427
и/ 67в



РЕМОНТ

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
КОНСТРУКЦИЙ


Андрей Александрович Шилин — генеральный директор ЗАО
«Триада-Холдинг», доктор технических наук, профессор кафедры
«Строительство подземных сооружений и шахт» Московского государ-
ственного горного университета, академик РАЕН. Основатель дисцип-
лины «Ремонт и реконструкция подземных сооружений».

Автор более 210 печатных работ, 23 патентов, 10 монографий.
В том числе «Освоение подземного пространства (зарождение и разви-
тие)», «Цементация горных пород в шахтном строительстве», «Гидро-
изоляция подземных и заглубленных сооружений при строительстве и
ремонте», «Внешнее армирование железобетонных конструкций ком-
позиционными материалами», «Усиление железобетонных конструкций
композиционными материалами», «Методы контроля качества матери-
алов и строительных конструкций (лабораторный практикум)», «Ре-
монт строительных конструкций с помощью инъецирования», «Кирпич-
ные и каменные конструкции. Повреждения и ремонт» и др.

Имеет более чем 40-летний опыт научной и преподавательской ра-
боты в вузе, 25-летний стаж практической работы по обследованию,
проектированию, ремонту, реконструкции и реставрации свыше 1500
крупных заглубленных и подземных сооружений различного назначе-
ния, а также известных памятников истории и архитектуры.
А.А. ШИЛИН

РЕМОНТ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
КОНСТРУКЦИИ

Рекомендовано Учебно-методическим объединением
вузов РФ по образованию в области строительства
в качестве учебного пособия для студентов,
обучающихся по направлению «Строительство»

Допущено Учебно-методическим объединением
вузов РФ по образованию в области
горного дела в качестве учебного пособия
для студентов вузов, обучающихся по специальности
«Шахтное и подземное строительство»
направления подготовки «Горное дело»

Научная библиотека ПГТУ

 11111II

2000425807

МОСКВА

ИЗДАТЕЛЬСТВО «ГОРНАЯ КНИГА»

2010

ТРОИТЕХИЗПАТ
УДК 69.059:059.4+699.8+624:624.07+622

ББК 38.683:33.1

Ш55

Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для взрос-
лых» СанПиН 1.2.1253—03, утвержденным Главным государственным санитарным
врачом России 30 марта 2003 г. (ОСТ 29.124—94). Санитарно-эпидемиологическое за-
ключение Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благо-
получия человека № 77.99.60.953.Д.014367.12.09

Экспертиза проведена Учебно-методическим объединением вузов РФ по образованию
в области строительства (письмо № 102-15/536 от 13.04.10) и Учебно-методическим
объединением вузов РФ по образованию в области горного дела (письмо № 51-16/46
от 23.04.10)

Рецензенты:

•	д-р техн, наук, проф. А.П. Степушин [кафедра «Аэропорты» Московского автомо-
бильно-дорожного института (Государственного технологического университета)];

•	д-р техн, наук, проф. Е.И. Пупырев (директор МосводоканалНИИпроекта);

•	канд. техн, наук, проф. Н.Г. Головин (зав. кафедрой «Железобетонные и каменные
конструкции» ГОУ ВПО «Московский государственный строительный университет»)

Шилин А.А.

Ш55 Ремонт железобетонных конструкций: Учеб, пособие для вузов. —
М.: Издательство «Горная книга», 2010. — 519 с.: ил.

18ВМ 978-5-98672-245-0 (в пер.)

'Изложены основы системного подхода к проблемам ремонта железобетон-
ных конструкций в сооружениях различного назначения. Описаны наиболее ти-
пичные виды дефектов и повреждений конструкций, причины их возникновения.
Даны обоснования по прогнозированию срока службы и эксплуатационной на-
дежности строительных конструкций, а также по использованию методики опре-
деления межремонтных периодов. Приведены основные характеристики совре-
менных ремонтных материалов и рекомендации, касающиеся важнейших подходов
к производству ремонтных работ, разработке стратегии ремонта и эксплуатации
сооружений. Рассмотрены мероприятия по управлению ремонтными работами.
В книге собран богатейший иллюстративный материал — технологические схе-
мы, рисунки, чертежи, а также большое число фотографий^

А.А. Шилин — д-р техн, наук, профессор кафедры «Строительство подземных
сооружений и шахт», науч. рук. лаборатории «Контроль строительства и экс-
плуатации подземных сооружений» МГГУ, генеральный директор ЗАО «Триада-
Холдинг».

Для студентов вузов, обучающихся по направлению «Строительство» и по
специальности «Шахтное и подземное строительство» направления подготовки
«Горное дело». Может быть полезно сотрудникам проектных и ремонтно-
строительных организаций, а также представителям эксплуатационных органи-
заций и службы заказчика.

УДК 69.059:059.4+699.8+624:624.07+622

ББК 38.683:33.1

18ВМ 978-5-98672-245-0

111111111 11П111111	© А.А. Шилин, 2010

II III I III IIII 1| 1111	© Издательство «Горная книга», 2010

9 785986 722450	© Дизайн книги. Издательство «Горная книга, 2010

Пермский г осу дарственный
технический университет
НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА

Отдел научной
литературы
ПРЕДИСЛОВИЕ

Нормы Европейского комитета по бетону (ИВ) предусмат-
ривают, что для решения проблемы долговечности строитель-
ных конструкций необходимо проектирование, строительство и
эксплуатацию железобетонных сооружений осуществлять так,
чтобы в соответствующих прогнозируемых условиях внешней
среды они сохраняли безопасность, эксплуатационную надеж-
ность и приемлемый внешний вид в течение определенного пе-
риода времени, не требуя при этом непредвиденных эксплуата-
ционных затрат.

Свойства современного бетона, из которого выполняются
конструкции этих сооружений, регламентируются нормами и
правилами многих стран: СНиП 2.03.11—85, ВШ 1045, ВШ 1048,
В81881, АС1 201, АС1 318, АС1 357 и др. Однако даже соблюде-
ние всех норм не обеспечивает гарантированного качества на
весь проектный срок службы капитальных зданий и сооружений
(мосты, тоннели, резервуары, плотины, путепроводы и т.п.), тем
более что такой срок составляет от 100 до 200 лет.

Для того чтобы подобные сооружения могли с минималь-
ными затратами эксплуатироваться на заданном уровне надеж-
ности весь проектный срок службы, необходимо проводить со-
ответствующие профилактические и по необходимости капи-
тальные ремонтные мероприятия.

Стандарты многих стран (например, АС1 546.04, ЭШ ЕМ
1504, Э1М ЕМ 1508, ЫМ1 9747 и др.) рекомендуют некоторые из
этих действий.

В настоящее время, однако, само проектирование ремонта, а
также технология и организация выполнения работ имеют в ос-
новном достаточно абстрактный характер. Это объясняется тем,
что начало массового ремонта железобетона было приурочено к
50-м годам XX в., когда после Второй мировой войны появилась
необходимость в восстановлении различных промышленных и
жилых сооружений, расположенных в разных условиях, и век-
тор действия с тех пор направлен на оптимизацию параметров
технологических решений, организацию работ, выбор материа-
лов и контроль качества на всех этапах производства. То есть
технология и организация ремонта из-за своей «молодости» и
наличия множества нечетко определяемых параметров все еще
нуждаются в доработке, опробовании новых путей развития и
пр. Кроме того, ремонт железобетона сегодня не имеет стройной
и глубоко научной основы, которая позволила бы судить об его
эффективности. Можно говорить только об отдельных выявлен-
ных некоторыми авторами результатах. Однако достоверность
этих результатов оставляет желать большего, поэтому оценить
эффективность работ мы сможем лишь при появлении дефектов,
возникающих после выполнения этих работ.

Причин, которые приводят к преждевременной потере со-
оружением эксплуатационных качеств до и после ремонта, мно-
го, но сегодня чаще всего доминируют экономические.

К сожалению, в своих действиях инженер-строитель всегда
ограничен давлением экономических факторов («эко-спазм»),
которые часто вынуждают его совершать ошибки: принимаются
самые «дешевые» решения, вместо того чтобы разработать и
представить заказчику надежный вариант производства работ,
за который он должен нести ответственность. Прискорбно, но к
этому его чаще всего может подвигнуть сам заказчик, который
хочет сэкономить деньги сегодня, не понимая, к чему это может
привести завтра. Например, выполнение локального ремонта
отдельных конструкций там, где нужны серьезные капитальные
работы; незавершение технологии работ из-за отказа заказчика
от процесса нанесения защитного покрытия и пр. Поэтому из-за
низкой цены очень часто ремонтными работами на всех уровнях
занимаются люди, мало что понимающие в этом процессе.

«К сожалению, всё, что связано с ремонтом железобетона,
часто воспринимается как очень простое занятие, которое может
делать каждый дурак... именно он этим часто и занимается, да
еще и с благословения заказчика...» — так заметил Адам Невилл
[1]. Квалификация и опыт исполнителей при производстве ре-
монта имеют огромное и чаще всего решающее значение. Так
как технология и организация ремонта в своей основе связана с
ручным трудом и индивидуальным подходом к решению кон-
кретных задач, то рабочие и бригадиры сами определяют каче-
ство работ, и, если они не имеют необходимые навыки, основ-
ная часть времени и средств, потраченных на оценку техниче-
ского состояния конструкций, проектирование, производство
материалов и выполнение работ, расходуется впустую. В на-
стоящее время существует острая потребность в техническом
обучении и повышении квалификации этого персонала.

Исходя из данных по санации конструкций, можно отме-
тить, что кроме экономических факторов большинство дефектов
и проблем, так же как и при строительстве новых сооружений,
вызвано недостаточным вниманием к проектированию и осо-
бенно к разработке узловых деталей, низким уровнем выполне-
ния работ и недостаточным контролем качества.

Проектирование ремонтных работ должно осуществляться с
учетом технического задания заказчика; оценки влияния окру-
жающей среды; определения необходимых эксплуатационных
качеств при существующих видах воздействия; общей принятой
концепции выполнения работ; требуемого уровня разработки
рабочей документации; выбранной технологии производства
ремонтных работ; требований эксплуатации и управления экс-
плуатацией сооружения.

Безусловно, использование хорошего проекта и правильный
подбор и выбор материалов имеют важное значение, но, как
видно из изложенного, оказываются недостаточными без над-
лежащего исполнения проектных и строительных работ.

Существует много важных причин, которые также тормозят
развитие технологии выполнения ремонта, и можно отметить,
почему совершенствование работ происходит медленно. Это
можно объяснить прежде всего следующим.

1.	Отремонтированный железобетон в сооружении пред-
ставляет собой сложную композиционную систему, которая под-
вергается воздействию внешних и внутренних факторов окру-
жающей среды и их взаимодействию. Каждый элемент этой сис-
темы может различно реагировать на нагрузки и воздействия.

2.	Существует ничем не подкрепленное мнение, что все
проблемы можно решить, если использовать материалы с «вы-
сокими эксплуатационными качествами», добавки-ингибиторы
коррозии, защитные покрытия и т.п. По этой причине многие из
тех, кто ремонтирует сооружения, пренебрегают базовыми прин-
ципами технологии бетона и других материалов на цементной
основе.

3.	Отсутствуют доступные и достоверные методики опре-
деления качественных показателей ремонтируемого бетона и
ремонтных материалов в конструкции, что усложняет правиль-
ный подбор и выбор материалов, оценку их совместимости с
субстратом и выполнение контроля качества.

4.	Подрядные и эксплуатационные организации не оказы-
вают должного внимания исследованиям в области ремонта со-
оружений из бетона и железобетона.

5.	Подробных инструкций и рекомендаций по решению
проблем коррозии арматуры в бетоне не существует, а механизм
ее защиты и разрушения в различных условиях может сущест-
венно различаться. Сегодня выполняется и анализируется зна-
чительный объем научных исследований по защите арматуры в
бетоне при ремонте.

6.	Коррозия арматуры, замоноличенной в материалы на це-
ментной основе, представляет собой чрезвычайно сложное яв-
ление, обусловленное необходимостью учитывать факторы воз-
действия внешней среды, качество металла, условия на границе
раздела между материалами и пр. Большинство исследований в
этой области проводится в плохо оснащенных лабораториях
различных НИИ и университетов, где мало кто из сотрудников
имеет необходимый объем практических навыков и знаний, вы-
ходящих за пределы их специальности, что приводит к односто-
роннему подходу к вопросам ремонта конструкций.

В большей части специалисты, занимающиеся изучением
поведения конструкций, уделяют внимание отдельным причи-
нам, оказывающим влияние на долговечность. Но только сис-
темный, стратегический подход, основанный на исследованиях
по износу и ремонту сооружений во времени, даст возмож-
ность получить необходимые решения по обеспечению требуе-
мой их надежности и долговечности.
В развитии исследований по ремонту железобетона нужда-
ются многие научные направления, но приоритет сегодня дол-
жен быть отдан следующим:

•	соотнесение научных исследований с конкретными прак-
тическими приемами и методами строительных работ;

•	решение задач совместимости материалов и предотвра-
щения опасности возникновения преждевременной кор-
розии арматуры в отремонтированных сооружениях;

•	определение сроков межремонтных периодов как при
первом, так и при последующих ремонтах;

•	оценка состояния конструкций, подлежащих ремонту, их
надежности и долговечности;

•	надлежащий выбор параметров технологии производства
работ и контроль качества.

Ремонт, реконструкция и восстановление сооружений в
промышленно развитых странах уже превратились в самостоя-
тельную отрасль строительной индустрии. Однако предстоит
еще многое сделать для того, чтобы повысить их эффективность
и экономичность, например:

•	усовершенствовать методики для оценки безопасности
применения и эксплуатационной надежности материалов
и конструкций в существующих сооружениях, что при-
ведет к усовершенствованию стратегий ремонта/реконст-
рукции;

•	совершенствовать методические указания по подбору,
выбору и составу необходимых материалов для гидро-
изоляционных и ремонтных работ с учетом критериев их
применения и приемки;

•	широко использовать новые, в меньшей степени завися-
щие от субъективных факторов технологические реше-
ния по санации конструкций, нанесению и укладке ре-
монтных составов в различных условиях эксплуатации;

•	применять композиционные материалы и адгезивы при
временном и постоянном усилении конструкций в про-
цессе восстановительного ремонта/реконструкции.

К сожалению, в нашей стране отношение к ремонту соору-
жений находится на непонятном уровне. То его относят к ЖКХ,
а то еще куда-нибудь. Такое отношение уже приносит свои пло-
ды, и они при старении основных фондов совсем не отличаются
отменным вкусом и качеством.

Переход от социалистической собственности к частной не
дает без четкой государственной программы положительных
результатов, так как основной целью нового владельца стано-
вится извлечение прибыли любой ценой, и сегодня. Собствен-
ники, не чувствуя перспективы и ответственности в новых реа-
лиях, относятся к сооружениям, в которые они часто ничего не
вложили, как к дойным коровам. Старые, опытные кадры ушли
или уходят, а новые не имеют опыта и в большей мере нацелены
на извлечение прибыли.

В этой ситуации государство обязано определить правила
игры и способствовать их выполнению. Однако руководители,
которые должны отвечать за это, в своей основной массе не по-
нимают сути проблемы и не знают, каким образом ее решать.

Поэтому автор в данной книге попытался изложить подхо-
ды к ремонту сооружений с учетом изученного зарубежного и
собственного, более чем 20-летнего, опыта ремонта различных
объектов. На написание книги его также подтолкнули более чем
35-летний опыт преподавательской и научной деятельности,
знание сложившейся сегодня ситуации в высшей школе, в НИИ,
в строительных и проектных организациях.

Автор надеется, что труд, на который он потратил более 12 лет
жизни, будет полезным для обучения новых специалистов, по-
вышения квалификации инженеров-строителей, проектировщи-
ков, представителей службы заказчика и т.п.

Автор выражает глубокую признательность: М.О. Дадаше-
вой за многолетний труд — печатание материалов книги, С.Ю.
Ларионцеву и Е.А. Павловской — за помощь в оформлении ра-
боты.

Автор выражает глубокую и искреннюю благодарность
всем сотрудникам ЗАО «Триада-Холдинг» и дочерних органи-
заций за квалифицированный, качественный и добросовестный
труд, обеспечившим книгу множеством данных по обследова-
нию конструкций, проектированию и выполнению ремонтных
работ различных сооружений.
ДЕФЕКТЫ
В ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
КОНСТРУКЦИЯХ
И ПРИЧИНЫ
ИХ ВОЗНИКНОВЕНИЯ

ГЛАВА 1

1.1. ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ
ДЕФЕКТОВ В КОНСТРУКЦИЯХ

Физический износ железобетонных конструкций может
происходить под воздействием многих факторов или их сочета-
ния. В основном это ошибки, возникшие в процессе проектиро-
вания, использования некачественных материалов, выполнения
строительных работ, а также при активном воздействии окру-
жающей среды, незапланированных изменениях условий экс-
плуатации, некачественном выполнении ремонтных работ, форс-
мажорных обстоятельствах. То есть ускоренному износу спо-
собствуют дефекты, полученные в результате проектирования и
строительства объекта, а также приобретенные в процессе экс-
плуатации.

В первом случае образование дефектов связано со свойст-
вами материалов, которые они приобрели при производстве
работ, с условиями работ, соблюдением норм и правил, квали-
фикацией исполнителей и пр. Во втором случае сооружение,
имеющее определенный объем «врожденных» дефектов, нака-
пливает новые, скорость и объемы появления которых зависят
от воздействия окружающей среды, состояния конструкций и
материалов, эксплуатационных нагрузок и пр.

Обычно процесс накопления повреждений элементами бе-
тонных сооружений активизируется при эксплуатации при на-
личии воды и влаги. К наиболее известным воздействиям окру-
жающей среды, наносящим ущерб конструкциям в массовом по-
рядке, относятся карбонизация; замораживание и оттаивание;
воздействие хлоридов и сульфатов; реакция между щелочными
составляющими бетона и заполнителем.

Упрощенный механизм разрушения конструкций при про-
текании указанных процессов приведен на рис. 1. Но следует
понимать, что в природе износ сооружений происходит под ку-
мулятивным воздействием нескольких совместно происходящих
воздействий.
Рис. 1. Упрощенный механизм разрушения бетонных конструкций:

1 — карбонизация; 2 — воздействие замораживания/оттаивания; 3 —
коррозия арматуры под воздействием хлоридов; 4 — воздействие
сульфатов и реакция между щелочными составляющими цемента с
кремнеземом заполнителя в бетоне; , 10 — периоды ожидания

Математически эти процессы можно выразить следующим
образом:

1	— (I- к?/2;

2	— <1 = 10* + к1;

3	— <1 = гОз + кг°,
где а = 0,5 (при контроле за диффузионным процессом) и а = 1
(при управлении реакцией);

4	— с1 = 10> + к1в (при воздействии сульфатов).

В данных выражениях <1 — объем разрушения; — на-
чальное время ожидания разрушения; I — контрольное время; к —
постоянная для данного механизма разрушения в бетоне [2].
Следует особенно подчеркнуть тот факт, что большинство
химических реакций в железобетоне протекает активнее при по-
вышении температуры. Как правило, при увеличении темпера-
туры на 10 °С скорость реакций удваивается, что естественно
уменьшает срок службы сооружения при прочих равных усло-
виях.

В той или иной мере практически все сооружения из бетона
испытывают на себе результаты указанных воздействий. Если
величина накопления физического износа конструкции не ска-
зывается на несущей способности, появлении значительного
объема трещин, серьезных деформаций, на изменении внешнего
вида, то можно считать, что конструкция запроектирована, по-
строена и эксплуатируется правильно. В этом случае капиталь-
ный ремонт обычно не предусматривается и возможны только
профилактические мероприятия, обеспечивающие необходимые
эстетические характеристики. Если накопление повреждений
приводит к уменьшению проектных характеристик конструкции
ниже определенного предела, то приходится выполнять капи-
тальный ремонт, реконструкцию или производить ее замену.

Безусловно, физическому износу в большей степени под-
вержены конструкции, имеющие низкое качество. Оно может
выражаться в высокой пористости, газо- и водопроницаемости,
низкой прочности, трещиноватости и др. Наибольшие требова-
ния при этом предъявляются к качеству защитного слоя бетона,
который в основном и предопределяет уровень первичной защи-
ты бетона, обеспечивающий долговечность сооружений.

1.2. ДЕФЕКТЫ КОНСТРУКЦИЙ, ПОЛУЧАЕМЫЕ
ПРИ УКЛАДКЕ И ТВЕРДЕНИИ БЕТОНА

Пористость бетона и ее характер играют серьезную роль в
его долговечности. Поры в бетоне подразделяются на гелевые,
которые имеют размер от < 0,5 до 10 нм; капиллярные — от
10 нм до 10 мкм и воздушные, включая макропоры, — от 0,01 до
0,2 мкм и более [3]. При замерах чаще всего классифицируют
открытую пористость, которая эквивалентна поглощению воды
при I = 20 °С. По этому показателю бетоны можно подразделить
на три группы (табл. 1). Наличие большой пористости бетона
способствует активному протеканию процесса физического из-
носа конструкций.

Качество бетона также определяется и его общей пористо-
стью, которая всегда имеет значение существенно выше откры-
той пористости (табл. 2).

В общую пористость входят различные по размерам, про-
тяженности и проницаемости поры, образующиеся при гидрата-
ции и формировании цементного камня. Открытая и закрытая
пористость, формирующие общую пористость, предопределяют
проницаемость конструкций.

У бетона в основном имеются поры двух типов, которые и
предопределяют его проницаемость. Обычно к ним относят ка-
пиллярные поры, диаметр которых варьируется от 0,01 до
10 мкм, и макропоры размером 1—10 мм, появление которых
обусловлено плохим уплотнением свежеприготовленной бетон-
ной смеси. В том случае, если поры взаимосвязаны, образуется
непрерывное их соединение, что и делает бетон проницаемым.

Таблица 1

Зависимость качества бетона от характеристики
открытой пористости

Качество бетона	Открытая пористость бетона	Показатель открытой пористости, %
Хорошее	Низкая	<4
Среднее	Средняя	4—6
Плохое	Большая	>6

Таблица 2

Зависимость качества бетона от его общей пористости

Качество бетона	Пористость бетона	Общая пористость, %
Хорошее	Низкая	< 10
Среднее	Средняя	10—15
Плохое	Большая	>15
Наиболее проницаемы для воды поры, получаемые при се-
диментации бетонной смеси во время укладки. На состояние по-
ровой структуры бетона оказывает влияние множество факто-
ров: вид цемента, возраст цементного камня, условия твердения
и ухода, добавки, В/Ц, степень гидратации и пр.

Из этих факторов существуют три основных, которые и
предопределяют в основном проницаемость бетона: водоцемент-
ное отношение, уплотнение и выдерживание смеси. Каждый из
них имеет ключевой характер. Если один из этих факторов не
контролируется, то вероятность повышения проницаемости воз-
растает [4].

Например, быстрая потеря или излишек воды в свежеуло-
женной бетонной смеси приводят к ухудшению прочностных
характеристик и плотности бетона. Проблемы могут появиться
сразу же в виде увеличения пористости, приводящего к возник-
новению значительного капиллярного давления и быстрому ис-
парению воды с поверхности, появлению усадочных трещин
или снижению стойкости поверхности к истиранию (рис. 2).

Рис. 2. Зависимость капиллярного давления от радиуса пор [5]
Если происходит значительная потеря воды из уложенного
бетона или ремонтного раствора, то этого может оказаться дос-
таточным для того, чтобы дальнейшая гидратация цемента пре-
кратилась.

Низкую проницаемость можно получить только в том слу-
чае, если гидратация продолжается как минимум до того момен-
та, когда произойдет блокировка непрерывных капилляров, из-
начально образующихся внутри цементного геля. Срок, в тече-
ние которого это происходит, помимо всего прочего, связан с
водоцементным отношением. Если числовые значения водоце-
ментного отношения находятся в интервале между 0,4 и 0,5, то
необходимо техническое выдерживание бетона или ремонтного
раствора в течение 3—14 суток при нормальных температурно-
влажностных условиях. Бетон укрывают влажной мешковиной,
пленкой, сохраняют в опалубке или используют специальные
покрытия. Наилучший выход - это нанесение на уложенный ма-
териал специального покрытия. В соответствии со стандартом
Американского общества по испытаниям и материалам А8ТМ
С309 максимально допустимая потеря воды при 37,8±1,1 °С со-
ставляет 0,55 кг/м2.

Отличительные особенности пористости как дефекта бетона
— наличие значительных по размеру «ослабленных» участков
при внешней целостности конструкции; нечеткость границ зоны
повреждения; большое количество в «ослабленной» зоне пор
диаметром 2-10”6—2-Ю^1 м.

Отремонтировать подобные дефекты можно или за счет
удаления поврежденного участка бетона или за счет пропитки
ослабленной зоны низковязкими жидкими составами, которые
отверждаются в поровом пространстве [6].

Сорбционная способность* бетона также является показате-
лем его качества (табл. 3). Она тесно связана со структурой и
объемом пор в бетоне. Этот процесс предопределяет взаимодей-
ствие бетонных конструкций с окружающей средой при их на-
мокании и высыхании.

* Сорбция — способность материала поглощать вещества из окружающей
среды.
Таблица 3

Зависимость качества бетона от его сорбционной способности

Качество бетона	Сорбционная способность, мм/мин1/2	Подъем воды по высоте через 4 ч, мм
Хорошее	<0,1	< 10
Среднее	0,1—0,2	10—20
Плохое	>0,2	>20

Кроме того, бетон для оценки его качества проверяют на на-
чальную поверхностную адсорбцию*, которая также является
важным показателем при определении возможности материала
поглощать влагу из окружающей среды.

Специальный тест на начальную поверхностную адсорбцию
(18АТ) широко используется в Европе как показатель качества
бетона (табл. 4) [7].

Одним из основных показателей плотности бетона, оказы-
вающих серьезное практическое влияние на эксплуатационные
характеристики сооружения, является водонепроницаемость
(табл. 5).

СНиП 2.03.11—85 характеризует водонепроницаемость бе-
тона прямыми и косвенными показателями.

Таблица 4

Качество бетона	Адсорбция	Тест на адсорбцию (18АТ), мл/м2/с, во времени				2 ч куму- лятивной адсорб- ции, мл/м2
		10 мин	30 мин	1 ч	2 ч	
Хорошее	Хорошая	<0,25	<0,17	<0,10	<0,07	< 1000
Среднее	Средняя	0,25- 0,50	0,17- 0,35	0,10- 0,20	0,07- 0,15	1000- 2000
Плохое	Плохая	>0,50	>0,35	>0,20	>0,15	>2000

* Адсорбция — способность поверхностного слоя материала поглощать
влагу из окружающей среды.
Коэффициент фильтрации К/, см/с (ГОСТ 12730.5—84)	Марка бетона по водонепроницаемости («мокрое пятно»)
Более 7-10’9 до 2-10’8	\У2
Более 2-10’9 до 7-10'8	У/4
Более 610-|0до 2-Ю’9	\У6
Более МО"10 до 6-Ю'10	\У8
Более 6-1 О’" до 1-Ю'10	У/10
6-10’" и менее	\У12

За прямые показатели приняты марка бетона по водонепро-
ницаемости и коэффициент фильтрации К/, определенные по
ГОСТ 12730.5—84. В качестве косвенного показателя принято
водопоглощение бетона по массе (%), определенное по ГОСТ
12730.3—78, и В/Ц.

Косвенные показатели приняты для тяжелого бетона с нор-
мативной плотностью (ут). Для более легких бетонов с норма-
тивной плотностью (ул) необходим пересчет, связанный с умно-
жением их значений по водонепроницаемости на коэффициент,
равный соотношению ут/ул. В/Ц отношение для легких бетонов
необходимо умножить на 1,3.

Согласно табл. 1 СНиП 2.03.11—85 бетон нормальной про-
ницаемости должен иметь водонепроницаемость \У4; коэффи-
циент фильтрации К/ от 2 до 7-10-9 см/с; водопоглощение — от
4,7 до 5,7 %; В/Ц < 0,6.

Коэффициент фильтрации бетона К/ обычно определяется
при испытании на водопроницаемость по глубине проникнове-
ния воды, однако при этом должен быть известен объем пор,
заполняемых водой. Значение К/ вычисляется по формуле

Кг =----,

/ 2гй

(1)

где к — высота столба воды; V — объемная доля пустот, запол-
няемых водой при проведении измерения; I — время проникно-
вения воды на глубину <7.
Объемная доля пустот зависит от характера пористости и
может быть получена при увеличении массы образца М (она оп-
ределяет объем проникшей в бетон воды), средней глубине про-
никновения А, площади поперечного сечения (А) образца (она
характеризует объем бетона образца, в который поступила во-
да). С учетом сказанного формулу можно преобразовать сле-
дующим образом:

К/ = —.
'	211г

(2)

При проведении испытаний на измерение объема про-
фильтровавшей через образец воды коэффициент К? (см/с) опре-
деляется по формуле



(3)

где () — объемная скорость течения; Ь — длина образца; А —
площадь поперечного сечения; Р\, Рч_ — давление над и под об-
разцом; ц — вязкость воды.

Аналогичное решение по определению коэффициента
фильтрации К/ (см/с) отдельного образца принимается по ГОСТ
12730.5—84:

' 5тр

(4)

где О — масса фильтрата, Н; 5 — толщина образца, см; 5 —
площадь образца, см2; т — время испытания образца, в течение
которого измеряют массу фильтрата, с; р — избыточное давле-
ние, МПа; Г| — коэффициент вязкости воды при различной
температуре, принимается Т| = 1,0 при 20 °С. Коэффициент
уменьшается с увеличением температуры и увеличивается с ее
падением.

Считается, что определенный диапазон изменения коэффи-
циента фильтрации соответствует марке бетона по водонепро-
ницаемости. Однако следует понимать, что при испытании по
ГОСТу речь идет об образце бетона, а не о реальном конструк-
тивном железобетоне. Поэтому имеющиеся результаты лабора-
торных испытаний могут быть использованы только для при-
ближенной оценки качества бетона, предназначенного для соз-
дания строительных конструкций (см. табл. 5).

Следует иметь в виду, что значение К/ меняется по мере
проведения измерений, поэтому для достижения стабильных
условий испытаний может потребоваться от нескольких дней до
нескольких недель. Именно по этой причине значения К/, полу-
ченные по формуле определения объема профильтровавшей во-
ды, имеют тенденцию быть ниже, иногда на порядки, чем значе-
ния, полученные по формуле измерения глубины проникнове-
ния [7].

Грубо оценить качество образцов бетона по его водонепро-
ницаемости можно, руководствуясь коэффициентом фильтрации
К/ (табл. 6).

Конечный результат строительства сооружений — получе-
ние герметичного сооружения. Поэтому водонепроницаемость
образцов бетона не так важна, как контроль состояния конст-
рукции на площадке.

На действующих объектах обычно для определения водоне-
проницаемости используются методики косвенного и прямого
исследования бетона в конструкциях, например тест Карстена,
или методика и прибор, разработанные Р. Торрентом. В послед-
нем случае критерием оценки качества бетона служит его газо-
проницаемость (табл. 7).

Таблица 6

Зависимость качества бетона от его проницаемости
(ГОСТ 12730.5—84)

Качество бетона	Проницаемость	Коэффициент фильтрации К/, см/с
Хорошее	Низкая	< Ю’10
Среднее	Средняя	1О~10— Ю’8
Плохое	Высокая	> 10~8
Зависимость качества бетона от его газопроницаемости
(по Р. Торренту)

Качество бетона	Г азопроницаемость	Газопроницаемость, м/с
Хорошее	Низкая	< 2-10-18
Среднее	Средняя	2-Ю’18—2-Ю’17
Плохое	Высокая	> 21017

По газопроницаемости оценить качество бетона также воз-
можно, определив диффузию газа, проходящего через бетон.
Диффузия газа (кислорода), определенная на образцах на 28-й
день твердения при 55 %-ной относительной влажности и дав-
лении 0,5 МПа, является показателем проницаемости, а следова-
тельно, и качества бетона (табл. 8).

Чрезвычайно важный показатель качества бетона — его
стойкость к диффузии ионов хлора. Наличие плотного бетона,
минимально пропускающего хлориды, является основным пока-
зателем качества железобетона, испытывающего воздействие
солей (табл. 9). Это чрезвычайно важно при проектировании та-
ких конструкций, как плиты мостов и автостоянок, элементы
обделки транспортных тоннелей и пр.

Коэффициент диффузии хлоридов в бетоне изменяется при
его твердении и наборе прочности. Причем чем выше прочность
и дольше время твердения при нормальном влажностном режи-
ме, тем меньше коэффициент диффузии (табл. 10).

Таблица 8

Зависимость качества бетона от диффузии газа (кислорода)

Качество бетона	Проницаемость	Коэффициент диффузии газа, м2/с
Хорошее	Низкая	<5-10“8
Среднее	Средняя	5 10~8—50-10-8
Плохое	Высокая	>50-10’8
Зависимость качества бетона от коэффициента
диффузии хлоридов

Качество бетона	Проницаемость	Коэффициент диффузии хлоридов, м7с
Хорошее	Низкая	< НО’12
Среднее	Средняя	11СГ12—5-1СГ12
Плохое	Высокая	>5-10’12

Таблица 10

Зависимость коэффициента диффузии хлоридов
от прочности и времени твердения бетона [8]

Время твердения бетона, сут.	Прочность на сжатие, МПа	Коэффициент диффузии хлоридов, м2/с-10“12
3	45,3	19,5
7	52,6	13,9
14	59,5	8,6
28	68,6	6,2

Излишняя пористость и проницаемость конструкций явля-
ются серьезным дефектом, который может привести к ускорен-
ному износу.

При эксплуатации сооружений из железобетона большое
значение приобретает контроль за электрохимическими процес-
сами, которые могут привести к коррозии арматуры и разруше-
нию конструкций. На скорость протекания этих процессов в
значительной степени влияют свойства бетона. Контролируются
изменения коррозионного потенциала арматуры, величины тока
и электрического удельного сопротивления.

Согласно А8ТМ С876 вероятность коррозии арматуры в бе-
тоне меняется с изменением потенциала арматуры (табл. И).
Вероятностная оценка коррозии арматуры связана с тем, что на
изменение электродного потенциала могут оказать влияние такие
24
Показание электродного потенциала бетона по сравнению с электродом С118О4, мВ	Прогнозируемая коррозионная активность
Менее отрицательное, чем -200	90—95 % вероятности отсутствия коррозии
-200... -350	До 50 % вероятности коррозии
Более отрицательное, чем -350	90—95 % вероятности коррозии

свойства бетона, как его влажность, засоленность, изменение
пористости, наличие загрязненной поверхности и т.д. Обычно
для того чтобы убедиться в правильности оценки состояния ар-
матурного каркаса, в бетоне, в местах, где производились изме-
рения потенциала, выборочно осуществляется вскрытие.

Для сравнения в табл. 12 приводятся стандартные диапазо-
ны значений потенциала арматурной стали в бетоне, который
находится в разном состоянии по влажности и засоленности (из-
мерено с помощью электрода СаЗОд [9]). Из табл. 12 видно, ка-
кое влияние на потенциал стали оказывает состояние бетона.

Вероятность коррозии арматуры в бетоне может также оце-
ниваться по изменению плотности тока (табл. 13).

Таблица 12

Стандартные диапазоны значений потенциала

стали (в мВ) в бетоне в сопоставлении с насыщенным
медно-сульфатным электродом

Состояние бетона	Потенциал стали, мВ
Водонасыщенный без кислорода	-900... -1000
Влажный, загрязненный хлоридами	-400... -600
Влажный без хлоридов	+100... -200
Влажный, карбонизированный	+100...-400
Сухой карбонизированный	- 200... 0
Сухой	0... +200
Диапазоны значений плотности коррозионного тока
и их влияние на вероятность коррозии арматуры в бетоне [10]

Плотность тока /кор, мА/см2	Скорость коррозии Укор, мм/год	Вероятность коррозии
<0,1	< 0,001	Пренебрежимо малая
0,1—0,5	0,001—0,005	Низкая
0,5—1	0,005—0,010	Умеренная
> 1	>0,01	Высокая

Таблица 14

Плотность тока /кор, мА/см2	Вероятность коррозии
<0,2 0,2—1 1—10 > 10	Пассивное состояние каркаса  Низкая Умеренная Высокая

Более грубая оценка состояния железобетонных конструк-
ций по плотности тока приведена в табл. 14.

На вероятность наличия коррозии арматурного каркаса в
бетоне указывает величина электрического удельного сопротив-
ления. По европейским нормативам, существует определенная
зависимость между электрическим удельным сопротивлением
бетона и опасностью возникновения в нем коррозии арматуры
(табл. 15).

Аналогично европейским рекомендациям американские нор-
мативы оценивают вероятность скорости протекания коррозии
арматуры в бетоне в зависимости от изменения его электриче-
ского удельного сопротивления (табл. 16).

Из табл. 15 и 16 видно, что при электрическом удельном
сопротивлении бетона р < 10 кОм см опасность и вероятность
увеличения скорости коррозии металла в бетоне значительно
возрастают.
Зависимость между электрическим удельным сопротивлением
бетона и вероятностью коррозии арматуры [10]

Электрическое удельное сопротивление бетона р, кОм-см	Вероятность коррозии
> 100	Пренебрежимо малая
100—50	Низкая
50—10	Умеренная
< 10	Высокая

Таблица 16

Зависимость между электрическим удельным сопротивлением
и скоростью коррозии депассивированной стальной арматуры [8]

Электрическое удельное сопротивление бетона р, кОм-см	Вероятность скорости коррозии
<5	Очень высокая
5—10	Высокая
10—20	Низкая/средняя
>20	Низкая

Согласно Британскому стандарту В81881, ч. 201, при высо-
ком удельном сопротивлении (р > 12 кОм-см) скорость коррозии
может быть минимальной. В том случае, если удельное сопро-
тивление бетона находится в средних пределах (12 кОм-см), кор-
розия протекает с незначительной скоростью; при р < 8 кОм-см
скорость коррозии может быть высокой.

Как видно из табл. 15 и 16, влажность бетона оказывает зна-
чительное влияние на его удельное сопротивление. По мере воз-
растания относительной влажности и содержания влаги в бетоне
удельное сопротивление уменьшается.

Увеличение концентрации ионов хлора также может приво-
дить к снижению удельного сопротивления бетона. Можно
предположить, что при всех прочих равных условиях скорость
коррозии металла в бетоне возрастает при повышении концен-
трации хлоридов.
Браун предложил основу для расчетов, в которых учитыва-
ется диффузия хлоридов и коррозия стали. Он определил два
критических срока в периоде эксплуатации сооружения: Т\ и
(Т\ — срок от укладки свежеприготовленного бетона до начала
коррозии; Т2 — срок от начала коррозии до возникновения раз-
рушений и повреждений). Он также определил критическую
концентрацию хлоридов, составляющую 0,4 % СГ по массе це-
мента, и критическое падение удельного сопротивления бетона
от > 20 до 5—10 кОм-см [10].

Следует отметить, что максимальная скорость проникнове-
ния хлоридов в бетон, а также их переход из связного состояния
в свободное при карбонизации достигается при циклическом
воздействии сухих и влажных условий. Поэтому можно считать,
что скорость коррозии арматуры зависит от температуры, нали-
чия кислорода, количества циклов воздействия влажных и сухих
условий, наличия хлоридов и рН бетона.

Как указывалось выше, определение состояния арматуры в
бетоне с использованием методов контроля потенциала, сопро-
тивления и силы тока имеет вероятностный характер. Поэтому
для получения более точных данных нужно выполнить выбо-
рочные вскрытия арматуры, которые покажут ее реальное со-
стояние.

1.3.	МЕРОПРИЯТИЯ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ
УМЕНЬШЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ДЕФЕКТОВ,
ПОЛУЧАЕМЫХ ПРИ УКЛАДКЕ И ТВЕРДЕНИИ
БЕТОНА И РЕМОНТНОГО РАСТВОРА

Как при производстве строительных работ, так и при вы-
полнении ремонта существуют определенные мероприятия,
улучшающие качественные показатели бетона.

Для снижения проницаемости и повышения плотности бе-
тона и ремонтного раствора:

•	применяются химические добавки, способствующие
снижению В/Ц, регулирующие образование замкнутых
пор, обеспечивающие устойчивость к замораживанию/
оттаиванию, изменяющие гидратацию силиката кальция
на начальной стадии гидратации цемента и образования
гелевых пор; кроме этого необходимо уделять серьезное
внимание условиям схватывания и твердения бетона;

•	используются цементы на шлаковой основе;

•	вводятся минеральные пуццолановые добавки-уплотни-
тели, микрокремнезем, зола-унос, молотый доменный
шлак, которые реагируют с высвобождающимся в про-
цессе гидратации цемента гидроксидом кальция, образуя
нерастворимые гидраты силиката и алюмината кальция,
блокируют поры и капилляры, которые предопределяют
характеристики переноса, т.е. диффузию газов и ионов,
капиллярное всасывание воды и проникновение жидко-
стей и газов в бетон и раствор.

1.3.1.	Влияние на структуру бетона и ремонтного
раствора водоцементного отношения

Известно, что водоцементное отношение (В/Ц) является клю-
чевым параметром формирования капиллярной пористости. На
рис. 3 показан пример капиллярного всасывания, где сорбцион-
ная способность представлена на графике в соотнесении с водо-
цементным отношением. Для воды увеличение водоцементного
отношения с 0,4 до 0,7 эквивалентно увеличению сорбционной
способности в 8 раз.

Влияние водоцементного отношения на водопроницаемость
описывается следующим уравнением:

= 2,8- 1О“10

(5)

где К/ — коэффициент фильтрации, м/с; В/Ц — водоцементное
отношение.

Из формулы ясно, что увеличение В/Ц отношения на 10 %
(с В/Ц = 0,4 до В/Ц = 0,45) приводит к возрастанию К/ на 80 %.

Как видно из рис. 4, коэффициент диффузии газов через бе-
тон также в большой степени зависит от водоцементного отно-
шения. Несмотря на то что исследованы пары некоторых орга-
нических жидкостей, было отмечено возрастание коэффициента
диффузии на 1—2 порядка величины при увеличении водоце-
ментного отношения с 0,4 до 0,7 (см. рис. 4).

Водоцементное отношение

Рис. 4. Коэффициент диффузии в соотнесении с водоцементным отно-
шением для четырех видов пара:

1 — гексан; 2 — гептан; 3 — ацетон; 4 — этанол
Коэффициент диффузии кислорода измерялся в бетоне на
основе портландцемента с водоцементным отношением 0,4; 0,6
и 0,8 и составил соответственно 0,75; 3,10 и 5,70-10~9 м2/с [12].

