Ремонт жбкелезо-бетонных конструкций

Содержание:

1. Инъекции железобетонных конструкций
2. Ремонт железобетонных конструкций
1. Основные материалы, применяемые при ремонте железобетонных конструкций.
2. Виды повреждений железобетонных конструкций
3. Обычный ремонт трещин в бетоне
4. Способы ремонта железобетонных конструкций
3. Реставрация железобетонных конструкций

1. Инъекции железобетонных конструкций

Методы  инъектирования трещин

     Для глубоких трещин и трещин, пересекающих элемент, путем инъектирования можно обеспечить удовлетворительный метод ремонта. Однако довольно часто трудно определить, обеспечит ли инъектирование трещины лучший результат, чем широко используемая методика удаления бетона и восстановления его цементно-песчаным или эпоксидным раствором. Конечно, в большинстве случаев инъектирование трещин более приемлемо, однако в ряде случаев выбор метода ремонта весьма затруднен. Невозможно установить четкие и безошибочные принципы принятия наилучшего решения. Однако если бетон высокого качества и коррозия арматуры незначительна или совсем отсутствует, а дефект вызывается только трещиной, ее инъектирование   дает   наилучший   результат.

     Если наблюдается ржавчина и расслоение, более предпочтительным методом ремонта является удаление поврежденного бетона, очистка арматуры, инъектирование смолы и последующая заделка раствором. В этом случае трещина в пределах толщины элемента полностью или, по крайней мере, частично заполняется смолой. Отделка всего элемента декоративным герметизирующим составом завершает ремонтные работы и придает сооружению хороший внешний вид.

     Основной операцией процесса инъектирования смолы является введение в трещины состава соответствующим образом подобранной рецептуры. Правильный выбор рецептуры смолы исключительно важен. Одно из преимуществ применяемых смол заключается в том, что они допускают некоторые изменения в подборе состава для получения оптимальных характеристик.

     Наиболее широко используют эпоксидные и полиэфирные смолы, а также комбинацию эпоксидной смолы я полиуретана. Эти смолы должны обладать малой вязкостью, способностью к сцеплению с влажным бетоном, способностью к инъектированию в возможно большем диапазоне температур, незначительной усадкой и, наконец, тягучестью. Последнее требование относится к сравнительно низкому модулю упругости при высоком пределе текучести. Низкое значение Е особенно важно, когда ожидается последующее движение смолы вдоль трещин. 

     Большинство    трещин   в   бетоне  возникает   от растяжения или сдвига, и применение смол с высоким модулем упругости может привести к образованию новых трещин вблизи   или   параллельно   ремонтируемой.

     Работы по инъектированию трещин следует проводить в следующей последовательности:

• подготовка трещин;
• определение местоположения точек инъектирования и герметизации поверхности;
• инъектированне смолы;
• удаление (в случае применения) трубок для инъектирования и заделка отверстий;
• удаление защитных лент и заключительная отделка поверхности   (в   случае   необходимости).

Подготовка  трещин.

     Эта операция состоит из удаления рыхлого слабого материала на поверхности с последующей очисткой трещины. Как правило, трещины с шириной раскрытия менее 0,5 мм не требуют очистки, если они не были загрязнены при эксплуатации сооружения.

Инъектирование смолы.

     Инъектирование смолы в трещину является сравнительно новым методом, и эту работу следует поручать специализированным фирмам; желательно чтобы это были фирмы, которые сами составляют рецептуру и пользуются своими собственными материалами. Естественно, что в такой ситуации каждая фирма разрабатывает свою методику проведения работы и существует много точек зрения относительно наиболее целесообразного метода инъектирования и применяемого  оборудования.

     Некоторые фирмы предпочитают использовать простой метод инъектирования — подачу материала самотеком или при помощи пневматического пистолета, причем смолы в случае необходимости смешиваются предварительно. Другие предпочитают более сложное оборудование с непрерывной подачей свежезамешанной смолы и отвердителя, поступающих по раздельным трубкам. Одна из фирм дополняет подачу под давлением своего рода вакуумным щитом для отсасывания воды из бетона. При условии правильного проведения работ основной принцип заключается в следующем: чем проще оборудование и метод нанесения, тем лучше. Степень проникания инъекционного раствора можно проверять взятием проб, гаммаграфией и обследованием с помощью ультразвука, хотя последний вид контроля весьма необычен.

     Давление инъектирования зависит от ширины раскрытия и глубины трещины и степени вязкости смолы. Как правило оно невысокое и редко превышает 1  атм  (примерно 0,1 МПа).

     Существенным фактором при инъектировании любой трещины является равномерное проникание раствора и полное заполнение им трещины. Было отмечено, что специально вызываемые перепады в давлении более эффективны, чем его повышение. При контроле за процессом инъектирования следует помнить, что количество смолы, используемой для заполнения трещины,   должно   быть   очень   мало.

