слоя с оголением рабочей арматуры. К этой же группе относятся повреждения, снижающие усталостную долговечность кон­струкции в результате перераспределения внутренних усилий в отдель­ных элементах: наклонные сквозные трещины в стенке балки, изменяю­щие свое раскрытие ("дышащие") при пропуске нагрузки (возможно усталостное разрушение хомутов); горизонтальные сквозные трещины в стенке в месте ее примыкания к плите, имеющие при проходе нагрузки сдвиговые деформации кромок (возможно усталостное разрушение хомутов и бетона плиты и стенки при сдвигах более 0,2 мм); зоны бетона с пониженной прочностью (процент снижения более 50 %), рас­полагающиеся в приопорных участках стенки и (или) в плите в средней трети пролета балки; зоны бетона с пониженной прочностью в месте примыкания плиты к стенке (шов перерыва бетонирования), приво­дящие к образованию продольных трещин по всей длине балки. Отдель­ные повреждения этой группы могут оказывать на конструкцию комби­нированное воздействие — снижать коррозиестойкость и усталостную долговечность одновременно. К ним относятся, например, наклонные сквозные трещины в стенке, имеющие раскрытие более 03 мм;

III группа - повреждения, снижающие грузоподъемность железо­бетонной конструкции. К ним относятся: горизонтальные сквозные трещины в стенке в месте примыкания к плите, у которых сдвиг кромок при проходе нагрузки превышает 0,3 мм, что, как правило, свидетель­ствует о разрушении хомутов; снижение прочности бетона плиты в ре­зультате выщелачивания и размораживания бетона при интенсивной фильтрации; разрушение бетона опорного узла из-за развития трещин и раздробления бетона в зоне концентрированной передачи опорной реакции (особенно при наличии неплотностей в опирании).

Ремонт защитного слоя. Способы ремонта конструкций с поврежде­ниями I группы должны быть ориентированы на предотвращение их раз­вития. Так, бетон с температурно-усадочными трещинами рекомендует­ся защищать от воздействия среды путем нанесения специальных пле­ночных покрытий. Покрытия позволяют замедлить или смягчить про­цессы тепло- и влагообмена бетона конструкции со средой и исключают развитие этих трещин, нарушающих сплошность защитного слоя. В ка­честве защитных покрытий рекомендуется применять краски на основе поливинилацетатной эмульсии (ПВАЭ) и латекса СКС-65, а также на основе перхлорвиниловых смол (ПХВ) и кремнийорганических эма­лей (КО). В условиях повышенной агрессивности среды используют покрытия на основе эпоксидных смол (ЭД-20 и ЭД-22). Пленочные по­крытия наносят на подготовленную поверхность бетона методом пневмораспыления или валиками. Подготовка поверхности бетона преду­сматривает ее очистку от грязи, пыли и цементной пленки (операция вы­полняется металлическими щетками с последующей продувкой сжатым воздухом или с использованием пескоструйной очистки). При загрязне­нии поверхности маслами, жирами, битумом и т. п. механическая очист­ка сочетается с химической обработкой растворителями (ацетоном, бен­зином и т.п.). Для удаления цементной пленки рекомендуется промыть поверхность бетона 10%-ным раствором соляной кислоты с последую­щей промывкой водой и высушиванием бетона сжатым воздухом. Тща­тельная очистка поверхности необходима для обеспечения надежной адгезии наносимого покрытия с бетоном. Покрытия на основе эпоксидных и перхлорвиниловых синтетических смол наиболее стойки и долговечны, обладают хорошей адгезией к бетону и высокой деформативн остью.

Кремнийорганические эмали КО применяют для защиты конструк­ций, эксплуатируемых в условиях повышенной агрессивности среды. Обычно эмали КО наносят на слой краски ПХВ для повышения долго­вечности последней при интенсивном воздействии солнечной радиации. Защитные пленочные покрытия наносят на бетон в два слоя для получе­ния сплошного укрывного слоя, практически полностью изолирующего бетон от среды. Защитные покрытия на основе эмульсии ПВАЭ и латек­са СКС-65 применяют в виде полимерцементных мастик и красок.