1.3.2.	Влияние шлаковых цементов и добавок
на основе шлака на структуру бетона и ремонтного
состава, а также защиту арматуры

Тип вяжущего оказывает существенное влияние на характе-
ристики переноса в бетоне и ремонтных составах влаги и газов.
Смеси на шлаковом цементе при выдерживании в течение 7 су-
ток имеют больший коэффициент диффузии кислорода по срав-
нению с составами на портландцементе. Условия хранения ма-
териалов играют важную роль вследствие различного водона-
сыщения мелких капиллярных пор. В случае хранения образцов
бетона и ремонтного раствора при относительной влажности
95 % коэффициент диффузии кислорода снижался почти на два
порядка по сравнению с хранением при относительной влажно-
сти 65 %. Значительное влияние на диффузию хлоридов было
отмечено при введении в бетон и ремонтный состав добавок мо-
лотого гранулированного шлака. Из рис. 5 следует, что добавка

Добавка молотого гранулированного доменного шлака, % по массе

Рис. 5. Влияние добавки молотого гранулированного доменного шла-
ка на коэффициент диффузии ионов натрия и хлора [12]
молотого гранулированного доменного шлака в бетон на обыч-
ном портландцементе значительно влияет на величину коэффи-
циента диффузии ионов №+ и СГ.

При добавке молотого гранулированного доменного шлака
до 20 % массы цемента этого влияния не наблюдается, но более
высокое ее содержание приводило к резкому снижению коэф-
фициента диффузии. В [12] дано алгебраическое выражение,
описывающее влияние добавки молотого гранулированного до-
менного шлака в бетоне на коэффициент диффузии, который в
этом случае определяется уравнением

Г> = 85,7^10“12, м2/с.	(6)

Л,

Уравнение (6) действительно в диапазоне от -20 до +50 °С.
Коэффициент диффузии при 50 °С примерно в 4 раза больше,
чем при 20 °С, и составляет всего лишь одну десятую его вели-
чины при -20 °С. Параметр 2^ зависит от температуры, как по-
казано в табл. 17.

Параметр характеризует энергию количества реакций,
которые могут происходить при взаимодействии с хлоридами.
Ри был определен для различных видов цемента и добавок.
Часть полученных значений Лу представлена в табл. 18.

Видно, что параметр Ри значительно изменяется в зависи-
мости от водоцементного отношения применяемой смеси. Из
табл. 18 следует, что при повышении водоцементного отноше-
ния с 0,4 до 0,7 коэффициент диффузии увеличивается в три раза,
а добавление 70 % молотого гранулированного доменного шла-
ка снижает коэффициент диффузии примерно в 1000 раз для во-
доцементного отношения, равного 0,4, и примерно в 18 раз для

Таблица 17

Зависимость параметра коэффициента диффузии
от температуры

Температура, °С	-20	-10	0	10	20	30	40	50
7/7	0,11	0,20	0,36	0,61	1,00	1,58	2,43	3,67
Зависимость параметра коэффициента диффузии
от водоцементного отношения

Тип цемента	Параметр при водоцементном отношении			
	0,4	0,5	0,6	0,7
Портландцемент 35 с содержа- нием 1 % С3А	14	12	9	5
Портландцемент 35 с содержа- нием 7 % С3А	71	61	43	24
Портландцемент 35 с содержани- ем 1 % С3А и 20 % молотого гра- нулированного доменного шлака	17	14	12	6
Портландцемент 35 с содержани- ем 1 % С3А и 70 % молотого гра- нулированного доменного шлака	1714	1071	428	107
Портландцемент 35 с содержани- ем 1 % С3А и 30 % золы-уноса	66	48	32	19
Портландцемент 35 с содержа- нием 1 % С3А и 30 % трасса	19	14	12	8

водоцементного отношения, равного 0,7. Очевидно также влия-
ние содержания в цементном клинкере СзА. Воздействие добав-
ки молотого гранулированного доменного шлака на перенос
хлоридов состоит не только в снижении коэффициента диффу-
зии, но и в повышении связывания хлоридов за счет их реакции
с его составляющими.

1.3.3.	Использование добавки золы-уноса

для уплотнения структуры состава
и защиты арматуры

Определенное воздействие на качественные показатели со-
ставов на основе цемента оказывает введение добавки золы-
уноса. По данным литературных источников оценено ее влия-
ние на коэффициент диффузии хлоридов. На рис. 6 представлен
100

Рис. 6. Коэффициент диффузии хлоридов как функция возраста бето-
на и содержания добавки золы-уноса (растворы 21 и Р2 (В/Ц + 0,5/) =

= 0,5):

1 — 100 % 21; 2 — 20 % Г2; 3 — 40 % Е2; 4 — 60 % П

коэффициент диффузии хлоридов как функция возраста и со-
держания добавки золы-уноса. График 21 характеризует образец
из раствора на основе портландцемента, а — при величине
добавки золы-уноса. Отчетливо видно, что добавление 20 % зо-
лы-уноса снижает коэффициент диффузии хлоридов примерно в
20 раз, а добавление 40 % — примерно в 30 раз по сравнению с
составом на обычном портландцементе. Видно также, что уве-
личение времени гидратации оказывает благотворное воздейст-
вие, уменьшая коэффициент диффузии хлоридов.

Использование более плотного состава уменьшает количе-
ство влаги в конструкции, делая ее более стойкой к воздействию
электрохимической коррозии на арматурный каркас. Обычно в
более плотном составе вероятность электрохимической корро-
зии металла ниже, чем в обычном. Аналогичное влияние уплот-
нения структуры сказывается на диффузии агрессивных ве-
ществ, например хлоридов.
Рис. 7. Коэффициент диффузии хлоридов для бетонов с добавками золы-
уноса и шлака в зависимости от изменения электрического удельного
сопротивления через 28,90,360,730 дней (соответственно 1,2,3,4)

Из рис. 7 видно, что при уменьшении коэффициента диффу-
зии хлоридов электрическое удельное сопротивление субстрата
возрастает, что верно для составов с содержанием золы-уноса
или молотого гранулированного доменного шлака. Исследова-
ния проводились для образцов бетона с В/Ц = 0,4; 0,5; 0,6 при
хранении их при 20 °С и относительной влажности 80 %, а так-
же для образцов, погруженных в воду. Образцы испытывались
через 28, 90, 360 и 730 суток [12].

Можно сделать вывод о том, что система пор в бетоне
уменьшается при добавлении молотого гранулированного до-
менного шлака, золы-уноса или трасса. Коэффициент диффузии
при этом снижается до 100 раз и одновременно с этим повыша-
ется электрическое удельное сопротивление раствора и бетона.
Кроме этого положительное влияние оказывают также снижение
водоцементного отношения и период выдерживания бетона [12].

1.3.4.	Применение бетона с высокими
эксплуатационными качествами

В последние годы при строительстве и ремонте все больше
используются бетоны и растворы с высокими эксплуатацион-
ными качествами.
Термин «высокие эксплуатационные качества» использует-
ся главным образом в сочетании с «высокой прочностью». Ев-
ропейский стандарт ПШ ЕМ 206 определяет бетон, который по
классу прочности превышает С50/60, как высокопрочный бетон.
Однако помимо прочности, высокие эксплуатационные качества
предусматривают также и другие свойства, такие, например, как
очень хорошая удобоукладываемость, непроницаемость для
вредных веществ и высокая огнестойкость. Бетон и ремонтный
раствор с высокими эксплуатационными качествами обычно из-
готавливается с низким водоцементным отношением и очень
часто с добавлением микрокремнезема.

Микрокремнезем представляет собой чрезвычайно тонко-
зернистый материал с размером частиц менее 0,2 мкм. Он со-
стоит из некристаллического кремнезема, который реагирует с
Са(ОН)г, образующимся во время реакции гидратации порт-
ландцементного клинкера. Благодаря тонкозернистости вяжу-
щего плотность бетона увеличивается. Бетон и раствор с содер-
жанием микрокремнезема и одновременно с низким водоце-
ментным отношением может изготавливаться только с исполь-
зованием эффективных пластифицирующих добавок, позво-
ляющих обеспечить требуемую удобоукладываемость. Стан-
дартный состав бетона класса прочности С100/115 представлен
в табл. 19.

Структура такого бетона имеет лишь небольшое количество
капиллярных пор и поэтому является достаточно непроницае-
мой. Однако она не оказывает серьезного сопротивления диф-
фузии хлоридов. На рис. 8 приводится пример распределения
хлоридов по толщине бетона после 6 месяцев воздействия мор-
ской воды.

Из рис. 8 видно, что распределение хлоридов по глубине бе-
тона примерно одинаково как для бетона на обычном портланд-
цементе, так и для бетона с добавкой микрокремнезема. Было
проведено исследование водопроницаемости и диффузии водя-
ного пара для бетона с высокими эксплуатационными качества-
ми, водоцементным отношением 0,33 и 0,37 и содержанием
15 % микрокремнезема относительно содержания цемента. Про-
ницаемость колебалась от 1,0 до 1,5-10-14 м/с, а коэффициент диф-
36
Стандартный состав высокопрочного бетона

Компонент	Масса, кг (на 1 м3)
Портландцемент	450
Микрокремнезем	45
Вода	148
Пластифицирующая добавка	23
Добавка-замедлитель	2
Песок 0—2 мм	829
Дробленый заполнитель:	
2—5 мм	270
5—8 мм	207
8—11 мм	353
11—16 мм	415
Отношение вода*/(цемент + микрокремнезем) (В/Ц + МК)	0,33
* Вода пластифицирующей добавки была введена вместе ( воды затворения.	? 65 %-ным объемом

фузии составлял от 1,0 до 1,5-10“7 м2/с. Эти значения были при-
мерно в 5 раз ниже, чем значения у бетона с водоцементным от-
ношением 0,45. Обычно добавка микрокремнезема не должна
превышать 10 % массы цемента. Большее ее количество приве-
дет к значительному снижению рН бетона.

Совершенно новым поколением бетона с высокими экс-
плуатационными качествами является бетон со сверхвысокими
эксплуатационными качествами или реакционно способный по-
рошкообразный бетон, обеспечивающий минимальные значения
диффузии влаги, СО2, СГ, что меньше на несколько порядков,
чем у обычного бетона. Этот особый бетон еще находится на
стадии разработки [11].
4

Глубина бетона от поверхности, мм

Рис. 8. Распределение хлоридов в бетоне с наличием и/или отсутстви-
ем добавки микрокремнезема [12]:

1 — обычный портландцемент, 1 сутки выдерживания; 2 — обычный
портландцемент, 28 суток выдерживания; 3 — бетон с микрокремне-
земом, 1 сутки выдерживания; 4 — бетон с микрокремнеземом, 28 суток
выдерживания

1.3.5.	Использование тиксотропной
самоуплотняющейся бетонной смеси
для повышения плотности и защиты арматуры

Тиксотропная самоуплотняющаяся бетонная смесь — это
бетон, в котором содержится больше тонкозернистого материа-
ла, чем у обычного бетона. Его можно охарактеризовать как
двухфазный материал, одна фаза которого представляет собой
цементное тесто, а другая - заполнители. Цементное тесто обо-
гащается порошкообразным известняком, микрокремнеземом,
золой-уносом, пластификатором, добавками, регулирующими
вязкость, и, возможно, добавкой-замедлителем схватывания или
38
твердения. Существуют три вида самоуплотняющейся бетонной
смеси: порошкового типа; типа веществ, регулирующих вяз-
кость; смешанного типа. Смесь типа веществ, регулирующих
вязкость, стоит ближе всего к обычному бетону, а для смеси по-
рошкового типа требуется около 35 % цементного теста по объ-
ему. Смешанный тип занимает промежуточное положение.

Что касается защиты арматуры в бетоне от коррозии, необ-
ходимо еще проводить оценку свойств переноса влаги и газов, а
также щелочности, которая не отличается от этого показателя
обычного бетона, поскольку используются те же виды и при-
мерно такое же количество цемента. Свойства переноса влаги и
газов у этих составов главным образом зависят от водоцемент-
ного отношения и, следовательно, от класса прочности, а также
от типа вяжущего, и если они такие же, как у обычного бетона,
свойства переноса влаги и газов не имеют значительных отличий.

1.3.6.	Применение опалубки с регулируемой
проницаемостью для уплотнения

защитного слоя бетона

В последнее время для повышения плотности и качества
защитного слоя бетона стали применяться опалубки с регули-
руемой проницаемостью, имеющие в своей конструкции комби-
нированный фильтр и дрену, которые поддерживаются обычной
опалубочной формой. Они представляют собой специально раз-
работанные текстильные материалы. Толщина материала со-
ставляет менее 2,5 мм. У волокна размеры пор должны быть ме-
нее 0,05 мм, чтобы задерживалось большинство мелких частиц
цемента и вместе с тем стало возможным регулировать удаление
избыточной воды с поверхности раздела бетона/опалубки. Схе-
ма действия опалубки с регулируемой проницаемостью пред-
ставлена на рис. 9.

Видно, что излишек воды удаляется под действием сил тя-
жести, а воздух движется вверх и выходит. В результате зона
защитного слоя бетона (около 20 мм) имеет сравнительно низкое
содержание воды и, вследствие этого, более низкое водоцемент-
ное отношение. Пористость в этой зоне снижается, а содержание
1

Рис. 9. Схема действия опалубки с регулируемой проницаемостью [12]:

1 — движение воды; 2 — бетон; 3 — опалубка; 4 — геотекстиль

цемента немного выше, чем в основном массиве бетона. Пустот
и раковин в этом случае удается избежать. Все эти факторы при-
водят к повышению качества защитного слоя бетона и способ-
ствуют увеличению его долговечности.

Испытания, проведенные на бетоне с такой системой опа-
лубки, свидетельствовали о снижении коэффициента диффузии
хлоридов на 62 % и уменьшении глубины карбонизации до нуля
по прошествии 3 месяцев. В другой серии испытаний был сде-
лан вывод о том, что скорость диффузии хлоридов и загрязнения
хлоридами защитного слоя снизилась приблизительно в 2-3 раза
по сравнению с использованием обычной непроницаемой опа-
лубки.

Что касается коррозии арматурных стержней, то при исполь-
зовании опалубки с регулируемой проницаемостью срок до дос-
тижения потенциала коррозии увеличивался примерно в 2-3 раза.
Другие литературные источники также указывают на то, что ко-
эффициенты диффузии хлоридов для бетона с водоцементным
40
отношением 0,43 уменьшались в зависимости от типа опалубки.
Средний коэффициент диффузии хлоридов контрольного бетона
с портландцементом (СЕМ II) составлял 25,6-10-12 м2/с, в то
время как бетон из опалубки с регулируемой проницаемостью
имел коэффициент диффузии хлоридов 16,7-10-12 м2/с [12].

Кроме показателей качества, так или иначе связанных с по-
ровой структурой бетона, значительное, а иногда и основное
влияние на долговечность конструкций оказывает трещинова-
тость. Она чаще всего становится первопричиной появления и
накопления различного вида повреждений в бетоне.

Существует трещиноватость «врожденная», то есть имею-
щая место при изготовлении и твердении бетона, а есть и при-
обретенная за время эксплуатации из-за проектных нагрузок и
воздействия окружающей среды, а также реакций, происходя-
щих в самом бетоне.

1.4. ВОЗНИКНОВЕНИЕ ТРЕЩИН
В БЕТОНЕ

Трещины возникают в бетоне как во время строительства
или ремонта, так и во время эксплуатации сооружений.

При диагностике конструкций, необходимой для установ-
ления причины разрушения и определения объемов поврежде-
ний и ремонтных работ, трещины в бетоне обычно классифици-
руют по ширине раскрытия.

Волосные и очень тонкие трещины имеют раскрытие от
0,05 до 0,1 мм и обычно не оказывают влияние на коррозию ар-
матуры. Наблюдать их можно при хорошей освещенности по-
верхности бетона или после увлажнения, когда поверхность бе-
тона высыхает быстро, а трещины долго остаются влажными.

Тонкие трещины имеют раскрытие от 0,1 до 0,3 мм. Их
можно видеть на поверхности бетона. Они не оказывают серьез-
ного влияния на коррозию арматуры, но могут способствовать
ее возникновению.

К трещинам средней ширины обычно относятся те, которые
имеют величину от 0,3 до 1 мм. Они хорошо заметны на по-
верхности бетона и способствуют коррозии арматуры. Ширина
таких трещин, как правило, изменяется в зависимости от нали-
чия и расположения арматурного каркаса.

Очень широкие трещины имеют раскрытие более 1,0 мм и
видны на поверхности бетона даже издалека. Они оказывают
серьезное влияние на коррозию арматурного каркаса [13].

Интересные данные по классификации дефектов в бетоне, в
том числе и трещин, приведены в табл. 20. Она иллюстрирует,
что степень поврежденности различных конструкций в общих
чертах может быть охарактеризована по величине дефектов
(ширина раскрытия и количество трещин, размер раковин и от-
колов, наличие ржавых пятен). Видно, насколько изменяются
требования к возможному раскрытию трещин для конструкций
из неармированного, армированного и преднапряженного бетона.

Таблица 20

Примеры классификации дефектов (по данным К1ЬЕМ ТС 104)

Вид повреждений	Степень повреждений				
	1 (очень незначи- тельные)	2 (незначи- тельные)	3 (умерен- ные)	4 (серьезные)	5 (очень серьезные)
Трещины в преднапря- жением бе- тоне из-за приложения избыточных нагрузок Трещины в железобето- не из-за при- ложения избыточных нагрузок  Трещины в неарми- рованном бетоне	Ширина <0,05 мм  Ширина < 0,1 мм  Ширина < 1 мм	Ширина 0,05-0,1 мм  Ширина 0,1-0,3 мм  Ширина 1-10 мм	Ширина 0,1-0,3 мм  Ширина 0,3-1 мм  Ширина 10-20 мм	Ширина 0,3-1 мм  Ширина 1-3 мм с неболь-  шими от- колами  Ширина 20-25 мм	Ширина 1-3 мм с неболь- шими от- колами  Ширина > 5 мм с распро- странен- ными от- колами  Ширина > 25 мм с отколами
Окончание табл. 20

Вид повреждений	Степень повреждений				
	1 (очень незначи- тельные)	2 (незначи- тельные)	3 (умерен- ные)	4 (серьезные)	5 (очень серьезные)
Усадочные и осадоч- ные трещи- ны	Одна малень- кая тре- щина	Несколь- ко ма- леньких трещин	Много малень- ких тре- щин	Мало больших трещин	Много больших трещин
Проявления коррозии арматуры	Едва за- метны	Светлые ржавые пятна	Темные ржавые пятна	Темные ржавые пятна и трещины вдоль арматуры	Темные ржавые пятна и отколы вдоль арматуры
Раковины	То же	Заметны	Отвер- стия до 010 мм	Отвер- стия 0 10- 50 мм	Отверстия более 0 50 мм
Отколы	— —	Явно за- метны	Крупнее, чем зерна крупного заполни- теля	Участки размером до 150 мм	Участки размером более 150 мм

Выявление причин образования трещин в конструкциях и
сооружениях имеет большое значение с точки зрения повыше-
ния качества и эффективности строительных и ремонтных ра-
бот.

В табл. 21 приводятся вероятные сроки появления трещин и
других дефектов различного типа, в той или иной степени свя-
занных с наличием трещин в бетоне.

У трещин может быть различная конфигурация, размеры в
плане и по глубине. Очень важно точно определить время воз-
никновения трещин для установления причины их появления,
что в дальнейшем будет способствовать разработке решений
по их устранению. Даже по характеру появления и расположения
Таблица 21

Стандартные сроки появления дефектов
при производстве строительных работ [7]

Тип дефекта	Стандартный срок появления
Трещины от пластической осад- ки*	От 10 мин до 3 ч
Трещины от пластической усад- ки*	От 30 мин до 6 ч
Волосные трещины	От 1 до 7 дней, иногда намного позже
Трещины от температурной усад- ки на раннем этапе*	От 1 дня до 2—3 недель
Трещины от длительной усадки при высыхании	От нескольких недель или месяцев до нескольких лет
Строительные дефекты*	После снятия опалубки
Трещины от химического воздей- ствия (включая воздействие хло- ридов и сульфатов)	От нескольких месяцев до не- скольких лет, в зависимости от материалов
Трещины от воздействия циклов замораживания/оттаивания	После первой суровой зимы с большим количеством переходов температуры через 0 °С
Трещины в результате нагружения конструкций	Скорее всего, через несколько месяцев; возможно, намного позд- нее
Трещины в результате темпера- турных деформаций (сезонных)	Вероятно, до года, но, возможно, и позже
Трещины в результате коррозии арматуры*	Несколько лет, но, возможно, и раньше
Трещины в результате воздейст- вия от пожара**	После сильного пожара с темпера- турой более 500 °С и временем более 30 мин
*	Зависит от величины и качества защитного слоя бетона.  *	* После образования эти дефекты далее не развиваются.	
Рис. 10. Примеры образования трещин в сооружении [7]

трещин в пространстве можно определить, чем вызвано их воз-
никновение. Например, образование трещин при пластической
усадке обычно носит неупорядоченный характер, тогда как тре-
щины, полученные вследствие коррозии арматуры, проходят по
линиям ее размещения в бетоне.

На рис. 10 можно видеть, где и как происходит формирова-
ние большинства типов трещин в сооружениях во время строи-
тельства и эксплуатации:

1	— трещины в швах опорной конструкции под монолитным же-
лезобетонным перекрытием (см. рис. 10);

2	— наклонные трещины в приопорных зонах, вызванные сило-
выми воздействиями;

3	— трещины в нижней грани конструкции под монолитным же-
лезобетонным перекрытием;

4	— «некачественный», т.е. неэффективный, деформационный шов;

5	— нормальные трещины в растянутой зоне при изгибе, вызван-
ные силовыми воздействиями;

6	— пятна ржавчины;

7-7, 7-2, 7-3 — трещины от пластической осадки бетонной смеси;
8-1, 8-2, 8-3 — трещины от пластической усадки бетона;

9-1, 9-2 — трещины от температурной усадки на раннем этапе
твердения бетона;

10 — трещины от длительной усадки при высыхании бетона;

11-1, 11-2 — волосные трещины;

12-1, 12-2 — трещины от коррозии арматуры;

13 — трещины от реакции между щелочными составляющими
цемента и кремнеземом заполнителя в бетоне.

1.4.1.	Трещины от пластической осадки

Движение воды вверх при укладке бетонной смеси в опа-
лубку кроме формирования поровой структуры может приво-
дить к появлению трещин от пластической осадки. По мере того
как вода перемещается вверх, более плотные составляющие бе-
тонной смеси сдвигаются вниз. Этот процесс называется седи-
ментацией. Его необходимо рассматривать с учетом состава бе-
тона, В/Ц, наличия и качества арматурного каркаса. Пластичный
бетон распределяется поверх отдельных арматурных стержней
верхнего ряда каркаса, что вызывает напряжение в поверхност-
ном слое. Трещины в этом случае могут формироваться на рав-
ном расстоянии друг от друга и часто встречаются в сочетании с
пустотами, которые образуются под стержнями (рис. 11). Появ-
ление таких трещин происходит через несколько часов. Если
стержни в верхнем слое арматуры расположены близко друг от
друга, весь поверхностный слой бетона может удерживаться на
арматуре, в то время как находящийся ниже бетон оседает. Это
может привести к горизонтальному нарушению сплошности по-
верхностного слоя в зоне частого размещения стержней арма-
турного каркаса, уменьшению когезии бетона и фактической
утрате качества защитного слоя.

Характер трещин, связанных с пластической осадкой, зави-
сит от того, какие элементы внутри бетона служат препятствием
для перемещения смеси вниз. Наиболее распространенная си-
туация связана с тем, что свобода перемещения смеси ограничи-
вается арматурой или закладными элементами, но на этот про-
цесс оказывают влияние, безусловно, и крупность заполнителя,
конструктивные особенности элемента и др. Трещины возникают
1

а) Формирование структуры бетона

Рис. 11. Образование трещин при пластической осадке:

1 — перемещение бетонной смеси; 2 — движение воды в бетоне; 3 —
трещина от пластической осадки; 4 — арматурные стержни; 5 — раковина
(водяная линза) под арматурным стержнем; 6 — величина осадки
поверхности бетона (см. рис. 12)
на лицевой поверхности и обычно следуют по направлению
самых верхних стержней, образуя картину параллельных линий
значительной длины. Возможно образование трещин меньшей
длины поверх стержней, проходящих в поперечном направле-
нии. Ширина трещин, как правило, составляет 1 мм у поверхно-
сти, и обычно они идут в глубину к арматурным стержням (см.
рис. И, 12). Осадка бетона может также способствовать появле-
нию видимой волнистости на его поверхности, выпуклые части
которой проходят над верхними арматурными стержнями.

Иногда трещины от пластической осадки могут образовать-
ся на вертикальной поверхности, в местах, где арматура ограни-
чивала свободное перемещение бетонной смеси внутри опалуб-
ки. В таких случаях возможно образование трещин между ряда-
ми размещения арматуры.

Бетон при укладке может поддерживаться опалубкой, что
вызывает ограничение свободы его деформаций на участках
сопряжений с соседними элементами. Это часто происходит в
капителях колонн и приводит к образованию трещин, которые
обычно бывают горизонтальными (рис. 13) [7]. Их ширина со-
ставляет, как правило, 1 мм, и они могут проходить через все
поперечное сечение конструкции. Поскольку эти трещины обра-
зуются на очень ранних стадиях твердения бетона, они проходят
через цементный камень, а не через частицы заполнителя. Такая
картина может наблюдаться в капителях колонн, например в ре-
зервуарах чистой воды, выполненных из монолитного бетона.

Рис. 13. Образование трещин от пластической осадки в колоннах
1.4.2.	Трещины от пластической усадки

В течение нескольких первых часов после укладки бетон
остается пластичным и практически не имеет прочности. Вода в
нем может относительно свободно перемещаться. Наименее
плотные компоненты (воздух и вода) стремятся подняться
вверх, по направлению к поверхности, а более тяжелые мате-
риалы во время уплотнения перемещаются вниз под действием
силы тяжести. Перемещение воды вверх известно как «высту-
пание цементного молока на поверхности бетона». Вода, до-
шедшая до поверхности, испаряется. Это испарение происхо-
дит быстрее при высоких температурах и/или низкой влажно-
сти, особенно при наличии активного движения воздуха. Если
вода испаряется с поверхности быстрее, чем выступает на ней,
то ее уменьшение в бетоне приводит к снижению объема по-
верхностного слоя, который пытается дать усадку, но свобода
деформации ограничивается нижележащими слоями, не утра-
тившими еще влагу до такой же степени. В результате такого
ограничения свободы деформаций происходит развитие растя-
гивающих напряжений в поверхностном слое. Поскольку бетон
все еще находится в пластичном состоянии и имеет очень низ-
кую прочность, появляются трещины неправильной формы (рис.
14).

Ранние усадочные трещины чаще образуются в горизон-
тальных бетонных и железобетонных перекрытиях. Они начи-
наются в виде мелких трещин на поверхности и проходят затем,
как правило, вдоль арматуры в виде групп рядом лежащих тре-
щин (рис. 15).

Если расстояние между ними значительно, то больше ста-
новится и их ширина. Трещины, однако, ограничиваются глуби-
ной верхнего слоя бетона и чаще всего не доходят до арматур-
ного каркаса. Трещины от пластической усадки могут образовы-
ваться как в неармированном бетоне, так и в железобетоне. Они
обычно имеют ширину 1—2 мм, длину 300—500 мм и глубину
20—50 мм, но при определенных условиях могут проходить по
всей толщине элемента. Характер трещинообразования обычно
случайный, но на него может повлиять направление, в котором
а) Формирование структуры бетона (протекание процесса)

Рис. 14. Образование трещин от пластической усадки:

1 — испарение воды; 2 — усиления растяжения от усадки; 3 — движение
воды; 4 — трещины от пластической усадки
проводились отделочные работы (например, разглаживание ма-
териала).

Предотвратить образование подобных трещин можно пу-
тем уменьшения чрезмерного испарения воды с поверхности
бетона.

Поскольку трещины образуются в бетоне, когда цементный
камень еще находится в пластичном состоянии, они чаще всего
проходят через него, а не через частицы прочного заполнителя
(фото 1).

Практические рекомендации Американского института бе-
тона указывают на возможность усадки растворов и бетонов при
высыхании при скорости испарения воды с поверхности более
1 кг/м2/ч; усадка маловероятна при скорости испарения менее
0,5 кг/м2/ч (рис. 16).

Например, в тоннелях инженерных коммуникаций относи-
тельная влажность колеблется от 50 до 98 %, температура ре-
монтного раствора может изменяться от 15 до 40 °С, а скорость
движения воздуха при активном проветривании доходит до
25 км/ч (~ 7 м/с). Из рис. 16 видно, что один и тот же раствор
может в различных условиях быть практически безусадочным
или иметь значительную усадку.

Фото 1. Усадочная трещина в бетоне на раннем этапе твердения.
Трещина проходит по цементному камню [14]
Рис. 16. Зависимость скорости испарения воды с поверхности раство-
ра от различных условий эксплуатации [15]
1.4.3.	Трещины от температурной усадки
на раннем этапе твердения бетона

В ходе реакции гидратации между цементом и водой при
твердении бетона выделяется тепло. Его количество и скорость,
с которой тепло образуется, определяются типом цемента и тон-
костью его помола. Максимальная температура в данном случае
зависит от типа и содержания цемента, условий воздействия ок-
ружающей среды, геометрических характеристик строительных
элементов, материала и конструкции опалубки. Высокая темпе-
ратура окружающей среды ускоряет реакцию и приводит к бы-
строму повышению температуры разогрева бетона. Плиты,
имеющие большую площадь открытой поверхности, быстро те-
ряют тепло. Элементы с большим поперечным сечением отдают
тепло медленно и могут приобретать более высокую внутрен-
нюю температуру, чем элементы с меньшей площадью попереч-
ного сечения. Деревянная опалубка обеспечивает лучшую теп-
лоизоляцию, чем стальная, и поэтому при ее использовании
максимальные значения температуры разогрева смеси могут
оказаться выше.

По мере нагревания бетона происходит его расширение. Ес-
ли это расширение каким-то образом ограничивается, например
из-за наличия ранее забетонированных конструкций, то в «но-
вом» бетоне будут создаваться сжимающие напряжения. Эти
напряжения невелики и вследствие низкого модуля упругости у
«нового» бетона обычно релаксируются за счет ползучести. Как
только достигается максимальная температура бетона, а это
происходит через 12—18 часов после его укладки, бетон начи-
нает охлаждаться и уменьшаться в объеме. При наличии эле-
ментов большой толщины это происходит намного позже. Ог-
раничение температурной усадки является причиной развития
растягивающих напряжений и возникновения трещин. По-
скольку бетон, приобретающий большую прочность, обладает
меньшей возможностью релаксации напряжений за счет ползу-
чести, его модуль (модуль Юнга) возрастает и напряжения ста-
новятся значительными. Однако бетон все еще остается относи-
тельно непрочным при растяжении, и напряжения, вызываемые
ограничением температурной усадки, могут привести к появле-
нию трещин.

Последние также могут формироваться из-за разности тем-
ператур в элементах большой толщины, когда поверхностный
слой охлаждается и сжимается быстро, а деформации ограничи-
ваются центральной частью элемента, в которой все еще сохра-
няется тепло, и поэтому на поверхности конструкции могут об-
разоваться трещины. Когда температура по всему элементу по-
степенно становится однородной, поверхностные трещины
обычно закрываются. В больших по размерам элементах, как
правило, наблюдается ряд трещин в меньшем по размеру направ-
лении в горизонтальной и вертикальной плоскостях, но возмож-
но появление трещин и в протяженном по размеру направлении
(фото 2).

Трещины имеют тенденцию раскрываться шире вблизи уг-
лов, потому что в этих местах идет отдача тепла с двух или трех
поверхностей.

Классическим примером растрескивания от температурной
усадки на ранних стадиях твердения бетона могут служить конс-

Фото 2. Трещины, полученные на ранней стадии твердения бетона из-
за температурной усадки [16]
трукции стен, возводимых на ленточном фундаменте, укладка
бетона в котором производилась несколькими сутками ранее.
Жесткий ленточный фундамент ограничивает температурные
деформации в стене, способствуя образованию в ней трещин,
начиная с подошвы, которые распространяются приблизительно
вертикально и обычно проходят через все сечение конструкции
(см. рис. 10 и фото 3).

Трещины около конца зоны бетонирования могут быть на-
клонными и располагаться под углом приблизительно 45°. Рас-
стояние между трещинами и ширина их раскрытия зависят от
количества и расположения арматуры в бетоне. Поскольку эти
трещины образуются до достижения бетоном полной прочности,
они обычно проходят только через цементный камень, а не че-
рез заполнитель.

Фото 3. Трещины в стене от температурной усадки на раннем этапе
твердения. Трещины располагаются перпендикулярно плоскости,
ограничивающей перемещения конструкции [17]
1.4.4.	Волосные трещины

Образование волосных трещин может происходить как на
открытых поверхностях, так и на поверхностях, соприкасающих-
ся с опалубкой. Они возникают в тех случаях, когда наблюдаются
изменения в свойствах смеси вблизи поверхности или когда су-
ществует большой градиент влажности. Тип опалубки также име-
ет значение, поскольку он может влиять на проницаемость сфор-
мированной бетонной конструкции. Поверхности стальной, пла-
стмассовой или фанерной опалубки, которые являются гладкими
и имеют низкую проницаемость, повышают вероятность образо-
вания волосных трещин. Примером поверхностного слоя с раз-
ными влажностными характеристиками может служить верхняя
поверхность плиты, которая подверглась обработке затирочными
машинами так, что образовался слой цементного молока, у кото-
рого может быть более высокое содержание воды и цемента по
сравнению с основной массой бетона. Поверхность высыхает бы-
стрее внутреннего массива и начинает подвергаться воздействию
растягивающих сил. Волосные трещины могут появиться через
несколько дней после бетонирования, но могут возникнуть и в
любое время при соответствующих климатических условиях,
например в период низкой влажности. Часто образование волос-
ных трещин происходит на ранних стадиях эксплуатации элемен-
та, но обнаруживается только тогда, когда они становятся замет-
ными из-за загрязненности поверхности или фильтрации воды.

Их рисунок обычно представляет собой густую сетку не-
глубоких взаимосвязанных трещин с раскрытием до 0,1 мм, об-
разующих замкнутые полигональные контуры шириной около
10—75 мм. Глубина трещин незначительна и чаще всего состав-
ляет несколько миллиметров. Поскольку трещины этого типа
имеют малое раскрытие и неглубоки, они обычно не сказывают-
ся на долговечности конструкций.

1.4.5.	Трещины от длительной усадки
при высыхании бетона

Для того чтобы добиться требуемой удобоукладываемости
бетона и облегчить процесс его уплотнения, в бетонную смесь
56
вводят большее количество воды, чем необходимо для реакции с
цементом. Неиспользованная вода удерживается внутри капил-
лярных пор, которые образуются в цементном камне. Если на-
ходящийся в эксплуатации бетон подвергается воздействию
внешней среды с низкой относительной влажностью, то будет
происходить потеря влаги с поверхности, которая приводит к
его уменьшению в объеме, то есть к усадке при высыхании. Ес-
ли деформации усадки противодействует некоторый внутренний
или внешний ограничитель, в бетоне будут развиваться напря-
жения. В том случае, если эти напряжения превышают способ-
ность бетона к растяжению, в конструкции будут появляться
трещины. Особенно уязвимыми оказываются строительные эле-
менты малой толщины, имеющие значительную площадь по-
верхности, например плиты или тонкие ремонтные покрытия.
Усадка оказывает значительное влияние на долговечность ре-
монтных слоев и тонких покрытий, так как кроме появления
трещин она может способствовать формированию контактных
напряжений и отслоению от субстрата. Сроки, в которые появ-
ляются усадочные трещины в бетоне, зависят от скорости высы-
хания. При максимальной скорости развития трещин эти сроки
обычно составляют от нескольких месяцев до трех-четырех и
более лет после бетонирования. В США, например, при проек-
тировании сооружений усадка при высыхании учитывается на
период до 12 лет.

Величина усадки зависит не только от состава и свойств
раствора, но и от условий производства работ. Контролируя
диффузию влаги в конструкции, можно уменьшить последствия
от усадки.

Конечно, если выполнять все условия и рекомендации по
уходу за бетоном и растворами, то можно получить однородную
и минимальную усадку. Но на практике такого добиться невоз-
можно, так как при строительстве и ремонте сооружений многое
зависит от влажности и температуры воздуха, вентиляции, тем-
пературы бетона или раствора. Безусловно, многое зависит и от
культуры производства работ.

Величину усадки при высыхании стандартного бетона, у ко-
торого содержание воды составляет 190 л/м3, можно определить
по диаграмме на рис. 17.
Рис. 17. Оценка величины усадки при высыхании бетона [18]

Суммарная усадка тяжелого бетона, содержащего 300 кг
цемента в 1 м3, составляет 0,3—0,6 мм/м для небольших сече-
ний. Для больших сечений она может составить 40—50 % этой
величины.

Конечная усадка легкого бетона находится в пределах от
0,35 до 0,45 мм/м, при полном высыхании в сухих внутренних
помещениях это значение составит 0,3—1 мм/м.
В большинстве случаев растрескивание от длительной усад-
ки при высыхании можно объяснить уменьшением в объеме це-
ментного камня, но некоторые заполнители также оказывают
влияние на изменение влажности. Их необходимо использовать
с осторожностью, для того чтобы избежать нежелательной усад-
ки или расширения. Применение такого заполнителя может
приводить к сравнительно большим прогибам элементов во вре-
мя сезонного увлажнения/высыхания бетона.

Стандартного рисунка трещин от длительной усадки при
высыхании или набухании не существует, поскольку они обра-
зуются во всех местах, где происходит ограничение свободы
деформаций. Обычно трещины располагаются примерно под
прямым углом к направлению, в котором происходит ограниче-
ние свободы деформаций. Ширина трещин зависит от того, в
какой степени высох бетон, а также от длины элемента. По-
скольку трещины образуются после набора бетоном прочности,
они могут проходить и через непрочный заполнитель.

Появление трещин от усадки при высыхании наиболее ве-
роятно в следующих местах:

•	в фундаментных плитах, когда один линейный размер
намного превышает другой. Трещины образуются в се-
редине плиты, параллельно короткой стороне. Иногда
трещины образуются диагонально по углам;

•	в плитах перекрытия, опирающихся на жесткие опоры.
На расположение трещин могут оказывать влияние пус-
тоты, полости и проемы в конструкции;

•	в поперечном сечении конструкции — при значительных
изменениях размеров.

Величину раскрытия трещин от длительной усадки можно
контролировать количеством и расположением арматурного кар-
каса. В ремонтных составах величина раскрытия трещин может
быть минимизирована за счет введения фибры.

1.4.6. Деформации при увлажнении
и высыхании бетона

Набухание бетона при воздействии влаги может рассматри-
ваться как обратный процесс усадки. При поглощении воды
объем цементного камня увеличивается. Для тяжелого бетона
это увеличение достигает части усадочных деформаций [19].

Изменение объема конструкций вследствие изменения
влажности бетона также оказывает серьезное влияние на долго-
вечность и может приводить к образованию трещин. Даже очень
старый и прочный бетон разбухает при погружении в воду и да-
ет усадку при высыхании. Бетон низкого качества имеет линей-
ные деформации порядка 0,005. При этом часть деформаций
происходит при изменении объема заполнителя, а часть — при
разбухании вяжущего. Хороший бетон с водонепроницаемым
заполнителем имеет линейные деформации при высыхании по-
рядка 0,0001.

Примером данного явления может служить поведение за-
щитного слоя железобетонного резервуара, например, питьевого
водоснабжения при подъеме и падении в нем уровня воды. За-
щитный слой содержит обычно меньшее количество набухающе-
го заполнителя по сравнению с основным сечением конструкции
и, следовательно, расширяется в меньшей степени. По этой же
причине усадка при высыхании защитного слоя больше усадки
бетонной конструкции массива, и при наличии препятствий де-
формациям возможно появление трещин и разрушение в по-
верхностном слое [20]. Данные по величине деформаций мате-
риалов при их набухании и высыхании приведены в табл. 22.

Таблица 22

Абсолютные деформации различных материалов,
обусловленные их увлажнением и высыханием

Строительный материал	Обратимые деформа- ции от набухания и высыхания, мм/м	Необратимая усадка при вы- сыхании, мм/м
	ЛА.	Уп-
Бетон В30-В32	0,12—0,14	0,05—0,06
Керамзитобетон	0,11—0,14	0,04
Цементно-песчаный раствор:		
1:3,5	0,2	0,08—0,1
1:4	0,2	0,08
Строительный материал	Обратимые деформа- ции от набухания и высыхания, мм/м	Необратимая усадка при вы- сыхании, мм/м
	АГ.	V.
Цементно-известково-песчаный раствор 2:1:9  Известково-цементно-песчаный раствор:	0,2—0,22	0,1
2:1:9	0,2—0,21	0,1—0,12
2:1:8	0,22	0,1—0,13
Кирпичная кладка на цементно- известково-песчаном растворе	0,06—0,08	0,02—0,03
Штукатурка из цементно-извест- ково-песчаного раствора -2:1:9	0,3—0,35	0,1—0,2
Силикатный кирпич	0,04	0,01—0,025
Кладка из силикатного кирпича на цементно-известково-песча- ном растворе	0,1	0,04—0,06
Базальт	0,35	—
Гранит	0,1—0,15	—
Известняк	0,09—0,16	—

Деформации строительных материалов от набухания и
усадки всегда меньше, чем температурные деформации. Однако
в микрообъемах эти деформации могут создавать напряжения,
приводящие к образованию тонких трещин.

1.5.	ДЕФЕКТЫ, СВЯЗАННЫЕ С КАЧЕСТВОМ
ВЫПОЛНЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ

В основном такие дефекты не оказывают серьезного воз-
действия на несущую способность строительных конструкций,
если они не являются браком. Перечень таких дефектов чрезвы-
чайно широк: от песчаных карманов и раковин до появления
прогибов и шелушения поверхности бетона.
При использовании ремонтных составов для восстановле-
ния конструкций и нанесении различных покрытий также часто
встречаются дефекты подобного рода. Это может быть шелуше-
ние поверхности состава, отслоение его от субстрата, появление
трещин, наличие раковин и пр. (см. ниже).