     Для наклонных или вертикальных трещин инъектирование принято начинать с самой низкой точки и проводить работу снизу вверх, так как смола вытекает из соседней вышележащей   точки.

      Для горизонтальных трещин не существует строго установленного порядка проведения работы. Инъектирование можно начинать с одного конца и продолжать вдоль по трещине или с середины, двигаясь сначала налево до конца, а затем направо, или от середины попеременно направо и налево.

Заключительные  рабочие операции после инъектирования.

      Удаление трубок если ими пользовались при инъектировании) и заделка отверстии проводится, как правило, в процессе производства работ. Защитную ленту можно снять после отверждения смолы (через 2—7 сут) или сразу же после ее схватывания,   т.   е.   через   несколько   часов.

       Инъектирование трещин, особенно тонких, целесообразно проводить в тех случаях, когда важно, чтобы ремонт был как можно более замаскирован. Но даже при этом его все же нельзя скрыть. Однако шлифовка и косметическая обработка поверхности   помогают   ликвидировать   следы   ремонта.

2. Ремонт железобетонных конструкций

2.1.  Основные материалы, применяемые при ремонте железобетонных конструкций.

     Выбор материалов, которые можно эффективно использовать для качественного ремонта железобетонных сооружений, довольно ограничен. Наиболее часто применяются бетон и раствор, изготовленные из тех же цементов и заполнителей, что и подлежащая ремонту конструкция. В случае разрушения бетона при химическом воздействии может возникнуть необходимость в применении другого типа цемента или защитного покрытия.

     Разрушение части сооружения после ремонта происходит, как правило, вследствие полной или частичной потери сцепления между старым и новым бетоном. Прочность такого сцепления непосредственно связана с качеством подготовки бетонной поверхности основной конструкции. За последнее время много внимания было уделено разработке вяжущих материалов.

     Подавляющее большинство бетонных сооружений, требующих ремонта, имеет арматуру, и коррозия стали играет весьма существенную роль в разупрочнении этих сооружений. При коррозии черных металлов продукты коррозии занимают больший объем, чем сам исходный металл. Образование продуктов коррозии приводит к расслоению части примыкающего к арматуре бетона.

     Защитные свойства бетона по отношению к стали имеют большое значение для долговечности арматуры и сооружения в целом. Качественные бетон и раствор на портландцементе могут обеспечить постоянную защиту стали благодаря щелочной среде, создаваемой цементным тестом. Существенное значение имеет выбор материалов для замены поврежденного и расслоившегося бетона и восстановления прочного защитного слоя.

2.2. Виды повреждений железобетонных конструкций

     Разрушения и повреждения железобетонных конструкции можно разделить на  пять основных категорий.

1. Недостаточность  несущей способности в связи  с ошибками при проектировании  и строительстве, а также из-за  ударных воздействий, взрывов  или увеличения полезных нагрузок  сверх значений, предусмотренных  в проекте.

2. Повреждения  от пожара, которые проявляются в снижении прочности  сооружения  в целом,  а также значительных интенсивных повреждениях отдельных   железобетонных     элементов (плит перекрытии, балок, колонн и т. п.).

3. Снижение прочности  из-за низкого качества бетона, недостаточной толщины защитного слоя или наличия хлоридов в бетоне.

4. Химическое  воздействие на бетон и арматуру.

5. Механическое  повреждение сооружения или его  части, связанное с условиями  эксплуатации, например истирание  плит перекрытий в производственных  зданиях, внутренних поверхностей  бункеров для хранения крупнозернистых  материалов.

2.3. Обычный ремонт трещин в бетоне

     Удовлетворительное качество ремонта достигается при соблюдении двух требований:

 а) обеспечения  максимально возможного сцепления  между старыми и новыми материалами;

 б) обеспечения  максимальной плотности нового  бетона или раствора и его  непроницаемости при соответствующем  составе

     На практике для получения удовлетворительного результата необходимо правильно решать многочисленные, возникающие в связи с ремонтом, задачи. К этим задачам относятся:

1)   выбор   материалов —  полимерраствора   или  цементного раствора;

2)  установление  объема поврежденного бетона  и метода его удаления, а также  выбор способа очистки арматуры;

3)  определение  состава смеси, а в случае  применения цементного раствора  или бетона — выбор заполнителей  и водо-цементного отношения, а также добавок типа латексных эмульсий;

4)  выбор метода  нанесения раствора — ручного  или при помощи сжатого воздуха;

5)  выбор материалов  для заключительной герметизации  и отделки.

Ремонтные работы очень дороги, но в случае правильного  выполнения обеспечивают эксплуатацию здания в течение 10— 15 лет без  текущего ремонта.