Полимерцементные краски наносят на слегка увлажненный бетон методом пневмораспыления или валиком в зависимости от объемов ра­бот. Для придания покрытию нужного цветового оттенка в краски до­бавляют пигментные красители в количестве 5—10% объема цемен­та (в качестве пигмента применяют охру, железный сурик, окись хро­ма и др.).

Повреждения защитного слоя (сколы, раковины и поры) устраня­ют затиркой цементнопесчаными и полимерцементными растворами и бетонами. В зависимости от объема работ при­меняют следующие способы ремонта: заделка отдельных выколов, раковин и других небольших повреждений цементно-песчаным раство­ром; замена поврежденного участка защитного слоя с оголением арма­туры цементно-песчаным или полимерцементным раствором для защиты арматуры от коррозии; устройство нового защитного слоя из полимер-цементного раствора или железобетонной "рубашки" на конструкциях с разрушенным или карбонизированным защитным слоем.

При всех видах ремонта толщина защитного слоя должна быть не менее 3 см до рабочей арматуры и не менее 2 см до хомутов и распреде­лительной арматуры.

Для приготовления растворов и бетонов, применяемых для ремонта защитного слоя, используют портландцементы высоких марок (не ни­же 500), промытые щебень (максимальная крупность не более 15 мм) и песок (модуль крупности не менее 2,5). Добавки СНВ (смолы нейтра­лизованной воздухововлекающей), ГКЖ-94 (гидрофобизирующей жид­кости в виде 50 %-ной эмульсии) и ССБ (сульфитно-спиртовой барды) вводятся в состав растворов и бетонов для улучшения его технологиче­ских и физико-механических свойств, а также для улучшения сцепления со старым бетоном. Применение добавок обязательно, если ремонтные работы ведутся в климатических районах с температурой наиболее хо­лодной пятидневки минус 40 °С и ниже.

Заделка незначительных повреждений защитного слоя производит­ся, как правило, вручную с помощью кельмы и гладилки. Уложенный раствор примерно через 1 ч смачивают водой, присыпают сухим цемен­том и заглаживают кельмой или гладилкой ("железнят"). При больших объемах работ наиболее эффективным считается торкретирование, при котором достигается уплотнение и упрочнение защитного слоя, улуч­шается сцепление раствора с бетоном и арматурой. Для этого исполь­зуют торкрет-аппараты или шпаклевочные установки для нанесения вяз­ких составов (см. главы 10 и 13). Общая толщина защитного слоя должна быть не менее 20 мм, а при нанесении раствора по сетке слой торкрета, покрывающий арматуру сетки, должен иметь толщину 12— 15 мм.

Большие площади защитного слоя на боковых и особенно на пото­лочных поверхностях ремонтируют с устройством опалубки. Опалубка крепится к конструкции тяжами или дюбелями, забиваемыми в бетон строительно-монтажным пистолетом. Для бетонирования в опалубке устраивают окна или закладные доски. Выдержка бетона в опалубке должна быть не менее 3 сут. Сразу после распалубки заново уложенный защитный слой увлажняют и выдерживают в увлажненном состоянии в течение 7 сут. Температура воздуха во время бетонирования и ухода за цементными и полимерцементными растворами (бетонами) должна быть не ниже плюс 10 °С.