Некоторые типичные дефекты, их причины и возможное их
воздействие (во время ремонтных и строительных работ) на со-
оружение приведены в табл. 23. Эти дефекты могут оказывать
определенное воздействие также на эксплуатацию конструкций,
а могут влиять только на эстетическое восприятие сооружения.

Таблица 23

Дефекты строительных работ [21]

Дефект	Причина	Результат воздействия и его влияние на сооружение
Изменение цветовой окраски бетона	Неоднородные заполнители. Включения красящих ве- ществ, оказывающих вред- ное воздействие. Неодно- родная текстура поверхно- сти опалубки.  Пятна от опалубки. Наличие сахара в некоторых фанер- ных опалубках. Неравномер- ное выдерживание бетона	Чисто косметическая проблема
Уступы на поверхно- сти	Неправильное выравнивание опалубки. Деформация опа- лубки	Обычно — косметическая проблема, но в результа- те может уменьшиться толщина защитного слоя бетона, что в долгосроч- ном плане создает про- блемы с долговечностью
Раковины	Воздух, попавший в опалуб- ку	Локальное уменьшение толщины защитного слоя бетона в зависимости от размера раковин. Обычно проблема имеет космети- ческий характер
Дефект	Причина	Результат воздействия и его влияние на сооружение
Неровность и шерохо- ватость бе- тонной по- верхности	Неверно подобранный гра- нулометрический состав заполнителя и/или плохое уплотнение бетона	Недостаточная защи- щенность арматуры; мо- жет привести к утрате расчетного сечения бето- на
Потеря це- ментного раствора	Неверно выполненная гер- метизация опалубки	Плохая защищенность арматурного каркаса в определенных местах
Прослойки песка на вертикаль- ных по- верхностях	Чрезмерное водоотделение смеси	В целом косметическая проблема, но может при- водить к уменьшению защитного слоя над ар- матурой, что в долго- срочном плане создает проблемы с долговечно- стью (может также ука- зывать на вероятность образования трещин от пластической осадки на горизонтальных поверх- ностях)
Шелушение бетона	Перемещение опалубки по- сле уплотнения бетона	Чисто косметическая проблема
Ржавые пятна	Ржавчина на опалубке перед бетонированием; продукты коррозии из внешнего ис- точника	Чисто косметическая проблема
Появление прогибов	Рано выполненное распа- лубливание или малая вели- чина распора	Возможность появления трещин при проектных нагрузках, застаивание воды при малых проги- бах, косметическая про- блема
Холодные швы, или рабочие швы, бетонирования являются
потенциальными источниками образования и раскрытия трещин
в любом сооружении. Существует тенденция к образованию
трещин на границе раздела между слоями бетонной или ремонт-
ной смеси, уложенными в разное и даже в одно время, из-за не-
равномерных температурных воздействий и деформаций, усад-
ки, разного состава, различий в седиментационном процессе,
появления на поверхности ранее уложенного бетона слоя грязи,
цементного молока и т.д.

Образование трещин во время строительных работ может
свидетельствовать и о том, что последовательность и техноло-
гия их выполнения, а также связанные с этим временные на-
грузки и деформации не были учтены на стадиях проектирова-
ния или были нарушены. Это способствует появлению прогибов
и трещин, которые не соответствуют проектному требованию.
Подобное может иметь место, например, во время сооружения
плит при строительстве мостов и при наличии неравномерной
осадки опалубки или опор.

Самым распространенным строительным дефектом являет-
ся недостаточный защитный слой бетона. Наиболее явный при-
знак такого дефекта — появление ржавых пятен и раннее рас-
трескивание бетона из-за коррозии арматуры спустя несколько
лет эксплуатации. Учитывая массовость этого явления и его
важность с точки зрения долговечности строительных конст-
рукций, ему следует уделять большое внимание. Например, при
бетонировании потолочных плит перекрытия резервуаров чис-
той и питьевой воды 80 % арматуры растянутой зоны находится
под защитным слоем бетона в 5—7 мм, что не соответствует
требованиям нормативов. Защитный слой бетона должен быть
плотным, однородным, прочным и т.д. Кроме того, на появление
дефектов в виде трещин, раковин, песчаных карманов влияет
расположение в конструкции арматурного каркаса и закладных
деталей, например шпонок, перекрывающих зоны холодных и
конструкционных швов.
1.6.	ТРЕЩИНЫ, ОБРАЗУЮЩИЕСЯ ПОД НАГРУЗКАМИ
И ВОЗДЕЙСТВИЯМИ ПРИ ДЛИТЕЛЬНОЙ
ЭКСПЛУАТАЦИИ СООРУЖЕНИЙ

Такие трещины могут иметь раскрытие, соответствующее
нормам или превышающее их. Часто при длительной статиче-
ской или динамической нагрузке из-за усталости бетона трещи-
ны образуются при условиях, более благоприятных, чем приня-
тые в проекте. Особенно это проявляется при динамическом
воздействии от транспорта в мостовых и тоннельных конструк-
циях. Считается, что после 1 млн колебаний прочностные свой-
ства конструкции снижаются в два раза [20, 22].

При анализе эксплуатационных характеристик в сооруже-
ниях важно помнить, что они были спроектированы в соответст-
вии со строительными нормами и правилами, которые действо-
вали в определенное время. С годами произошли значительные
изменения в требованиях как к проектированию конструкций
сооружений, так и к прилагаемым нагрузкам и воздействиям.
Таким образом, сооружения, которые были спроектированы в
полном соответствии с прежними строительными нормами и
правилами, могут рассматриваться как «не соответствующие»
требованиям нормативов, действующих в настоящее время. Из-
менения в эксплуатации сооружения, не предусмотренные на
стадии проектирования, также могут привести к перегрузкам и
деформациям.

1.6.1.	Допустимая ширина трещин

Сооружения проектируются и рассчитываются так, чтобы,
помимо выдерживания приложенных нагрузок, соблюдались
критерии эксплуатационной надежности по прогибам, ширине
раскрытия трещин и деформациям. Они должны обладать дол-
говечностью в течение расчетного срока службы. Максимально
допустимые значения ширины раскрытия трещин при нормаль-
ных эксплуатационных нагрузках задаются для того, чтобы
обеспечить постройке приемлемый уровень эстетичности, дол-
говечности и водонепроницаемости.
Трещины в бетоне не имеют гладких параллельных стенок.
Поэтому измерение их величины раскрытия производится с дос-
таточной степенью приближенно и обычно ширина представля-
ет собой среднее числовое значение у поверхности, измеряемое
под прямым углом к плоскости.

Максимальная ширина раскрытия трещин устанавливается
нормами из условия ограничения проницаемости конструкций
или из условия обеспечения сохранности арматуры. В зависимо-
сти от вида применяемой арматуры и длительности действия
нагрузки асгс< иц = 0,1—0,4 мм.

Для гидротехнических сооружений также установлены бо-
лее низкие значения максимальной ширины раскрытия трещин
(0,2 мм). Предполагается, что в таких сооружениях трещины,
рассчитанные на эти предельные значения, становятся водоне-
проницаемыми за счет процесса их самозалечивания, который
происходит из-за фильтрации воды и ее реакции с негидратиро-
ванным цементом. Это может оказаться очень эффективным при
закрытии узких трещин (до 0,15 мм), которые чаще всего посте-
пенно закупориваются переносимой водой грязью.

Практически во всех сооружениях несколько трещин ока-
зываются шире указанного в нормативах максимума, но это не
должно служить основанием для беспокойства, если только они
не фильтруют воду. Для подземных и гидротехнических соору-
жений допустимая величина раскрытия трещины и их самозале-
чивание имеют важное значение.

Самозалечивание трещин в бетоне возможно при постоян-
ном насыщении конструкции водой; отсутствии динамических
нагрузок; прекращении усадки при твердении бетона и отсутст-
вии активного движения воды.

Самозалечивание невозможно даже при кратковременном
высыхании бетона; появлении растягивающих напряжений —
статических, динамических или усадочных, разрывающих обра-
зующиеся связи; постоянном вымывании осаждающихся карбо-
натов или разложении их кислотами [20].

Причинами самозалечивания трещин в фильтрующем воду
бетоне могут быть происходящие в нем физические, химические
и механические процессы.
К ним относятся: осаждение кристаллов карбоната кальция,
разбухание и гидратация цементного теста; закупоривание тре-
щин грязью и частицами бетона, отколовшимися в результате их
образования.

Уплотняющий трещину материал обычно вымывается из
более широких участков трещины. Прежде чем трещины закро-
ются, их самозалечивание обычно приводит к появлению пятен
и подтеков на поверхности гидротехнического сооружения. Од-
нако сезонное изменение температур часто способствует новому
раскрытию трещины.

По данным литературных источников, наиболее важным
фактором, оказывающим влияние на самозалечивание трещин,
является осаждение карбоната кальция (рис. 18).

Наиболее трудно залечиваются подвижные фильтрующие тре-
щины. При малой величине раскрытия (0,2—0,3 мм) и неболь-
шой амплитуде смещения стенок (~ 10—15 %) время их самозале-
чивания аналогично времени залечивания неподвижных трещин,

| Бетон |	| Вода |

| Трещина]

Са2+ +	СО32-	СаСО3

Рис. 18. Самозалечивание трещин в бетоне при выделении из него
ионов Са2+ и СО2- из воды. Реакции в системе: СаСОз-СО2-Н2О [23]
при большей ширине раскрытия и амплитуде (20—25 %) время
возрастает в 2—3 раза. При значительной амплитуде (> 30 %) их
самозалечивание чаще всего не происходит. Конечное время
залечивания зависит не только от параметров трещины и давле-
ния воды, но и от температуры, рН воды, парциального давле-
ния СОг и в решающей степени — от концентрации ионов Са2+
и СО2~ [23].

Образование карбоната кальция в зоне фильтрующих тре-
щин происходит согласно следующим реакциям:

Са2+ +СО2’ <-> СаСО3 (рН^ > 8)

Са2+ + НСО; о СаСО3 + Н+(7,5 < рНЩ0 < 8)

Не растворимый в воде СаСОз, образующийся в результате
этих реакций, откладывается на стенках трещины и постепенно
заполняет их.

На начальной стадии фильтрации продолжительность зале-
чивания зависит от протяженности трещины, то есть пути дви-
жения воды через бетон, ее рН, наличия в воде карбонатов и би-
карбонатов, количества закупоривающих веществ, ширины рас-
крытия трещины, напора, скорости движения воды и ее темпе-
ратуры (рис. 19).

При раскрытии трещин не более 0,2 мм начальная стадия
самозалечивания обычно продолжается 3—5 дней. Впоследст-
вии ширина трещины уменьшается и происходит резкое сокра-
щение водопритока.

Следующая стадия самозалечивания трещины — рост кри-
сталлов в диффузионном режиме, скорость которого зависит от
скорости диффузии ионов Са2+, происходящей под воздействием
потока жидкости в трещине.

В стадии диффузионного залечивания статическая трещина
с раскрытием 0,2—0,25 мм заполняется кальцитом за 7—8 не-
дель [23].

Согласно закону Пуазеля, расход воды, проходящей через
идеальную трещину, можно определить по формуле

<70 = АР в ур3/12т|4/ ,	(7)
1

2

Рис. 19. Условия, возникающие внутри трещины в бетоне, в которой
движется вода и происходит процесс ее самозалечивания [23]:

1 — фильтрующая трещина; 2 — бетон; 3 — направление движения
потока воды; Уг — скорость воды у стенок трещины; V,,, — скорость в
середине трещины

где #о — дебит воды, поступающей через идеальную трещину,
м3/с; ДР — перепад давления между входным и выходным от-
верстием трещины, Н/м2; в — длина трещины на поверхности
сооружения, м; IV — ширина раскрытия трещины, м; (1 — про-
тяженность фильтрации воды в трещине, м; Т| — динамическая
вязкость воды, Н-с/м2.

Из формулы (7) следует, что ширина раскрытия трещины яв-
ляется доминирующим фактором для оценки ее проницаемости.
Однако на проницаемость идеальной трещины влияет ше-
роховатость стенок, изменение раскрытия по протяженности,
наличие арматурного каркаса, разветвленность трещины и пр.

В этой связи дебит воды, поступающей через трещину, в ес-
тественных условиях (<?г) отличается от дебита воды через иде-
альную трещину на величину коэффициента приведения (2,), ко-
торый учитывает шероховатость поверхности.

= %ДРвм>3/Пту1.	(8)

По данным исследований, величина колеблется в пределах
0,04—0,53.

Среднее значение полученное экспериментальным путем,
составляет 0,25.

В практике эксплуатации гидротехнических сооружений
многое зависит и от наличия в воде илистых и глинистых час-
тиц, которые могут заполнять пространство трещины при фильт-
рации воды. Трещины также могут заполняться продуктами
биологической деятельности — водорослями, ракушками и пр.

1.6.2.	Трещины от чрезмерного
нагружения конструкций

Воздействие чрезмерного, а иногда просто длительного на-
гружения приводит к появлению трещин, ширина раскрытия
которых превышает 0,3 мм. По рисунку трещинообразования
можно определить его причину.

Трещины, нормальные к продольной оси балки, возникают
на растянутой грани и распространяются по высоте балки до ней-
тральной оси, отделяющей растянутую зону от сжатой (рис. 20).
Трещины имеют наибольшую ширину на растянутой грани кон-
струкции и уменьшаются по мере удаления от нее. В целом
трещины от изгиба равномерно распределяются вдоль балки,
подвергающейся нагружению, чаще всего вблизи середины про-
лета при прогибе или над опорами при выгибании. Трещины от
изгиба на нижней стороне плиты проходят под прямым углом к
продольной оси конструкции (нормальные трещины) примерно
на равном расстоянии друг от друга в зоне максимального изги-
бающего момента [7].
Трещины в приопорных сечениях наклонены под углом от
30 до 45° к оси конструкции (наклонные трещины) (см. рис. 20).
Как и нормальные трещины, они имеют наибольшую ширину
раскрытия на растянутой грани, уменьшаясь по мере удаления
от нее.

При кручении конструкции, а в качестве таковой чаще всего
можно представить себе балку, в ней появляются наклонные
трещины, проходящие примерно параллельно друг другу по
всей длине и, по существу, образующие на ее поверхности спи-
раль (рис. 21). Они идут вверх по одной грани балки, через
верхнюю поверхность и вниз по противоположной грани, воз-
вращаясь обратно через нижнюю поверхность и соединяясь с
другой трещиной на первой грани. Если для обследования тре-
щин доступен лишь изолированный участок конструкции, тре-
щина от кручения может казаться сходной с трещиной от сдвига.
Однако при кручении трещина на дальней грани будет нахо-
диться под противоположным углом по сравнению с трещиной

Рис. 20. Схема стандартных трещин в балках, возникающих под на-
грузкой:

7 — трещины от изгиба; 2 — трещины от сдвига

Рис. 21. Характер трещиноватости при кручении балки
на передней грани, в то время как при сдвиге трещины на обеих
гранях будут располагаться под тем же самым углом.

Чрезмерное нагружение плиты при продавливании приво-
дит к образованию трещин на растянутой поверхности, которые
радиально расходятся от колонны (рис. 22). Они могут соеди-
няться с серией кольцевых трещин, отстоящих от колонны на
расстоянии, равном или несколько превышающем толщину пли-
ты. При этом может происходить и некоторое смятие бетона на
нижней стороне плиты на стыке с колонной.

Нарушение анкеровки арматуры периодического профиля
или разрушение соединения стыкованных внахлестку арматур-
ных стержней приводит к образованию трещин вдоль линии их
расположения. В преднапряженных элементах трещины могут
формироваться по линии расположения напрягаемой арматуры в
зонах анкеровки. В сооружениях с натяжением арматуры на бе-
тон анкерный блок проектируется как железобетонный элемент
и поэтому в месте приложения сил следует ожидать определен-
ной степени растрескивания.

Рис. 22. Трещины на верхней поверхности плиты от напряжения
сдвига при продавливании
1.6.3.	Трещины, вызванные
температурными изменениями

Температурные деформации возникают в трех случаях: пер-
вый — при наличии препятствий продольным деформациям
данного элемента; второй — при наличии препятствий попереч-
ным деформациям и третий — при изменении температурного
градиента по сечению или по длине элемента, особенно по гра-
нице между старым и новым бетоном, что имеет место при ре-
монте сооружения или между внутренними и наружными слоя-
ми бетона.

Обычно температурные деформации, опасные для конст-
рукции, происходят с поверхности в глубину и развиваются до-
вольно активно, так как температура внешних слоев бетона из-
меняется быстро, а внутренних — весьма медленно. В результа-
те температурный градиент изменяется по сечению элемента,
имея наибольшую величину у поверхности, особенно в двух-,
трехсантиметровом наружном слое [20].

Большинство железобетонных сооружений являются жест-
кими, и деформации, вызываемые изменениями температур, мо-
гут привести к образованию трещин под прямым углом к эле-
менту, ограничивающему свободу перемещений. Такие трещи-
ны по форме отличаются от трещин, вызванных нагружением
конструкций. Например, в балке они будут проявлять тенден-
цию к сохранению однородной ширины по всему элементу, от
верхней до нижней его поверхности.

Температурные деформации в бетоне происходят в основ-
ном из-за разности температур воздуха в течение года и дня.

Для железобетона характерен средний коэффициент линей-
ного расширения (от а, = 710-6 до а, = 1310-6), величина кото-
рого в основном зависит от В/Ц, количества и соотношения за-
полнителей. Температурные деформации в бетоне обратимы и
принципиально отличаются от ползучести и усадки тем, что
они, во-первых, никогда не прекращаются во времени и, во-
вторых, они протекают в течение определенного времени, т.е.
относительно быстро.

В процессе проектирования и расчета, для того чтобы контро-
лировать ширину раскрытия температурных трещин, необходимо
Фото 4. Характерное раскрытие температурно-деформационного шва
в сооружении [17]

обеспечивать наличие достаточного армирования, что позволит
удерживать их в границах заданных нормативами предельных
значений. Армирование не предотвратит появление трещин, но
позволит обеспечить нужное их распределение по длине строи-
тельного элемента и нормативную ширину раскрытия.

Образование температурных трещин в конструкции в мес-
тах сопряжения предотвратить практически невозможно, если
не применять скользящие опоры и не проектировать темпера-
турные швы (фото 4).

1.6.4.	Повреждения от ударного воздействия

В зависимости от приложенной силы, ударное воздействие
твердого объекта на железобетонный элемент способствует не-
которому смятию бетона в области контакта, однако сильное
ударное воздействие на поверхность конструкции может также
вызвать разрушение на ее задней грани. Такое воздействие часто
приводит к возникновению значительных изгибающих или
сдвиговых напряжений.

1.7.	ЭРОЗИЯ БЕТОНА ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ
СООРУЖЕНИЙ

Эрозия определяется как последовательное разрушение бе-
тона под воздействием кавитации, абразивного износа и хими-
ческих веществ [24].

Кавитационная эрозия происходит от действия воздушных
пузырьков, образующихся при изменении давления внутри вы-
сокоскоростных водных потоков.

Абразивная эрозия объясняется воздействием на бетон пе-
реносимых водой частиц ила, песка, гравия, льда, обломочных
материалов.

Разрушение под влиянием химических веществ определяет-
ся активностью воздействия воды по отношению к бетону.

1.7.1.	Кавитационная эрозия

В гидротехнических сооружениях наблюдаются поврежде-
ния от кавитации. Наиболее часто такие повреждения появляют-
ся на поверхности водосливов и гасителей энергии потока, в
донных галереях, а также на других водосбросных сооружениях,
где вследствие большой скорости воды, превышающей 12 м/с, и
шероховатой поверхности бетона создаются благоприятные ус-
ловия для протекания этого процесса.

На водосбросах гидротехнических сооружений всегда име-
ются различные неровности бетонной поверхности: уступы, вы-
ступы, выбоины, остатки затвердевшего раствора, резкое изме-
нение угла наклона. Все это ведет к местному отрыву потока от
обтекаемой поверхности и способствует развитию «отрывной»
кавитации. Возникновение этого, как правило, сопровождается
разрушением конструкции водосброса за неровностью бетонной
поверхности. Наиболее характерным для «отрывного» вида ка-
витации является возникновение больших групп кавитационных
пузырьков в центральной зоне вихрей (рис. 23, 24).
Рис. 23. Кавитационное разрушение конструкций:

1 — ламинарное движение потока воды; 2 — зона перехода потока в
турбулентное движение (узел А); 3 — зона турбулентного движения
потока воды

Рис. 24. Разрушение бетона при кавитации в зоне перехода потока в
турбулентное движение:

1 — зона формирования пузырьков воздуха; 2 — воздушный пузырек;

3 — зона формирования нарушений; 4 — направление движения потока
воды

Пузырьки воздуха образуются в тех местах, где возникает
локальное падение давления до значения, «заставляющего» воз-
дух, растворенный в воде, выделяться и переходить в пар при
температуре, доминирующей в водном потоке.

Падение давления, обусловленное наличием на поверхности
бетона по пути движения воды каких-либо неровностей или
препятствий, происходит очень быстро.

Механизм кавитационного разрушения бетона заключается
в том, что при ударе пузырьков пара о твердый субстрат возни-
кает сверхвысокое давление, действующее на бесконечно малую
площадь поверхности в течение очень короткого времени. Чере-
да таких высокоударных нагрузок способна разрушить материал
практически любой твердости. Многочисленные исследования
кавитационного воздействия проводились для металлических
конструкций. По воздействию на бетон данных существенно
меньше. Однако известно, что уже вскоре после начала кавитаци-
онного воздействия бетонная поверхность покрывается крошеч-
ными язвами. Возможным объяснением этого процесса является
то, что слой материала вблизи поверхности бетона крайне уяз-
вим, так как структура материала ослаблена из-за седиментации
и постоянных ударных нагрузок. Наличие микротрещин на по-
верхности бетона, а также по контакту цементного камня и
крупного заполнителя усиливает кавитационное разрушение.

В свою очередь кавитационное разрушение поверхности ве-
дет к изменению режима движения жидкости и провоцирует
другие механизмы разрушения: усталостный износ вследствие
вибраций от массы переносимой жидкости, возрастание меха-
нических нагрузок на поверхность бетона. Эти дополнительные
силовые воздействия разрушают значительный объем конструк-
ционного материала, ускоряя потерю несущей способности и
отказ конструкции в целом. Поверхность бетона, подверженная
кавитации, имеет сильно разрушенный вид (фото 5) [24].

Для количественной характеристики, оценивающей воз-
можность возникновения эрозии, согласно расчетной схеме
(рис. 25) вводится безразмерная величина о — эксплуатацион-
ный индекс кавитации:

ст_Р,-[р.+7(гс-г0)]
Фото 5. Кавитационная эрозия блочной обделки в лотковой части
тоннеля [24]

Рис. 25. Расчетная схема

где рс — абсолютное статическое давление в точке с; ро — дав-
ление пара при данной температуре жидкости; у — удельный
вес жидкости; гс — высотная отметка точки с; го — высотная
отметка точки О; р — плотность жидкости; Уо — скорость жид-
кости в точке О.

Начальный момент кавитации в точке с характеризуется ин-
дексом

Ро-[Ру+т(гс-го)]

ХрУ

(10)
Если система работает при а > ас, то кавитации не возника-
ет. При о < <5С чем ниже значение о, тем сильнее воздействие
кавитации на данную конструкцию. Поэтому при проектирова-
нии для критических мест в гидротехническом сооружении экс-
плуатационный индекс кавитации о следует закладывать с
большим запасом по сравнению с <зс.

Фактические значения ас различаются в разных типах со-
оружений и зависят от многих факторов, например от геометрии
русел, характера движущейся жидкости, формы препятствий,
расположенных на пути движения жидкости, и др. [24].

1.7.2.	Управление кавитационной
эрозией

Для контроля за кавитационной эрозией необходимо:

•	выбирать на стадии проектирования конструкций экс-
плуатационный индекс кавитации;

•	осуществлять аэрирование воды. В ходе лабораторных и
натурных испытаний установлено, что при содержании
8 % по объему воздуха в слое воды по контакту с бето-
ном конструкции кавитационных разрушений не проис-
ходит. При этом воздух должен быть равномерно рас-
пределен в воде в виде маленьких пузырьков. Для этих
целей сооружаются специальные аэрирующие устройст-
ва в виде выступов и впадин;

•	защищать бетон от кавитационных разрушений с исполь-
зованием материалов, устойчивых к ним. Общие требо-
вания к бетону конструкций: низкое В/Ц отношение, вы-
сокая прочность, заполнитель не крупнее 38 мм, наличие
пластифицирующих добавок [АС1 210.1 В-93 (повторная
редакция 1998)].

Чтобы уменьшить вероятность возникновения кавитации,
бетонные конструкции защищают с помощью специальных по-
крытий. В последнее время находят применение высокопроч-
ные, плотные покрытия на цементной основе, модифицирован-
ные пуццоланами и полимерами. Кроме этого используют эпок-
сидные и эпоксидно-каучуковые покрытия. В зависимости от
кавитационных нагрузок покрытия могут наноситься на поверх-
ность бетона в виде глубокой пропитки, мастики толщиной бо-
лее 2 мм или полимербетонного слоя толщиной не менее 20 мм
[25, 26, 27].

Проектируемые антикавитационные покрытия могут при-
меняться в высоконапорных гидротехнических сооружениях,
где скорость сбрасываемой воды может достигать 50 м/с. По-
крытия могут быть нанесены:

•	в надводных зонах, периодически подвергающихся дей-
ствию водного потока;

•	в надводных зонах, подвергающихся частому действию
водного потока, а также в зоне переменного уровня воды;

•	в подводной зоне, подвергающейся постоянному воздей-
ствию водного потока.

1.7.3.	Абразивная эрозия

Поверхность, подвергшуюся воздействию абразивной эро-
зии, в отличие от кавитационных повреждений характеризует
«равномерно изношенный» вид (фото 6). Типичные конструк-
ции, подверженные воздействию этого вида эрозии: водобойные

Фото 6. Абразивная эрозия в днище гидротехнического сооружения [24]
Рис. 26. Зависимость между донной скоростью потока воды и разме-
ром абразивных частиц [24]

колодцы; выпускные отверстия водосливов; водоспуски шлю-
зов; дренажные желоба; обделки водоводов тоннельного типа,
особенно в зоне лотковой части. Скорость абразивной эрозии
зависит от размера, формы, объема и твердости переносимых
частиц, скорости водного потока, качества бетона. Большое
влияние на этот процесс оказывает скорость движения воды.

На рис. 26 показана зависимость между донной скоростью
водного потока и размером частиц, переносимых потоком при
этой скорости (с/ — диаметр частиц, мм; Уд — донная скорость,
м/с).

Абразивные нарушения имеются во многих очистных со-
оружениях и активно проявляются в лотках канализационных
тоннелей, на фильтрах (фото 7), в аэротенках и пр.

Но абразивные повреждения могут возникать и в сооруже-
ниях, где отсутствует движение воды с абразивными частицами.
Оно встречается повсеместно в промышленных сооружениях.
Фото 7. Абразивный износ конструкций фильтров очистных соору-
жений

Истиранию обычно подвержены полы, по которым переме-
щается транспорт, оборудование и пр. В массовом порядке абра-
зивному износу подвергаются покрытия дорог, мостов, складов,
гаражей и пр.

1.7.4.	Управление абразивной эрозией

Устойчивость бетона к абразивному износу определяется
как «способность поверхности противостоять изнашиванию
вследствие истирания и трения». Обычно для этих целей ис-
пользуются тяжелые бетоны с уплотняющими добавками, име-
ющие низкое В/Ц отношение и усиленные различными поверх-
ностными покрытиями.

Существует большое количество различных упрочняющих
покрытий и мероприятий по упрочнению поверхности бетона. В
каждой стране принята своя классификация абразивных воздей-
ствий на поверхность бетона и приняты рекомендации по нане-
сению покрытий, которые могут выполняться как на минераль-
ной, так и на органической основе. Наибольший спектр меро-
приятий по защите бетона от абразивного износа проводится
при устройстве промышленных полов в различных сооружениях
(табл. 24).

Чаще других используются эпоксидные и полиуретановые
покрытия, которые могут наноситься в виде затирок, пропиток,
мастичных слоев различной толщины. Для удешевления и по-
вышения стойкости к абразивному износу в них вводится на-
полнитель, например корунд.

Применение корундового наполнителя позволяет добиться
высоких показателей стойкости к истиранию и цементных по-
крытий, например затирочных (топингов). Наибольшие пробле-
мы возникают при обустройстве температурных и деформаци-
онных швов.

Кроме стойкости к абразивному износу полимерные покры-
тия могут обеспечить стойкость к химическому воздействию
воды. Однако из-за высокой стоимости и сложности в нанесении
на открытой строительной площадке они чаще всего применя-
ются внутри цехов промышленных предприятий.

1.7.5.	Химическая эрозия

Разрушение цементного камня происходит под воздействи-
ем агрессивной воды, особенно чистой и неминерализованной,
грунтовых солей или кислой среды.

Мягкая вода, содержащая незначительное количество рас-
творенных солей кальция или магния, разрушает поверхность
бетона, так как растворяет гидроксид кальция Са(ОН)г в це-
ментном камне. Такие повреждения происходят при воздейст-
вии на бетон ключевых, снеговых, мягких грунтовых и дожде-
вых вод. Химическая эрозия бетона происходит также при ак-
тивном росте бактерий, которые в результате жизнедеятельно-
сти образуют кислую среду (см. далее).
00

Классификация отделки полов в сооружениях и рекомендуемое
количество слоев покрытий [28]

Таблица 24

Кол-во слоев покрытия	Класс	Вид воздействия	Тип сооружения	Особенности устройства основания и покрытия	Техника отделки бетонной поверхности
Один слой	1	Легкое пеше- ходное	В жилых помещениях, ваннах, санузлах и др.	Уклон для дренажа; ров- ная поверхность под плитку	Стальное правило. Ук- ладка вручную на по- верхность бетона или стяжку
	2	Пешеходное	В офисах, церквях, школах, больницах	Заполнитель, препятст- вующий скольжению; посыпка поверхности	Стальное правило; спе- циальная отделка, пре- пятствующая скольже- нию
			В жилых помещениях	Цветная присыпка за- полнителем	Стальное правило; ук- ладка на чистую по- верхность, заполнитель должен выступать над поверхностью
	3	Легкое пеше- ходное + пнев- моколесный транспорт	В проездах, полах га- ражей, на тротуарах у жилых домов	Уклоны, швы, использо- вание бетона с вовлече- нием воздуха	Стальное правило; тер- ка; щетка
Один слой	4	Пешеходное + пневмоколес- ный транспорт	На предприятиях лег- кой промышленности, объектах торговли	Тщательное выдержива- ние перед эксплуатаци- ей	Стальное правило и щет- ка для отделки, препят- ствующей скольжению
	5	Пешеходное + колесный транс- порт — абра- зивный износ*	На промышленных предприятиях	Тщательное выдержива- ние перед эксплуатаци- ей	Специальные металло- содержащие или мине- ральные заполнители; мастерок, терка
Два  СЛОЯ	6	Пешеходное + тяжелый колес- ный транспорт — сильный из- нос	На предприятиях тя- желой промышленно- сти	Базовое покрытие: тек- стурированная поверх- ность для требуемой адгезии	Выравнивание поверх- ности шлифованием
				Отделочный слой: спе- циальный заполнитель и/или обработка поверх- ности материалами на минеральной основе или содержащими металлы	Мощные затирочные машины
	7	Классы 3, 4, 5, 6	В не связанных с пер- вым слоем отделоч- ных слоях	Армирующая сетка; раз- делительный слой на старой бетонной по- верхности; минимальная толщина 64 мм	Аналогично классам 3, 4, 5,6

* При высокой степени абразивного износа требования для полов классов 4 и 5 повысятся и в этом случае будет целе-
сообразнее устройство двухслойных покрытий по классу 6 или обработка поверхности материалами на минеральной/
металлосодержащей основе.
1.8.	ДЕФОРМАЦИИ КОНСТРУКЦИЙ

Прогибы в конструкциях, в том числе чрезмерные, приводят
к появлению таких проблем, как застаивание воды на плоских
кровлях и перекрытиях, возникновение трещин во внутренних
перегородках. В поддерживающих элементах, как правило, по-
степенно возникают трещины от изгиба. Чаще всего деформа-
ции в сооружениях происходят из-за неравномерной осадки, ко-
торая может быть вызвана ошибками при расчете фундаментов
и неправильным распределением нагрузок, либо вследствие не-
верных допущений относительно свойств и состояния грунтово-
го или породного массива. Часто неравномерная осадка возни-
кает из-за неправильной эксплуатации сооружения, сопровож-
дающейся фильтрацией воды в основании. Равномерная осадка
обычно не вызывает повреждения конструкций, хотя может по-
вредить инженерные сети, соединенные с сооружением. Нерав-
номерная осадка дает большие основания для беспокойства, по-
скольку вызывает значительные напряжения и может изменить
условия, на основе которых делались базовые предположения,
допущения или расчеты при проектировании сооружения.

Ползучесть приводит к возникновению дополнительных из-
гибающих напряжений, и, как следствие, к увеличению момен-
тов из-за возрастания эксцентриситета приложения нагрузки, в
результате чего может произойти появление трещин в неожи-
данных местах. Длительность и величина ползучести зависят от
достигнутой прочности бетона в момент возникновения напря-
жений, от их значения и продолжительности действия, от
свойств или структуры бетона и влажности воздуха. Процесс
ползучести практически полностью прекращается через 2—3
года и достигает примерно 0,2—0,6 мм/м.

Деформация ползучести (еп) состоит из нескольких вполне
определенных величин:

еп = ем + 8и + ег,	(11)

т.е. ползучесть (еп) = замедленно-упругая деформация (8М) + бы-
страя начальная деформация (8Н) + остаточная текучесть (еД.
Ползучесть приводит к возрастанию прогиба работающих
на изгиб балок. С помощью укладки стальной арматуры в сжатой
зоне можно снизить величину ползучести примерно на 1/3 [19].

Следует отметить, что общие деформации конструкции мо-
гут происходить при суммарном воздействии усадки, ползуче-
сти, температуры, сжатия. Для бетонных конструкций (В20) они
могут изменяться в значительных пределах.

В табл. 25 приведены показатели для деформаций, которые
могут возникнуть в затвердевшем бетоне при различном воздей-
ствии окружающей среды и приложении нагрузок.

Деформации затвердевшего бетона (В20)
на каждые 10 м длины элемента [19]

Таблица 25

Вид воздействия	Удлинение, мм, на каж- дые 10 м	Сжатие, мм, на каждые 10 м	Примечание
1. Усадка	—	3—6	В течение первых трех месяцев
2. Набухание	1—3	—	Для железобетона с содер- жанием цемента 300 кг/м3 при небольших сечениях. Для больших сечений де- формации составляют лишь 30—40 % этих величин
3. Ползучесть	2—6	2—6	
4. Температурные деформации, Дг = = ±50 °С	4—6	4—6	Д/ по отношению к темпе- ратуре изготовления бето- на
5. Растяжение, ом = +4 МПа	1—3	—	Фактическая прочность на растяжение для бетона В10—В20
6. Сжатие, ом = -10 МПа	—	3—6	Допустимое напряжение сжатия для бетона В20
2,3,4,51  	Суммар- 1,3,4,5 ]  ное воздействие	8—18	12—24	Неблагоприятная теорети- чески возможная ситуация для бетона В10—В20
Данные табл. 25 приведены для бетона, на практике же ис-
пользуются в основном железобетонные конструкции, деформа-
ции которых могут отличаться от деформаций бетонных.

1.9.	ВОЗДЕЙСТВИЕ

ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Обычно под воздействием окружающей среды понимают
действие ветра, снега и дождя, мороза, абразивное действие пес-
ка и т.п. Снеговые и ветровые нагрузки учитываются расчетами.
Другие атмосферные воздействия приводят к процессу выветри-
вания конструкций и этот процесс, имеющий в основном косме-
тический характер, не наносит серьезного ущерба.

В бетонных конструкциях главной проблемой при атмо-
сферных воздействиях оказывается неравномерное изменение
внешнего вида сооружения. Содержащаяся в атмосфере пыль
осаждается на фасаде. Потоки дождевой воды, как правило,
больше попадают на определенные участки, что приводит к зна-
чительным различиям в цветовой окраске между чистыми и
грязными местами. Это явление предопределяется многими
факторами, в том числе фактурой бетонной поверхности, конст-
рукцией архитектурных деталей и т.п. На некоторое время
внешний вид сооружения можно улучшить путем очистки, но
эту процедуру придется регулярно повторять. Окраска или про-
питка поверхности конструкции может продлить срок, в течение
которого для нее не потребуется повторной очистки. В отдель-
ных случаях необходимо использовать специальные системы
водоудаления от контура сооружения.

1.9.1.	Биологическое воздействие
на конструкции

Бетонные поверхности первоначально имеют высокую ще-
лочность, их водородный показатель составляет около 13,5, что
создает неблагоприятные условия для появления на них расти-
тельности. По мере старения бетона за счет карбонизации ще-
лочность поверхности снижается и создается более подходящая
88
среда для биологического обрастания. Если на бетоне, подвер-
женном увлажнению, появляется зеленый налет водорослей, то,
значит, его рН не превышает 9. Это может служить качествен-
ным показателем бетона с точки зрения определения возможно-
го протекания в нем коррозии металла.

Органическая растительность более вероятна на открытой
поверхности пористого карбонизированного бетона. Некоторые
растения выделяют кислоты (например, молочную, щавелевую и
уксусную), которые медленно растворяют цементный камень на
поверхности бетона. Однако этот вид воздействия наносит не-
значительный ущерб капитальным железобетонным сооружени-
ям. Воздействие птиц и животных наносит минимальный ущерб
железобетонным сооружениям, за исключением тех случаев, ко-
гда эти сооружения используются для хранения удобрений.

1.9.2.	Бактериологическое воздействие
на сооружение из бетона

Бактерии могут играть активную роль при преобразовании
безвредных для бетона химических веществ в кислоты или дру-
гие соединения, которые приводят к быстрому его разрушению.
Наиболее распространенным примером является разрушение
бетона, которое происходит в канализационных коллекторах
(рис. 27).

В сточных водах присутствуют соединения серы как в орга-
нической, так и в неорганической форме.

Самыми опасными неорганическими соединениями в сточ-
ных водах являются сульфаты и сульфиды. Сульфаты в значи-
тельной степени присутствуют в бытовых сточных водах, а
сульфиды встречаются в промышленных стоках.

Органические соединения серы присутствуют в аминокис-
лотах и белках, которые всегда имеются в сточных водах пред-
приятий пищевой промышленности.

Распад органических соединений и бактериологическое
восстановление сульфидов и сульфатов в анаэробных условиях
часто приводит к образованию сероводорода, который растворя-
ется в воде, но выделяется из раствора, приходя в равновесие с
а

б

Рис. 27. Бактериологическая коррозия бетона в канализационном
тоннеле:

а — анаэробные сточные воды; 1 — турбулентный поток; 2 —
анаэробный сульфидный слой; 3 — инертный анаэробный слой; 4 —
бетон вторичной рубашки; 5 — арматурный каркас; 6 — биологически
активный кислотный слой конденсата с рН < 1; 7— обделка из блоков;
б — аэробные сточные воды; 1 — аэробный слой; 2 — анаэробный
сульфидный слой; 3 — инертный анаэробный слой; 4 — бетон вторичной
рубашки; 5 — арматурный каркас; 6 — обделка из блоков

газом в находящемся в своде тоннеля воздухе. Если в атмосфере
тоннеля имеются в достаточном количестве углекислый газ, ам-
миак, то бактерии ЙмоЬасШиз сопсгейуп'из производят окисление
растворенного в конденсатной влаге сульфида водорода до сер-
нистой, а затем серной кислоты, которые активно воздействуют
на бетон. Илистые отложения в канализационных коллекторах
могут стать идеальной средой для активного протекания про-
цесса, поскольку из-за своей толщины они обеспечивают как
аэробные, так и анаэробные условия. Слой ила в лотке канали-
зационного тоннеля является наиболее биологически активным.
Он не однороден и при содержании кислорода в сточных водах
более 1 мг/л его можно разделить на слои.

Внешний слой ила, находящийся в контакте с водой, явля-
ется аэробным. В нем бактерии живут в контакте с воздухом.

Внутренний слой является анаэробным. В нем бактерии жи-
вут без присутствия воздуха. Существует средний, промежуточ-
ный, слой ила; в нем происходит восстановление соединений
серы, попадающих из воды. Восстановленные сульфиды раство-
ряются в воде, а затем снова окисляются в анаэробном слое. Ре-
акция имеет затухающий характер. Однако, если сточные воды
являются анаэробными и содержание кислорода в них ниже
0,1 мг/л, поверхностный аэробный слой ила образовываться не
будет и сульфиды не будут снова растворяться в воде, что мо-
жет способствовать образованию Н28 (сульфида водорода) в га-
зообразной форме. В этом случае процесс разрушения бетона
происходит, когда движение потока жидкости, примерно равное
0,6 м/с, из ламинарного переходит в турбулентное, что наблю-
дается на уступах, в камерах и сопряжениях. Интенсификация
разрушения бетона происходит с увеличением температуры в
тоннеле [29].

Бытовые сточные воды обычно содержат 50—100 мг/л суль-
фатов, из которых может образоваться 15—30 мг/л сульфида
водорода. Из белков и аминокислот образуется еще около
5 мг/л. Таким образом, суммарная концентрация сульфида водо-
рода может достигнуть 20—35 мг/л. Если тоннель не является
напорным, то в своде всегда образуется конденсат, в котором
происходит «формирование бактериями» «кислого» слоя с рН
до 1, так как самые устойчивые к кислотам бактерии могут су-
ществовать и в такой среде. Повреждения бетона в канализаци-
онных системах, связанные с биологической коррозией, имеют
широкое распространение. Средняя скорость коррозии при на-
личии бетона нормальной пористости (< 6 %) и температуры
около 15 °С составляет 2,5—3 мм/год.
Фото 8. Бактериологическая коррозия бетонной обделки канализаци-
онного тоннеля [30]

Так как бетон не является длительно устойчивым к кислот-
ной среде с рН менее 4, то при рН, близкой к единице, цемент-
ный камень активно разрушается (фото 8).