2.4. Способы ремонта железобетонных конструкций

     Ремонт железобетонных конструкций заключается преимущественно в их усилении, что связано с увеличением нагрузок или изменением схемы нагружения. Простой вид ремонта предполагает перетирку поверхностей железобетонных конструкций, устранение местных повреждений, например мелких трещин (несквозных), выбоин и сколов, не ухудшающих прочностных свойств конструкций, но портящих их внешний вид, увеличивающих местное проникновение влаги и т. д.

     Несвоевременное устранение таких повреждений может с течением времени привести к их расширению, обнажению арматуры, т. е. к возникновению более серьезных нарушений, связанных с необходимостью выполнения трудоемких и дорогостоящих работ. Работы по заделке трещин, выбоин, сколов и других мелких дефектов в конструкциях сводятся к расшивке трещин на ширину 10...30 мм, заделке и затирке разрушенных мест цементно-песчаным раствором или составами на основе полимеров.

     Наиболее качественным способом заделки трещин в железобетонных конструкциях является инъецирование цементного раствора. Порядок работы при этом состоит в следующем: трещину на ширину 15...20 мм расшивают, высверливают в ней отверстия, устанавливают трубки для нагнетания раствора, очищают и промывают трещины с последующей их заделкой раствором на расширяющемся цементе. Цементный раствор нагнетают в трещинуна глубину 10... 15 мм через трубки под давлением 0,5...2 МПа. Устранение дефектов в виде каверн, раковин, изломов, сколов выполняют аналогичным образом или простым оштукатуриванием конструкций.

      Восстановление защитного слоя разного рода железобетонных конструкций (панелей, плит, балок и т. д.) производят методом торкретирования. Сущность метода заключается в нанесении под давлением (обычно 0,2...0,4 МПа) на бетонную конструкцию цементно-песчаных растворов или бетонной смеси. Перед нанесением бетонной смеси ремонтируемая поверхность, обнаженные стержни арматуры должны быть очищены от ржавчины пескоструйным аппаратом. Непосредственно перед торкретированием поверхность продувают сжатым воздухом и промывают струей воды под давлением. 
 
 
 
 
 
 
 

     Работы по усилению железобетонных конструкций разделяются на две основные группы:

1) увеличение  несущей способности существующих  железобетонных конструкций путем  устройства различного рода обойм,  рубашек и наращиванием сечений; 

2) возведение  новых разгружающих и заменяющих  конструкций, воспринимающих дополнительные  нагрузки и частично нагрузки  от существующих конструкций  или выключающих часть их из  работы.

     Вторая группа работ может быть разбита на два различных вида усиления конструкций: усиление без изменения существующей конструктивной схемы сооружения и с изменением этой схемы. В целом работы второй группы носят индивидуальный характер и проектирование усиления для каждого конкретного случая выполняется проектными организациями.

3. Реконструкция железобетонных конструкций

  Реконструкция железобетонной конструкции является следствием износа, старения или выхода ее из строя по другим причинам. Повреждения  появляются, когда устойчивость, долговечность или внешний вид ухудшаются. Большинство повреждений в наружных строительных конструкциях возникают вследствие коррозии. 

  Коррозия  арматуры наступает, когда вследствие прогрессирующей карбонатизации пассивный слой на поверхности арматуры полностью или частично растворяется. Из-за слишком малого или поврежденного защитного слоя бетона, обусловленного физическими воздействиями трещин в поверхности бетона или вследствие слишком пористого бетона, в него могут проникать разрушительные соли, такие, как, например, хлориды, и достигать арматуры, вызывая ее разрушение. Кроме того, туда могут проникать влажность и кислород, что приводит к возникновению коррозии арматуры. 

  В железобетонных конструкциях повреждения могут  возникать как в структуре  бетона, так и в арматурной стали. Причиной повреждений преимущественно  являются погодные воздействия, которые  приводят к химическим и физическим воздействиям. Ошибки при проектировании, назначении размеров и при возведении конструкций усугубляют развитие повреждений. 

  Проектирование  мероприятий по реконструкции 

  Основой планирования мероприятий по реконструкции  является обследование состояния конструкции. Сюда относится оценка состояния  здания, а также испытания конструкции  в натуре и в лаборатории.  

  Оценка  состояния строения 

  Оценка  состояния здания или сооружения распространяется на определение мест загрязнений, промоканий, высолов, выветривания, разложения структуры материала, изменения окраски от ржавчины, сколов бетона, коррозии арматуры, мест разрушений структуры бетона, пустот, повреждений швов и обрастание растениями. Исследования на сооружении могут представлять собой, например, испытания близких к поверхности слоев на плотность, влагосодержание, поверхностную прочность, прочность на отрыв, глубину карбонатизации, установление защитного слоя бетона и положения арматуры, а также испытание на содержание хлора. При наличии трещин исследуют возникновение трещин, их положение, распространение, картину трещинообразования, ширину и глубину трещин. Лабораторные испытания требуют отбора проб. С помощью буровых кернов могут быть точно установлены свойства бетона, а также вредные примеси и нарушения структуры бетона. В большинстве случаев ограничиваются освобождением арматуры от остатков бетона в конструкции, очисткой их от ржавчины и определением оставшегося поперечного сечения. Выбор защитных мероприятий и мероприятий по приведению в порядок конструкции и санирующих материалов должен быть согласован с картиной повреждений. 