Ремонт пролетных строений с трещинами, относящимися ко II груп­пе повреждений. Способы ремонта назначают в зависимости от меха­низма влияния повреждения на работоспособность конструкции. Коррозиеопасные трещины, раскрытие которых превышает допускаемые нормами значения, подлежат герметизации. При этом полость трещины полностью изолируют от внешней среды, чем исключается возможность коррозии арматуры под воздействием влаги и агрессивных газов. В за­висимости от характера деформаций бетона в зоне трещины устраивают жесткую или эластичную герметизацию. Трещины большого раскрытия (более 0,5 мм), "не дышащие" при проходе временной нагрузки, можно герметизировать жесткими полимерцементными или полимерными растворами. Для этого трещину по всей ее длине разделывают в штрабу "на клин" с внутренним углом 45-60° или "на прямоугольник'' на глу­бину защитного слоя при ширине около 10 мм. Обнаженную арматуру, если она поражена коррозией, зачищают щетками до чистого металла. Затем штрабу по всей длине трещины затирают полимерцементным или полимерным раствором, после твердения которого полость трещины оказывается загерметизированной. Такой способ ремонта непригоден для "дышащих" под временной нагрузкой трещин, так как даже незна­чительное дополнительное раскрытие трещины приведет к разрыву бе­тона вдоль заделанной трещины. Как правило, разрыв (образование новой трещины) проходит по старому бетону, так как физико-механи­ческие характеристики полимерцементных, а тем более полимерных растворов практически всегда выше, чем у обычных бетонов.

Коррозиеопасные трещины, "дышащие" под нагрузкой, герметизи­руют с использованием специальных эластичных герметиков (тиоколо-вых, каучуко-битумных, наиритовых и т. п.). Герметики на основе жидкого тиокола (полисульфидный каучук холодной вулканизации) выпускаются промышленностью в виде паст (паста У-30, УТ-30М, УТ-34, АМ-0,5 и др.). Составы для герметизации (табл. 12.5) готовят из трех или из двух компонентов (паста + вулканизатор + ускоритель вулкани­зации).

Тиоколовую герметизирующую мастику приготавливают непосредственно перед началом работ. Перемешивание компонентов произ­водят в подходящей по объему посуде. При больших объемах переме­шивание производят при помощи электродрели, оснащенной специаль­ной мешалкой. Перемешивание производят до получения однородной по консистенции и цвету массы.

В железобетонных конструкциях инъектирование в трещины тио­коловых мастик производится с помощью специального шприца (рис. 12.1), зарядка которого мастикой выполняется непосредственно перед работой. В шприце мастика может находиться только в пределах времени жизнеспособности, которое устанавливается перед началом работ на опытных замесах. При инъектировании шприц с надетым на него резиновым наконечником прижимают к трещине, мастика под дав­лением поршня выдавливается в полость трещины. Одновременно шприц перемещают вдоль трещины. Глубина инъектирования зависит от вязкости мастики и от величины раскрытия трещины. Обычно мастика заполняет трещину на глубину 1,5-2,0 см, что позволяет надежно защи­тить арматуру от атмосферных воздействий. В течение рабочего дня шприцы необходимо периодически разбирать и очищать от мастики ме­ханическим путем, иначе загустевшая мастика приведет их в негодность. Полная очистка шприца выполняется с использованием растворителей (ацетона, скипидара и т. п.) в конце работы.

Герметизация трещин эластичными полимерными составами прак­тически не влияет на напряженное состояние конструкции в зоне трещи­ны, т. е. режим работы бетона и арматуры при пропуске нагрузки до и после ремонта остается практически неизменным. Поэтому такой ремонт оказывается недостаточным в случае, когда наличие трещины снижает выносливость элементов конструкции (хомутов и рабочей арматуры, переученных трещиной). Для ремонта таких конструкций применяют силовую герметизацию трещин и глубинное инъектирование в трещины полимерных клеев (восстановление монолитности бетона). Силовая герметизация трещин предусматривает установку по всему периметру "дышащей" под нагрузкой трещины силового элемента. Обычно это пластина из стеклопластика (рис 12.2) или металла, приклеенная к очи­щенной поверхности бетона и перекрывающая трещину. Дополнительное раскрытие трещины под нагрузкой вызывает включение силового эле­мента в работу. Часть усилия, воспринимавшегося до устройства силовой герметизации только арматурой конструкции, будет передаваться на при­клеенную пластину. Размеры элементов силовой герметизации опреде­ляются на основании расчетов соединения пластина-клей-бетон.