Радикальных, экономически приемлемых мероприятий, на-
правленных на защиту бетона от коррозии в эксплуатируемых
канализационных тоннелях, в настоящее время не существует.
Обделка тоннелей, сооружаемых подземным способом, практи-
чески всегда имеет влажность бетона более 5—6 % и испытыва-
ет активное, а также негативное давление воды и ее паров. Она
практически всегда бывает паро- и водопроницаемой. Это дела-
ет невозможным защиту бетона изнутри сооружения при нане-
сении плохо проницаемых кислотостойких органических или
органоминеральных составов. Использование ребристого или
заанкеренного полиэтилена в условиях ремонта дорого, да и при
повышенной влажности требует тщательного контроля качества
сварки швов. Это же относится и к применению внутренних по-
лимерных футляров, которые могут устанавливаться в тоннелях,
а затем за них производится нагнетание тампонажного раствора.
Самым трудным процессом является герметизация швов, сты-
ков, сопряжений и камер.
Наиболее целесообразно поэтому при укладке нового (ре-
монтного) слоя бетона после удаления разрушенного бетона
предпринимать профилактические меры, направленные на по-
вышение его стойкости в условиях агрессивной среды.

К ним относится подбор состава бетона, включая введение
уплотняющих добавок: золы-уноса, домолотого шлака и т.д. Во-
доцементное отношение должно быть оптимальным с точки
зрения качества бетона и производства работ. Пористость бето-
на должна быть не более 5 %. Укладку бетона в металлическую
опалубку следует осуществлять с помощью бетононасоса при
активной вибрации. Одна из профилактических мер — увеличе-
ние до 70—80 мм защитного слоя бетона над арматурой.

Желательно, чтобы при изготовлении бетона применялся
щебень известковых или доломитовых пород, что значительно
увеличит его способность нейтрализовывать кислоту. При со-
блюдении данных рекомендаций можно замедлить износ бетона
обделки тоннеля. Даже при скорости коррозии бетона в защитном
слое до 2—3 мм/год межремонтный период составит около 25 лет.

При значениях рН среды не ниже 4 возможно использова-
ние специальных высокоплотных покрытий на цементной осно-
ве, которые обладают паропроницаемостью. Толщина таких по-
крытий должна быть не менее 6мм.

Конечно, целесообразно обеспечивать проветривание тон-
нелей и камер там, где это возможно, и/или производить насы-
щение стоков кислородом за счет подачи в воду сжатого воздуха.
Для снижения влияния сероводорода рекомендуется вводить в
сточные воды перекись водорода (Н2О2 + Н28 —> 2НгО + 8) и пр.
[24]. Применение этих мер позволит уменьшить коррозию бето-
на до минимума.

При сооружении новых тоннелей возможно использование
и других специальных мер защиты бетона от коррозии. При
проходке тоннелей щитовым способом следует устраивать по
внутреннему контуру первичной сборной железобетонной об-
делки парогидроизоляционную мембрану, а поверхность вто-
ричной обделки после высушивания защищать с помощью нане-
сения бронированных эпоксидных покрытий толщиной не менее
3 мм (эпоксидная смола с кварцевым песком). Дефекты обычно
возникают на углах и сопряжениях, где появляются сколы по-
крытия и происходит его последующее отслоение. Возможно,
по внутреннему контуру тоннеля использовать полиэтиленовые
мембраны с анкерными ребрами или другие защитные системы,
например трубы. Эти мембраны должны иметь толщину не ме-
нее 4—5 мм и обычно они укладываются в качестве несъемной
опалубки при бетонировании железобетонной рубашки. Дефек-
ты возникают в местах сварки или заделки швов и в различных
сопряжениях. В настоящее время при строительстве тоннелей в
качестве защитных внутренних покрытий пытаются использо-
вать специальные составы на основе полимерсиликатов, кото-
рые имеют возможность пропускать пары воды и обладают ус-
тойчивостью в кислых средах.

При выборе метода защиты от коррозии необходимо учи-
тывать возможное наличие дефектных мест в обделке, в пер-
вую очередь неплотных швов бетонирования и стыков. Кроме
того, в монолитной обделке тоннелей возможно образование
температурно-усадочных трещин, которые возникают в процес-
се строительства до ввода тоннеля в эксплуатацию, т.е. в пери-
од, когда происходит подсушка наружного слоя бетона. В даль-
нейшем при насыщении бетона водой эти трещины могут час-
тично закрыться. Указанные дефекты оказывают воздействие
на состояние покрытия. Однако при эксплуатации канализаци-
онных тоннелей возможны и сезонные температурные колеба-
ния в пределах 15—25 °С. Для водонасыщенного бетона коэффи-
циент температурного расширения может быть принят равным
12-10“6 мм/мм на 1 °С, что на 1 км длины тоннеля при измене-
нии температуры в указанном диапазоне (10 °С) дает величину
деформаций, равную 12 см. Это может вызвать образование
трещин в бетонной обделке тоннеля и в защитном покрытии
[31]. Поэтому при проектировании покрытий в тоннелях в об-
делке следует предусмотреть устройство деформационных
швов. Наличие последних значительно усложняет технологию
строительных работ и может привести к негативным последст-
виям при эксплуатации.

Похожие бактериологические нарушения происходят в ем-
костях и хранилищах удобрений. Причем известно, что качество
94
бетона в них гораздо ниже, чем при изготовлении тоннелей или
очистных сооружений. Обычно прочность бетона на сжатие
редко превосходит 20 МПа, а пористость доходит до 20 %. На-
рушения имеют менее серьезный характер, так как удобрение в
сооружениях периодически перемешивается и сероводород в
основном улетучивается. Все нарушения так же, как и в тонне-
лях, находятся выше уровня заполнения емкости. Опытным пу-
тем получено, что увеличение защитного слоя бетона в этих со-
оружениях на 10 мм обеспечивает увеличение срока службы до
20 лет [29].

Предполагается также, что разрушение бетона на границе
раздела нефти/воды в нефтехранилищах является результатом
образования уксусной или серной кислоты, получаемых под воз-
действием бактерий.

Аналогичным образом бактерии могут преобразовывать
сульфато- или сульфидосодержащие минералы в грунте в кис-
лые продукты с высоким уровнем сульфатов, что в определен-
ных условиях увеличивает опасность их воздействия на строи-
тельные конструкции, приводя к образованию эттрингита и/или
томазита в бетоне.

Воздействие бактерий в анаэробных грунтовых отложениях
с высоким уровнем бактериальной активности может вызвать
широкомасштабное снижение прочности железобетонных свай,
что может привести к их разрушению даже при умеренном
уровне содержания сульфатов.

1.9.3.	Выщелачивание извести из бетона

Выщелачивание соединений извести, или коррозия I вида,
может приводить к образованию карбоната или сульфата каль-
ция на поверхности бетона. Встречаются две формы протекания
этого процесса. Первая форма характеризуется появлением на
поверхности бетона известковых отложений в виде белых пятен
или сплошного налета, что чаще всего представляет собой про-
блему косметическую. Появление извести происходит из-за про-
сачивания воды сквозь бетон и вымывания гидроксида кальция
из цементного камня. При взаимодействии с воздухом гидроксид
Фото 9. Выщелачивание СаО из бетона градирни

кальция вступает в реакцию с углекислым газом с образованием
карбоната кальция, который осаждается на поверхности, когда
вода испаряется. Обычно это активно проявляется у трещин или
швов (фото 9).

Вторая форма представляет собой процесс, который сопро-
вождается наличием серьезных протечек воды сквозь трещины,
швы и поры, приводящий к образованию сталактитов и разуп-
лотнению бетона. Значительные объемы фильтрации воды через
бетон, а особенно «мягкой», способствуют формированию серь-
езной проблемы и уменьшают срок службы сооружения, влияя
на долговечность конструкций. Такая форма выщелачивания
достаточно часто встречается в гидротехнических сооружени-
ях. Ремонтные работы в этом случае предусматривают инъек-
ции цементных составов и выполнение гидроизоляционных
работ.

Значительные разрушения бетона из-за выщелачивания из-
вести могут происходить также на химических заводах, выпус-
кающих, например, едкий натр и соду.
1.9.4.	Повреждения бетонных конструкций
от замораживания/оттаивания

Во влажном обычно плотном бетоне вода сконцентрирована
и распределена в гидратированной массе — наиболее пористом
компоненте всей структуры, занимающем, как правило, не более
10—15 % ее объема. При фазовом переходе воды в лед гидрати-
рованная масса расширяется и ее деформации передаются окру-
жающей структуре бетона. Циклы замораживания/оттаивания
действуют как микронасос, повышая раз за разом степень на-
сыщения бетона влагой [32].

В табл. 26 приведены значения свободных температурных
деформаций компонентов бетона и железобетона в интервале
аномальных деформаций при замораживании от -8 до -35 °С.

Таблица 26

Свободные температурные деформации компонентов
влажного бетона и железобетона при замораживании

№ п/п	Компонент	Линейный КТР в интервале аномальных деформаций, 1/°С
1	Стальная арматура, плотные запол- нители, клинкерные реликты	10...12-Ю"6
2	Бетон	-10...-12-Ю’6
3	Цементно-песчаный раствор	-29-10’6
4	Цементный камень	-67-10"6
5	Гидратированная масса	-110-Ю"6
6	Внутрипоровая фаза (замерзающая вода)	-3-10"2 (-30 000-10"6)
Примечание. Значение КТР (коэффициент температурного расширения) бетона а = -10 ... -12-10"6 1/°С определено экспериментально; КТР плот- ных компонентов принят из справочных данных. Приведен также услов- ный коэффициент линейной температурной деформации фазового перехода воды в лед. Деформации пористых компонентов вычислены для состава бетона 0,16:0,09:0,25:0,5 (гидратированная массажлинкерные реликты:мел- кий заполнитель:крупный заполнитель) [40].		
Из табл. 26 следует, что во влажном бетоне и железобетоне
при замораживании возникает резкая дифференциация свобод-
ных деформаций компонентов, диапазон которой очень велик.
Это обстоятельство объясняет интенсивность разрушительного
воздействия мороза на бетон [40].

При замораживании вода увеличивается в объеме на 9 % и
может создать в бетоне растягивающие напряжения, которые
будут значительно превосходить прочность его на растяжение.

Это происходит тогда, когда лед, появившийся в крупных
порах, вытесняет из мелких пор еще не замерзшую воду в более
тонкие капилляры, где температура замерзания ниже. В тонких
капиллярах температура замерзания воды может опускаться до
-80 °С.

Так как давление насыщенных паров льда ниже, чем давле-
ние насыщенных паров воды, то пары перемещаются в сторону
замерзших пор и происходит намораживание льда с увеличени-
ем в объеме. С точки зрения термодинамики установлено, что
лед в больших порах будет продолжать образовываться вследст-
вие подсасывания воды из малых пор и капилляров до тех пор,
пока давление льда на стенки станет значительным и заставит
замораживаться воду в малых объемах. Механизм повреждения
конструкций при замораживании рассматривается во многих
работах [например, 33, 35, 39].

Подобное явление характерно для илистых и глинистых
грунтов, где морозное пучение имеет значительные величины.

По мере подъема температуры после периода заморажива-
ния кристаллы льда начнут увеличиваться в объеме из-за вели-
чины их коэффициента линейного/объемного расширения. Сле-
дует учитывать, что коэффициент линейного расширения льда
значительно превосходит коэффициент линейного расширения
бетона, что приводит к возникновению значительных растяги-
вающих напряжений в бетоне при таянии в нем льда, и давле-
ние может превысить предел прочности цементного камня на
растяжение (фото 10).

Чрезвычайно опасно для бетона комбинированное действие
замораживания/оттаивания и использование солей-антиобледе-
нителей.
Фото 10. Разрушение железобетонной колонны при замораживании/
оттаивании [34]

Соли применяют на поверхностях, покрытых льдом или
снегом, поэтому поровая вода в верхнем слое бетона бывает за-
мерзшей.

Растворы солей имеют более низкую температуру замерза-
ния, чем чистая вода. Например, раствор хлорида кальция с
концентрацией 20 мг/л замерзает при температуре -50 °С, а рас-
твор хлористого натрия, также активно применяемого для посы-
пания дорог, аналогичной концентрации замерзает при темпера-
туре -70 °С.

Если солью посыпают покрытую снегом или льдом бетон-
ную конструкцию, то они начинают таять, а соль растворяется в
поровой воде, резко понижая температуру замерзания. При рас-
творении соли энергия берется из тающей смеси и подстилаю-
щего бетонного слоя, в котором резко падает температура.
Скорость и величина падения температуры зависят от раз-
личных обстоятельств. Но при неблагоприятных условиях ее
уменьшение может происходить со скоростью до 10 °С в ми-
нуту.

Вследствие резкого понижения температуры бетона вода в
его порах быстро замерзает и создает в нижерасположенных
слоях значительное гидравлическое давление (гидравлический
удар), что способствует возникновению растягивающих напря-
жений и может привести к «слоевому» растрескиванию конст-
рукции.

Кроме того, раствор соли проникает в поры, а так как вяз-
кость рассолов больше вязкости воды, то гидравлическое давле-
ние при образовании льда будет больше, чем при образовании
льда из чистой воды.

При понижении температуры лед в бетоне сжимается боль-
ше, чем бетон. В образовавшиеся зазоры между льдом и бето-
ном с поверхности подсасывается вода, что приводит к даль-
нейшему падению температуры в конструкции, и процесс воз-
никновения растягивающих напряжений в ней будет переме-
щаться в глубину.

При частом посыпании соли на поверхность бетона и по-
вторяющихся температурных переходах через ноль может про-
исходить активное слоевое разрушение конструкции. В этом
случае бетон в глубине находится в замороженном состоянии,
а верхняя часть в период повышения температуры оттаивает и
затем при похолодании и посыпании солью замерзает снова.
Промежуточный слой воды в бетоне, а это может быть рассол,
сжимается и создает растягивающее напряжение. Многократ-
ное воздействие растягивающих напряжений приводит к воз-
никновению усталостных слоевых повреждений, разрушающих
бетон.

Подобные нарушения наблюдаются у бетонных покрытий
мостов, в плитах, перекрывающих камеры коллекторных тонне-
лей, в плитах колодцев, расположенных на проезжей части, и пр.
Наиболее подвержены воздействию хлоридов, которые содер-
жатся в солях-антиобледенителях, и низких температур конце-
вые балки мостов (фото 11).
Фото 11. Коррозионные повреждения балок моста (замораживание/
оттаивание, ржавление арматурного каркаса, воздействие солей-
электролитов)

Существует мнение, что воздействие солей приводит к об-
разованию эттрингита, который так же, как и лед, способствует
формированию растягивающих напряжений и разрушению кон-
струкции [35].

Выяснено, что воздействие хлоридов кальция на бетон мо-
жет также приводить к образованию в нем расширяющейся бе-
лильной извести (т СаО • СаС1г • п Н2О), что также способствует
разрушению бетона.

Наибольшую потенциальную опасность с точки зрения раз-
рушения бетона при его замерзании/оттаивании представляют
поровые пространства размером 0,1—0,5 мкм между зернами
крупного заполнителя, поскольку именно они легче всего за-
полняются водой. Поры большего размера, как правило, не за-
полняются водой целиком и поэтому не представляют опасно-
сти, а в мельчайших порах вода замерзает редко.

В случае равномерного распределения в цементном камне
заполненных воздухом пор при их расположении на расстоянии
не более 0,20 мм друг от друга замораживание бетона не приво-
дит к возникновению напряжений, способных его разрушить.

Исследования по воздействию антиобледенителей показали,
что максимальные нарушения в бетоне в виде отслоений зареги-
стрированы при обработке его растворами умеренной концен-
трации (3—4 %), независимо от типа антиобледенителя (рас-
сматривалось воздействие четырех веществ: хлорида кальция,
хлорида натрия, мочевины, этилового спирта).

На рис. 28 представлен стандартный рисунок трещинообра-
зования в бетоне под воздействием циклов заморажения/от-
таивания. Следует отметить, что трещины сходятся под случай-
ным углом. Их рисунок похож на расположение трещин на по-
верхности бетона, вызванных реакцией между щелочными со-
ставляющими цемента и кремнеземом заполнителя [7]. По мере
увеличения количества циклов замораживания/оттаивания про-
исходит разрушение бетона, которое начинается с поверхности и
зависит от глубины промерзания конструкции. Разрушенная по-
верхность бетона приобретает шероховатый вид с обнажением
заполнителя. Углы конструкции постепенно скругляются.

Замерзание и оттаивание воды в частицах крупного запол-
нителя также способно повредить или разрушить бетон.

Рис. 28. Растрескивание бетона в результате воздействия циклов за-
мораживания/оттаивания
Образование сетки тонких трещин на бетонной поверхно-
сти, происходящее на выступающих ребрах жесткости или у
швов в железобетонных мостах и сооружениях, на дорожных
покрытиях и покрытиях взлетно-посадочных полос аэродромов,
связано с замерзанием заполнителей. Трещинообразование этого
вида начинается глубоко внутри плиты, где происходит скапли-
вание влаги и может произойти насыщение крупного заполни-
теля водой до критического уровня. Когда заполнитель замерза-
ет, то он способствует появлению трещин в окружающем бето-
не. Трещины постепенно распространяются вверх через плиту и
после многократного воздействия циклов замораживания и от-
таивания доходят до дневной поверхности плиты, где они про-
являются в виде волосных трещин, проходящих параллельно
вблизи ребер. Этот процесс протекает медленно. Его интенсив-
ность зависит от состава и качества бетона, влияния окружаю-
щей среды. Чаще всего дефекты проявляются через 8—10 лет,
но при качественном бетоне сроки их появления отодвигаются
на значительный период времени.

В качестве рекомендаций по обеспечению долговечности
бетона, предназначенного для ремонта и испытывающего ком-
бинированное воздействие влаги, а также циклического замора-
живания/оттаивания, можно рекомендовать следующее:

•	проектировать конструкции с таким расчетом, чтобы они
минимально были подвержены воздействию влаги;

•	выбирать низкое отношение В/Ц*;

•	обеспечивать достаточное количество вовлеченного воз-
духа (обычно 4 %) (табл. 27);

•	подбирать качественные исходные материалы;

•	обеспечивать бетону возможность набрать требуемую
прочность до первого цикла замораживания/отгаивания
(минимально до 40 МПа [37]);

* Морозостойкий обычный тяжелый бетон должен иметь следующее от-
ношение В/Ц: конструкции небольшой толщины — мостовые пролетные
строения, ограждения, колесоотбойники, различные балки, декоративные
элементы, а также любые бетонные конструкции, подверженные воздей-
ствию антиобледенительных солей, — 0,45; все остальные конструкции —
0,50 [СНиП 2.03.11—85, ЭШ 1045].
Рекомендуемое содержание вовлеченного воздуха
для морозостойких бетонов

Таблица 27

Максимальный размер заполнителя, мм	Среднее содержание воздуха, %	
	при суровых условиях*	при умеренных условиях **
9  12,5  19,0  25  37,5  75  150	7,5  7  6  6  5,5***  4,5***  4	6  5,5  5  5  4 5***  3,5***  3
Примечание. Разумные допуски на содержание воздуха при строительстве составляют ±1,5 %.  *	Холодные климатические условия, при которых бетон может практи- чески постоянно быть подвержен воздействию влаги перед заморажива- нием или используются антиобледенительные соли. Примеры: проезжие части дорог, мостовые пролетные строения, тротуары, резервуары.  *	* Холодные климатические условия, при которых бетон лишь периоди- чески может быть подвержен воздействию влаги перед замораживанием, а антиобледенительные соли не используются. Примеры: внешние стены, балки, ригели, плиты, которые не находятся в непосредственном контакте с грунтом.  *	** Эти значения относятся к смеси с содержанием щебня крупностью до 37,5 мм [38, 39].		

• уделять внимание качеству выполнения строительных
работ;

• наносить специальные покрытия, стойкие к диффузии
хлоридов и воды (АС1 201.2К-01, Э1И 1045/А1).

Интересные рекомендации по созданию морозостойкого бе-
тона приводятся Американским институтом бетона (см. табл. 27).

Европейские нормы, например ОШ 1045/А1, рекомендуют
примерно такие же значения по содержанию вовлеченного воз-
духа в зависимости от крупности заполнителя.
Бетон с вовлеченным воздухом должен приобретать спо-
собность противостоять воздействию замораживания, как толь-
ко он набирает прочность на сжатие 3,45 МПа, при условии, что
на него не воздействует влага извне. До того как бетон подверг-
нется продолжительному воздействию замораживания в условиях
предельного насыщения влагой, он должен набрать прочность
на сжатие 27,6 МПа. Рекомендуется в этом случае обеспечить
бетону после схватывания период высыхания. Для умеренного
воздействия мороза необходимая прочность бетона на сжатие
должна составлять 20,7 МПа.

В заключение следует отметить, что механизм поврежде-
ния как бетонных, так и железобетонных конструкций при дей-
ствии попеременного замораживания и оттаивания имеет физи-
ческую природу, в основе которой лежит многокомпонентная
структура материала и несоответствие свойств составляющих
при морозном воздействии, вплоть до различия по знаку сво-
бодных деформаций компонентов. Аналогичные, но менее яр-
ко выраженные по ряду причин явления наблюдаются при дру-
гих видах коррозии бетона, которые приводят к собственным
деформациям наиболее пористых компонентов бетона. К ним
относятся сульфатная и щелочная коррозия, коррозия в орга-
нических средах, влажностные переменные воздействия и др.
[40].

Особенно следует отметить, что сложно получить долго-
вечную отремонтированную конструкцию, стойкую к воздейст-
вию циклов замораживания/оттаивания, так как сегодня мы не
имеем возможности оценить усталостное состояние «старого»
бетона и подобрать к нему ремонтный состав. Добиться поло-
жительного результата можно только при нанесении на отре-
монтированную конструкцию защитного водонепроницаемого
покрытия, исключающего ее намокание, однако в реальных ус-
ловиях это сложно осуществить.

Ремонтные работы при повреждениях, связанных с замора-
живанием/оттаиванием, могут включать в себя частичную или
полную замену бетона конструкций. Наиболее сложным процес-
сом является ремонт повреждений бетона, который сопровожда-
ется воздействием солей-антиобледенителей. Чаще всего в этом
случае конструкция демонтируется. При небольшом, поверхно-
стном объеме повреждений выполняется восстановление защит-
ного слоя бетона и, по возможности, нанесение защитных по-
крытий.

1.9.5.	Повреждения от пожара

Сооружения из железобетона обладают достаточной огне-
стойкостью. Свойства бетона в отношении воздействия огня яв-
ляются благоприятными: бетон не воспламеняется, он не выде-
ляет дыма и обеспечивает хорошую теплоизоляцию. Кроме того,
защитный слой бетона создает естественную защиту для арма-
туры, а размер бетонных сооружений позволяет часто замедлять
нагревание центральной части строительных элементов. Норма-
тивными документами разных стран регламентируется мини-
мальная величина защитного слоя бетона [41]. В дополнение к
этому конструктивные системы современных сооружений часто
являются статически неопределимыми и в результате этого в
условиях пожара может происходить перераспределение внут-
ренних усилий [42].

Тем не менее опыт пожаров показал, что плотный бетон
может подвергнуться значительным повреждениям и разруше-
ниям, например, из-за выкрашивания поверхностного слоя. Дру-
гим неблагоприятным результатом воздействия огня являются
деформации конструкций в условиях защемления, которые мо-
гут приводить к обрушению строительного элемента или разру-
шению всего сооружения в целом. Температура пожара способ-
ствует увеличению в объеме нагретых частей постройки, значи-
тельно превышающих тот предел, на который эти части соору-
жения с учетом КТР были рассчитаны. Это может привести к
смятию и выпучиванию конструкций [43]. Наконец, нежела-
тельным последствием пожара является ухудшение механиче-
ских свойств бетона и арматуры. То есть при пожарах опасность
повреждения и разрушения зданий и сооружений может быть
вызвана:

1)	нагревом стальной арматуры, приводящим к падению ее
прочности и чрезмерному удлинению;
2)	температурной деформацией бетонных конструкций, ко-
торая приводит к возникновению значительных напря-
жений вплоть до разрушения;

3)	потерей несущей способности бетона сжатой зоны балок
из-за большого удлинения стальной арматуры;

4)	хрупкостью бетона из-за мгновенного изменения объема
кварцевой составляющей при нагреве более 550 °С;

5)	разрушением конструкций из-за неравномерных темпе-
ратурных напряжений, обусловленных воздействием во-
ды при испарении и тушении огня.

Объемы и характер повреждения бетона и металла в соору-
жении при пожаре зависят от скорости нагрева, величины мак-
симальной температуры и продолжительности самого пожара. В
процессе нагревания сложная природа бетона играет важную
роль, поскольку каждый из составляющих его компонентов при
повышении температуры ведет себя по-своему [44—46].

Очевидные первичные признаки повреждения конструкций
при нагревании во время пожара — растрескивание и выкраши-
вание бетона, которые в основном начинаются с разрушения
защитного слоя, происходящего из-за неравномерного расшире-
ния следующих друг за другом слоев по мере нагревания, а так-
же из-за возникающего внутреннего давления, по мере того как
влага в бетоне превращается в перегретый пар (рис. 29).

Далее при нагреве более 550 °С происходит резкое увеличе-
ние в объеме кварцевого наполнителя, что приводит к отторже-
нию защитного слоя, а в тонкостенных конструкциях — к ого-
лению арматурного каркаса (фото 12, 13).

Снижение прочности бетона при растяжении и сжатии
представляет собой одну из наиболее важных характеристик при
расчете огнестойкости конструкций.

Нагревание бетона свыше ~ 300 °С снижает предел его проч-
ности при сжатии. Уменьшение прочности происходит прибли-
зительно в линейном соотношении с температурой, а вся проч-
ность бетона практически утрачивается при температуре около
1000 °С. Аналогичным образом происходит снижение прочно-
сти арматурной стали в бетоне, что может оказать значительное
Растяжение)

Зона
сжатия

Рис. 29. Откол поверхностного слоя бетона при пожаре за счет воздей-
ствия температуры и порового давления паров воды [44]
Фото 12. Результат 5-часового пожара в тоннеле. Температура горе-
ния > 600 °С. Отслоение защитного слоя, потеря прочности армату-
рой. Местами конструкция плит разрушена полностью

Фото 13. Разрушение кессонов плит перекрытия тоннеля после пожа-
ра. Практически полная потеря конструкцией несущей способности.
Снижение прочности бетона в 3 раза. «Мокрое» тушение огня приве-
ло к трещиноватости бетона
воздействие на эксплуатационные качества сооружения. Однако
некоторые виды бетона утрачивают 40 % прочности при темпе-
ратуре 300 °С, другие виды бетона сохраняют вплоть до 80 %
первоначальной прочности после того, как они подверглись воз-
действию температуры, превышающей 500 °С.

Потеря прочности бетона обычно сопровождается измене-
нием цветовой окраски, что используется в качестве простого
средства диагностики при проведении обследования сооруже-
ния, имеющего повреждения от пожара (табл. 28) [7].

По мере того как сооружение после пожара охлаждается, в
нем возникают дополнительные повреждения и разрушения,
особенно на участках, где резкое охлаждение от распыления во-
ды приводит к увеличению трещиноватости и отслаиванию бе-
тона. Автору приходилось обследовать и ремонтировать не-
сколько сооружений, поврежденных в результате пожара. Наи-
более серьезные разрушения имели место в тоннелях инженер-
ных коммуникаций, где фактически приходилось восстанавли-
вать обделку изнутри сооружения (см. фото 12, 13).

Следует отметить, что при «мокром» тушении огня в этих
тоннелях разрушения были меньше, чем при «сухом» способе
тушения.

Перед ремонтом осуществляется диагностика прочности
бетона и арматуры. Минимальная прочность бетона на растя-
жение (бонд-тест) должна быть более 1 Н/мм2. Отслаивающийся и

Таблица 28

Обычные изменения цветовой окраски у бетона,
подвергшегося воздействию пожара

Максимальная температура, °С	Цвет бетона после его охлаждения до температуры окружающего воздуха
250—00	Розовый
300—600	Розово-красноватый
600—900	Серый, темно-серый
900—1200	Желтовато-коричневый, коричневатый
> 1200	Желтый
непрочный бетон с поверхности конструкций удаляется. По-
верхность, подготовленная к ремонту, очищается пескоструйной
обработкой или водой под давлением и восстанавливается с исполь-
зованием различных материалов и технологий их нанесения [46].

Ремонтные мероприятия при повреждениях вследствие по-
жара включают широкий спектр действий — от локального ре-
монта до демонтажа разрушенной конструкции. При повреждении
металлического каркаса конструкции чаще всего демонтируют-
ся или усиливаются дополнительным армированием из металла
или композиционных материалов.

1.9.6.	Воздействие электрического тока

Постоянный ток высокого напряжения опасен для железо-
бетона, в то время как переменный ток не оказывает на него от-
рицательного влияния. Под действием постоянного тока на
стальной арматуре образуются продукты коррозии, объем кото-
рых в 2—6 раз больше того количества металла, из которого они
возникли. При коррозии арматуры внутри бетона возникают
растягивающие напряжения, что приводит к появлению трещин
и разрушению. В отдельных случаях из-за блуждающих токов,
вызванных присутствием вблизи железобетонного сооружения
электрифицированной железной дороги, в нем достаточно быст-
ро возникают коррозионные повреждения. Обычно такие по-
вреждения характеризуются неравномерным коррозионным раз-
рушением арматурных стержней. В этом случае концевые уча-
стки стержней имеют утоньшение.

1.9.7.	Повреждения и разрушения,
связанные со свойствами заполнителей

На большинство пород, применяемых в качестве заполните-
лей для бетона, цементный камень не оказывает воздействия, но
у некоторых обнаруживаются изменения, которые могут повли-
ять на эксплуатационные качества конструкции. Отдельные из-
менения происходят очень быстро, в то время как другие могут
продолжаться в течение нескольких десятилетий.
Разбухание отдельных зерен заполнителя приводит к появ-
лению раковин на поверхности и к образованию трещин, расхо-
дящихся в три стороны из одной точки.

Усадка частиц с большим содержанием глины происходит
очень часто, хотя обычно такие частицы не присутствуют в за-
полнителе в большом объеме.

Размягчение заполнителя способствует появлению раковин
на поверхности и образованию трещин, расходящихся чаще все-
го в три стороны из одной точки. Оно может происходить в тех
случаях, когда в заполнителе содержатся непрочные или порис-
тые частицы. Обычно при подобных повреждениях выполняется
локальный ремонт конструкции.

1.9.8.	Взаимодействие между щелочными
составляющими цемента и кремнеземом
заполнителя

Взаимодействие между щелочными составляющими цемен-
та и кремнийсодержащими заполнителями (А1ка11-зШса геасйоп)
встречается в практике эксплуатации железобетонных сооруже-
ний в значительном объеме. Это реакция между ионами ОН-,
находящимися в цементе щелочей НаОН и КОН, и кремнийсо-
держащими составляющими, которые могут присутствовать в
заполнителе определенного качества. Начало обсуждения этой
проблемы в литературе относится к 1940 г. Оно было связано с
тем, что в бетоне при определенных условиях между соедине-
ниями щелочных металлов и аморфным кремнеземом наполни-
теля стали происходить реакции, приводящие к увеличению
объема образований и трещинообразованию.

Этот процесс не потерял своей актуальности и сегодня, ко-
гда использование бетона на различных заполнителях приобре-
ло мировое значение. Обычно реакционно способные заполни-
тели содержались в метаморфических и изверженных горных
породах, включающих аморфные или стекловидные разновид-
ности кремнезема. Щелочи в цементе вступают в реакцию с
восприимчивыми к их действию частицами заполнителя, вокруг
которых образуется реакционная каемка из щелочного силика-
112
геля или щелочно-карбонатного геля. Если этот гель подверга-
ется воздействию влаги, то он расширяется и бетонный массив в
объеме увеличивается. Установлено, что такое расширение про-
исходит в том случае, если относительная влажность в бетоне
превышает 80—85 % при температуре от 20 до 24 °С.

По В.М. Москвину, при взаимодействии щелочи с аморф-
ным кремнеземом объем продуктов становится пропорциональ-
ным количеству воды, поглощенному единицей объема полиме-
ра 81О2. Коэффициент набухания а определяется по формуле
а = (т - то)!то,	(12)

где то — масса 8Ю2 до набухания; т — масса 81О2 после набу-
хания [47].

Реакция между щелочными составляющими цемента и за-
полнителями бетона в бетонном массиве приводит к трещино-
образованию, при котором трещины имеют гораздо большую
ширину по сравнению с трещинообразованием, вызываемым
другими типами разрушения (фото 14).

Степень растрескивания в большой степени зависит от интен-
сивности расширения, условий внешней среды и степени ограни-
чения свободы деформаций конструкцией на данном участке.
Образование трещин в крупных сооружениях из монолитного
бетона портит внешний вид, но это часто имеет только эстетиче-
ский характер. Тем не менее расширение бетона может привести

Фото 14. Трещины в конструкции, полученные в результате взаимо-
действия щелочи в бетоне с кремнеземом заполнителя [16]
к серьезным проблемам в эксплуатации сооружения (например,
коррозия арматурного каркаса и нарушение конструктивной це-
лостности объекта).

Изменение линейных и объемных параметров постройки
или ухудшение состояния бетона при этом процессе не обяза-
тельно продолжается в течение всего периода эксплуатации. У
некоторых строительных объектов бетонный массив в раннем
возрасте обнаруживал признаки расширения и растрескивания,
которые достаточно быстро прогрессировали, а затем, после
примерно десятилетнего периода эксплуатации, практически
прекратились. Реакция, по-видимому, стабилизировалась вслед-
ствие истощения запаса щелочей в бетоне или из-за изменения
условий протекания реакции.

В табл. 29 приведены опасные реакционно способные крем-
нийсодержащие составляющие, которые могут содержаться в
заполнителе и приводить к взаимодействию их со щелочью в
бетоне [38, 39].

Наиболее реакционно способными скальными породами яв-
ляются: опалсодержащие кремнистые сланцы; халцедонсодер-
жащие кремнистые сланцы; кварцсодержащие кремнистые
сланцы; кремнистые известняки; кремнистые доломиты, андези-
ты, дациты, риолиты и туфы; кремнийсодержащие глинистые
сланцы; филлиты; опаловые конкреции; кварцы и кварциты в
напряженном состоянии, трещиноватые, с включениями.

В исследованиях заполнителей используется химический
метод определения количества растворимого в щелочи кремне-
зема. В качестве критического значения принято 50 ммоль/л. Од-
нако некоторые заполнители, которые содержат более 50 ммоль/л
растворимого кремнезема, не вызывают опасных деформаций
[49]. В этой ситуации большая роль отводится испытаниям за-
полнителя в бетоне. Критической величиной деформации образцов
после года хранения принята величина расширения более 0,1 %.

На ранних стадиях поверхностное растрескивание бетона при
реакции щелочи с заполнителем часто приобретает форму трещин,
расходящихся в три стороны из одной точки. В бетоне, не имею-
щем ограничения свободы деформаций, трещины получают слу-
чайное распределение, которое часто называют «сеткой трещин»
114
Таблица 29

Реакционно способное вещество	Химический состав	Физическая характеристика
Опал	8Ю2 • п Н2О	Аморфный
Халцедон	8Ю2	Микрокристаллический — кристаллический; обычно волокнистый
Некоторые формы кварца	8Ю2	(а)	Микрокристаллический — кристаллический;  (б)	Кристаллический, но сильнотрещиноватый, в на- пряженном состоянии, с включениями
Кристобалит (кри- сталлическая фор- ма кремния)	8Ю2	Кристаллический
Тридимит	8Ю2	—"—
Риолитовое, даци- товое, латитовое, андезитовое стек- ло или продукты скрытокристалли- ческого расстек- лования	Кремнийсодер- жащие, с малым количеством А120з, РеО22 и щелочей	Стекло или скрытокристал- лический материал как мат- рица из вулканических скальных пород или фраг- менты в туфах
Синтетическое кремнийсодержа- щее стекло	Кремнийсодер- жащие, с малым количеством ще- лочей, глинозема (оксид алюминия) и/или других ве- ществ	Стекло

(рис. 30). В этом случае сетка волосных трещин ограничена не-
сколькими трещинами более крупного размера [7].

Сетка трещин бывает достаточно частой: 10x10; 20x20 см
(фото 15, 16).
Рис. 30. Характер трещин на поверхности бетона в результате реак-
ции между щелочными составляющими цемента и кремнеземом за-
полнителя

В бетонных конструкциях, имеющих ограничение свободы
деформаций, трещины, как правило, проходят параллельно на-
правлению действия ограничителя деформаций, например па-
раллельно арматуре или вертикально в колонне. Они могут вы-
делять гель, который проявляется в виде белых отложений на
поверхности. В тех местах, где отдельные частицы заполнителя
увеличились в объеме и разрушились, прямо под поверхностью
могут появляться раковины. Такой рисунок трещин не следует
смешивать с трещинами от пластической усадки, возникающи-
ми на раннем этапе срока службы сооружения, или с трещинами
от длительной усадки при высыхании, которые могут появиться
по прошествии нескольких месяцев или лет. Самый ранний пе-
риод времени, при котором в сооружениях наблюдалось и выяв-
лялось растрескивание, происходящее в результате взаимодей-
ствия между щелочными составляющими цемента и кремнезе-
мом заполнителя, составляет примерно пять лет после бетони-
рования, но при использовании некоторых сортов заполнителей,
в состав которых входит, например, опал, оно может происхо-
дить и в более ранние сроки. При использовании других запол-
нителей трещинообразование может проявляться только спустя
Фото 15. Типичная картина расположения трещин в бетоне на верти-
кальной поверхности из-за взаимодействия щелочи в бетоне с крем-
неземом заполнителя

Фото 16. Типичная картина расположения трещин в бетоне на гори-
зонтальной поверхности из-за взаимодействия щелочи в бетоне с
кремнеземом заполнителя [48]
30—40 лет. Как правило, взаимодействие между щелочными
составляющими цемента и кремнеземом заполнителя приводит
к повреждению бетона только при наличии одновременно трех
факторов:

•	достаточно высокая щелочность бетона;

•	критическое количество реакционно способного кремне-
зема в заполнителе;

•	необходимая влажность.

Если хотя бы один из этих факторов отсутствует, то значи-
тельных повреждений от реакции между щелочными составляю-
щими цемента и кремнеземом заполнителя не произойдет [48].

Для выяснения возможности протекания этого процесса в
бетоне и оценки его качества и количества проводятся лабора-
торные испытания по определению реакционной способности
заполнителя. Они включают:

•	петрографическое исследование (А8ТМ С 295);

•	испытание растворных балочек (А8ТМ С 227);

•	химический тест на потенциальную реакционную спо-
собность (А8ТМ С 289).

К сожалению, из-за нехватки квалифицированных кадров
исследования заполнителей, представляющих опасность для бе-
тона, находятся на низком уровне.

Хотя реакция между щелочными составляющими цемента и
заполнителями бетона известна и исследуется уже свыше 50 лет,
универсального подхода к эксплуатационному уходу или ре-
монту сооружений, подвергающихся такому воздействию, не
существует, и обычно проблема решается, исходя из особенно-
стей протекания процесса в каждом конкретном случае. Пред-
принимаемые меры охватывают самые разнообразные действия:
от наблюдения за пораженным бетоном до полного его удаления
и замены.

Теоретически лучшим способом уменьшить процесс расши-
рения бетона в находящемся в эксплуатации сооружении явля-
ется его высушивание. Однако на практике размеры сооружений
из монолитного бетона и условия их эксплуатации делают этот
процесс невозможным. Если высушить бетон нельзя, возможно
нанесение на поверхность различных покрытий, например гер-
118
метизирующих составов значительной проникающей способно-
сти или покрытий малой толщины, которые минимизируют
проникновение агрессивных веществ и позволяют сохранить то
содержание влаги в конструкции, которое не приведет к корро-
зии. Однако содержание влаги внутри бетонного массива почти
всегда превышает пороговое значение, необходимое для про-
цесса протекания реакции.

Поскольку реакция между щелочными составляющими це-
мента и заполнителями обычно приводит к обширному образо-
ванию трещин большого раскрытия, может показаться, что наи-
более естественной мерой по ремонту должна быть герметиза-
ция трещин путем инъецирования в них специальных тампо-
нажных растворов. Хотя такое инъецирование может повысить
прочность конструкции и свести к минимуму поступление за-
грязнителей извне, оно препятствует выходу продуктов реакции,
способствуя таким образом повышению давления из-за проис-
ходящего внутри расширения геля и усиливая образование но-
вых трещин.

Инъецирование упругих материалов способно несколько
улучшить качество ремонта. Герметизация трещин и инъециро-
вание могут рассматриваться в качестве возможного варианта
ремонта только после тщательно проведенной оценки того, на-
сколько они совместимы с будущей реакционной способностью
заполнителя, ведущей к расширению геля в бетоне. Но обычно
шансы эффективно отремонтировать сооружение из монолитно-
го бетона, когда бетон проявляет признаки продолжающегося
под действием реакции между щелочами цемента и заполните-
лем расширения, оказываются крайне низкими. Самый распро-
страненный вид ремонта для сохранения эксплуатационной при-
годности сооружения из монолитного бетона предусматривает
устройство деформационных швов для снятия внутренних на-
пряжений. Швы получаются с помощью формирования пазов
при использовании различных машин и механизмов, таких как
дисковые фрезы, канаты с алмазным напылением и пр. [50].

В качестве рекомендаций, обеспечивающих стойкость бето-
на к реакции с заполнителем, рекомендуется:

•	использовать низкощелочной цемент;
•	не применять заполнители, имеющие потенциально раз-
рушительную для бетона реакционную способность. Ес-
ли же этого избежать не удается, использовать не увели-
чивающие усадку пуццолан/шлак и нереакционно спо-
собный крупный известняковый заполнитель (30 % и бо-
лее по массе).

Опасность возникновения реакции между щелочными со-
ставляющими цемента и кремнеземом заполнителя как побоч-
ное действие электрохимической обработки бетона связана с
образованием гидроксильных ионов у поверхности арматурного
стержня и перегруппировкой ионов щелочных металлов. Можно
руководствоваться простым правилом: реакция будет происхо-
дить, если содержание ионов щелочных металлов в пересчете на
№2О будет более 3,0 кг/мэ бетона, а относительная влажность
составляет 80—100 %. Указанная реакция развивается только в
условиях достаточно активной щелочной среды.

Если содержание хлоридов в бетоне более 1 % массы це-
мента, то содержание в нем сопутствующих ионов натрия в пе-
ресчете на ЫагО будет более 3,8 кг/м3, что превышает порого-
вый уровень, необходимый для поддержания взаимодействия
между щелочными составляющими цемента и кремнеземом за-
полнителя в бетоне. Это чрезвычайно важно для условий нашей
страны, так как во многих строительных конструкциях в про-
цессе эксплуатации скапливается большое количество хлоридов.
Следует отметить, что сегодня пески и щебень, которые постав-
ляются на стройки, контролируются недостаточно хорошо, да и
месторождения качественных заполнителей по большей части
выработаны. Например, в песках, поставляемых в Москву с се-
верного региона области (данные НИИЖБ), количество актив-
ного кремнезема превышает в 3—4 раза те величины, которые
были допустимы еще по старым нормам [49].