  Методы  приведения в порядок  конструкций (санирование) 

  Мероприятия по санированию в зависимости  от картины повреждений подразделяются на защиту бетона и санирование бетона, причем могут использоваться различные  методы. Мероприятия по приведению в порядок конструкций, при которых  необходимо наносить новые материалы, требует хорошего сцепления со старым бетоном. Защита поверхностей производится путем заполнения трещин с помощью  пропитки (без давления) эпоксидной смолой или путем инъекций (под  давлением). Также защита достигается  при заполнении трещин цементным  клеем, путем импрегнирования (не образующей пленки гидрофобизации), запечатывания (поры в бетоне частично закрываются) и покрытия слоем материала (покрытие тонким слоем толщиной менее 1 мм или покрытие толстым слоем по грунтовке от 1 мм до 5 мм). Санирование неглубоких отдельных повреждений производится с применением шпаклевки, т.е. точечного улучшения поверхностей реконструкционным раствором Метод шпаклевки, называемый также методом замены бетона, требует хорошего сцепления со старым бетоном и защиты поверхностей. Санирование взаимосвязанных повреждений производится с помощью поверхностного нанесения слоя раствора или бетона, например из торкретбетона, на увлажненный старый бетон. Нанесение может происходить в несколько слоев от 3 до 5 см толщиной. В заключение наносится слой тонкого раствора и поверхностная защита. Последующий уход также необходим. 

  Подготовка  основания 

  Подготовка  основания в значительной части  состоит из следующих этапов:

  • очистки  бетонных поверхностей и удаления остатков краски и выравнивающих слоев, а  также растительной поросли;

  • обивания поверхности бетона на местах пустот и местах с пониженной прочностью;

  • удаления слоев с пониженной прочностью, как, например, цементных шламов;

  • удаления вредоносных частей бетона, например карбонизированного бетона и бетона с высоким содержанием хлоридов;

  • освобождения от бетона корродированных стержней арматуры;

  • освобождения открытой арматуры от ржавчины;

  • очистки  основания от рыхлых частичек и пыли.

  Для этих работ имеются различные способы, как, например, очистка под высоким  давлением, очистка струей воды под  давлением, пескоструйная обработка, очистка струей воздуха в смеси  кварцевого песка и воды под давлением, очистка струей воздуха с металлическими шариками, фрезерование, обработка  долотом и огневая обработка  поверхностей.

  После окончания  подготовительных работ основание  необходимо проверить, соответствует  ли оно свойствам, необходимым для  предусмотренных мероприятий по санированию. Могут требоваться, например, следующие свойства.

  • Бетон  должен соответствовать примерно классу прочности С25/30.

  • Прочность  на отрыв должна приблизительно составлять 1,5 Н/мм2.

  • Поверхность  должна быть прочной и умеренно шероховатой.

Восстановление  защиты от коррозии

     Для зашиты от коррозии необходимо освободить арматуру, очистить ее от ржавчины и предварительно обработать. Освобождение производится за один рабочий шаг с подготовкой основания. Освобождение от ржавчины может производиться только механически вручную, с помощью пескоструйной обработки или обработки струей воды под высоким давлением. Особенно тщательно следует освобождать от ржавчины места перекрещивания арматуры. Хлориды удаляются с помощью очистителя высокого давления. При освобождении от ржавчины поверхность стали должна обрабатываться таким образом, чтобы она соответствовала степени чистоты согласно нормам строительства, т.е. выглядела бы металлически блестящей. Сразу же после удаления ржавчины следует нанести слой коррозионной защиты. Если коррозионная защита должна обеспечиваться, как в бетонном строительстве, плотным (автор статьи real-cottage.ru) щелочным слоем бетона, то покрытия специальным антикоррозионным слоем арматуры не требуется. Этот слой бетона может наноситься, например, как слой торкретбетона. Если коррозионная защита производится путем покрытия антикоррозионным слоем арматуры, то его необходимо наносить, по меньшей мере, в два слоя. Для покрытия применяются материалы на основе эпоксидной смолы, а также связанные цементом шламы с добавками синтетических смол. На выбор имеются многочисленные продукты и системы. Указания производителей должны соблюдаться, в особенности должны выдерживаться заданные граничные значения температуры и влажности. Большинство методов требуют обеспечения мостика сцепления между старым бетоном и наносимым слоем бетона и реконструкционного раствора.