1.9.9.	Взаимодействие между щелочными
составляющими цемента и карбонатными
заполнителями (А1каП-сагЬопа1е госк геасйоп)

Кроме взаимодействия щелочных составляющих цемента с
кремнеземом заполнителя существует процесс, который связан
120
со взаимодействием цементного камня с заполнителем, например
глинистыми доломитизированными известняками. Он ведет к рас-
ширению цементного камня и образованию в нем трещин [38,48].

Лабораторные тесты для определения реакционной способ-
ности горных пород (А1каН-сагЬопа1е госк) рекомендуют:

•	использовать петрографические исследования заполни-
теля (А8ТМ С 295);

•	испытывать цилиндрические образцы породы (А8ТМ С 586);

•	наблюдать за увеличением объема бетонных призм
(А8ТМС 1105);

•	проводить петрографическое исследование бетона.

С целью защиты бетона от взаимодействия цементного кам-
ня с карбонатным заполнителем рекомендуется:

•	избегать использования заполнителя из реакционно спо-
собных скальных пород путем проведения селективной
разработки месторождений;

•	смешивать карбонатный заполнитель с нереакционно
способным заполнителем или использовать заполнитель
более мелких фракций;

•	использовать низкощелочной цемент (менее 0,6 % экви-
валента 1ЧагО).

Ремонт конструкций, имеющих повреждения из-за взаимо-
действия щелочи в бетоне с карбонатными заполнителями,
обычно включает работы по уменьшению влажности конструк-
ций, к которым можно отнести нанесение покрытий, инъекцию
трещин, дренажные мероприятия и т.п.

1.9.10.	Разрушение под воздействием
сульфатов

Возможность и интенсивность коррозии бетона и ремонт-
ных материалов на цементной основе вследствие взаимодейст-
вия цементного камня с сульфатами зависят как от характери-
стики агрессивной среды, так и от качества и свойств материала.

Сульфатостойкость цементного камня определяют:

•	фазовый состав цементного клинкера — содержание и
морфологические особенности алюминатных фаз и алита;
•	тонкость помола цемента, содержание в нем гипса и ми-
неральных добавок;

•	вид и содержание химических добавок;

•	водоцементное отношение — проницаемость бетона;

•	вид и свойства заполнителя;

•	величина и особенности структуры порового простран-
ства бетона;

•	прочность бетона.

Агрессивность среды определяют:

•	вид катиона, с которым связан сульфатный анион;

•	концентрация сульфат-ионов;

•	температура;

•	содержание других соединений, особенно электролитов;

•	условия контакта с бетоном, включая градиент напора
воды, скорость потока при свободном омывании конст-
рукции, сохранение или удаление продуктов коррозии,
постоянное или переменное воздействие.

Сравнительная агрессивность сульфатов с различными ка-
тионами широко и длительно исследовалась. На основании по-
лученных данных все основные сульфаты, связанные с различ-
ными катионами, по степени агрессивности могут быть распре-
делены на следующие три группы:

I — слабоагрессивные: Хп2+, Си2+, Са2+;

II — умеренно-агрессивные: 1Ча+, К+, М§2+, №2+;

III — сильноагрессивные: ЫН4+, А13+, Ре3+, Мп2+.

Правильно рассчитанный и изготовленный бетон проявляет
удовлетворительные эксплуатационные характеристики при
воздействии на него атмосферных условий, большинства грун-
тов и многих видов химических веществ, содержащих сульфаты.
Важно помнить, что бетон и другие ремонтные материалы на
цементной основе редко подвергаются воздействию агрессивной
среды в сухих условиях. Обычно это воздействие протекает в
присутствии воды и влаги.

Известно, что в основе коррозионных процессов, происхо-
дящих в бетоне или растворе, в сульфатной среде, лежит взаи-
модействие сульфат-ионов с гидроксидом кальция и гидроалю-
минатами цементного камня.
Можно считать твердо установленным, что наибольшее
значение для коррозионного повреждения цементного камня
имеет образование в структуре конструкции гидросульфоалю-
минатов кальция и гипса. Это обусловлено различием в сум-
марном объеме продуктов реакции, образующихся из единицы
объема компонента реагирующего цементного камня. При обра-
зовании Са8О4-2НгО из Са(ОН)г и находящегося в растворе
сульфата натрия объем получаемого продукта увеличивается
в 2,34 раза. При образовании ЗСаО • АЬОз • ЗСаЗОд • 32НгО из
ЗСаО • АЬОз • 6Н2О и находящегося в растворе сульфата натрия
объем увеличивается в 4,8 раза [51].

В конечном итоге воздействие сульфатов на бетон и другие
ремонтные материалы на цементной основе чаще всего проявля-
ется на практике в двух формах:

•	образование и расширение эттрингита или гипса в за-
твердевшем материале, вызывающие растрескивание и
отслаивание (фото 17);

•	размягчение и растворение цементного камня в результа-
те прямого воздействия на его соединения сульфатов или
их разложения, когда гидроксид кальция вступает в реак-
цию с сульфатами и вымывается из бетона (фото 18,19).

В зависимости от температуры, типа и концентрации суль-
фатов, пригодных для реакции, а также состава бетона или рас-
твора может встречаться любая из этих форм воздействия или
обе сразу.

Фото 17. Образование сульфатов в теле бетона
Фото 18. Размягчение и растворение цементного камня в конструк-
ции под воздействием сульфатной агрессии
При обычной температуре образуется в первую очередь эт-
трингит. Существуют две формы гидросульфоалюмината: эт-
трингит трехсульфатная форма и моносульфатная форма —
ЗСаО • А12О3 • Са8О4 • 12Н2О и ЗСаО • А12О3 • ЗСа8О4 • ЗН2О. Обыч-
но все реакции происходят в водной среде. Агрессивность воды
по отношению к бетону представлена в табл. 30.

По данным Американского института бетона, считается опас-
ным содержание сульфатов в воде более 1500 мг/л. В этих усло-
виях следует использовать специальный цемент, водоцементное
отношение не должно превышать 0,40, а прочность бетона долж-
на быть более 35 МПа [52].

Таблица 30

Зависимость агрессивности воды к бетону
от содержания в ней сульфатов

Цемент	Вода неагрессивна при содержании суль- фатов в пересчете на ионы 8Од" (мг/л) при содержании ионов НСОз“, мг-экв/л		
	<3	3—6	>6
Портландцемент по ГОСТ 10178—85	<250	<500	< 1000
Портландцемент по ГОСТ 10178—85 с содержанием в клинкере С38 не более 65 %, С3А не более 7 %, С4АР не более 22 % и шлакопортландцемент	< 1500	<3000	<4000
Сульфатостойкие цементы по ГОСТ 22266—94 (с изм.)	<3000	<6000	<8000

Примечания'.

1.	Показатели, приведенные в таблице, действительны для бетона с маркой
по водонепроницаемости АУ4; при водонепроницаемости ХУ6 показатели
таблицы умножаются на коэффициент 1,3, при АУ8 — на коэффициент 1,7.

2.	Показатели, приведенные в таблице, действительны для сооружений,
расположенных в открытом водоеме или в грунтах с коэффициентом
фильтрации Я'ф > 0,1 м/сут. При грунтах с < 0,1 м/сут показатели умно-
жаются на 1,3 [36].
Следует отметить, что все сульфаты, содержащиеся в воде
или грунтах, потенциально опасны для бетона.

Если существует течение подземных вод, которое приносит
свежий запас сульфатов к пораженному участку, разрушение
может оказаться очень быстрым, так как реакция продолжается
только в том случае, если запас сульфатов пополняется. Если
подземные воды находятся в статичном состоянии, реакция не
проникает глубже наружной поверхности бетона. Усугубляет
воздействие сульфатов повышение температуры.

За рубежом принято, что при содержании в воде 8О42- до
600 мг/л коррозионный процесс в обычном бетоне протекает
медленно, при 8С>42_ — 600—3000 мг/л он происходит активнее.
При 8О42- > 3000 мг/л бетон разрушается обычно с высокой
скоростью [53].

Из табл. 30 следует, что стойкость материалов к воздейст-
вию сульфатов определяется стойкостью цементов, на основе
которых они изготовлены, и их плотностью.

Для обеспечения защиты от сульфатов бетон и ремонтные
составы изготовляют на сульфатостойком цементе. В основе
своей сульфатостойкий цемент — это вяжущее со снижением
фазы алюмината кальция. Именно на алюминат кальция воздей-
ствуют сульфаты с образованием в результате эттрингита [54].

Принято, что цементы, стойкие к воздействию сульфатов,
должны иметь в своем составе СзА не более 5—8 % (лучше 1—
2 %), а СзА + С4АЕ — 22 %, но содержание С3А может в отдель-
ных случаях доходить до 10 %, а С3А + С4АЕ — до 25 %.

Как указывалось выше, первостепенное значение для суль-
фатостойкости материалов на цементной основе имеет степень
их непроницаемости. Для практических оценок можно утвер-
ждать, что материал на цементной основе обладает средней ус-
тойчивостью к сульфатной агрессии в том случае, если увеличе-
ние объема образца за 6 месяцев не превышает 0,1 %, и высокой
устойчивостью к сульфатной агрессии, если увеличение объема
образца не превышает 0,05 % за 6 месяцев [А8ТМ С1012].

При нахождении бетонных конструкций в грунтах, загряз-
ненных сульфатами, также необходимо учитывать возможность
их агрессивного воздействия (табл. 31). Для удобства в табл. 31
126
Таблица 31

Агрессивность грунтов и грунтовой воды
по отношению к бетону

Уровень воздействия	Содержание сульфатов	
	в грунте, %	в воде, мг/л
Незначительный	<0,1	< 150
Средний	0,1—0,2	150—1500
Высокий	0,2—2,0	1500—10000
Очень высокий	>2,0	> 10000

приведены сравнительные величины содержания сульфатов в
воде и грунтах.

Если бетон конструкций, расположенных в грунтах, являет-
ся пористым и подвержен насыщению влаги, то в результате от-
ложения в нем солей может произойти его расширение и рас-
трескивание.

Защита конструкций от воздействия сульфатов осуществля-
ется путем использования плотного, качественного бетона с
низким отношением В/Ц (0,45—0,5), а также подбора при изго-
товлении бетона составляющих, которые обладают сульфато-
стойкостью. Можно использовать преимущества вовлечения
воздуха, поскольку это уменьшает отношение В/Ц и, следова-
тельно, проницаемость. Для достижения минимальной прони-
цаемости важно обеспечить необходимые условия схватывания
и твердения бетона. Если в дополнение к сульфатам в окру-
жающей среде присутствуют хлориды или другие депассиви-
рующие металл вещества, низкое В/Ц отношение может снизить
вероятность протекания коррозии арматурного каркаса.

У заполнителей, в состав которых входят сульфиды и суль-
фаты, также могут происходить разрушающие реакции, которые
ведут к образованию оксидов железа и ионов сульфатов.

В заполнителях бетона могут встречаться минералы, кото-
рые содержат железо в двухвалентном состоянии и которые
легко поддаются окислению. В кремнистых гравиях могут на-
ходиться пириты, которые окисляются в присутствии влаги и
127
кислорода. Максимальные повреждения, к которым приводит
окисление железа, — это появление пятен ржавчины и иногда
раковин на бетонной поверхности там, где реакционно способ-
ный заполнитель находится прямо под поверхностью, однако в
экстремальных случаях может происходить разрушение бетона
из-за воздействия на цементный камень сульфатов, образую-
щихся при окислении.

Сульфатные реакции могут значительно усиливаться при
наличии угольной, серной, соляной и других кислот. Они также
могут вызываться соединениями серы при загрязнении воздуха.

Реже встречается форма воздействия сульфатов, приводя-
щая к образованию в материалах на цементной основе томазита
(СаСОз • Са8Ю4 • СаЗОд • 15НгО), которая протекает в результате
реакции между силикатами кальция в цементе, карбонатом
кальция из известняковых заполнителей или наполнителей и
сульфатами, обычно поступающими из внешних источников.
Образование этого минерала отмечено в старых сооружениях, в
которых строительные конструкции одновременно с сульфатной
коррозией за счет растворения в атмосферной влаге сернистого
и серного ангидридов подвергаются карбонизации. Одновре-
менное присутствие в цементном камне сульфатов и карбонатов
также способствует образованию наряду с эттрингитом и тома-
зита, который дает рыхлую структуру цементного камня. К ус-
ловиям, которые обычно считаются необходимыми для проте-
кания процесса образования томазита, относятся:

•	низкая температура (менее 5 °С, а по другим источникам,
менее 15 °С) (томазит имеет высокое расширяющее дей-
ствие при низких температурах, поэтому расширения,
вызванные им, наблюдаются в начале оттепели);

•	высокая относительная влажность;

•	наличие кальция, силикатов, сульфатов и карбонатов;

•	присутствие реакционно способного глинозема.

Сильно поврежденные сульфатной агрессией строительные
конструкции становятся неремонтопригодными. Конструкции,
имеющие небольшие повреждения, нуждаются в защите (нано-
сятся покрытия или конструкции подвергаются локальному ре-
монту).
1.9.11. Разрушение материалов
на цементной основе в морской воде

Одной из наиболее распространенных природных много-
компонентных сред, оказывающих влияние на состояние желе-
зобетонных конструкций, является морская вода, которая пред-
ставляет собой сложную физико-химическую систему, содер-
жащую соли-электролиты, агрессивные по отношению к бето-
ну: хлорид натрия, сульфат и хлорид магния, сульфат кальция
(табл. 32). При контакте с бетоном развиваются процессы взаи-
модействия этих солей с цементным камнем.

Бетон в сооружениях, находящихся под воздействием мор-
ской воды, также подвержен диффузии в него солей, содержа-
ние которых, в том числе и хлоридов, оказывающих активное
влияние на железобетон, бывает различным. Концентрация хло-
ридов колеблется от 35 г/л в океанах до 3 г/л в Финском заливе.
Сооружения из железобетона в этом случае следует проектиро-
вать так, чтобы в течение всего срока службы не происходило
их разрушения под воздействием окружающей среды.

Содержание хлоридов на поверхности бетона морских со-
оружений обычно колеблется от 2 до 5 % массы цемента и со-
храняется примерно одинаковым на высоту до 15 м над уровнем
моря.

Достаточно полное представление о механизме разрушения
материалов на цементной основе в морской воде дано в работах

Таблица 32

Состав воды океана и морей

Наименование	Общая соленость, г/л	Содержание ионов, г/л					
		СГ	80^	СО,'	Ма+	М§2+	Са2+
Мировой оке- ан	35	19,4	2,7	0,07	10,7	1,3	0,42
Черное море	18	9,9	1,4	0,04	5,5	0,67	0,22
Каспийское море	13	5,4	3,1	0,11	3,3	0,74	0,35
В.М. Москвина [47]. По его мнению, коррозионное действие
морской воды предопределяет главным образом наличие
М§804, который реагирует с гидроксидом кальция с образовани-
ем гипса и гидроксида магния. Образовавшийся гипс, реагируя с
выделяющимся при гидролизе силикатов кальция гидроксидом
кальция, образует гидросульфоалюминат кальция. Одновремен-
но идут процессы образования гидрохлоралюмината кальция.

Возможные реакции, происходящие в материале, можно
представить в следующем виде:

М§804 + Са(ОН)2 Са8О4 + М§(ОН)2

СО2 + Са(ОН)2 -> СаСОз + Н2О

ЗСа8О4 + С3А + ЗН2О = С3А • ЗСа8О4 • ЗН2О
(моносульфатная форма эттрингита)

М§(ОН)2 и СаСО3 образуют на поверхности бетона пленку и
уплотняют поры.

Эттрингит и частично гипс вызывают увеличение объема и
растягивающие напряжения в материале конструкции.

Кроме этих основных реакций происходит взаимодействие
хлоридов с гидроксидом кальция и С3А:

М§С12 + Са(ОН)2 -> СаС12 + М§(ОН)2

СаС12 + С3А + ЮН2О = С3А • СаС12 • ЮН2О

Соли из морской воды могут проникать в бетон различными
способами. Это может происходить в результате диффузии, ка-
пиллярного всасывания или фильтрации.

Выше зоны прилива соли проникают в конструкции за счет
капиллярного всасывания и высыхания. В зоне прилива основ-
ным процессом переноса солей является диффузия. Ниже уровня
воды соли могут насыщать бетон за счет диффузии и фильтрации.

Указывается, что химические процессы при действии мор-
ской воды идут только при проникании воды с солями в бетон,
т.е. при недостаточной его плотности. В большинстве работ под-
черкивается первостепенная роль плотности (непроницаемости)
бетона в его долговечности при нахождении в морской воде.
Утверждается, что содержание в цементе С3А для придания ему
стойкости в морской воде должно быть менее 10 %. Серьезное
130
влияние оказывает В/Ц отношение и введение добавок-уплотни-
телей.

В зонах заплеска волны в морских сооружениях часто оказы-
ваются чрезвычайно эффективны защитные непроницаемые по-
крытия на основе каменноугольной и эпоксидной смолы [4]. Хотя
при значительной влажности конструкций и активном воздейст-
вии температуры они могут быть разрушены и оторваны от бе-
тона. В последнее время используются специальные покрытия
на основе цемента, модифицированные полимерами, стойкие к
диффузии хлоридов, сульфатов и других активных анионов.

При накоплении солей в железобетоне, особенно в зоне
диффузии или в зоне приливов и отливов, арматурный каркас
начинает корродировать, что приводит к появлению трещин и
отторжению защитного слоя (фото 20, 21) [55]. Механизм кор-
розии арматуры в морской среде представлен на рис. 31.

Протекающие реакции:

Ре---Ре+++ 2е"

с-:	: о2

ы I	-20Н

РеС12 Н2°	' —ЕеО(ОН)

I	I

'-------ре(0Н)2—Ее(ОН)3

ОН"	02

Рис. 31. Механизм коррозии арматуры в морской среде
Фото 20. Разрушение колонн пир-
са в приливно-отливной зоне (кри-
сталлизация солей; коррозия ар-
матурного каркаса; отслоение за-
щитного слоя бетона каркаса)

Фото 21. Разрушение железобе-
тонной конструкции в морской
воде в зоне попеременного намо-
кания (электрохимическая кор-
розия арматурного каркаса; от-
торжение защитного слоя бетона

В основном этот процесс аналогичен процессу разрушения
железобетонных конструкций, которые находятся под воздейст-
вием солей-электролитов. Даже прогнозирование повреждений в
железобетонных конструкциях осуществляется аналогично. Также
рекомендовано классифицировать повреждения на 5 классов [56].

Ремонт сооружений, имеющих повреждения из-за воздейст-
вия морской воды, может предусматривать удаление разрушен-
ного бетона, очистку арматурного каркаса, нанесение ремонт-
ных и защитных покрытий, проведение электрохимических ме-
роприятий, то есть всех действий, которые осуществляются при
повреждении солями-электролитами.

1.9.12.	Физическое разрушение бетона
от воздействия солей

Физическое выветривание бетонных конструкций под влия-
нием солей приводит к отделению от поверхности слоев це-
ментного камня и мелкого заполнителя. Обычно воздействие в
этой форме осуществляется, начиная с поверхности земли, и
продвигается вверх на несколько десятков сантиметров и зави-
сит от состава грунта и качества бетона. Этот процесс активно
протекает в столбах линии электропередачи, конструкциях теп-
лиц, выходах из подземных сооружений, цоколях зданий и пр.
Часто встречаются подобные разрушения в конструкциях, рас-
положенных в пустынных районах, где почвы засолены [29].

Активное воздействие на бетон оказывают находящиеся в
грунте хлориды, нитраты и сульфаты алюминия, кальция, маг-
ния, натрия и пр.

Особенно страдают тонкостенные трубчатые бетонные кон-
струкции, используемые в качестве столбов на транспорте и в
энергетике, а также столбы малых сечений, где защитный слой
арматурного каркаса имеет минимальное значение. К последним
относятся столбы связи и сваи (фото 22).

Нарушения конструкций, наблюдаемые выше уровня зем-
ной поверхности, проявляются в виде высолов, сколов, трещин,
отслоения защитного слоя бетона, коррозии арматуры. Часто
нарушения имеют аварийный характер. На ЛЭП и линиях элек-
трифицированных железных дорог обычным явлением считает-
ся разрушение конструкций и падение опор.
Фото 22. Физическое разрушение солями мачты линии электропере-
дачи. Электрохимическая коррозия арматурного каркаса

Анализ нарушений выявил, что в качестве высолов на по-
верхности конструкций наблюдаются сульфаты и карбонаты
кальция, а также довольно часто эттрингит. Обследования опор
теплиц и опор ЛЭП, расположенных на сельскохозяйственных
полях, показали, что в высолах присутствуют сульфаты маг-
ния, фосфаты, нитраты и другие соли, используемые для удоб-
рения [29, 57].

Но и в этом случае основными агрессивными веществами
являются хлориды, ускоряющие коррозию арматурного каркаса,
и сульфаты, которые приводят к образованию сульфатных солей
(эттрингит), способствующих возникновению кристаллизацион-
ного давления из-за увеличения в объеме. В том случае, если
растягивающие усилия в конструкции превышают прочность
бетона, происходит их разрушение.

Одной из основных причин разрушений трубчатых столбовых
конструкций является подсос минерализованной воды, которая
после поднятия испаряется. Обычный бетон имеет капиллярное
поднятие воды на 0,5 м. Образовавшиеся после этого соли спо-
собствуют разрушению бетона как за счет своего набухания и
134
появления в бетоне растягивающих напряжений, так и за счет
своей гигроскопичности. Коррозия арматуры в зоне высолов из-
за повышения влажности протекает значительно активнее, чем
на других участках. Это усугубляется тем, что минерализован-
ная вода испаряется как с наружной, так и с внутренней стороны
конструкции. Причем интенсивность испарения по внутренней
поверхности трубы может превышать внешнюю. В результате
происходит образование активных солей, коррозия арматуры и
разрушение бетона. Обычно грунтовые воды не бывают сильно-
агрессивными, но так как полые столбы изготавливаются на
центрифуге и проходят процесс пропаривания, то капиллярное
всасывание и испарение в них протекает интенсивнее, чем у бе-
тона опалубочного твердения. Так как арматура в этих конст-
рукциях бывает предварительно напряженной, то и разрушение
может носить внезапный характер.

В качестве превентивной меры в таких ситуациях необхо-
димо использовать плотные бетоны и обеспечивать в заводских
условиях нанесение на нижнюю часть конструкции водонепро-
ницаемого пропиточного покрытия типа метилметакрилатного,
эпоксидного, эпоксидно-каменноугольного или эпоксиполиуре-
танового. Важно, чтобы пропиточное покрытие наносилось на
сухую поверхность бетона (влажность не более 5 %). Обычно
глубина пропитки составляет 2—3 мм и полностью предохраня-
ет от проникновения солей в бетон. Однако намокание бетона
между слоями непроницаемого для паров воды покрытия при
затекании воды сверху может привести к его разрушению. Воз-
можно применение для изготовления конструкций успешно ра-
ботающих в таких условиях бетонов на основе шлаковых це-
ментов, которые обладают большей устойчивостью к воздейст-
вию агрессивных солевых растворов. Ремонтные мероприятия
могут включать различные действия — от нанесения защитных
покрытий до локального ремонта и усиления. При значительных
объемах повреждений конструкции заменяются на новые. Нако-
пление солей может происходить и в бетонных обделках тонне-
лей. Такие случаи встречаются достаточно часто в тоннельных
сооружениях, расположенных в грунтах или породах, насыщен-
ных солями [58].
1.9.13.	Разрушение под воздействием кислот

Кислоты растворяют избыток извести в цементе, т.е. из-
весть, не связанную в кислотостойкие соединения. Цементы,
содержащие мало извести, такие как шлаковый, оказывают бо-
лее длительное сопротивление кислотам. Но так как каждый це-
мент содержит известь, то кислотостойких цементов не сущест-
вует. Процесс воздействия кислот связан с образованием в бето-
не соединений, таких как СаЗОд, СаСЦ Са(ЙОз)2, которые вы-
деляются или вымываются из него.

Кислоты обычно оказывают воздействие с поверхности бе-
тона, постепенно растворяя цементный камень.

Любой бетон как щелочная среда в большей или меньшей
степени подвержен разрушению под действием большинства
кислот. Скорость их воздействия зависит от многих факторов:
температуры, скорости движения активной среды, концентра-
ции кислоты и пр. Кислоты могут становиться более концентри-
рованными в результате испарения воды, что приводит к увели-
чению их агрессивности. Воздействие на бетон органических и
неорганических (минеральных) кислот представлено в табл. 33.

Таблица 33

Скорость воздействия кислот на бетон [38]

Скорость воздействия при темпе- ратуре окружающего воздуха	Неорганические (минеральные) кислоты	Органические кислоты
Быстрое воздействие	Соляная Азотная Серная Фтористоводородная	Уксусная * Муравьиная* Молочная**
Умеренное воздействие	Фосфорная Сернистая	Дубильная  Гуминовая
Медленное воздействие	Угольная	—
Незначительное воздействие	—	Щавелевая Винная
*	Если кислота концентрированная; в остальных случаях — медленное воздействие.  *	* Если кислота концентрированная, а не в форме молока.		
Самыми активными являются сильные минеральные кисло-
ты, такие как серная, соляная, азотная, фтористоводородная.
Даже при малой концентрации их растворы относят к сильноаг-
рессивным [36]. Органические кислоты оказывают меньшее
влияние на бетон, чем минеральные. Однако такие кислоты, как
молочная, уксусная и муравьиная, могут быстро разрушать же-
лезобетонные конструкции.

Специфическим случаем действия кислоты является воз-
действие на бетон воды пониженной жесткости, содержащей
углекислый газ. Такая вода способна преобразовывать карбонат
кальция в раствор бикарбоната. В настоящее время нет единого
мнения о предельных для коррозии бетона концентрациях в во-
де СОг. В некоторых исследованиях указывается, что контакт с
водой, содержащей более 20 частиц/млн агрессивного диоксида
углерода, вызывает быструю карбонизацию цементного камня.
С другой стороны, свободно мигрирующая вода с концентраци-
ей 10 частиц/млн также может вызывать карбонизацию в суще-
ственных объемах (Терцаги, 1948—1949 гг.). Считается, что для
сильной агрессии по отношению к цементному камню в воде,
содержащей СО2, необходима его концентрация более 100 мг/л.

Отдельным и наиболее широко известным типом воздейст-
вия кислоты на бетон является карбонизация. Она связана с
прониканием в структуру бетона влаги, содержащей углекислый
газ. Граница карбонизации активно продвигается вперед с пере-
мещением границы намокания и высыхания бетона. Кроме уг-
лекислого газа аналогичное воздействие на бетон могут оказы-
вать и другие кислые газы, например диоксид серы (8О2) или
оксид азота (ИО2).

Однако они становятся более агрессивными, если окисля-
ются до сернистой, серной и азотной кислоты. Частично стой-
кость бетона в кислых средах можно повысить за счет увеличе-
ния его плотности.

Плотный бетон с низким В/Ц отношением может обеспе-
чить достаточную защиту против умеренной кислотной корро-
зии (рН более 4). Определенные пуццолановые материалы, в ча-
стности зола-унос, домолотый шлак и пр., повышают устойчи-
вость бетона к кислотному воздействию. В любом случае сле-
дует минимизировать время воздействия кислот и погружения
бетона в кислотную среду. Наиболее опасно динамическое и
термическое воздействие кислых сред; для бетонов, не защи-
щенных специальными покрытиями, его нужно исключить.

Негидравлический бетон, независимо от его состава, спосо-
бен долго выдерживать воздействие воды с высокой концентра-
цией кислот (рН < 3). Однако и в таких случаях нормативными
документами рекомендуется использовать защитные покрытия
(АС1515.1К, АС1 201.2К).

Ремонтные мероприятия обычно предусматривают локаль-
ный ремонт и нанесение защитных покрытий. При значитель-
ных объемах повреждений необходим капитальный ремонт, ус-
тановка дополнительной арматуры и нанесение покрытий.

1.9.14.	Разрушение под воздействием
других веществ

Кроме приведенных выше воздействий на бетонные конст-
рукции оказывают влияние различные промышленные и быто-
вые среды. В своей основе воздействие этих сред сводится чаще
всего к химической реакции присутствующих в них веществ с
компонентами бетона и арматуры.

Некоторые распространенные вещества, которые могут
взаимодействовать с бетоном, особенно в тех случаях, когда со-
оружение используется как производственное помещение для
переработки или хранения определенной продукции, представ-
лены в табл. 34.

Воздействие некоторых веществ на бетон
(АС1515.1В, АС1201.2К)

Таблица 34

Материал	Реакционно способный продукт	Воздействие
Зола/шлак	Во влажном состоя- нии может происхо- дить выщелачивание сульфата натрия	Разрушает бетон, не имеющий достаточную сульфатостой- кость
Материал	Реакционно способный продукт	Воздействие
Пиво	В продуктах фермен- тации могут содер- жаться уксусная, угольная, молочная или дубильная кисло- та*	Медленно разрушает бетон. Снижает рН. Ускоряет начало коррозии арматуры
Сидр	Содержит уксусную кислоту	Снижает рН. Ускоряет начало коррозии арматуры
Уголь	Сульфиды, выщела- чивающиеся из влаж- ного угля, могут обра- зовывать сернистую или серную кислоту*	Быстро разрушает бетон за счет воздействия кислот. Приводит к образованию солей
Поваренная соль	Содержит хлориды	Не оказывает вредного воздей- ствия на сухой бетон. В при- сутствии влаги вредна для ар- матурной стали
Креозот	Содержит фенол	Медленно разрушает бетон
Выхлопные газы (ди- зельное топливо или бензин)	В присутствии влаги образуют различные кислоты	Медленно разрушают бетон. Ускоряют начало коррозии ар- матуры
Дымовые газы	В присутствии влаги образуют различные кислоты	Медленно разрушают бетон.  Ускоряют начало коррозии ар- матуры. Перепады температур могут вызывать значительные напряжения
Фруктовые соки (фрукты на стадии брожения)	Содержат сахар и раз- личные кислоты	Медленно разрушают бетон.  Ускоряют начало коррозии ар- матуры
Материал	Реакционно способный продукт	Воздействие
Удобрения	Содержат различные соли	Медленно разрушают бетон. Влияют на сохранность арма- туры
Молоко	—	Не оказывает вредного воздей- ствия
Торфяная вода	Содержит гуминовую кислоту	Медленно разрушает бетон.  Ускоряет начало коррозии ар- матуры
Нефтяные смазочные материалы	—	Медленно разрушают бетон, если присутствуют жирные масла
Органиче- ские жиры и масла	Содержат свободные жирные кислоты	Образуют с известью известко- вое мыло. Размягчают бетон. Очень агрессивны рыбий жир, масло какао, касторовое и ко- косовое масла
Силос	Содержит разнооб- разные кислоты	Медленно разрушает бетон. Влияет на сохранность армату- ры
Кислое мо- локо	Содержит молочную кислоту	Медленно разрушает бетон.  Ускоряет начало коррозии ар- матуры
Сахара		Опасны для растворов и бето- нов, которые не набрали проч- ности. Могут образовывать с известью легкорастворимый сахарат. Медленно разрушают бетон
Моча	Содержит различные соли	Воздействует на сталь в порис- том или имеющем трещины бетоне
Вино	—	Не оказывает вредного воздей- ствия
Материал	Реакционно способный продукт	Воздействие
Растворы  щелочей:  гидроксид натрия (ка-  лия) > 20 %  гидроксид натрия (ка- лия) 10-20%  гидроксид натрия (ка- лия) <10 %  гипохло-  рит натрия  гидроксид аммония  Газы:  бром  хлор  озон	—	Оказывает умеренное воздейст- вие. Разрушает бетон  Оказывает медленное воздей- ствие. Разрушает бетон  Оказывает незначительное воз- действие  То же  Оказывает умеренное воздействие  Оказывает медленное воздей- ствие. Влияет на сохранность арматуры  То же

Некоторые общие факторы, которые оказывают негативное
или позитивное влияние при воздействии различных веществ на
бетон, приведены в табл. 35.
Факторы, ускоряющие или усугубляющие воздействие	Факторы, смягчающие или замедляющие воздействие
1.	Высокая пористость бетона: вследствие значительного водопогл ощения;  проницаемости; наличия пустот  2.	Трещины и разрывы в бетоне, полученные:  вследствие концентрации на- пряжений;  температурных воздействий; усадки  3.	Выщелачивание и проникнове- ние жидкости в бетон:  из-за наличия текучей сре- V  ДЫ ;  периодического намокания; статического и динамического давления воды	1.	Плотный бетон, получаемый: при правильном подборе смеси*; уменьшении удельного содержа- ния воды;  увеличении содержания цемента; воздухововлечении;  нормальном уплотнении; нормальном схватывании**  2.	Уменьшение растягивающих напряжений в бетоне**’:  при правильном заложении ар- матуры в растянутой зоне;  добавлении пуццолана (для уменьшения роста температуры, гидратации цемента);  устройстве температурно-уса- дочных швов  3.	Рациональное проектирование конструкций:  минимизация зоны контакта и/или турбулентного движения жидкости;  устройство гидроизоляционных и защитных систем’**** для уменьшения проникновения аг- рессивной среды
*	Состав смеси, процесс ее приготовления и обработка свежеприготов- ленного бетона определяют его однородность и плотность.  *	* Неправильное выдерживание бетона при твердении приводит к появ- лению дефектов и трещин.  **’ Устойчивость бетона к образованию трещин зависит от прочности и стойкости конструкций и сооружений к деформациям.  Миграция агрессивных веществ, переносимых водой, усиливает реак- ции в зависимости от объема и скорости потока.  Если бетон подвергается частому воздействию химических веществ, оказывающих на него агрессивное воздействие, его следует защитить хи- мически стойким покрытием (вторичная защита).	
1.10.	КОРРОЗИЯ АРМАТУРЫ В БЕТОНЕ

Коррозия арматурного каркаса — самый серьезный и рас-
пространенный дефект — появляется вследствие накопления
повреждений в бетоне и происходит через определенный про-
межуток времени.

Коррозия арматуры приводит к нарушению ее сцепления с
бетоном и уменьшению ее диаметра, что сказывается на работе
железобетонных элементов, долговечности и надежности конст-
рукций. Уменьшение диаметра арматуры приводит к выходу из
строя в первую очередь изгибаемых элементов (балок, плит, ри-
гелей и т.д.).

С потерей массы металла в арматурных стержнях при кор-
розии около 4 % прочность сцепления с бетоном снижается при-
мерно на 10 %, а с потерей массы на 17 % прочность сцепления
уменьшается на 90 % (рис. 32).

Обычно арматура в новом бетоне не подвержена коррозии.
Это объясняется в основном двумя факторами, которые связаны
с эффективностью первичной защиты бетона.

1.	Кислород в бетоне вступает в реакцию со щелочной ок-
ружающей средой с образованием очень тонкого непроницаемого

Рис. 32. Зависимость прочности сцепления от величины коррозии ар-
матурного каркаса [59]
слоя оксида железа, защищающего сталь от коррозии. Сталь
становится пассивированной. С точки зрения термодинамики
оксид железа более устойчив, чем железо. Реальная структура
пассивированной защитной поверхностной пленки на металле в
бетоне не определена, поскольку такая пленка является очень
тонкой и хрупкой. Оптические измерения показали, что ее тол-
щина составляет от 1 до 10 мкм.

2.	Защитный слой бетона при условии, что он плотный и
достаточно толстый, образует труднопреодолимый барьер для
проникновения разрушающих веществ извне, особенно СО2 и
ионов хлора, чаще всего приводящих к нарушению пассивации.

Продолжительность периода ожидания коррозии арматуры
в бетоне зависит от наличия и времени существования пассиви-
рованной пленки на арматуре, которая сохраняется тем дольше,
чем выше плотность и рН бетона.

Ржавление арматуры после разрушения пассивированной
пленки — процесс образования железом оксидов, гидроксидов и
других соединений. Этот процесс является электрохимическим
и протекает только в определенных условиях.

Согласно имеющимся данным (АС1 222К.), продукты корро-
зии металла в бетоне увеличиваются в объеме по-разному (табл.
36), что способствует неравномерному появлению в бетоне тре-
щин и отслоению защитного слоя.

Без защитного слоя коррозия арматуры под воздействием
влаги и кислорода развивается наиболее активно.

Таблица 36

Продукт коррозии металла	Увеличение продуктов коррозии относительно первоначального объема металла, %
РеО	190
Ре3О4	210
Ре2О3	230
Ре(ОН)2	370
Ре(ОН)3	420
Ре(ОН)3  ЗН2О	640
1.10.1.	Условия протекания коррозии
арматуры в бетоне

Электрохимическая коррозия арматуры в бетоне появляется
только при наличии следующих условий:

1)	существует разность потенциалов на стальной арматуре;

2)	сталь обладает электропроводностью;

3)	стальную арматуру окружает электролит;

4)	на поверхности стальной арматуры присутствует кисло-
род;

5)	пассивирующий слой разрушен.

Первые два условия достаточно очевидны, последнее будет
рассмотрено ниже. Разность потенциалов возникает между уча-
стками с различной рН, плотностью, засоленностью бетона, к
котором замоноличена арматура, а сталь является хорошим про-
водником тока. Рассмотрим третье и четвертое условия. Элек-
тролит представляет собой поровый раствор в бетоне, который
содержит всевозможные ионы и поэтому обладает электропро-
водностью. Проводимость его зависит от содержания влаги в
бетоне и от объема пор. Чем выше содержание влаги и чем
больше пористость, тем больше электропроводность бетона. В
табл. 37 приведено изменение удельного электрического сопро-
тивления бетона в зависимости от его влажности.

Таблица 37

Зависимость удельного электрического сопротивления
образцов бетона от В/Ц и влажности [60]

Водонасыщенность бетона, %	Удельное электрическое сопротивление бетона, кОм-см		
	В/Ц = 0,42	В/Ц = 0,50	В/Ц = 0,70
100	0,08	0,04	0,02
80	—	0,09	—
60	—	0,4	—
40	450	90	10
Видно, что сопротивление бетона колеблется в очень широ-
ком диапазоне, но при насыщении бетона водой (более 60 %)
его сопротивление всегда бывает менее 5 кОм см, что будет
способствовать протеканию процесса коррозии арматуры. В со-
ответствии с законом Фарадея скорость коррозии арматуры
пропорциональна плотности тока. Плотность тока представляет
собой разность потенциалов, деленную на сопротивление; таким
образом, уменьшение сопротивления бетона играет важную
роль в интенсивности процесса.

Диффузионная способность кислорода в бетоне также силь-
но зависит от содержания воды и пористости, что можно уви-
деть на рис. 33. Все кривые изменения коэффициента диффузии

Относительная влажность, %

Рис. 33. Расчетный коэффициент диффузии кислорода для бетонов на
портландцементе и портландцементе с минеральными добавками при
различной влажности воздуха [60]:

1 — портландцемент, В/Ц = 0,67; 2 — портландцемент с минеральными
добавками, В/Ц = 0,70; 3 — портландцемент, В/Ц = 0,42; 4 — портланд-
цемент с минеральными добавками, В/Ц = 0,40
кислорода при испытании различных цементных составов име-
ют характерную особенность. Чем выше влажность бетона, тем
меньше диффузия кислорода в нем. Из графиков также следует,
что чем ниже В/Ц, тем меньше коэффициент диффузии кисло-
рода.

Необходимо отметить, что наличие кислорода и проводи-
мость электролита оказывают влияние на коррозионный процесс
только при определенной влажности бетона. В сухом и водона-
сыщенном бетоне коррозия арматуры будет развиваться не так
активно, как в бетоне, который находится при относительной
влажности от 50 до 95—98 %. При большей влажности замедля-
ется диффузия кислорода, при меньшей влажности в бетоне не
хватает электролита.

1.10.2.	Влияние карбонизации бетона
на коррозию арматуры

Как указывалось выше, существуют две основные причины
разрушения пассивирующего слоя оксида железа на стальном
арматурном стержне («депассивации»): карбонизация и наличие
хлоридов. Карбонизация происходит, если диоксид углерода из
воздуха проникает в бетон и вступает в реакцию с гидроксидом
щелочных металлов и гидроксидом кальция. Последняя реакция
описывается следующим образом:

СО2 + Са(ОН)2 -> СаСОз + Н2О

Эта реакция обычно начинается и происходит в том случае,
если в бетоне имеется определенное количество воды. Малое
количество влаги препятствует диффузии углекислого газа, а
большое количество влаги приостанавливает его проникновение
в бетон. Обычно карбонизация происходит при относительной
влажности воздуха — 50—70 %. Фронт карбонизации распро-
страняется в зависимости от диффузионной способности бетона,
количества веществ в бетоне, способных вступать в реакцию, и
времени [7]. Уравнение стационарной диффузии (первый закон
Фигга), учитывающее химическую реакцию, которая происходит
быстро по сравнению с диффузионным переносом, позволяет
получить следующее выражение по определению коэффициента
карбонизации бетона:

ЮС

(13)

а

где О — расчетный коэффициент диффузии СОг; С — содержание
СОг в окружающем воздухе; а — количество СОг, вступившего
в реакцию с бетоном при карбонизации (г/см3 бетона); I — время.

Теоретически глубина карбонизации бетона определяется
по формуле

х = к/г.	(14)

Содержание СО2 в воздухе можно принять за константу, со-
ставляющую 0,03 % по массе или 0,6 г/м3 воздуха в нормальных
условиях внешней среды. Две другие величины в большой сте-
пени зависят от качества бетона. На стойкость к воздействию
СОг оказывает влияние тип цемента, который использован для
приготовления бетона. Она больше всего у бетона на портланд-
цементе и меньше всего у бетона на шлаковом цементе. Глубина
карбонизации, если учитывается одинаковое время выдержива-
ния, возрастает в следующем порядке: портландцемент, шлако-
портландцемент, пуццолановый портландцемент, шлаковый це-
мент. Глубина карбонизации бетона на шлаковом цементе при-
мерно на 60 % больше, чем бетона на портландцементе, при
одинаковом водоцементном отношении. Естественно, когда об-
разцы бетона на шлаковом цементе подвергаются выдержива-
нию во влажном режиме в течение длительного времени, глуби-
на карбонизации имеет тот же порядок величины, что и для об-
разцов на обычном портландцементе. В значительной степени
глубина карбонизации зависит от структуры бетона, то есть от
его пористости и трещиноватости. Основное влияние при этом
оказывает увеличение В/Ц. Если глубина карбонизации бетона с
водоцементным отношением 0,42 равна единице, то при водо-
цементном отношении 0,80 она увеличивается в три раза. Если
бетон при укладке не прошел надлежащего выдерживания, по-
верхностный слой остается очень пористым, а коэффициент
диффузии СОг — высоким. Глубина карбонизации также в
большой степени зависит от содержания влаги. Коэффициент
диффузии СОг составляет около 1,5-10-8 м2/с в воздухе и от 0,8
до 5-10“12 м2/с в воде. Если бетон увлажняется и высыхает, в те-
чение времени водонасыщения карбонизация отсутствует. На
рис. 34 представлен результат испытаний образцов бетона на
карбонизацию, причем наблюдается четкое различие между
сухими и влажными условиями воздействия внешней среды. В
сухих климатических условиях (относительная влажность
50—75 %) карбонизация прогрессирует быстрее, чем при влаж-
ных условиях внешней среды. То есть в условиях транспортных

Рис. 34. Глубина карбонизации как функция времени и условий
внешней среды (среднее значение по 27 образцам бетона), х = кЛ :
1 — условия внутри помещения: 20 °С, относительная влажность 65 %;
2 — вне помещений (под крышей); 3 — вне помещений (плоская по-
верхность) [60]
тоннелей и тоннелей инженерных коммуникаций, расположен-
ных вблизи дорог, где имеется значительное количество углеки-
слого газа, карбонизация будет протекать активно, а в гидротех-
нических или в канализационных тоннелях она будет отсутство-
вать.

Практически глубину карбонизации бетона определяют не-
сколькими способами. Самый распространенный способ — сма-
чивание свежего скола раствором фенолфталеина. По характер-
ному окрашиванию бетона устанавливают фактическую глубину
карбонизации (фото 23).

Если карбонизированный бетон имеет водородный показа-
тель порового раствора менее 9 и пассивации арматуры не про-
исходит, то она может подвергаться коррозии, однако для этого
должно быть выполнено и другое условие: наличие электролита
и кислорода.

Фото 23. Определение глубины карбонизации бетона на свежем сколе
с помощью фенолфталеина. Черный цвет бетона в тоннеле обуслов-
лен покрытием на основе эпоксидно-каменноугольной смолы, нане-
сенным с целью защиты от СО2, что стабилизировало процесс
1.10.3. Моделирование скорости коррозии
арматуры в бетоне при карбонизации

Коррозии арматуры в бетоне, происходящей под воздейст-
вием карбонизации, посвящено множество работ [7, 12, 13, 19,
29, 42,51,60—67 и др.].

Для определения долговечности конструкций, в которых
протекает коррозия арматуры, можно использовать различные
модели этого процесса.

Модели, определяющие параметры протекания карбониза-
ции, чаще всего также связаны с процессом коррозии арматур-
ного каркаса. С их помощью можно определить сроки и осуще-
ствить планирование ремонтных работ. Подобная модель пред-
ставлена на рис. 35 [68].

Стадия II

и волосных
трещин

ня арматуры
Стадия I

арматуры и разрушение слоя
бетона

Стадия III

Рис. 35. Модель разрушения бетона при карбонизации и коррозии
арматурного каркаса:

1 — появление трещин; 2 — опасное состояние конструкции; 3 — отказ
конструкции
Модель (см. рис. 35) рассматривает процесс протекания
коррозии арматурного каркаса при постоянном потоке углеки-
слого газа. Глубина карбонизации в этом случае рассчитывается
по формуле (14).

Время начальной стадии карбонизации (инициации) обычно
составляет около 1 года и связано с образованием различного
вида трещин в поверхностном слое бетона.

Стадия I определяет время I (карбонизации) диффузии СО2 че-
рез защитный слой в бетоне, то есть время инициации коррозии:

_ в2

^иниц —	’	(1Э)

где в — величина защитного слоя, см; К — коэффициент карбо-
низации, принимается К = 1,2 для бетона нормального качества.
Например, при в = 2,5 см I = 4,34 года.

Коэффициент карбонизации (Л) нельзя точно вычислить в
первые 2—3 года после строительства из-за формирования по-
верхностной структуры бетона, а также изменения влажности в
верхней части защитного слоя. Однако, за исключением нестан-
дартных ситуаций, проблем, вызванных карбонизацией, в этот
период времени и не следует ожидать.

Если в условиях постоянной влажности бетона нужно опре-
делить время протекания процесса карбонизации, то можно рас-
смотреть следующий пример.

Пример.

Среднее измеренное значение глубины карбонизации (х)
через 9 лет составляет 15 мм. Необходимо определить, в течение
какого времени эксплуатации граница карбонизации достигнет
арматуры, если защитный слой бетона (в) составляет 40 мм.

Используя выражение (14), получим

15 = Кл/9;К=5.

Время, при котором граница карбонизации достигнет арма-
туры при толщине защитного слоя 40 мм, составляет 40 = 5л/7 ,
I ~ 64 года.

Интерпретация результатов измерения карбонизации и
толщины защитного слоя при обследовании объекта и прогно-
152
зировании скорости протекания коррозионного процесса произ-
водится следующим способом [13].

Первоначально анализируется объем результатов замера
толщины защитного слоя, относящихся к генеральной совокуп-
ности, полученный на контролируемом объекте. Например, на
гистограмме рис. 36 приведены результаты измерений, относя-
щиеся к генеральной совокупности.

Полученная кумулятивная кривая на рис. 37 показывает, ка-
кое количество арматуры имеет толщину защитного слоя бетона
менее проектного. При средней глубине карбонизации (22 мм)
около 20 % арматуры находится в группе риска.

Построение графика значений коэффициента карбонизации
позволяет определить, какое количество арматуры в любой мо-
мент времени будет находиться в группе риска; например, в бе-
тоне, обследуемом после 15 лет эксплуатации сооружения, кар-
бонизация составляет 22 мм, а коэффициент карбонизации равен
5,68. Можно сделать вывод, что через 30 лет средняя глубина
карбонизации будет составлять 32 мм (рис. 38). Из рис. 36 вид-
но, что в этом случае около 40 % арматуры будет находиться в
зоне риска.

Рис. 36. Распределение замеров защитного слоя в сооружении
100 п

0	10	20	30	40	50

Защитный слой, мм

Рис. 37. Количество замеров защитного слоя арматуры, имеющее
значение меньше проектного:

1 — 20 % арматуры находится в карбонизированном бетоне; 2 — средняя
глубина карбонизации (22 мм)

60

Рис. 38. Построение графиков изменения коэффициента карбониза-
ции [13]
Глубина карбонизации зависит от времени эксплуатации и
В/Ц отношения бетона.

Коэффициент карбонизации в конструкциях, защищенных
от воздействия воды, может быть определен согласно эмпириче-
ской зависимости:

К = 26(В/Ц-0,3)2 + 1,6.

(16)

В том случае, если конструкция подвергается воздействию
воды, коэффициент карбонизации умножают на 0,4, так как вода
в порах бетона замедляет проникновение СО2.

По Де Ситтеру, коэффициент карбонизации (К) в зависимо-
сти от В/Ц бетона можно определить по формуле

^46В/Ц-17.6

2,7 п

(17)

где В/Ц < 0,6; К — коэффициент, характеризующий цемент; Кц —
коэффициент, характеризующий изменение климатических ус-
ловий (табл. 38, 39).

Таблица 38

Коэффициент	Характеристика цемента	Величина
	Обычный ПЛЦ	1,0
	Быстротвердеющий ПЛЦ	0,6
К	ЩПЛЦ с содержанием шлака 30^40 %	1,4
	ЩПЛЦ с содержанием шлака 60 %	2,2

Таблица 39

Коэффициент	Характеристика бетона	Величина
	Мокрый	0,3
	На открытом воздухе	0,5
	На открытом воздухе, защищенный	0,7
	В помещениях	1,0
Пример.

Бетон выполнен на обычном ПЛЦ с В/Ц, равным 0,55. Не-
обходимо определить вероятное время инициации коррозии, ес-
ли конструкция защищена от воздействия атмосферных осадков.
Толщина защитного слоя 20 мм.

К = 26(0,55 - 0,3)2 +1,6 = 3,225;

гнниц = (20/3,225)2 = 38,5 лет.

Если частично используется зола-унос или молотый шлак,
то необходимо вычислить показатель эффективности.

(В/Ц)эф = В/(Ц + 7СэфЗ),	(18)

где 7<эф — показатель эффективности; для золы-уноса = 0,3,
для молотого шлака А"Эф = 0,7; 3 — количество заполнителя; В —
количество воды; Ц — количество цемента.

Пример.

Определить время инициации коррозии, если половина объ-
ема портландцемента заменена молотым шлаком. Толщина за-
щитного слоя 20 мм.

В/Ц = 160/(160+0,7 160) = 0,59;	(19)

К = 26(0,59-0,3)2 +1,6 = 3,79;	(20)

гиниц = (20/3,79)2 = 28 лет.

Если в бетоне имеются повреждения, которые носят физи-
ческий характер, например трещины и сколы, то обнаженный
участок арматуры, подверженный воздействию воздуха и влаги,
корродирует.

Углекислый газ, содержащийся в воздухе, проникает в бе-
тон по трещине и образует по ее контуру карбонизационную
зону клинового сечения.

Трещины в бетоне могут снизить защищенность арматуры
от коррозии. Диоксид углерода проникает через трещину и во-
дородный показатель опускается ниже уровня пассивации.
Стальная арматура в месте трещины начинает подвергаться кор-
розии. Коррозия прекращается, если продукты коррозии и от-
ложения карбоната кальция заблокируют трещину и если одно-
временно с этим гидроксид кальция выщелачивается из располо-
женной на глубине зоны бетона и переносится к месту коррозии.
Этот механизм, который называется подщелачиванием изнутри,
может задерживать начало коррозии до того момента, когда весь
защитный слой бетона полностью не подвергнется карбониза-
ции. Этот механизм работает в определенных условиях и в том
случае, если ширина трещины на поверхности бетонного эле-
мента не превышает 0,40 мм.

Скорость карбонизации в трещине, расположенной перпен-
дикулярно поверхности бетона, зависит и от качества бетона.

Коррозия стали в зоне трещины (1^) начнется в том случае,
если карбонизация достигнет арматуры.

V 1

IV2 ’

(21)

где в — величина защитного слоя, мм; IV — ширина трещины,
мм; — время начала коррозии арматуры в зоне трещины, лет.

Формула справедлива для трещин с раскрытием от 0,1 до
1 мм.

Стадия II определяет время появления трещин на поверхно-
сти бетона (/КОр) под воздействием коррозии арматуры.

(22)

'кор

где <2кр — критическая масса продукта коррозии, <2кр = 10^ г/см2;
4ор — скорость образования продуктов коррозии, гкор = 0,158-10“5
г/сут/см2.

По эмпирической формуле можно определить соотношение
для конкретных условий появления трещин в бетоне (стадия II):

/	? \0,85

0	0,602</ 1+—	10-4

—=------------------------= 221 сутки (0,6 года),

'кор	0,158-Ю-5

где б/—диаметр арматуры, <7 = 20 мм; в — защитный слой, в = 25 мм.
Стадия III — время до достижения уровня разрушения бе-
тона, характеризующегося избыточной коррозией арматуры и
трещинообразованием. Это период разрушения от начала тре-
щинообразования до отколов защитного слоя бетона. Поскольку
коррозия арматуры и сама скорость коррозии принимаются рав-
номерными, откол защитного слоя бетона обычно формируется
под углом (К), примерно равным 45° к уровню расположения
арматурного каркаса и поверхности конструкции [68].

1.10.4.	Влияние диффузии хлоридов в бетон
на коррозию арматуры

Воздействию хлоридов на железобетонные конструкции и
их защите посвящено множество работ и нормативных доку-
ментов. Это, безусловно, объясняется тем огромным ущербом,
который наносится строительным конструкциям солями-антиоб-
леденителями и морской водой [13, 36, 42, 61 и др.].

Хлориды, находящиеся в бетоне, или химически связаны в
гидратированном цементном тесте, или являются свободными.
Количество связанных хлоридов в бетоне может достигать 0,4 %
массы цемента. Однако в карбонизированном бетоне это коли-
чество падает почти до нуля и хлориды могут переходить в
свободное состояние. Свободные хлориды в составе порового
раствора бетона могут проникать к арматуре и, проходя через
пассивирующий слой, вызывать коррозию. Это можно объяс-
нить с помощью диаграммы Пурбе, представленной на рис. 39.

На диаграмме нет участка, где сталь обладала бы иммунно-
стью или подвергалась пассивации вне зависимости от разности
потенциалов. Между областями водородного показателя не за-
тронутого карбонизацией бетона (рН 13) и водородного показате-
ля карбонизированного бетона (рН 9) обязательно имеется об-
ласть с наличием коррозии и, поскольку разность потенциалов
является непредсказуемой, приходится предполагать, что может
происходить коррозия металла. При высоких значениях потен-
циала существует опасность питтинговой коррозии, даже в некар-
бонизированном бетоне. По данным литературных источников,
158
10	12	14

Рис. 39. Диаграмма Пурбе для железа, находящегося в хлоридном
растворе:

1 — коррозия; 2 — иммунность; 3 — питтинговая коррозия; 4 —
отсутствие полной защиты; 5 — полная защита за счет пассивации [12]

отправной точкой для питтинговой коррозии является высокая
концентрация хлоридов и соотношение СГ/ОН", соответствую-
щее следующему уравнению:

1о§ скрит = 1,5 1о§ Сон - 0,245,

(23)

где скрит — концентрация ионов хлоридов, при которой вероятна
питтинговая коррозия; Сон — концентрация гидроксильных ио-
нов.

В соответствии с критерием Хаусмана пассивация арматуры
нарушается, если соотношение хлориды/гидроксиды в поровой
воде цементного камня у поверхности арматуры превышает 0,6.
По другим данным, максимальное значение СГ/ОН-, которое
возможно без разрушения пассивной пленки, составляет 0,29
при водородном показателе 12,6 и 0,30 при водородном показа-
теле 13,3.

Существует значительное количество мнений о качествен-
ном и количественном воздействии хлоридов на арматуру в бе-
тоне. Критическая концентрация хлоридов, необходимая для
депассивации стальной арматуры и ускорения процесса корро-
зии, для бетона плотностью 2,3 т/м3 составляет 0,02 М, или 710
частей, на 1 млн при рН 11,6 при выполнении следующих ус-
ловий:

•	соотношение в бетоне С170Н- >0,6 при рН 11,6-5-12,4;

•	наличие свободных хлоридов от 0,9 до 1 кг/м3 бетона;

•	наличие свободных хлоридов от 0,025 до 0,050 % по мас-
се бетона ~ 0,6-5-1,2 кг/м3 [69].

Хлориды могут проникать в бетон разными способами. Во-
первых, они могут попадать вместе с заполнителем или в виде
добавок. Этому может способствовать контакт с морской водой,
использование противогололедных солей, нахождение конст-
рукций в промышленно-активных средах, где используются или
выпускаются вещества, содержащие хлориды. Хлориды могут
присутствовать в виде газов, например при хлорировании воды
или при пожаре, когда при горении материалов выделяется
хлор. Необходимо также учитывать механизм переноса хлори-
дов в бетон. Во-вторых, это может быть диффузия, капиллярное
всасывание или фильтрация. Диффузия происходит при насы-
щенном состоянии бетона, при котором хлориды могут диф-
фундировать в поровый раствор.

Основное уравнение диффузии имеет следующий вид:

Хсг =(Дсгг)1/2,	(24)

где Хс|_ — глубина фронта проникновения хлоридов при по-
стоянной концентрации хлоридов; 1>сг — расчетный коэффи-
циент диффузии, учитывающий особенности используемого вя-
жущего и качество бетона, Рсг = 0,5-5-20-10-12 м2/с.

При определенных условиях

осг = 0,6(55 - а8) +15, мм2/год,	(25)

где I — время проникновения хлоридов; Оз — прочность бетона
на 28-е сутки, МПа.

Эффективен также процесс переноса хлоридов с помощью
капиллярного подсоса, особенно в сочетании с чередующимися
160
циклами увлажнения и высыхания. Основное уравнение этого
процесса имеет следующий вид:

Лап=^1/2,	(26)

где А^кап глубина капиллярного фронта; В — коэффициент пе-
нетрации; I — время проникновения хлоридов.

Коэффициент пенетрации колеблется от 0,05 до 0,15-10-3 м-с1/2.
Капиллярный перенос в сочетании с высыханием приводит к
накоплению в конструкции солей.

В-третьих, механизмом переноса хлоридов в бетон является
фильтрация, которая происходит при давлении воды. Такой пе-
ренос может происходить в морских сооружениях, находящихся
на глубине, в обычных сооружениях он серьезной роли не игра-
ет. В частном случае возможна фильтрация в конструкциях пло-
ских бетонных перекрытий в подземных сооружениях, находя-
щихся в городах, когда отсутствие дренажа приводит к форми-
рованию статического уровня воды, в которой присутствуют
соли-антиобледенители. Пример испытаний бетона на воздейст-
вие морской воды приведен на рис. 40. Графики рис. 40, а отно-
сятся к условиям воздействия выше зоны прилива, т.е. это зона с
капиллярным всасыванием и высыханием. Графики рис. 40, б
относятся к зоне прилива, т.е. в этой зоне меньше высыхания и
почти насыщенное состояние бетона, причем основным процес-
сом является диффузия. Графики рис. 40, в принадлежат зоне
погружения, где происходит диффузия в водонасыщенном бето-
не и частичная фильтрация. Различия в пенетрации хлоридов в
бетон соответствуют вышеописанному механизму. Четко видно
влияние водоцементного отношения; оказывает также воздейст-
вие и тип цемента [12].

Пористость и трещиноватость в бетоне снижают защищен-
ность арматуры от коррозии. Трещины в подвергшемся воздей-
ствию хлоридов бетоне всегда опасны, потому что не существу-
ет такой минимальной ширины трещин, при которой отсутство-
вала бы опасность коррозии. Даже при ширине трещины
0,10 мм эта опасность существует, если хлориды остаются в
трещине, например в горизонтальной плите автостоянки, и до-
ходят до стальной арматуры.
Рис. 40. Концентрация хлоридов в разном бетоне:

а — зона попадания брызг; б—приливно-отливная зона; в — зона погружения

Кривая	Цемент	Водоцементное отношение
1	СЕМ 142.5К-Н8	0,7
2	СЕМ 142.5К-Н8	0,5
3	СЕМ 142.5К-Н8	0,4
4	СЕМ П1/В 32.5	0,5

Если хлориды время от времени вымываются, то это не так
опасно. Если бетон постоянно находится под водой, то это тоже
не так опасно из-за отсутствия кислорода, необходимого для
коррозии [12].

1.10.5.	Влияние концентрации хлоридов
в бетоне на коррозию металла

Присутствие ионов хлора в бетоне является наиболее рас-
пространенной причиной, по которой начинается коррозия ар-
матурной стали. Например, более 40 % общего количества авто-
162
дорожных мостов в США в 1998 году имели дефекты и повреж-
дения конструкций или не соответствовали своему функцио-
нальному назначению. Стоимость ремонта и замены этих со-
оружений оценивалась в 70 млрд долларов. Приблизительно
20 % общей сметной стоимости приходится на повреждения и
разрушения, полученные в результате коррозии металла, проис-
ходящей под воздействием солей-антиобледенителей [70, 71].

В нашей стране повреждения подобных сооружений встре-
чаются намного чаще. В Москве, например, практически 100 %
мостов, отремонтированных в последние годы, имеют значи-
тельные повреждения от воздействия хлоридов. В тоннелях ин-
женерных коммуникаций до 70 % стоимости ремонтных работ
составляют действия, направленные на ликвидацию последст-
вий от воздействия на железобетон солей-антиобледенителей.

Проникновение хлоридов в трещиноватый бетон происхо-
дит очень быстро. Качество бетона (первичная защита), выра-
женное в величине защитного слоя, проницаемости, типе и ко-
личестве цемента, наличии специальных добавок, условиях
твердения, В/Ц отношении, оказывает значительное влияние на
устойчивость к воздействию хлоридов.

Хлориды не снижают фоновый водородный показатель, но
препятствуют действию механизма, с помощью которого под-
держивается пассивный защитный слой оксидов на арматуре.

Предполагается, что в пассивных слоях большей толщины
на арматуре ионы хлора внедряются в отдельные уязвимые мес-
та, способствуют возникновению анодных дефектов и обеспечи-
вают возможность легкого переноса ионов.

В этих местах может происходить активная коррозия ме-
талла и, начавшись, она продолжается способом автокатализа,
сама себя постоянно подпитывая. Ионы хлора и двухвалентного
железа вступают в реакцию с образованием растворимых солей,
которые диффундируют по направлению от анодного участка.
Когда они достигают области высокого водородного показателя,
происходит их распад. В осадке остается нерастворимый гидро-
ксид железа и высвобождаются хлориды, которые продолжают
разрушать металл арматурного каркаса. Кроме того, поскольку
область локального разрушения пассивной пленки становится
анодной, к данному участку арматуры притягивается больше ио-
нов хлора, чем к окружающему катодному участку, и поэтому ло-
кальная концентрация ионов хлора в месте коррозии возрастает.

Еще один фактор процесса коррозии, который часто упус-
кают из виду, — это возрастание кислотности в области анод-
ных участков (до рН 5), которое может привести к локальному
растворению цементного камня (рис. 41).

Положительно заряженные аноды притягивают ионы хлора.
Анодные реакции, кроме того, высвобождают ионы водорода.
Поэтому в раковине арматуры возникает среда высокой корро-
зионной активности. Она сильно отличается от среды примы-
кающих катодных зон.

Диффузия хлоридов может активно происходить и в безде-
фектном бетоне, проникая внутрь через структуру капиллярных
пор в цементном камне. Следовательно, трещины в бетоне не
являются необходимой предпосылкой для перемещения хлори-
дов к арматурной стали. Однако они способствуют быстрому
развитию коррозии. Скорость диффузии хлоридов зависит от
целого ряда факторов, в том числе и от водоцементного отноше-
ния, типа цемента, от конкретного катиона, связанного с данным

Рис. 41. Агрессивная среда в раковине на анодном участке арматур-
ного стержня при хлоридной коррозии [29]:

1 — арматурный стержень; 2 — пассивированный слой; 3 — раковина с
рН 5; 4 — бетон с рН 13,5
хлоридом, от температуры и от степени зрелости бетона. Име-
ются факты, свидетельствующие о том, что пенетрирующие в
бетон хлориды вступают в химическое взаимодействие с цемент-
ным камнем, при котором происходит выпадение в осадок про-
дуктов реакции, и за счет этого еще более уменьшается порис-
тость бетона. Однако этот процесс не оказывает серьезного влия-
ния на защиту арматуры от коррозии, так как уменьшение диф-
фузии хлоридов незначительно. Диффузию хлоридов в обычный
бетон можно выразить через расчетный коэффициент диффузии
1>сг , который может быть приблизительно оценен по формуле (25).

Пример.

Прочность бетона 45 МПа. Нужно определить коэффициент
диффузии хлоридов в бетон.

Подставив заданные значения, получим

Ра. = 0,6(55 - 45)2 + 15 = 75 мм2/год (2,37-10'12 м2/с).

Коэффициент диффузии хлоридов в обычном бетоне зави-
сит от его качества и изменяется от 1,5 до 65 мм2/год (от 0,5 до
20-1СГ12 м2/с).

Приведенное решение справедливо для бетонов с прочно-
стью ниже 55 МПа.

Как указывалось выше, не все хлориды, имеющиеся в бето-
не, могут способствовать коррозии арматурной стали. Некото-
рые из них участвуют в химической реакции с составляющими
цемента, такими как алюминаты кальция, с образованием хлор-
алюминатов кальция, и полностью удаляются из порового рас-
твора. Та часть общего количества хлоридов в поровом раство-
ре, которая способна вызвать разрушение пассивной пленки на
арматуре, представляет собой функцию ряда параметров, в том
числе содержания трехкальциевого алюмината (СзА) и четырех-
кальциевого алюмоферрита (СдАР), водородного показателя,
водоцементного отношения, и она также зависит от того, был ли
хлорид добавлен в бетонную смесь при укладке или же пенет-
рировал в затвердевший бетон. Пороговая величина концентра-
ции хлоридов, ниже которой значительной коррозии не проис-
ходит, также зависит от указанных параметров. Например, чем
выше водородный показатель, тем большее количество хлори-
дов может выдержать арматура в этом бетоне без изъязвления.

Влажность бетона, полученная из окружающей среды, при
наличии хлоридов оказывает серьезное влияние на процесс кор-
розии арматурного каркаса, так как снижается электрическое
удельное сопротивление (рис. 42).

Если содержать строительные конструкции в сравнительно
сухом состоянии, коррозию стали под воздействием хлоридов
можно минимизировать. Так, по данным К. Тутти, если бетон,
содержащий 2 % хлорида кальция, будет иметь влажность 50—
60 %, замоноличенная в него арматура либо не будет корродиро-
вать вообще, либо степень коррозии будет незначительной [72].

§

о

X

к
О
ю

о
к
к
о

§
к

о

О
О

Рис. 42. Зависимость коррозионного состояния арматурного каркаса
от влажности бетона и от наличия в нем хлоридов:

1 — бетон без хлоридов; 2 — бетон при наличии хлоридов (0,045 % веса
цемента); 3 — бетон при наличии хлоридов (0,45 % веса цемента) [7]
В нашей стране в городах хлориды попадают в бетон в ос-
новном с солями-антиобледенителями. Их превышение 0,4 %
массы цемента является критическим порогом для обычного
железобетона. В напряженных железобетонных конструкциях,
где электрохимическая коррозия может привести к хрупкому
разрушению арматуры, предельная концентрация хлоридов по
нормам не должна превышать 0,2 % массы цемента.

По нормативам [СНиП 2.03.11—85 (табл. 7)] по степени
влияния хлоридов на железобетонные конструкции выделяют в
пересчете на СГ (мг/л) три категории воздействия:

1)	слабоагрессивную — до 500;

2)	среднеагрессивную — до 5000;

3)	сильноагрессивную — более 5000.

Рассматриваемые в СНиПе условия для испытания образцов
характеризуются двумя состояниями: постоянное погружение в
жидкую неорганическую среду и периодическое смачивание.
Естественно, что постоянное погружение в воду оказывает мень-
шее воздействие, чем попеременное увлажнение/высыхание.

При одновременном содержании в жидкой среде хлоридов и
сульфатов последние пересчитываются на содержание хлоридов
умножением на 0,25 и затем суммируются с ними.

К сожалению, нормы не приводят зависимость стойкости
бетонов к жидкой агрессивной неорганической среде от их
плотности, а дают только косвенную характеристику, которая
выражается в том, что стойкость конструкций должна обеспечи-
ваться первичной защитой, то есть качественными показателями
бетона и величиной защитного слоя.

По рекомендациям СЕВ-Р1В [60, 62, 64], критическое со-
держание хлоридов в бетоне во многом предопределяется его
распределением по отношению к арматурному каркасу. Многое
зависит и от того, как в бетоне расположен уровень карбониза-
ции (рис. 43). В карбонизированном бетоне арматура начинает
корродировать при меньшем количестве хлоридов. Это можно
видеть из рис. 44.

Предложенная Европейским комитетом по бетону, так же как
и отечественными стандартами, пороговая величина составляет
167
Рис. 43. Зависимость вероятности возникновения коррозии арматур-
ного каркаса от содержания в бетоне хлоридов и расположения фрон-
та карбонизации [73]

50%	85%	100% Относительная

постоянная	постоянная постоянная влажность

(низкий риск коррозии; (высокий риск (низкий риск коррозии; окружающей Среды
электрохимический коррозии) недостаток кислорода)
процесс затруднен)

Рис. 44. Зависимость коррозии арматуры от влажности и состояния
бетона (АС1222К-01):

1 — хорошее качество бетона; 2 — плохое качество бетона
0,4 % СГ по массе цемента 1,4 кг/м3) и является более высо-
кой, чем обычно используемая в США допустимая величина со-
держания растворимых в кислоте хлоридов, которая составляет
от 0,6 до 0,9 кг/м3 бетона.

В национальных рекомендациях разных стран, где широко
используются соли-антиобледенители, ограничения по содер-
жанию хлоридов в бетоне варьируются в широких пределах.
Американский институт бетона, например, допускает максимум
водорастворимых хлоридов (СГ): 0,06 % в бетоне с напрягаемой
арматурой; 0,15 % в железобетоне, подвергающемся действию
влаги; 1 % в железобетоне, который будет сухим или защищен-
ным от влаги при эксплуатации; 0,3 % для прочих железобетон-
ных конструкций (АС1 222К.-6). То есть в рекомендациях про-
слеживается влияние условий эксплуатации конструкции на до-
пустимое количество хлоридов в нем.

Автору данной работы приходилось сталкиваться с ситуа-
циями, когда количество хлоридов в железобетоне достигало
1 % массы цемента, но коррозии арматуры не происходило из-за
высокой плотности бетона. Часто в таких условиях соли кон-
центрировались в виде линз вокруг арматурных стержней, на
которых не наблюдалось повреждения пассивированного слоя.

Британский стандарт СР ПО допускает содержание кисло-
торастворимого хлорида в железобетоне — 0,35 % для 95 %
результатов определения, если отдельные показатели не превы-
шают 0,5 %. Эти значения базируются в основном на проверке
некоторых конструкций, в которых была обнаружена незначи-
тельная опасность коррозии, вызванная добавкой до 0,9 % хло-
рида кальция. Однако отмечены случаи коррозии при содержании
хлорида менее 0,4 %, особенно при неоднородном его распреде-
лении.

Нормативы Норвегии допускают 0,6 % кислоторастворимо-
го хлорида для железобетона на обычном портландцементе и
0,02 % при использовании напрягаемой арматуры, то есть около
0,5 кг/м3. Это самое малое допустимое значение очень хорошо
показывает, насколько для напряженных конструкций в этом
случае опасна вероятность питтинговой коррозии, которая спо-
собна привести к неожиданному разрушению.
Коррозия напрягаемой арматуры всегда вызывает больше
опасений, чем обычной, в связи со склонностью к хрупким кор-
розионным разрушениям, коррозионному растрескиванию и
коррозионной усталости. Кроме того, процесс появления пит-
тинговой коррозии трудно проконтролировать.

По данным европейских нормативов, для защиты арматуры
в активной по содержанию хлоридов коррозионной среде тол-
щина защитного слоя должна составлять от 38 мм (минимум) до
50 мм (рекомендуемое значение) [74]. В условиях применения
солей-антиобледенителей, согласно европейским нормам, реко-
мендуется толщина защитного слоя 50 мм и В/Ц = 0,40 (макси-
мум). При этом с учетом строительных допусков расчетную
толщину защитного слоя следует принимать равной 65 мм, тогда
при выполнении строительных работ для 90—95 % арматуры
будет гарантированно обеспечиваться защитный слой около 50 мм.

Доказано, что толщина защитного слоя бетона с В/Ц =
= 0,ЗОЮ,40 обеспечивает лучшую противокоррозионную защи-
ту арматуры, чем при В/Ц = ОДОЮ,60. Диффузия ионов хлора
на глубину 25 мм у бетонов с В/Ц = 0,40Ю,50 на 400—600 %
выше, чем при В/Ц ~ 0,30. Если в условиях воздействия хлори-
дов нельзя по какой-то причине использовать бетон с В/Ц ниже
0,40, то можно увеличить отношение В/Ц до 0,45—0,50, увели-
чив при этом толщину защитного слоя. Для условий воздейст-
вия морской воды, богатой хлоридами, на железобетонные кон-
струкции следует обеспечивать минимальную толщину защит-
ного слоя в 75 мм. Аналогичные значения защитного слоя бето-
на в условиях воздействия морской воды рекомендуются и оте-
чественными нормами. Американская Ассоциация государст-
венных автодорог и транспорта рекомендует толщину защитно-
го слоя при монолитном бетонировании 100 мм, для сборных
конструкций — 75 мм (АА8НТО Т 259—80, Т 260—94). Эти
рекомендации действительны для всех типов портландцемента.
К сожалению, у нас часто нарушаются строгие нормативы и ве-
личина защитного слоя бетона в условиях воздействия хлоридов
имеет небольшие размеры. Так, в тоннелях инженерных комму-
никаций, находящихся в зоне влияния дорог, концентрация хло-
ридов доходит до 32 г/л, что есть больше, чем в океане, а защит-
ный слой в сборных конструкциях составляет 15—20 мм [75].
1.10.6.	Определение скорости коррозии арматуры
под воздействием хлоридов

Оценка величины диффузии и роста концентрации хлори-
дов в бетоне зависит от многих факторов, которые бывает труд-
но определить. Можно применить два подхода.

При первом подходе, по аналогии с определением скорости
карбонизации в бетоне, используют простую, обратноквадра-
тичную зависимость между концентрацией хлоридов на опреде-
ленной глубине и временем для прогнозирования их концентра-
ции на уровне арматуры.

При втором подходе используют более детальную, аналити-
ческую модель, основанную на втором законе диффузии Фигга.
Для определения поверхностной концентрации хлоридов необ-
ходим строгий регрессионный анализ, при этом следует исхо-
дить из того, что она останется неизменной. Кроме того, подход
основывается на использовании коэффициента проницаемости,
вычисленного по результатам измерений. Принятые значения
поверхностной концентрации хлоридов и коэффициента прони-
цаемости используются для оценки скорости накопления и вели-
чины хлоридов в бетоне. При данном подходе появляется воз-
можность получить более точные, чем при первом подходе, оцен-
ки. Однако использование этой модели зависит от различных до-
пущений, например от значений поверхностной концентрации
хлоридов и «среднего» значения коэффициента проницаемости.

Принимая во внимание все изложенное, можно считать, что
первый подход с использованием обратноквадратичной зависи-
мости дает приемлемый инженерный уровень оценки, на осно-
вании которого можно достаточно точно определить необходи-
мое время для выполнения ремонтных работ и/или проведения
дальнейших обследований. Для примера можно проиллюстри-
ровать этот процесс следующим образом.

Пример.

Через 5 лет эксплуатации была измерена концентрация хло-
ридов на различной глубине (см. первый столбец табл. 40). Не-
обходимо определить, в каком возрасте бетона концентрация
хлоридов (А’сг ) на глубине 50 мм составит 0,3 %.
Таблица 40

Концентрация хлоридов Ксг , % массы цемента,
в сооружении, измеренная через 5 лет эксплуатации

Диапазон глубины, мм	Средняя глубина, мм	Концентрация хлоридов, % массы цемента	Концентрация хлоридов по кривой «наилучшего соответствия», % массы цемента
0—10	5	0,43	0,446
10—20	15	0,34	0,328
20—30	25	0,26	0,225
30—40	35	0,12	0,14
40—50	45	0,07	0,085

По графику на рис. 45 определяем, что через 5 лет эксплуа-
тации сооружения концентрация хлоридов, равная 0,3 % массы
цемента, соответствовала глубине 17,5 мм в момент проведения
измерений. Из построенного графика получим

х = Ка. Л;

(27)

17,5 = ^сгл/5 -> Ксг = 7,8265.

Глубина, мм

Рис. 45. Построение графика концентрации хлоридов по глубине бетона:

1 — измеренные значения; 2 — кривая распределения хлоридов (кривая
«наилучшего соответствия», % массы цемента) [7]
Если глубина заложения арматуры составляет 50 мм, то, ис-
пользуя формулу (27), можно вычислить время, при котором
концентрация хлоридов у арматуры будет составлять 0,3 %:
V/ = 50/7,8265;

I = 41 год.

Следовательно, дальнейшие измерения глубины пенетрации
хлоридов следует проводить перед тем моментом времени, ко-
торый определяется следующим образом: 41 - 5 = 36 лет.

1.10.7.	Моделирование времени до начала
коррозионного растрескивания бетона
в сооружениях, загрязненных хлоридами

Прогнозированию скорости протекания коррозии металла в
бетоне посвящено большое количество научных исследований и
рекомендаций [7, 8, 12, 62, 63, 70, 72, 75, 77 и др.]. Однако все
эти исследования рекомендуют осуществлять профилактические
и ремонтные мероприятия на ранней стадии эксплуатации кон-
струкций.

В практическом смысле чрезвычайно важным является оп-
ределение состояния арматурного каркаса до появления види-
мых дефектов на поверхности бетона, то есть диагностика
должна выполняться на ранней стадии эксплуатации сооруже-
ния.

Время до начала появления трещин, от начала коррозии до
растрескивания защитного слоя железобетона представляет со-
бой один из наиболее важных временных отрезков при прогно-
зировании сроков проведения ремонта.

Существует несколько способов прогнозирования срока
эксплуатации сооружений из железобетона при воздействии не-
го хлоридов. На рис. 46 представлена одна из самых распро-
страненных моделей, предназначенных для этих целей.

Начальная стадия протекания коррозионного процесса со-
ставляет около одного года и зависит от качества первичной за-
щиты, то есть от образования различных дефектов (трещин, свя-
занных пор и т.д.) в защитном слое бетона.
Начальная Стадия I Стадия II Стадия III

стадия

Рис. 46. Модель разрушения бетона при хлоридной коррозии металла
и величине защитного слоя 50 мм

Стадия I определяется скоростью диффузии хлоридов через
защитный слой бетона. Время ее протекания зависит от качества
бетона в защитном слое, концентрации хлоридов и условий ок-
ружающей среды (см. рис. 42). Она определяется как срок, в те-
чение которого ионы хлоридов проникают в защитный слой бе-
тона и вызывают коррозию металла. Время диффузии в этом
случае можно определить по второму закону Фигга.

Стадия II определяет время активной коррозии арматурной
стали до начала трещинообразования в бетоне. Она зависит от
прочности бетона, количества хлоридов, величины защитного
слоя бетона, наличия влаги, кислорода и температуры окру-
жающей среды. Многое также определяется качеством контакт-
ного слоя «арматура — бетон». Практически стадия II определя-
ется как период времени от начала коррозии до начала растрес-
174
кивания защитного слоя бетона. На этой стадии расчетное время
до начала растрескивания бетона колеблется от 2 до 5 лет, но
безусловно зависит от параметров арматурного каркаса и глуби-
ны его заложения.

Стадия III определяет время разрушения бетона в защитном
слое, а также образования трещин и отслоений, которые проис-
ходят обычно под углом 45° к линии арматурного каркаса и го-
ризонтальной поверхности бетона. На этой стадии определяется
период, за время которого конструкция достигает такого уровня
повреждений, когда проведение капитального ремонта стано-
вится необходимым.

Продукты коррозии арматуры, образующиеся в бетоне и
способствующие появлению трещин и отслоений, различны, и
их можно описать в виде формулы

т  Ре(ОН)2 п  Ре(ОН)3 р • Н2О,	(28)

где числовые значения т,пир колеблются в значительных пре-
делах в зависимости от таких условий, как рН бетона, количест-
во в нем кислорода и влаги. Вполне очевидно (см. табл. 36), что
продукты коррозии, которые характеризуются различной плот-
ностью и объемным расширением, могут оказывать значитель-
ное влияние на время до начала растрескивания [12,78].

Коррозия стали в бетоне представляет собой динамический
процесс, и увеличение продуктов коррозии в объеме может про-
исходить не в виде линейной зависимости. Скорость коррозии
металла может уменьшаться как при изменении условий окру-
жающей среды, так и по мере увеличения объема продуктов
ржавления.

Не все продукты коррозии металла оказывают значительное
растягивающее воздействие на бетон, некоторые из них могут
сначала заполнять пустоты по границе раздела стали с бетоном
или диффундируют от каркаса к поверхности конструкции. По-
этому время до начала растрескивания, прогнозируемое с ис-
пользованием имеющихся моделей, значительно отличается от
наблюдений в натурных и лабораторных условиях.
1.11.	ХАРАКТЕР РАЗРУШЕНИЯ БЕТОНА,
ВЫЗВАННОГО ВОЗДЕЙСТВИЕМ

КОРРОЗИИ АРМАТУРЫ

Механика разрушения бетона продуктами коррозии армату-
ры широко исследовалась в течение всего последнего времени.

Общеизвестно, что как только начинается процесс корро-
зии, ржавчина занимает уже объем, в два, три и более раза пре-
вышающий объем не подвергшейся коррозии стали, тем самым
создавая растягивающие напряжения в бетоне. Когда работа,
совершенная коррозионными продуктами, составит определен-
ную величину, в бетоне возникает трещина.

Бейзант, например, предложил математическую модель раз-
рушения бетона, вызванного воздействием коррозии, и в ее рам-
ках установил, что существуют два типа растрескивания, кото-
рые зависят от шага арматурных стержней. Он определил, что в
тех случаях, когда шаг арматурных стержней (а) более чем в
шесть раз превышает диаметр арматурного стержня (<7), будет
происходить образование наклонных трещин. Горизонтальное
трещинообразование, или отслоение в защитном слое бетона,
происходит в том случае, если толщина защитного слоя (&) ока-
зывается меньше величины (а - <7)/2. Он пришел к выводу, что
горизонтальные трещины имеют не настолько критическое зна-
чение, как наклонные трещины, поскольку они не формируют
каналов для проникновения влаги и воздуха, соединяющих ар-
матурный стержень с поверхностью бетона (рис. 47). Кроме то-
го, образованию горизонтальных трещин могут несколько пре-
пятствовать хомуты в арматурном каркасе [80, 81, 82].

В реальной жизни повреждения, происходящие в результате
коррозии арматуры в обычном бетоне, предопределяются рас-
трескиванием или выкрашиванием бетона, которое происходит
параллельно арматуре или же характеризуется отслаиванием
поверхностного слоя (под углом около 45°). Если арматурные
стержни в конструкции находятся на большом расстоянии друг
от друга и близко к поверхности, то наиболее вероятной фор-
мой повреждений будет появление трещин, выходящих на по-
верхность. Находящиеся на большей глубине или размещенные
176
Рис. 47. Характер трещинообразования в бетоне при коррозии арма-
туры

близко друг к другу стержни обычно вызывают отслаивание бе-
тона, поскольку трещины могут соединяться, прежде чем они
дойдут до поверхности. Таким образом, характер повреждений
зависит от размера стержней, расстояния между ними и толщи-
ны защитного слоя бетона (рис. 48). Ориентировочно тип по-
вреждений можно соотнести с отношением толщины защитного
слоя к диаметру стержня (табл. 41).

Характеристика протекания процесса коррозии, который в
основном является результатом карбонизации или проникно-
вения хлоридов, принципиально различается. Коррозия стали
в результате карбонизации обычно бывает общей, хотя может
Образование трещин

Откол

Отслаивание

Рис. 48. Развитие трещинообразования, откола и отслаивания защит-
ного слоя бетона при коррозии арматуры

Таблица 41

Характер повреждений в зависимости от толщины
защитного слоя и диаметра арматурного стержня

Соотношение толщины защитного слоя (Ь) и диаметра стержня (4)	Вероятный тип повреждений на плоской поверхности бетона
1	Трещины и возможность локального выкрашивания
2	Более крупные трещины и опасность отслаивания
3	Отслаивание

происходить и сильная локальная коррозия на отдельных
стержнях с малой толщиной защитного слоя (до 10—15 мм).
Коррозия, вызванная воздействием хлоридов, практически все-
гда характеризуется наличием быстро корродирующих локаль-
ных участков на арматурных стержнях [62, 82, 83].

Скорость коррозии арматурной стали в бетоне зависит от
наличия обладающей ионной проводимостью водной фазы, от
178
наличия анодных и катодных участков на поверхности металла,
который соприкасается с электролитом, а также от того, имеется
ли в наличии кислород, необходимый для развития реакции. От-
сюда следует, что можно управлять процессом коррозии, огра-
ничив влияние одного или нескольких факторов: наличие ки-
слорода и воды. Однако количество кислорода, которое необ-
ходимо для окисления металла, мало и его ограничение может
быть сложным. Если запас кислорода ограничен, может про-
изойти образование «черной ржавчины» (оксида железа) в ходе
процесса, называемого «анаэробной коррозией», который не
приводит к увеличению ее в объеме. Этот процесс встречается
редко и не вызывает или практически не вызывает нарушений
сплошности в бетоне, что затрудняет его обнаружение. Опти-
мальным является уменьшение доступа влаги, в результате чего
происходит увеличение электрического удельного сопротивле-
ния бетона, ограничивающего величину коррозионного тока.

1.12.	ТИПИЧНЫЕ РАЗРУШЕНИЯ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ,
ПРИЧИНЫ И ПОСЛЕДСТВИЯ

Наиболее распространенные виды нарушений конструк-
ций, причины их возникновения, механизм и последствия раз-
рушения, а также оценка степени опасности условий эксплуа-
тации и период до первого капитального ремонта приведены в
табл. 42.

В ней автор на основании личного опыта диагностики, ре-
монта, реконструкции более 1000 объектов различного назначе-
ния и анализа литературных данных попытался дать представ-
ление по видам, механизмам, последствиям нарушения и другим
причинам, приводящим к ремонту в различных сооружениях
[29, 34, 55, 84—89 и др.].
оо	Таблица 42

Основные причины, оказывающие влияние на долговечность железобетонных конструкций сооружений

№ п/п	Тип соору- жения	Элементы конструк- ций	Вид нарушения	Причина нарушения	Механизм разрушения	Последствия разрушения	Степень опасности условий эксплуа- тации1*	Период до 1-го капи- тального ремонта, 2* лет
1	Жилые и об- щест- венные здания	Внешние верти- кальные поверх- ности  Внешние горизон- тальные поверх- ности	Карбони- зация  Карбони- зация.  Замора- жива- ние/от- таивание; намока- ние/вы- сушива- ние; соли- антиобле- з* ценители	Недостаточная толщина за- щитного слоя, пористый и трещиноватый бетон  Открытые трещины, поры, рако- вины, недос- таточная плотность бетона	Депассивация арматуры  Депассивация арматуры.  Возникнове- ние в бетоне растягиваю- щих напря- жений из-за протекания электрохими- ческой корро- зии под воз- действием хлоридов	Уменьшение диа- метра арматуры, появление трещин в бетоне  Уменьшение диа- метра арматуры. Откалывание за- щитного слоя, появление сети трещин	3  2	30-35  25-30 15-203*
1	Жилые и об- щест- венные здания	Внутрен- ние по- верхно- сти	Карбони- зация	Недостаточ- ная толщина защитного слоя, порис- тый и трещи- новатый бе- тон	Депассивация арматуры	Уменьшение диа- метра арматуры, появление трещин в бетоне	5	>60
2	Про- мыш- ленные здания	Внешние верти- кальные поверх- ности  Внешние горизон- тальные поверх- ности, конст- рукции кровли, пандусы и пр.	Карбони- зация  Замора- живание/ оттаива- ние; на- мокание/ высуши- вание; соли-ан- тиобле- дените- 3* ли	Недостаточная толщина за- щитного слоя, пористый и трещиноватый бетон  Открытые трещины, поры, рако- вины, недос- таточная плотность бетона и тол- щина защит- ного слоя	Депассивация арматуры  Уменьшение диаметра ар- матуры. Воз- никновение растягиваю- щих напря- жений	Коррозия армату- ры, появление трещин в бетоне  Появление сети трещин, откол защитного слоя	2  2	25-30  25-30 15-203*
Продолжение табл, 42

№ п/п	Тип соору- жения	Элементы конструк- ций	Вид нарушения	Причина нарушения	Механизм разрушения	Последствия разрушения	Степень опасности условий эксплуа- тации1*	Период до 1-го капи- тального ремонта, 2* лет
2	Про- мыш- ленные здания	Внутрен- ние по- верхно- сти: пе- рекрытия, балки, стены, колонны, полы и пр.	Проник- новение агрессив- ных тех- нологи- ческих агентов, истира- ние, удар- ные на- грузки	Недостаточ- ная толщина защитного слоя, высокая пористость бетона. Пло- хая теплоизо- ляция и вен- тиляция. Об- разование конденсата. Наличие тех- нологических примесей в конденсате	Депассивация арматуры. Коррозия ар- матуры в бе- тоне и це- ментного камня. Воз- никновение растягиваю- щих напря- жений	Уменьшение диа- метра арматуры, появление трещин в бетоне.  Разрушение бето- на	2	25-30
3	Речные гидро- техни- ческие конст- рук- ции.  От- кры- тые очист- ные соору- жения	Внешние поверхно- сти пло- тин, дамб, надводные поверхно- сти очист- ных со- оружений, зоны пе- ременного уровня и т.д.	Замора- живание/ оттаива- ние.  Намока- ние/высу- шивание; выщела- чивание бетона; эрозион- ные про- цессы; кавита- ция; ис- тирание, проник- новение агрессив- ных ве- ществ	Недостаточ- ная толщина защитного слоя, порис- тый и трещи- новатый бе- тон, мягкая вода с низким содержанием солей. Высо- кие скорости воды, наличие в воде песка или другого абразива, от- сутствие или плохое каче- ство дефор- мационных швов и т.д.	Депассивация арматуры. Разуплотне- ние, истира- ние, коррозия арматуры и бетона, воз- никновение растягиваю- щих напря- жений в бето- не	Появление порис- того и рыхлого бетона, наличие раковин, поверх- ностное разруше- ние бетона в зоне переменного уровня воды.  Уменьшение диа- метра арматуры	4	40-50
00

Продолжение табл. 42

№ п/п	Тип соору- жения	Элементы конструк- ций	Вид нарушения	Причина нарушения	Механизм разрушения	Последствия разрушения	Степень опасности условий эксплуа- тации1*	Период до 1-го капи- тального ремонта, 2* лет
3	Речные гидро- техни- ческие конст- рукции. Откры- тые очист- ные соору- жения	Поверх- ности вспомо- гатель- ных со- оружений каналов, шлюзов, патерн, тоннелей и т.д.	Замора- живание/ оттаива- ние.  Намока- ние/вы- сушива- ние; вы- щелачи- вание бетона; повы- шенная трещино- ватость; эрозион- ные про- цессы; кавита- ция; ис- тирание	Недостаточ- ная толщина защитного слоя, порис- тый и трещи- новатый бе- тон, мягкая вода с низким содержанием солей. Высо- кие скорости воды, наличие в воде абра- зива и т.д.	Депассивация арматуры. Разуплотне- ние, истира- ние, коррозия бетона, воз- никновение растягиваю- щих напря- жений	Уменьшение диа- метра арматуры. Появление порис- того и рыхлого бетона, наличие раковин, разру- шение бетона в зоне переменного уровня воды	5	45-60
00 СП	4	Мор- ские гидро- техни- ческие соору- жения	Поверх- ности дамб, пирсов, доков, молов, свай,зо- ны пере- менного уровня ИТ.Д.	Проник- новение хлоридов и других солей из воды.  Намока- ние/вы- сушива- ние; за- моражи- вание/от- таивание; биологи- ческое и бакте- риологи- ческое воздейст- вие	Пористый и трещинова- тый бетон, малая вели- чина защит- ного слоя, отсутствие уплотняющих бетон добавок и защитных покрытий, неправильное расположение деформаци- онных швов и пр.	Депассивация арматуры. Коррозия ар- матуры и бе- тона. Возник- новение рас- тягивающих напряжений в бетоне, аб- разивный из- нос	Уменьшение диаметра армату- ры, размягчение цементного кам- ня, раковины, сколы, разруше- ние бетона в зоне переменного уровня	2	25-30
оо	Продолжение табл, 42

№ п/п	Тип соору- жения	Элементы конструк- ций	Вид нарушения	Причина нарушения	Механизм разрушения	Последствия разрушения	Степень опасности условий эксплуа- тации1*	Период до 1-го капи- тального ремонта, лет2*
5	Объек- ты питье- вого и хозяй- ствен- ного водо- снаб- жения	Поверх- ности резервуа- ров чис- той воды, фильтров, отстой- ников, обделка тоннелей, каналов, насосных, труб ит.д.	Воздей- ствие мягкой и/или содержа- щей аг- рессив- ную уг- лекислоту воды.  Проник- новение ионов хлора или озона в бетон5*	Пористый трещинова- тый бетон, малая толщи- на защитного слоя, раскры- тие швов, утечки воды, температур- ные перепа- ды, измене- ние уровня воды, промер- зание пере- крытия, от- сутствие де- формацион- ных швов	Депассивация и коррозия арматуры в перекрытии. Разрушение/ выщелачива- ние цемент- ного камня водой и/или углекислотой. Появление трещин в ос- новании и стенах	Разрушение по- верхности бетона внутри сооруже- ния. Разрушение перекрытия. Разуплотнение бетона.  Уменьшение диа- метра арматуры. Размыв основа- ния.  Потеря несущей способности пе- рекрытия или ос- нования	4	50-60 20-305*
6	Конст- рукции кана- лиза- цион- ных кол- лек- торных систем и очи- стных соору- жений	Трубы, обделка тоннелей, перекры- тия ка- мер, внутрен- ние по- верхно- сти аэро- тенков, метан- тенков, фильтров, отстой- ников и пр.	Воздей- ствие 8О3, 8О4, Н28 из сточных вод, ис- тирание, биологи- ческие и бакте- риологи- ческие воздейст- вия	Низкая плот- ность бе- 4* тона , недос- таточная толщина за- щитного слоя, отсутствие кислорода в воде, отсутст- вие проветри- вания, турбу- лентное дви- жение воды	Воздействие кислоты на бетон, абра- зивный износ	Уменьшение диа- метра арматуры, разрушение це- ментного камня от поверхности в глубину (мм/год)	16*  3	10-126* зсмо
оо	Продолжение табл. 42

№ п/п	Тип соору- жения	Элементы конструк- ций	Вид нарушения	Причина нарушения	Механизм разрушения	Последствия разрушения	Степень опасности условий эксплуа- тации1*	Период до 1-го капи- тального ремонта, 2* лет
7	Коллек- торные тонне- ли ин- женер- ных комму- ника- ций.  Под- земные и на- земные гаражи. Под- земные перехо- ды	Сборные перекры- тия, моно- литные плиты, пандусы, балки, опоры	Карбони- зация, соли- антиоб- ледените- 3* ли .  Воздейст- вие суль- фатов, органиче- ских ки- слот, взаимо- действие щелочи в бетоне с кремнезе- мом за- полнителя	Пористый и трещинова- тый бетон, недостаточ- ная толщина защитного слоя бетона, наличие виб- раций, нали- чие темпера- турных де- формаций, высокая тем- пература и влажность	Депассивация арматуры. Возникнове- ние растяги- вающих на- пряжений	Уменьшение диа- метра арматуры, сколы, трещины, разрушение за- щитного слоя бе- тона	3	30-40  15-203*
7	Камеры техно- логиче- ского назна- чения	Монолит- ные и сборные перекры- тия, опо- ры, ригели	Фильтра- ция воды по швам и сопряже- ниям, вы- щелачива- ние бето- на, воздей- ствие со- лей-анти- обледени- телей3*	То же	То же	То же	5	50-60  35^Ю3‘
8	Дорож- ные и мосто- вые конст- рукции, путе- прово- ды, эс- такады, тон- нель- ные соору- жения	Покрытия, перекры- тия, фер- мы, балки и опоры, монолит- ные и сборные конструк- ции об- делки тоннелей	Заморажи- вание/от- таивание, карбониза- ция, соли- антиобле- 3* ценители , фильтра- ция воды по швам и сопряже- ниям, вы- щелачива- ние бетона, истирание	Пористый и трещинова- тый бетон, недостаточ- ная толщина защитного слоя бетона, наличие виб- раций, темпе- ратурные пе- репады	Депассивация арматуры. Коррозия ар- матуры и бе- тона. Возник- новение рас- тягивающих напряжений, абразивный износ	Уменьшение диа- метра арматуры, сколы, раковины, трещины, разру- шение защитного слоя бетона	3	30-40  15-203*
мэ	Продолжение табл. 42

№ п/п	Тип соору- жения	Элементы конструк- ций	Вид нарушения	Причина нарушения	Механизм разрушения	Последствия разрушения	Степень опасности условий эксплуа- тации1*	Период до 1-го капи- тального ремонта, лет2*
9	Конст- рукции фун- дамен- тов на уровне земной по- верх- ности	Опоры ЛЭП, фо- нарные столбы, столбы электри- фициро- ванных  железных дорог, свайные фунда- менты зданий в зоне воз- действия капил- лярной влаги	Проник- новение хлоридов, сульфа- тов и нитратов из грун- товых вод, кри- сталлиза- ция солей	Низкая плот- ность бетона. Недостаточ- ная толщина защитного слоя. Бетон, не стойкий к воздействию хлоридов, сульфатов и нитратов	Разрушение цементного камня. Воз- никновение растягиваю- щих напря- жений	Уменьшение диа- метра арматуры, трещины в бето- не, потеря проч- ности цементного камня, разруше- ние защитного слоя бетона	2  4	15-207*  50-60
10	Сель- ско- хозяй- ствен- ные по- строй- ки.  Храни- лища органи- ческих удоб- рений и силоса, коров- ники и пр.	Перекры- тия, сте- ны емко- стей, си- лосов, полы, фунда- менты теплиц и пр.	Проник- новение  8О3, 8О4, Н28 и пр. в бетон при нали- чии кон- денсата	Бетон на це- менте, не стойкий к воздействию сульфатов. Пористый, трещино- ватый бетон	Разрушение цементного камня под воздействием кислот	Уменьшение диа- метра арматуры, трещины в бето- не. Потеря проч- ности цементного камня	I6*  3	10-20  25-30
ч©	Продолжение табл. 42

№ п/п	Тип соору- жения	Элементы конструк- ций	Вид нарушения	Причина нарушения	Механизм разрушения	Последствия разрушения	Степень опасности условий эксплуа- тации1*	Период до 1-го капи- тального ремонта, 2* лет
11	Тепло- энерге- тичес- кие соору- жения, трубы, градир- ни, бо- рова, реак- торные блоки АЭС и пр.	Внешние и внут- ренние поверх- ности, стены, колонны, перекры- тия и пр.	Карбони- зация, за- моражива- ние/оттаи- вание, вы- щелачива- ние, воз- действие высоких и перемен- ных тем- 8* ператур ; воздейст- вие суль- фатов, взаимодей- ствие ще- лочи в бе- тоне с кремнезе- мом за- полнителя	Недостаточ- ная плотность бетона, мяг- кая вода, зна- чительное давление па- ров воды, не- равномерные температур- ные деформа- ции бетона, неправильное размещение арматуры и т.д.	Депассивация арматуры, возникнове- ние растяги- вающих на- пряжений, коррозия це- ментного камня, нерав- номерный прогрев. Раз- рушение це- ментного камня под действием температуры, мягкой воды и пара	Уменьшение диа- метра арматуры, трещины в бето- не. Разуплотнение цементного кам- ня, потеря проч- ности бетона	3  4	25-30  30-408*
12	Соору- жения целлю- лозно- бумаж- ной про- мыш- ленно- сти, ва- рочные котлы, уста- новки для об- работки целлю- лозы, уста- новки для подще- лачива- ния, фильтры и пр.	Внутрен- ние по- верхно- сти стен, балки, перекры- тия	Карбони- зация, воздейст- вие тем- ператур, конден- сат, взаи- модейст- вие ще- лочи в бетоне с кремне- земом заполни- теля, вы- щелачи- вание и пр.	Низкая плот- ность бетона, недостаточ- ный защит- ный слой бе- тона, высокая влажность и температура, плохое про- ветривание	Воздействие кислоты на бетон, депас- сивация арма- туры, корро- зия арматуры, возникнове- ние растяги- вающих на- пряжений	Разрушение це- ментного камня, уменьшение диа- метра арматуры, трещины, сколы, раковины	3	25-30

СР
Примечания:

]* Степень опасности условий эксплуатации: 1 — очень сильная; 2 — сильная; 3 — средняя; 4 — ниже средней;
5 — слабая.

2* тт	ТЧ

Данные по северному и центральному регионам России.

3* Для конструкций, находящихся под активным воздействием солей-антиобледенителей.

4* Коррозия бетона происходит при любой плотности бетона.

5* Конструкции немассивные, с арматурой малого диаметра.

6* Для канализационных тоннелей и труб при наличии биохимической коррозии, в остальных случаях степень
опасности — 3.

7* Для трубчатых конструкций ЛЭП, столбов железных дорог.

8* Для реакторных блоков АЭС.
ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ
ДЛЯ РЕМОНТА
И ВОССТАНОВЛЕНИЯ
НЕСУЩИХ И ОГРАЖДАЮЩИХ
КОНСТРУКЦИЙ
ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

ГЛАВА 2

2.1. ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА

МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ РЕМОНТНЫХ РАБОТ

Выбору материалов для ремонтных работ при восстановле-
нии железобетонных конструкций посвящено значительное ко-
личество исследований и нормативных документов (ОШ ЕМ
1504, АС1 546.3К-06,1СВ.1 № 03733 и др.)- Однако этот процесс
достаточно сложный, неоднозначный и требует всестороннего
подхода и обсуждения.

Современные технологические решения по сохранению и
восстановлению конструкций чаще всего берут свое начало от
способов строительства новых сооружений. Это не всегда пра-
вильно, так как ремонт по своей сути существенно отличается от
строительства, в том числе по взаимодействию между материа-
лами, используемыми для ремонта, масштабам проектов, техно-
логии и организации работ, квалификации исполнителей, при-
меняемому оборудованию и финансированию. Большинство
проблем, возникающих сегодня при производстве ремонтных
работ в капитальных сооружениях, связано с недостаточным
вниманием к деталям проектирования, технологии и организа-
ции работ, которые разрабатываются с учетом ограничений по
контролю окружающей среды, ремонтопригодности конструк-
ций, срока и времени выполнения ремонта, необходимости экс-
плуатации сооружения, не закрывая его, пока проводятся ре-
монтные работы, и пр. Конечно, применение надлежащих мате-
риалов и способов производства работ с ними при сохранении и
восстановлении сооружений имеет существенное значение для
достижения необходимого результата как при выполнении про-
филактических мероприятий, так и при капитальном ремонте.
Однако материалы и системы материалов, применяемые для ре-
монта, доставляют меньше неприятностей, чем различные тех-
нологические просчеты, тем более что они не являются конеч-
ным продуктом, каковым становится отремонтированная по-
стройка.
Мероприятия и материалы для профилактического ремонта
обеспечивают дополнительную защиту сооружений от влияния
окружающей среды и предусматривают обычно стандартные
решения, которые предохраняют конструкции от воздействия
воды и влаги. Такие решения характерны как для поддержания
старых объектов, так и для увеличения срока эксплуатации по-
строенных сооружений. Капитальные работы по ремонту тре-
буют более серьезного подхода, так как различные условия экс-
плуатации разных по качеству конструкций способствуют приня-
тию многочисленных, часто нестандартных действий, отличных
от тех, которые встречаются при производстве строительных работ.

Технологические решения при ремонте являются более
сложными, не определены в строительных правилах и стандар-
тах, как при возведении новых сооружений, а выбор ремонтных
материалов основывается большей частью или на рекламе про-
изводителей, или на опыте подрядчика, который не всегда оп-
равдывает себя при выполнении работ в разных условиях.

Первоначально в качестве материалов для капитального ре-
монта использовались бетоны с мелкой фракцией щебня, тор-
крет и набрызг-бетон, а также специальные строительные рас-
творы, изготавливаемые на строительной площадке.

Подбор их состава и регулирование свойств осуществля-
лись на основе различных строительных норм и правил и чаще
всего с использованием подручных, наиболее дешевых или
стандартных компонентов.

Следовательно, проводились попытки отремонтировать
конструкции из бетона, который в разных регионах всегда раз-
личается по своим свойствам и составу; материалы, в свою оче-
редь, отличались как от субстрата, так и друг от друга по каче-
ству и своей структуре. Мало того, ремонтировались конструк-
ции, которые изготовлялись из сырья, производимого 30—40 и
более лет назад, и имели качество, соответствующее тому пе-
риоду времени. Сегодня во время ремонта компоненты этих ма-
териалов могут отсутствовать в природе или же требования к
материалам серьезно изменились.

С 50-х годов XX века начинают постепенно появляться спе-
циальные материалы (они выпускаются на заводах и поставля-
198
ются в мешках или другой упаковке). Материалы были предна-
значены для локального ремонта железобетонных сооружений.
Свойства этих материалов не всегда соответствовали конкрет-
ным условиям. Для ремонтных работ в значительных объемах
продолжали использоваться готовые растворы, сухие смеси и
бетоны, изготовленные на заводах или на строительной площад-
ке. Достоверной информации об отказе конструкций из-за не-
правильного использования указанных ремонтных материалов
было очень мало, так как все приведенные в литературе данные
имели общий характер, собирались и анализировались специа-
листами, которые недостаточно точно понимали сущность ре-
монта и требования к нему, да и фирмы — производители со-
ставов — всегда могли сослаться на некачественные работы.

Говорить о должной эффективности ремонтных работ, вы-
полняемых в подобных ситуациях, используя анализ многочис-
ленных отказов конструкций, сейчас становится актуальным для
различных отраслей, так как при таком количестве средств и ре-
сурсов, затрачиваемых для этих целей, искать правильные техни-
ческие и экономичные решения становится просто необходимым.

Ситуация еще более осложняется тем, что ремонтные мате-
риалы образуют с субстратом сложную систему. При ремонте,
кроме определения реального состояния конструкций, необхо-
димо выяснить, насколько созданная новая композиционная сис-
тема «бетон — ремонтный состав» способна эффективно и дли-
тельно работать в условиях эксплуатационных нагрузок и воздей-
ствий. Поэтому подбор и выбор материалов для производства
ремонта в большей степени отличается от аналогичного процес-
са при выполнении строительных работ. В строительстве суще-
ствует проектный выбор материала и принимаемая под него тех-
нология производства работ. В зависимости от условий возможна
определенная корректировка технологических решений. Замена
основных материалов для выполнения работ в этом случае прак-
тически невозможна. Сложно заменить бетон или металл каким-
либо другим материалом. Конечно, можно заменить бетон од-
ной марки на другую, но обычно это происходит тогда, когда
это подкрепляется расчетом. Поэтому возможна только замена
вспомогательных материалов на аналогичные.
Перед выполнением ремонта для подбора и выбора мате-
риалов необходимо произвести диагностику конструкций. Но
при высокой стоимости и трудоемкости таких работ ее произво-
дят выборочно, не более 10 % общего объема, что не позволяет
получить исчерпывающие данные по состоянию всего сооруже-
ния. Кроме того, одна из основных проблем диагностики конст-
рукций из железобетона состоит в том, что они редко имеют
разрушения, которые произошли бы под воздействием какого-
либо одного процесса. Это усложняет обследование и постанов-
ку диагноза, так как необходимо в каждом конкретном случае
определить, какие из причин, способствующих разрушению,
являются главными, какие второстепенными, а какие имеют
случайный характер. В этом случае выбор основного типа ре-
монтного материала часто носит субъективный характер, не
подкрепленный расчетом, и можно применить другой, со схо-
жими характеристиками, однако в большей мере это приводит и
к частичному изменению технологии работ: могут измениться
сроки схватывания, набор прочности, усадка и другие показате-
ли. Поэтому замена материала при ремонте должна быть обес-
печена соответствующими корректировками в технологических
решениях.

Например, при осуществлении ремонта, который включает
в себя восстановление гидроизоляционной мембраны в тоннель-
ных и других значительных по объему подземных или гидро-
технических сооружениях, всегда имеют место использование
различных материалов, корректировка под эти материалы про-
ектных и применение разнообразных конформативных техноло-
гических решений. Эти решения можно приспособить к различ-
ным условиям производства работ и состоянию конструкций,
что увеличивает стоимость и требует наличия различной техни-
ки, а также высококвалифицированных специалистов.

Эксплуатационная среда, кроме того, при ремонте может
оказывать большее влияние, чем при строительстве, и особенно
в таких сооружениях, как гидротехнические, подземные, тепло-
технические и пр. Это прежде всего связано с меньшими, чем
при строительстве, объемами работ, а чем меньше объем укла-
дываемого материала, тем больше на него оказывают влияние
200
изменение температуры и влажности среды, состояние и качест-
во субстрата и пр. Этим можно объяснить наличие отказов на
некоторых участках локального ремонта в различных сооруже-
ниях (тоннели, мосты, градирни, плотины), когда технология
работ не корректируется при изменении микроклиматических
условий (увеличение или уменьшение влажности и температуры
субстрата; пористость; присутствие в конструкции и материале
различного уровня солей-электролитов и пр.).

Результаты выполнения работ по ремонту также имеют
много отличий по сравнению с результатами, которые получают
при новом строительстве. Это прежде всего предопределяется:

•	опасностью растрескивания и отслаивания ремонтных
составов при их нанесении на бетон, которое встречается
гораздо чаще, чем растрескивание и разрушение бетона в
новых сооружениях, да и имеет оно ключевое значение.
Причиной этому является усадка ремонтных материалов
в условиях ограничений свободы деформаций при вы-
полнении локальных работ. Она может способствовать
появлению трещин и потере сцепления ремонтного со-
става с субстратом, что в конечном итоге приводит к
продолжению коррозии арматуры в конструкции;

•	возможностью бетона с высокой плотностью и низкой
проницаемостью создавать условия для защиты от кор-
розии замоноличенной арматуры в новых сооружениях,
но ремонтные материалы, нанесенные на субстрат, име-
ющие меньшую проницаемость и не совместимые с бето-
ном, не обеспечивают защиту арматуры от коррозионного
воздействия. Более того, их укладка способна ускорить
процесс коррозии арматуры в местах, примыкающих к от-
ремонтированным участкам бетона в сооружении. Уклад-
ка ремонтных материалов большей пористости, чем «ста-
рый» бетон, или материалов, отличающихся химическим
составом, также способствует активизации коррозии ар-
матурного каркаса;

•	уменьшением сцепления арматуры с ремонтным раствором
или бетоном. В новых сооружениях, построенных из же-
лезобетона, практически всегда отмечается равномерное
и прочное сцепление арматуры с цементным камнем. На
участке ремонта из-за физического воздействия на кон-
струкцию при подготовке поверхности к производству
работ часто наблюдается ослабление адгезии на границе
раздела между ремонтным материалом и субстратом, а
также между арматурой и бетоном, что является наруше-
нием важного принципа защиты металла от коррозии и
снижает долговечность. При нарушении сцепления на
границе раздела между бетоном и ремонтным составом
большое количество микротрещин могут стать причиной
местной коррозии арматуры вследствие образования ло-
кальных электролитических ячеек, которые возникают
из-за различий характеристик материалов, таких как
электросопротивление, изменение потенциала, и наличия
различного количества кислорода и влаги и пр.

В настоящее время основное внимание при составлении
регламентов на производство работ при использовании ремонт-
ных составов уделяется таким свойствам материалов, как проч-
ность, адгезия и изменение объема материала на ранней стадии
эксплуатации. Недооценивается долговечность ремонтных со-
ставов по факторам трещиностойкости и эффективному взаимо-
действию с субстратами в составе композиционной системы,
позволяющей выдерживать проектные нагрузки и воздействия.
Этот показатель ремонтных составов зависит не только от каче-
ства материалов, но и от технологии и условий работ. Серьезное
влияние на качество работ и долговечность ремонта оказывает
компетентность производителей материалов по ремонту. Однако
фирмы-производители чаще всего плохо ориентируются в тех-
нологии строительных работ, что и сказывается в предлагаемых
ими технических условиях, выполнить которые на практике
сложно или невозможно. Безусловно, это делается и для того,
чтобы снять с себя ответственность при некачественном испол-
нении работ в случае плохого качества материалов. Сегодня в
условиях глобализации с целью увеличения доли прибыли на-
блюдается тенденция усреднить качество материалов. Но это
приводит к ухудшению их свойств при использовании наиболее
дешевых компонентов. По данным наших исследований, за по-
202
следние 20 лет качество применяемых материалов одного типа
снизилось на 20 %, то есть на 1 % в год.

Крупные фирмы-производители под разными названиями
выпускают одинаковые или близкие по свойству материалы,
создавая видимость конкуренции. Очень сильно упал уровень
инженерного сопровождения. Трудно добиться в сложной си-
туации грамотного совета от производителя материалов. Пред-
лагаемые решения в рекламных проспектах часто являются
ошибочными. Всё в основном рассчитано на решение простых и
типовых задач.

Распространением материалов на рынке чаще всего зани-
маются специализированные торговые организации или их ди-
леры и дистрибьюторы, мало что смыслящие в технологии ра-
бот, которые, используя старые и верные способы продажи,
обеспечивают сбыт материалов, не задумываясь о том, что с те-
ми будет впоследствии. В лучшем случае они знают основные
свойства составов, но мало что понимают в вопросах коррозии
бетона, диагностике конструкций, проектировании и пр.

Часто выбор материалов для проектируемой ремонтной
системы ведется на основе рекомендаций и гарантий фирм-
поставщиков, а уверенность в эксплуатационных качествах ос-
новывается на страховании юридической ответственности, в ко-
торую, как правило, не входит ответственность за выполнение
работ. Следует отметить, что большинство проектировщиков
разрабатывают проекты ремонта, не обладая необходимыми
практическими знаниями свойств использованных материалов, а
также технических приемов, которые будут изменяться в реаль-
ной ситуации, тем более они не оценивают возможную совмес-
тимость между этими материалами и субстратом. Это осложня-
ется тем, что на поведение многих материалов во времени, в
особенности изготовленных на основе, отличной от субстрата,
значительное воздействие оказывают условия как внешней, так
и внутренней среды, получившейся системы «ремонтный со-
став— бетон».

Однако большинство производителей и поставщиков не
принимают во внимание эти проблемы и не учитывают, что ос-
новной целью ремонтных работ является создание качественной
и долговечной отремонтированной конструкции при оптималь-
ной величине затрат и основополагающие решения по выбору
материалов в этом случае должны базироваться:

•	на оценке причин повреждения или разрушения;

•	определении уровня технического состояния находяще-
гося в эксплуатации объекта;

•	выяснении характера и степени влияния окружающей
среды в совокупности с эксплуатационной средой в со-
оружении;

•	выявлении предполагаемого срока службы сооружения;

•	выборе и оценке качества материалов применительно к
соответствующей ремонтной системе;

•	разработке проекта и технологического регламента про-
изводства ремонтных работ, проектировании узлов и де-
талей;

•	выполнении работ в соответствии с проектом и техноло-
гическим регламентом;

•	выборе производителей работ соответствующей квали-
фикации;

•	надлежащем контроле качества.

Обычно забывают, что выбираемая технология ремонта во
многом зависит от условий производства работ, объема разру-
шений, времени, в течение которого сооружение может быть
закрыто для осуществления работ, а также от ожидаемого срока
его эксплуатации после ремонта.

Для каждой конкретно выполненной работы существуют
различные варианты конформативных технологических реше-
ний, имеющие свои преимущества и недостатки, которые необ-
ходимо учитывать на стадии проектирования и при выборе каж-
дого материала.

При наличии значительных объемов повреждений ремонт-
ные работы могут иметь такой масштаб, что первостепенное
значение приобретает сохранность сооружения. В этом случае
может возникнуть необходимость в обеспечении передачи на-
грузки от бетона ремонтируемой конструкции к ремонтному ма-
териалу и обратно, что потребует применения специальных раз-
204
грузочных систем. В подобной ситуации достаточно часто ус-
ложняются проблемы, обусловленные различием свойств ис-
пользуемого материала и «старого» бетона, тем более что при-
меняемые составы могут иметь разную структуру и изготавли-
ваться на различной основе.

С учетом приведенных особенностей выполнения ремонт-
ных работ и их отличия от нового строительства к выбору мате-
риалов необходимо предъявлять более серьезные требования.

2.2. МАТЕРИАЛЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ
ДЛЯ ПРОФИЛАКТИЧЕСКОГО РЕМОНТА
КОНСТРУКЦИЙ

Обычно профилактический ремонт не требует удаления по-
врежденного бетона и ограничивается нанесением различных
пропиток и покрытий, обеспечивающих вторичную защиту бетона.

Условия использования материалов, применяемых для на-
несения пропиток и покрытий при профилактическом ремонте
различных сооружений, всегда различаются как по качеству
субстрата, так и по воздействию с окружающей средой, а это
может привести к тому, что материалы, пригодные в одной си-
туации, могут оказаться не пригодными к использованию в дру-
гой, схожей с ней среде. Поэтому делаются многочисленные по-
пытки классифицировать технические решения и рекомендации
по подбору материалов, исходя из их свойств и возможностей
применения. В принципе в этих решениях и рекомендациях,
принятых в различных странах, много общего и различаются они
в основном толщиной слоев покрытий и требованиями к субстра-
ту. Решения обычно приведены в нормативной документации.
Наиболее известны разработанные рекомендации Американского
института бетона и аналогичных европейских организаций.

Американский институт бетона и Международный институт
ремонта бетона [80, 90,91] классифицируют пропитки и покрытия
в соответствии с типом их защитного действия как пропиточные
составы, изменяющие свойства поверхности пор и капилляров;
герметики; покрытия и штукатурные покрытия. Эта классифика-
ция представлена в табл. 43. Качество обработки поверхности
бетона влияет на уровень защиты, который обеспечивается такими
материалами. В случае поверхностной обработки материалами
пропиточного типа размер молекул и поверхностное натяжение
оказывают влияние на способность жидкой фазы проникать в
субстрат через капиллярные поры в поверхностном слое бетона.
Герметики используют для поверхностной обработки субстрата
с целью уменьшения его контакта с влагой или придания проч-
ности. Покрытия обеспечивают защиту от влаги, улучшают эс-
тетические свойства, снижают истираемость и т.п.

Таблица 43

Классификация видов поверхностной обработки
(средний диаметр пор в бетоне 0,01—20 мкм)

Классифи- кация	Схематическое изображение воздействия на бетон			Характеристика материала
Пропи- точные составы, изме- няющие свойства поверх- ности пор и капил- ляров	ДДДДДАДД2  Л Л Л А А Л Л Л ДДДДДДЛ/ ч д д д д д д д  х д д д д д д д д д д д  д д д д д т А А Д Л Д  Д Д А Д 4 Ь А Л  Д Д А . \ д д д X д а/"  АДА  Л Л Л 1  с	?!	дддддддд  д д д д д л д 1^А д д д д д  X Д Л А Д Д А Д Д Д Д Д А  X д д д д д Д Д А Д Д  X д д д д .л д д д -?д д д / д д д г  АЛД хд д	Жидкости с низкой вязкостью (ниже 1 пу- аз).  Проникают на глубину нескольких миллимет- ров.  Вступают в реакцию с субстратом. Придают ему водоотталкиваю- щие свойства.  Стандартные примеры: силаны, силоксаны и силиконы
Пропи- точные составы, закупо- риваю- щие поры	А Д Д Д Д Д Д Д 1  ДДДДДДДД  Д Д Д Д А Д Д  Л Д Л Л Л Л Л  Д Д Д Д Л Д 1  Д Д Д Д Л д ДАДДА- , д д д д д  X Д Д Д Д 1  X д д д д  А Д Д Л :  А Д Д Д  Д Д Д 1  д д  ч Д	А/-ъ.  Гу"	д д л д д д д д .дддддддд дддддддд  X д д д д д д  <	Д А Л Д Л  А Д А Д Д Д /  ' д д д д д г  Л Д Д А А  5 ТТ д д д  АДА/  А А А АДА  X д  к	Жидкости с низкой вязкостью.  Проникают на глубину 2—3 мм. Вступают в реакцию с субстратом. Закупоривают поры. Стандартные примеры: силикаты, фторосили- каты, некоторые эпок- сидные и акриловые смолы
Классифи- кация	Схематическое изображение воздействия на бетон			Характеристика материала
Гермети- ки	д д д д д л д д △ Д А Л Д △ Д Л  \ Д Д Д А а Д Д  А А А Л Л А / Л А А А А А А А А А А / Д Л Д Д Д  \ С. 1 ЛАД  Л Л  А	•/	ДА А А А А А А г  4.. А А Л ЛАДД  1.	г	А	А	А	Л  А	А	А	Д	.4	/  Д Л А Л /  Д	Д	А	А	А  д ДАДД  ДАДД  ЛАД.' А А А  . Л	Вязкость 1—20 пуаз. Проникают в субстрат частично. Могут обра- зовывать тонкую (до 25 мкм) пленку на по- верхности.  Стандартные примеры: некоторые эпоксидные и акриловые смолы, полиуретаны
Покрытия	4- А	А А А А А А 1  ДДАДАДЛаЛ  ДЛДДДАА- А А А Д Д А Л  А	А	А	А	А	С  \	А	А	А	Д	.  А	Л	А	.  АЛА  А А  Ч А		Л	А	А	А	А	А	А	Л ?  Л А Л А А А А Г >.1	А	А	А	А	А	—  А	А	А	Л	Л	Л	А  А	А	А	А	А	г.  > А А г АГ  1	Л Л А  А  1	Вязкие жидкости (> 10 пуаз).  Образуют тонкую плен- ку (толщиной от 25 мкм до 1 мм и более) на по- верхности субстрата. Защита обеспечивается качеством самой пленки. Стандартные примеры: некоторые эпоксидные, полиуретановые и ак- риловые смолы, вини- лы, хлорированный каучук, битум и т.п.
Штука- турные покрытия				Покрытия большой толщины (1—5 мм и более).  Обеспечивают физиче- скую преграду.  Стандартные примеры: цементные составы с различными полимер- ными добавками, поли- мерные наполненные покрытия (эпоксидные, реже полиуретановые)
	А А А А А А А А .  А А А А Л А А ДА.  А А А А А А Л А  А А А Л А Л А 1  А д' А А А А  Ч Л Д А Д А  АЛЛА.  А А  Л .		. А А А А А Л А А  А Л Л Д А Д А  А д А А  Ч Л Л Ч /  л д д г  д с.	
Удобную для пользователя классификацию материалов для
поверхностной обработки бетона, включенную в международ-
ные европейские нормы, приводит Немецкий комитет по желе-
зобетону [92, 93, 94]. В его документах предлагается двенадцать
различных категорий (от 8Р1 до 8Р12) (табл. 44).

В этой классификации учитываются как функции, выпол-
няемые материалами для поверхностной обработки, так и пара-
метры их нанесения. Предлагаемый спектр материалов позволя-
ет их использовать в широком диапазоне — от гидрофобизации
поверхности бетона до создания толстых армированных покры-
тий, стойких к воздействию различных эксплуатационных на-
грузок.

Таблица 44

Системы поверхностной защиты в соответствии
с классификацией Немецкого комитета по железобетону

Категория материала и его функции	Рекомендуемая минимальная толщина слоя для данной системы	Основная группа вяжущих
8Р1  Гидрофобная пропитка	—	Силан, силоксан, силиконовая (кремнийоргани- ческая) смола
8Р2  Герметизация поверхностей, не подвергающихся нагрузкам от движения транспортных средств	50 мкм	Акриловая смола
8РЗ  Герметизация поверхностей, подвергающихся нагрузкам от движения транспортных средств	50 мкм	Эпоксиды, акри- латы, полиуретан
8Р4  Покрытие для поверхностей, не подвергающихся нагрузкам от движения транспортных средств	80 мкм	Акрилаты, поли- уретано-акрилаты
Категория материала и его функции	Рекомендуемая минимальная толщина слоя для данной системы	Основная группа вяжущих
8Р5  Покрытие для поверхностей, не подвергающихся нагрузкам от движения транспортных средств, обладающее хотя бы небольшой способностью заделывать тре- щины	300 мкм (а)  2000 мкм (б)	Дисперсия акри- лата (а), диспер- сионно-цемент- ное тесто (б)
8Р6  Обладающее химической стой- костью покрытие для поверхно- стей, подвергающихся низким механическим нагрузкам	500 мкм	Эпоксид, поли- уретан
8Р7  Покрытие под слоями битумной герметизации на мостах и тому подобных сооружениях	1 мм	Эпоксид
8Р8  Обладающее химической стой- костью покрытие для поверхно- стей, подвергающихся нагрузкам от движения транспортных средств и значительным механи- ческим нагрузкам	1 мм	Эпоксид
8Р9  Покрытие для поверхностей, не подвергающихся нагрузкам от движения транспортных средств, обладающее как минимум по- вышенной способностью к за- делке трещин	1 мм	Полиуретан
Категория материала и его функции	Рекомендуемая минимальная толщина слоя для данной системы	Основная группа вяжущих
ЗРЮ  Покрытие, выполняющее роль изоляционного слоя под битум- ными или другими защитными верхними слоями, обладающее очень высокой способностью к заделыванию трещин	2 мм	Полиуретан
8Р11  Покрытие для поверхностей, подвергающихся нагрузкам от движения транспортных средств, обладающее как минимум по- вышенной способностью к заде- лыванию трещин	3—5 мм	Эпоксид, поли- уретан
8Р12  Наполненные полимерные по- крытия холодного твердения для поверхностей, подвергаю- щихся нагрузкам от движения транспортных средств и испы- тывающих значительные меха- нические нагрузки	5 мм	Эпоксид

Анализируя данные табл. 44, можно сделать вывод о том,
что они отличаются от данных в предпринятой попытке клас-
сификации материалов, которые используются в нашей стране
для аналогичных целей (см. подразд. 2.3.2). К сожалению, на-
ши нормативы, например СНиП 2.03.11—85, не имеют рыноч-
ной ориентации и привязаны к конкретным материалам, боль-
шинство из которых сегодня или отсутствует на рынке, или
лоббировано производителем. Кроме того, отечественные нор-
мативы имеют в большей мере теоретическую, а не практиче-
скую основу, так как составляются специалистами различных
210
институтов, большинство из которых не имеют производствен-
ного опыта.

Принимая во внимание синергетическое действие факторов
влияния окружающей среды и свойств различного бетона, оцен-
ку материалов для поверхностной обработки при профилактиче-
ском ремонте и защите следует производить с учетом следую-
щих требований к качеству этих материалов:

•	стойкость к воздействию веществ, поступающих из
внешней среды;

•	относительная проницаемость для водяного пара. Для то-
го чтобы не происходило нарастания давления под нане-
сенным при обработке влажного или паропроницаемого
субстрата материалом, он должен обладать достаточной
водопаропроницаемостью, т.е. в долгосрочном плане по-
зволять бетону «дышать»;

•	хороший показатель адгезии к субстрату даже при его
высокой влажности и засоленности;

•	способность заделывать «спокойные» трещины в конст-
рукции с раскрытием до 0,3 мм;

•	устойчивость к атмосферным воздействиям, включая
стойкость к ультрафиолету. Обычно считается, что при
увеличении глубины проникновения состава в бетон срок
действия защиты удлиняется;

•	стойкость к воздействию щелочей;

•	долговечность и ремонтопригодность. Материалы, ис-
пользуемые при поверхностной обработке конструкций,
должны обладать толерантностью к образованию микро-
трещин, усталостной прочностью, сплошностью пленки, со-
противлением проскальзыванию и стойкостью к истиранию;

•	экономические показатели.

Трудность, с которой сталкиваются пользователи, состоит
в том, что почти невозможно обеспечить одновременное выпол-
нение всех требований. Поэтому при производстве работ следу-
ет проводить техническую экспертизу с целью подбора подхо-
дящего материала, способного обеспечить максимально воз-
можную защиту в конкретных условиях внешнего воздействия
[95].
2.2.1. Нанесение поверхностных покрытий

Нормальные эксплуатационные качества обеспечиваются,
если поверхность ремонтируемого бетона способна оказывать
сопротивление проникновению углекислого газа, воды и ее па-
ров, растворенных в воде солей и т.п. Показателями низкого ка-
чества бетона являются проницаемость, малая толщина, порис-
тость и трещиноватость защитного слоя, то есть уровень пер-
вичной защиты. Обработка поверхности бетона при профилак-
тическом ремонте может служить дополнительной или вторич-
ной защитой, которая должна обеспечиваться при нанесении
различных пропиток или покрытий, имеющих необходимые
свойства, а также при совместимости с ним субстрата на остав-
шийся период эксплуатации.

Кроме того, после завершения ремонтных работ или в про-
цессе длительной эксплуатации строительные конструкции мо-
гут окрашиваться или на них наносят специальные декоратив-
ные покрытия. Цель окраски и нанесения специальных декора-
тивных покрытий — это не только получение эстетических
свойств поверхности бетона, но и защита от воздействия окру-
жающей среды, а также усреднение характеристик поверхности
конструкций по проницаемости, что важно для дальнейшей экс-
плуатации с точки зрения возможности протекания процесса
электрохимической коррозии арматуры, особенно в условиях
воздействия агрессивных сред.

Как указывалось выше, существуют различные типы пропи-
ток и покрытий, но при их нанесении необходимо учитывать,
насколько они изменяют эксплуатационный режим конструкции
или сооружения. Чаще всего необходимо принимать во внима-
ние изменение влажностного режима, так как покрытия и про-
питки в той или иной мере меняют газопроницаемость субстрата.

При нанесении покрытий следует учитывать толщину и ко-
личество нанесенных слоев, так как даже хорошо проницаемые
для паров воды покрытия при большой толщине слоя или при
нанесении нескольких слоев могут уменьшить паропроницае-
мость или сделать непроницаемым бетон конструкций.
При использовании паропроницаемых пропиток и покрытий
в различных сооружениях, и особенно в подземных, при проек-
тировании вентиляции и кондиционирования воздуха следует
учитывать возможный массоперенос паров воды через конст-
рукцию. При нанесении непроницаемых покрытий также необ-
ходимо соблюдать требуемый режим температуры, вентиляции
и кондиционирования воздуха, который обеспечит нормальный
влажностный режим, исключит образование конденсата и пр.
При нанесении непроницаемых или плохо проницаемых покры-
тий следует принимать во внимание возможность скопления под
ними влаги и кристаллизацию солей.

В основном при выполнении профилактических ремонтных
работ используются покрытия и краски на основе цементов,
эпоксидных и акриловых смол, полиуретанов, силикатов и раз-
личные гидрофобизирующие составы. Иногда применяют крас-
ки, имеющие гидрофобные свойства.

Наиболее сложным является механизм защиты бетона про-
питочными составами, используемыми для поверхностной об-
работки. Основную массу таких составов, изменяющих свойства
поверхности пор, представляют гидрофобизирующие жидкости.
К пропиточным составам, способным закупоривать поры и воз-
действовать на проницаемость конструкций, относятся низко-
вязкие составы на различной основе, например на силикатной,
акриловой, эпоксидной основе и др. При проникновении этих
составов в бетон большое значение приобретают силы поверх-
ностного натяжения и размер молекул.

Поверхностное натяжение жидкости, которая используется
для обработки субстрата в виде пропитки, предопределяет его
способность вытеснять воду. Низкое поверхностное натяжение
соответствует большому краевому углу смачивания; это явление
известно под названием капиллярной депрессии. При малом
краевом угле смачивания образуется участок высокого поверх-
ностного натяжения и в результате создается капиллярное при-
тяжение. Таким образом, при малом поверхностном натяжении
образуется гидрофобный материал, способный вытеснять воду.
Материалы на основе силиконовых смол обладают наилучшими
водоотталкивающими свойствами, поэтому они используются
для гидрофобизации поверхности бетона.

В настоящее время более всего известна гидрофобизацион-
ная обработка силанами и силоксанами, которые широко при-
меняются для профилактической обработки поверхности бетона.
При использовании гидрофобных составов всегда образуются
силиконовые (кремнийорганические) смолы, для которых ха-
рактерно химическое сцепление с бетонной основой. Молекулы
силанов меньше молекул силоксанов и глубже проникают в по-
ры и капилляры бетона. Изобутилсилан имеет наименьший раз-
мер молекул и, следовательно, от него можно ожидать пенетра-
ции на большую глубину.

Силаны представляют собой бесцветные гидрофобные ма-
териалы, известные под названием «алкилтриалкоксисилан». Не-
большая по размеру молекулярная структура (диаметр 1,0-Ю”6—
1,5-10-6 мм) позволяет силанам эффективно проникать даже в
очень плотный субстрат. Они продаются в относительно высо-
кой концентрации (около 20 %) и вступают в химическую реак-
цию с материалами на основе кремнезема или глинозема.

Силоксаны представляют собой бесцветные гидрофобные
составы, известные под названием «алкил алкоксисил оксан».
Хотя их молекулярная структура по сравнению с силанами от-
носительно велика (диаметр 1,5-Ю-6—7,5-Ю-6 мм), силоксаны
также эффективно пенетрируют в бетонный субстрат. Химиче-
ская реакция с кремнеземом и глиноземом гарантирует высокую
эффективность действия и долговечность гидрофобной бетонной
поверхности. Их можно наносить на влажные поверхности и они
являются менее летучими, чем силаны [96].

В целом эксплуатационные качества гидрофобных крем-
нийорганических составов не являются однородными из-за со-
держания в них твердых веществ, которое колеблется от 5 до
40 %, и различной пористости подлежащего защите субстрата.
Как правило, для поверхностей с высокой пористостью требует-
ся более высокое содержание твердых веществ.

Силаны, силоксаны и аналогичные вещества действуют за
счет пенетрации в поры бетона, образуя гидрофобный слой и
тем самым препятствуя пенетрации воды в форме жидкости, но
позволяют водяному пару входить в бетон и выходить из него,
что дает возможность бетону свободно «дышать».

Гидрофобные составы, когда их наносят на бетонные по-
верхности, могут сохранять эффективность действия около 10
лет. Длительная эффективность действия на «молодом» бетоне
или при обработке «свежего» ремонтного материала очень ма-
ловероятна, поскольку в этом случае процесс гидратации еще не
завершен. Поэтому минимальный возраст субстрата, который
подвергается гидрофобизации, должен составлять 28 суток или
более. При нанесении гидрофобных составов необходимо избе-
гать высоких или низких температур субстрата и окружающей
среды, высокой влажности воздуха и влажности строительного
элемента.

Гидрофобизиционная обработка наиболее эффективна при
использовании на вертикальных поверхностях. На горизонталь-
ных поверхностях и особенно испытывающих воздействие воды
такая обработка поверхности малоэффективна.

В том случае, если бетон подвергается длительное время
воздействию незначительного статического уровня воды, гид-
рофобные составы недолговечны, а в том случае, если конст-
рукция подвергается даже временно давлению воды в 0,002—
0,0025 МПа, — неэффективны [97].

Существует мнение, что поверхности бетона с водоотталки-
вающими свойствами подвергаются карбонизации быстрее, чем
не прошедшие обработку, потому что углекислый газ и другие
кислые газы глубже проникают в сухие открытые поры первых,
чем в заполненные водой поры вторых, и вступают в реакцию с
«равновесной влагой» в бетоне, а это приводит к нейтрализации
щелочи с сопутствующей опасностью коррозии стальной арма-
туры. Однако эти утверждения имеют спорный характер.

Покрытия на основе силана и силоксана имеют сравнительно
хорошую паропроницаемость для паров воды и низкую прони-
цаемость для СОг. При нанесении их на поверхности бетона с
расходом, эквивалентным 0,1 мм, сопротивление диффузии парам
воды составит ~ 1,2 м, что соответствует примерно 3 см бетона.
Сопротивление диффузии СО2 составит ~ 170 м, что соответст-
вует примерно 40 см бетона [93, 94].

Во время или после нанесения этих гидрофобизирующих
составов отмечаются следующие процессы:

•	в результате капиллярного смачивания в порах происхо-
дит пропитка субстрата, достигающая определенной глу-
бины;

•	жидкая основа материала испаряется под действием вет-
ра и температуры поверхности субстрата, а в капилляр-
ных порах остается часть активного вещества;

•	гидролиз и конденсация активного вещества приводят к
реакции с имеющимися гидроксильными группами в бе-
тоне, в результате образуются устойчивые связи с суб-
стратом.

Глубина пенетрации будет зависеть от пористости субстра-
та, содержания в нем влаги, водородного показателя и содержа-
ния кремнезема, а также от молекулярной массы применяемого
для обработки материала.

Реакция силана не может происходить в том случае, если
субстрат сухой и имеет низкую щелочность. Как силаны, так и
силоксаны способствуют образованию в бетоне полисилоксана,
который обладает химической связью с гидроксильными груп-
пами.

Составы должны наноситься в достаточном количестве, для
того чтобы обеспечить сплошной взаимосвязанный молекуляр-
ный слой полисилоксана. Обычно они наносятся на поверхность
равномерно. Для этого применяются растворы, в которых в за-
висимости от пористости субстрата содержание активного веще-
ства находится в минимальных пределах от 7 до 12 %. Однако
для того чтобы получить достаточное количество активного ве-
щества после испарения материала основы, могут использовать-
ся более высокие концентрации. Например, в Великобритании,
США и Германии широко применяется 40 %-ный раствор ал-
кил(изобутил)-триалкоксисилана в этаноле. Вследствие того что
силоксаны характеризуются низким давлением пара, у них не
происходит быстрого испарения и поэтому они часто использу-
ются в небольших концентрациях.
Состав, применяемый в качестве основы при поверхностной
обработке силановыми или силоксановыми материалами, вы-
полняет три функции:

•	образует устойчивый раствор;

•	равномерно распределяет активный компонент по по-
верхности субстрата;

•	обеспечивает пенетрацию активного компонента в субстрат.

Спирт представляет собой наиболее предпочтительный рас-
творитель, поскольку он имеет низкое поверхностное натяжение
и может смешиваться с водой. Большинство материалов на ос-
нове силана поставляются в смеси с изопропиловым спиртом
или с этанолом. Силоксаны обычно продаются в растворителях
на органической основе. Поверхностное натяжение растворов
является достаточно низким, но они не смешиваются с водой,
что ограничивает возможности их пенетрации в поверхности с
высокой относительной влажностью.

Нанесение материалов осуществляется вручную или с по-
мощью напыления. Так как составы представляют собой про-
зрачные жидкости, то довольно сложно оценить равномерность
их нанесения. Обычно рекомендуется наносить составы до фор-
мирования потеков на поверхности конструкции. Делаются по-
пытки использовать композиции в виде пасты, которая имеет
матово-белый цвет и наносится на строительную конструкцию
равномерным слоем. Через некоторое время составы впитыва-
ются в бетон и он не изменяет своей окраски. Однако эти соста-
вы дороже обычных.

Кроме силанов и силоксанов для поверхностной обработки
субстрата при профилактическом ремонте применяют защитные
покрытия на основе акрилатов. Они могут также использоваться
в сочетании с силано-силоксановыми составами.

Для защиты от углекислого газа и хлоридов выпускаются
системы покрытий, основанные на сочетании силано-силоксано-
вой пропитки и верхнего слоя акриловой смолы.

Было установлено, что система этого типа, основу которой
составляют силан-силоксан и акриловый верхний слой толщи-
ной 150 мкм, при нанесении на бетон ВЗО эквивалентна защит-
ному слою бетона толщиной около 500 мм [4].
Составы на основе акриловых смол также широко приме-
няются в разнообразных композициях в качестве покрытий, ис-
пользуемых при защите строительных конструкций. Они имеют
хорошие водоизолирующие свойства и одновременно сравни-
тельно высокую паропроницаемость. Кроме того, покрытия на
их основе эффективно сопротивляются диффузии СОг, при ко-
торой возникает сопутствующий риск карбонизации. Акриловая
смола при нанесении ее в два слоя толщиной примерно 0,1 мм,
полностью затвердевшая, имеет сопротивление диффузии водя-
ного пара » 1,5 м, что соответствует примерно 3—4 см бетона, и
стойкость к диффузии углекислого газа ~ 400 м, что соответст-
вует примерно 100 см бетона.

Покрытия сдерживают проникновение хлоридов, однако
плохо переносят намокание конструкции. В зависимости от со-
става некоторые из применяемых акриловых покрытий способ-
ны снижать концентрацию хлоридов под покрытием более чем
на 80 % по сравнению с бетоном, не имеющим покрытий. Раз-
рушение акриловых покрытий происходит под воздействием
окружающей среды со средней скоростью около 5—6 мкм/год.
Из этого следует, что при стандартном защитном покрытии =
50—60 мкм срок его службы составит =10 лет [98].

Полиуретаны представляют собой двухкомпонентные «ре-
акционно способные» смолы, которые образуют покрытие не с
помощью физического процесса, а в ходе химического процесса
холодного отверждения. Однокомпонентные полиуретановые
смолы представляют собой особый тип. Их отверждение проис-
ходит с помощью атмосферной влаги, так что, строго говоря,
они тоже относятся к двухкомпонентным системам (полиурета-
новый состав + влага).

Однокомпонентные системы используются для пропитки и
герметизации бетонных поверхностей, а двухкомпонентные
системы применяются для покрытий большей толщины. Со-
гласно имеющейся информации, можно ожидать от покрытий на
основе полиуретановых смол высоких значений сопротивления
диффузии парам воды и СОг. При толщине покрытия 0,1 мм
достигаемое сопротивление диффузии паров воды составляет
= 3 м, что соответствует примерно 8 см бетона, а сопротивление
218
диффузии углекислого газа == 104 м, что соответствует примерно
25 м бетона.

В настоящее время разрабатываются системы на основе по-
лиуретана в сочетании с акриловой смолой.

В большом объеме для защиты конструкций при профилак-
тическом ремонте используются покрытия на основе эпоксид-
ных смол. Они могут быть представлены как пропитками, пред-
назначенными для защиты от воздействия влаги и химических
веществ, так и покрытиями, наполненными и ненаполненными
различной толщины [99]. Минимальная адгезия покрытий на
органической основе должна быть не менее 2 Н/мм2. Как и по-
лиуретановые, эпоксидные смолы представляют собой двух-
компонентные системы. Из этих смол изготовляют составы, ко-
торые после нанесения имеют высокую стойкость к химическо-
му и механическому воздействию.

Информация о характеристиках диффузионного сопротив-
ления покрытий на основе эпоксидных смол в отношении водя-
ного пара и СО2 невелика по объему, однако отмечается, что при
толщине покрытия 0,1 мм сопротивление парам воды будет со-
ставлять = 3 м, что соответствует примерно 8 см бетона, а со-
противление диффузии углекислого газа составлять ~ 104 м, что
соответствует примерно 25 м бетона.

Необходимо также сказать о силикатных красках, которые
представляют особый интерес из-за их высокой долговечности.
Однако при наличии в этих красках открытых пор нельзя ожи-
дать от них эффективного действия в качестве защитных мате-
риалов. Поэтому сопротивление силикатных красок диффузии
водяного пара оказывается низким, и они вряд ли способны об-
разовать сколь-нибудь эффективный барьер для проникновения
СО2. Сочетая краски с силиконовой смолой или с силоксановы-
ми соединениями, можно изменить их характеристики так, что-
бы они обеспечивали лучшую защиту от влаги [100].

При профилактическом и капитальном ремонте промыш-
ленных сооружений, конструкции которых испытывают воздей-
ствие воды и влаги, чаще других используются паропроницае-
мые покрытия на основе цемента, модифицированные полиме-
рами, которые через 28 суток должны иметь определенный на-
бор свойств:

•	коэффициент водонепроницаемости (4,5—6,5) 10-16 м/с,
то есть 2-миллиметровое покрытие эквивалентно « 1,0 м
стандартного бетона;

•	стойкость к диффузии СОг при толщине покрытия 2 мм,
что эквивалентно 0,5 м бетона, или « 50 м воздушной про-
слойки;

•	коэффициент диффузии кислорода, равный (5—5,5) 1СГ7 м2/с.

Для сравнения: обычный тяжелый бетон плотностью более
2,4 т/м3 имеет коэффициент диффузии кислорода, равный 5-10-8 м2/с.

По рецептуре применяемые покрытия на основе цемента,
модифицированные полимерами, являются многокомпонентны-
ми и в их составе могут присутствовать бутадиенстирольный
латекс, акриловая эмульсия, цемент, наполнитель с соответст-
вующей гранулометрией, фибра различного типа и длины. При
использовании подобных материалов необходимо добиваться
требуемой адгезии их с бетоном с ремонтными составами и дол-
говечности. Для материалов на цементной основе существуют
различные нормативные требования, определяющие минималь-
ное значение адгезии от 0,8 до 1,5 Н/мм2 [93, 94].

При длительной эксплуатации объекта покрытие может
быть армировано. Армирование может быть сплошным или час-
тичным.

Сплошное выполняется обычно из сетки, изготовленной из
полимера или стекловолокна с массой 100—300 г/м2. Частичное
выглядит в виде эластичной сетчатой ленты, уложенной в слой
покрытия поверх трещин и швов с раскрытием до 2—3 мм.

Сплошное армирование используется на субстратах, имею-
щих склонность к поверхностному трещинообразованию.

Укладка покрытия на цементной основе в профилактиче-
ских целях может производиться как внутри, так и снаружи со-
оружения.

Поведение подобных защитных покрытий, нанесенных на бе-
тонные конструкции, при воздействии на них растягивающих на-
пряжений зависит от основных характеристик покрытия (табл. 45).
Таблица 45

Тип по- крытия	Физическая характеристика покрытия	Результаты воздействия растягивающих напряжений на покрытие
1	Хорошая адгезия с субстратом. Низкая прочность на растяже- ние.  Малое относительное удлинение	Быстрое растрескивание покрытия
2	Хорошая адгезия с субстратом. Низкая прочность на растяже- ние.  Средняя величина относительно- го удлинения	Постепенное растрески- вание покрытия
3	Хорошая адгезия с субстратом. Средняя величина прочности на растяжение.  Средняя величина относительно- го удлинения	Стойкость к растрески- ванию
4	Хорошая адгезия с субстратом. Значительная прочность на рас- тяжение.  Средняя величина относительно- го удлинения	Значительная стойкость к растрескиванию
5	Хорошая адгезия с субстратом. Высокая прочность на растяже- ние.  Малое относительное удлинение	Растрескивания не про- исходит. Возможно на- рушение сцепления с субстратом

Данные табл. 45 показывают, что типы покрытий № 4, 5 — это
примеры идеальных покрытий для ухода за бетоном в сооруже-
ниях, подверженных как статическим, так и динамическим на-
грузкам. По данным практики, для того чтобы успешно проти-
востоять воздействию растягивающих напряжений, минимальное
соотношение прочности покрытия на цементной основе на рас-
тяжение и его адгезии к субстрату должно составлять (3—4):1.
То есть при минимально требуемой адгезии к бетону от 0,8 до
1,5 Н/мм2 когезионная прочность должна быть от 2,4 до 6 Н/мм2.
Если говорить о предотвращении или замедлении коррозии
арматурной стали в бетоне, то роль различных видов поверхно-
стной обработки бетона в виде красок, пропитки или нанесения
покрытий представляется очень важной.

Можно утверждать, что если вода получает возможность
выхода из бетона в виде водяного пара и прекращается поступ-
ление воды в виде жидкости, бетон может восстановить равно-
весие с внешними условиями относительной влажности и оста-
ваться в достаточно сухом состоянии, для того чтобы предот-
вратить или задержать начало коррозии или же замедлить про-
цесс коррозии металла, если он уже развивается.

2.3.	МАТЕРИАЛЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ
ДЛЯ КАПИТАЛЬНОГО РЕМОНТА
БЕТОНА

Сегодня на рынке ремонтных материалов существует ог-
ромное количество фирм, которые выпускают и реализуют как
похожие по свойствам, так и различные по характеристикам и
условиям применения материалы. Поэтому человеку, далекому
от этого сектора рынка, бывает сложно ориентироваться в их
подборе и выборе для конкретных условий ремонта различных
по эксплуатации сооружений.

Принципиально для целей капитального ремонта и восста-
новления железобетонных конструкций можно выделить четыре
группы материалов: на основе цементов и других минеральных
вяжущих; на основе полимерных смол; на основе цемента, мо-
дифицированного полимерами; на основе цемента, модифици-
рованного пуццоланами.

Существуют и другие материалы и устройства, которые ис-
пользуются для ремонтных целей. К ним можно отнести раз-
личные герметики, шпонки, инъекционные и гидроизоляцион-
ные составы, элементы усиления конструкций и пр. Об исполь-
зовании этих материалов и технологии работ с ними автором
ранее было опубликовано несколько работ, ознакомление с ко-
торыми позволит получить определенную информацию [96, 101,
102, 103, 114].
2.3.1.	Материалы на основе цементов
и других минеральных вяжущих

Материалы на основе цементов для выполнения капиталь-
ных ремонтных работ обычно изготавливают на строительной
площадке, они представляют собой смеси, имеющие в составе
цемент, песок различных фракций и мелкий щебень с подобран-
ным гранулометрическим составом, добавки, регулирующие сро-
ки схватывания, подвижность, удобоукладываемость и пр. Для
изготовления их на площадках требуется специальное оборудо-
вание, качественное сырье, квалифицированные исполнители.
При значительных объемах ремонтных работ материалы могут
поставляться на площадку заводами в виде сухих смесей или
растворов.

При использовании ремонтных составов на цементной ос-
нове следует, во-первых, подбирать состав смеси, применять
заполнители, максимально сходные с заполнителями бетона ре-
монтируемой конструкции, и, во-вторых, обеспечивать правиль-
ные условия укладки и твердения, для того чтобы не допустить
усадки при высыхании. При соблюдении этих условий по кон-
такту между поверхностью конструкции и ремонтным составом
не будет возникать напряжений, которые впоследствии могут
привести к потере адгезии.

Чаще всего применяют цементно-песчаные растворы на
обычном портландцементе, но находят использование и составы
с глиноземистым и шлаковым цементами. Кроме этого исполь-
зуют специальные растворы, вызывающие расширение в тех
случаях, когда наличие усадки нежелательно. При значительных
объемах ремонта применяют бетонные смеси различного соста-
ва и подвижности, растворы для набрызга (торкрета).

В особых условиях, например при аварийном ремонте, при
низких температурах используют составы на магнезиальном вя-
жущем (с добавками фосфата магния).

2.3.2.	Материалы на основе полимерных смол

В качестве полимеров, применяемых для создания ремонтных
составов, используют полиэфирные, эпоксидные, акриловые (на
основе метилметакрилата) и полиуретановые смолы. Полиэфир-
ные смолы обладают хорошей адгезией и быстро схватываются
на сухих бетонных поверхностях, однако для условий повышен-
ной влажности они не подходят. Вследствие высокой вероятно-
сти усадки при твердении их, как правило, не наносят толстыми
слоями. К сожалению, отверждение полиэфирных систем пред-
ставляет собой экзотермическую реакцию, которая может при-
вести к значительным температурным деформациям и возникно-
вению в конструкции внутренних напряжений. Составы на основе
полиэфирных смол чаще всего используют для установки допол-
нительной арматуры, анкеров и нагелей в сухом бетоне.

Эпоксидные смолы составляют основу широкой номенкла-
туры полимерных материалов, используемых для ремонтных
работ, включая инъекционные составы различной вязкости, ре-
монтные растворы с различными наполнителями, покрытия,
праймеры, пропитки, краски и пр.

Часто эпоксидные составы применяют для улучшения сцеп-
ления между «старым» бетоном и «новым», укладываемым на
его поверхность, ремонтным составом на цементной основе.

Тщательно очищенную поверхность «старого» бетона в
этом случае покрывают слоем жидкого эпоксида, после чего
сразу укладывают цементный раствор или бетонную смесь.

Перед использованием эпоксидных составов необходимо
принять во внимание следующие их свойства:

•	высокие или очень высокие значения прочности на сжа-
тие и растяжение;

•	высокую адгезию составов к бетону и стали;

•	хорошую химстойкость и паронепроницаемость;

•	низкий по сравнению с бетоном модуль Юнга;

•	высокий по сравнению с бетоном коэффициент темпера-
турного расширения/сжатия;

•	быстрое схватывание даже при низких температурах.

По сравнению с бетоном эпоксидные составы после отвер-
ждения, как правило, имеют более высокий коэффициент тем-
пературного расширения и более низкий модуль Юнга. Это не-
соответствие может приводить к возникновению высоких сдви-
говых напряжений по контакту ремонтного состава и бетона
224
конструкции. Если сдвиговые напряжения превышают проч-
ность «старого» бетона на растяжение, рано или поздно про-
изойдет отслоение от него ремонтного состава.

Эпоксидные составы при капитальном ремонте также, как и
при профилактическом, могут применяться в виде пропитки или
покрытия отремонтированной конструкции для защиты ее от
воды, влаги и т.п. Использовать их в этом качестве следует с
учетом свойств субстрата. Прежде всего, технологию работ
нужно выбирать с таким расчетом, чтобы осуществляемые ме-
роприятия не препятствовали выходу наружу влаги, уже ско-
пившейся в порах и трещинах бетона. [104]. К сожалению, ос-
новная масса известных в строительстве эпоксидных и других
полимерных ремонтных составов и покрытий имеет низкую
проницаемость для паров воды и сдерживает миграцию влаги
через бетон. Поэтому если ремонтируемая бетонная конструк-
ция содержит значительное количество влаги и/или фильтрует
воду, наносить на ее поверхность ремонтный состав, праймер
или покрытие сложно, так как они будут отслаиваться и разру-
шаться. Исходя из этого при использовании, например, эпок-
сидных составов для приклеивания к ремонтируемым и усили-
ваемым бетонным конструкциям композиционных усиливаю-
щих материалов рекомендуется закрывать не более 50 % по-
верхности субстрата.

В чистом виде эпоксидные составы в качестве толстых
(0,5—1 см) покрытий и ремонтных слоев редко применяются
для защиты и восстановления конструкций. Для удешевления
работ, регулирования свойств и качества покрытия чаще всего
используют специальные составы, в которых имеются различ-
ные добавки: отвердители, пластификаторы, ускорители тверде-
ния, растворители, красители и наполнители.

Характер отвердителя, например, для эпоксидных материа-
лов в основном определяет механические свойства, жизнеспо-
собность и режим твердения.

В составах холодного твердения отвердителями являются
аминовые кислоты, а в составах горячего твердения — ангидри-
ды кислот.

Введение наполнителей изменяет модуль упругости, регу-
лирует вязкость, уменьшает усадку и снижает стоимость. На-
полнителями для эпоксидных смол, активно используемых в ра-
ботах по нанесению покрытий, чаще всего являются тонкодис-
персные материалы с крупностью зерен до 0,15 мм. Как прави-
ло, в качестве наполнителей применяют андезит, оксид алюми-
ния, цемент, песок, асбест, кварцевую муку, золу-уноса, корунд
и другие порошкообразные мелкодисперсные материалы, кото-
рые позволяют получить составы с высокой прочностью и мо-
розостойкостью, низкой истираемостью, проницаемостью и т.п.
В ремонтных составах на основе эпоксидных смол можно ис-
пользовать наполнитель с величиной зерен до 5 мм, который не-
обходим для получения полимеррастворов, и с более крупными
зернами — щебень или гравий из гранита, базальта, диабаза и
других прочных пород для создания полимербетонов.

Применение наполнителя значительно снижает усадку рас-
твора после отверждения, чему способствует уменьшение удель-
ного выделения тепла при полимеризации [106]. Кроме того,
наполнитель приближает свойства покрытия или ремонтного
состава к характеристикам бетона, который является основным
субстратом, подверженным ремонту и защите в строительстве.

Например, с внедрением в качестве наполнителя в эпоксид-
ный состав цемента марки 400—500 происходит уменьшение
усадки, а также коэффициента температурного расширения. Но
увеличение расхода цемента как наполнителя повышает предел
текучести и снижает прочность. Модуль упругости отвержденно-
го эпоксидного состава при введении в смолу 50 весовых частей
(в.ч.) цемента составляет 2,3-103 МПа, а при введении 300 в.ч. —
3,4-103 МПа. Срок сохранения подвижности состава уменьшает-
ся с 8 до 2 ч [105].

Ненаполненные эпоксидные составы характеризуются вы-
сокой деформацией (до 40 %), величина которой уменьшается с
введением наполнителя. При введении 300 в.ч. цемента дефор-
мация составляет лишь 5 %, а у составов с таким же количест-
вом тонкомолотого песка вообще отсутствует [107].

Введение в качестве наполнителя цемента в смеси с квар-
цевым песком незначительно снижает прочность и модуль уп-
ругости, но в два раза повышает срок сохранения подвижности
и снижает вязкость, что позволяет увеличивать общее содержание
в частях относительно объема смолы

Рис. 49. Изменение коэффициента температурного расширения у
эпоксидных составов в зависимости от количества наполнителя (АС1
503К-93):

1 — коэффициент температурного расширения бетона; 2 — коэффициент
температурного расширения эпоксидного состава

наполнителя. Последнее положительно сказывается на усадке и
коэффициенте температурного расширения (рис. 49).

Твердость эпоксидных составов с тонкомолотым песком на
10—20 % превышает аналогичный показатель эпоксидно-це-
ментных составов; релаксация напряжений составов с песком в
2—3 раза меньше релаксации этого показателя в составах с це-
ментом.

Эпоксидные составы с крупным наполнителем или поли-
мербетоны используются при проведении срочных ремонтных
работ взлетно-посадочных полос.

В минеральную часть таких составов в качестве наполните-
ля входят кварцевый песок и щебень. Кварцевый песок обычно
состоит из смеси крупного, среднего и мелкого песков с содер-
жанием не более 20 % зерен крупнее 0,63 мм. Щебень обычно
используется из горных пород высокой прочности и износо-
стойкости (гранит, диабаз, базальт и другие материалы с разме-
ром частиц 2,5—10 мм). Срочный ремонт часто включает в себя
заполнение выбоин, восстановление кромок деформационных
швов и сколов углов плит покрытия [108].
Влияние количества наполнителя также оказывает опреде-
ленное воздействие. Введение наполнителя качественно изменя-
ет характер температурной деформативности эпоксидного со-
става (Тс). С увеличением количества наполнителя температура
хрупкости (Тхр) перемещается в область более высоких положи-
тельных температур. Для ненаполненных составов Тхр < Тс, а для
составов с 250 весовыми частями наполнителя Тхр > Тс.

Пластификаторы снижают вязкость, увеличивают эластич-
ность и жизнеспособность составов. Наилучшими являются
такие пластификаторы, которые участвуют в полимеризации,
становясь составной частью структуры отвердевшего поли-
мера.

С ростом содержания пластификатора, в качестве которого
в составах на основе эпоксидных смол часто используется дибу-
тилфталат, предел текучести снижается, а предел прочности уве-
личивается.

Модуль упругости эпоксидного состава при отсутствии
пластификатора уменьшается с 4-103 МПа до 2,2-103 МПа при
его наличии в количестве 30 в.ч. Срок сохранения подвижности
состава возрастает соответственно с 0,5 до 6 ч [105].

Наличие и количество пластификатора влияет на долговеч-
ность покрытий и ремонтных составов. Особенно важно это
учитывать в сооружениях, испытывающих значительные темпе-
ратурные или динамические воздействия. К таким сооружениям
относятся плиты открытых автостоянок, промышленные полы
неотапливаемых зданий и т.п.

На рис. 50 показано, какое воздействие на покрытие или
ремонтный слой износа оказывает неравномерное изменение
температуры в конструкции.

Нагревание (б) или охлаждение (в) конструкций приводит к
возникновению контактных напряжений между покрытием и
бетоном, которые могут привести к его отслоению. Поэтому ад-
гезия полимерных покрытий, имеющих отличные от бетона ха-
рактеристики, должна быть выше, чем для покрытий на мине-
ральной основе. Как минимум это значение должно быть более
2 Н/мм2, то есть на 30—50 % выше, чем необходимая адгезия
для цементных составов (АС1 503К-93).
Рис. 50. Воздействия температур на систему эпоксидное покрытие —
бетон:

а, б, в — при одинаковой, повышенной, пониженной температуре соот-
ветственно; 1 — эпоксидное покрытие; 2 — бетон

В этих условиях для снижения напряжений на контакте сло-
ев желательно вводить в состав максимально возможное коли-
чество наполнителя и значительное количество пластификатора.

Растворители применяют, если требуется снизить вязкость
или увеличить жизнеспособность материала. Чаще всего для
этого используют бензол, ацетон, различные спирты. Обычно
снижают вязкость при производстве инъекционных работ или на-
несении праймерных слоев по субстрату. Но введение растворите-
лей снижает прочность и долговечность сцепления состава с суб-
стратом, повышает пористость и проницаемость [109].

С помощью ускорителя твердения можно регулировать
время схватывания материала, что является чрезвычайно важ-
ным параметром, например, при выполнении инъекционных
работ для заполнения сквозных трещин в бетоне эпоксидными
составами низкой и средней вязкости. Красители вводятся в
эпоксидные композиции с целью придания им декоративных
свойств. В этом случае особенно важно иметь совпадение цве-
товых оттенков при использовании различных партий материала
на одном объекте. Несовпадение цветов на покрытии пола мо-
жет привести к конфликтной ситуации между заказчиком, про-
ектировщиком и подрядчиком.

В качестве недостатков использования эпоксидных компо-
зиций, как указывалось ранее, можно отметить их непроницае-
мость для паров воды, плохую адгезию с влажной и фильтрую-
щей влагу поверхностью, и особенно — усадку, которая приводит
к деформациям, отслоению ремонтных и инъекционных соста-
вов. На стойкость к деформациям полимерных композиций, кро-
ме усадки (линейной и объемной), влияют ударная вязкость, уп-
ругость, прочность при растяжении, ползучесть, температурные
деформации. Но наиболее важным свойством материалов явля-
ется усадка.

Существует несколько периодов усадки эпоксидных и дру-
гих полимерных составов. Прежде всего — период начального
структурообразования; период начального формирования жест-
кой пространственной структуры полимера и период стабилиза-
ции структуры.

Период начального структурообразования при нормальной
температуре составляет у эпоксидных композиций около 6 ч и
характеризуется, с одной стороны, наибольшей скоростью и ве-
личиной усадки, а с другой — полной релаксацией внутренних
напряжений от усадочных деформаций. В этот момент происхо-
дит испарение основного объема растворителя. Полимер в этот
период только начинает переходить из жидкой фазы в твердую.
Следовательно, объем усадки в это время практически можно не
учитывать.

Во время формирования жесткой пространственной струк-
туры скорость роста усадки эпоксидных смол значительно ниже,
чем в период начального структурообразования. Это время со-
ставляет около 24 ч. Материал приобретает характерную для
реактопластов жесткость, но еще обладает значительными пла-
стическими деформациями.
Период стабилизации структуры обычно составляет около
24 ч и характеризуется медленным ростом усадки, которая равна
10—30 % ее общей величины. Однако, учитывая, что в полиме-
ре в это время практически отсутствуют пластические деформа-
ции, вся усадка идет на образование внутренних напряжений,
которые для эпоксидных смол составляют около 10 %.

Таким образом, усадка эпоксидных составов является след-
ствием уплотнения структуры и практически не зависит от ис-
парения растворителя. Усадка в наибольшей степени проявляет-
ся при нанесении покрытий и ремонтных слоев на поверхность
конструкций, когда ее влияние определяют адгезионные показа-
тели и трещиноватость.

Эпоксидные составы, чаще других применяемые при нане-
сении покрытий при защите и ремонте строительных конструк-
ций в промышленности, сельском хозяйстве, медицине и других
отраслях, испытывают в полной мере воздействие усадки. Эти
составы используют в различном виде, что во многом связано с
необходимостью получения оптимальных качественных и стои-
мостных показателей.

В зависимости от целевого назначения и толщины наноси-
мых слоев на субстрат, в качестве которого в основном рассмат-
ривается бетон, существуют следующие виды покрытий и ре-
монтных слоев на основе эпоксидных смол:

•	пропиточное покрытие (толщина слоя нанесения 0,1—
0,25 мм) предназначено для закрепления частиц на по-
верхности бетонной конструкции, чтобы снизить выде-
ление пыли и закупоривание пор в целях предотвраще-
ния фильтрации в нее агрессивных жидкостей. На них
усадка оказывает минимальное воздействие;

•	изолирующая пленка (толщина слоя нанесения 0,2—
0,4 мм) является по существу следующей стадией пропи-
точного покрытия, обеспечивающей полное закупорива-
ние пор. Может образовывать тонкую пленку на поверх-
ности бетона. Усадка в этом случае оказывает опреде-
ленное воздействие, так как чаще всего применяют нена-
полненные составы;
•	покрытие, обычно 2—3-слойное (толщина слоя нанесе-
ния 0,8—1,2 мм), часто имеет различную структуру сло-
ев (толщина готового покрытия 1—3 мм). В составе по-
крытия могут использоваться как ненаполненные, так и
наполненные полимерные композиции. Введение напол-
нителей и пластификаторов снижает усадку;

•	мастичное или штукатурное защитное покрытие, обычно
2—3-слойное. Толщина готового покрытия составляет
3—8 мм. На горизонтальных плоскостях (полах) исполь-
зуют саморастекающиеся, высокоподвижные компози-
ции. В отличие от пропиточного покрытия и изолирую-
щей пленки, где используют ненаполненные полимерные
композиции, в состав полимерной мастики входят тонко-
дисперсные наполнители, которые обеспечивают сниже-
ние температуры твердения и усадки;

•	облицовки — высоконаполненные мелким или средней
крупности наполнителем, а иногда и армированные по-
крытия при толщине слоя 5—10 мм и минимальном чис-
ле слоев (1—2 слоя). Эти составы имеют минимальную
усадку, но их нанесение отличается повышенной трудо-
емкостью;

•	ремонтные заливочные или укладываемые вручную вы-
соконаполненные растворы и полимербетоны использу-
ются для устройства вертикальных и горизонтальных
слоев толщиной до 100—150 мм;

•	мастичные густовязкие двухкомпонентные наполненные
ремонтные составы для локального, в том числе и под-
водного ремонта, выполняемого вручную, наносятся
слоями по 30—50 мм [106]. Параметры нанесения этих
покрытий и ремонтных слоев во многом сходны с дан-
ными, рекомендуемыми АС1 и НВ (см. табл. 43, 44).

Чаще других в практике используют пропиточные эпоксид-
ные составы и покрытия, которые имеют низкую стоимость, а
требования к их качеству незначительные.

Для получения соответствующих технологических и проч-
ностных характеристик эпоксидного покрытия и ремонтного
состава нужно, чтобы их температура перед нанесением на по-
232
верхность субстрата была в пределах 21—32 °С, а температура
самого субстрата — не ниже 10—15 °С. Необходимо следить за
влажностью воздуха и возможным образованием точки «росы»,
так как влага, конденсирующаяся при более низкой температуре
на поверхности субстрата, значительно понижает прочность со-
единения. Кроме того, поверхности, подготовленные для защи-
ты и ремонта, не должны быть влажными и тем более фильтро-
вать влагу.

Обычно для определения наличия влаги или прохождения
паров воды через конструкцию проводят простейший тест, пре-
дусматривающий укладку полиэтиленовой пленки на поверх-
ность субстрата. Если под пленкой быстро скапливается влага,
то наносить на эту конструкцию паровлагонепроницаемое по-
крытие нельзя, так как отсутствует пароизоляция или она нару-
шена при производстве строительных работ.

Для ускорения твердения эпоксидного состава, нанесенного
на поверхность, его можно обогревать, например, укрывая чер-
ной полиэтиленовой пленкой, аккумулирующей солнечное теп-
ло, или посредством использования различных нагревательных
приборов, главным образом, инфракрасных излучателей [ПО].

В зависимости от назначения полимеррастворы на основе
эпоксидных смол, используемые в ремонте строительных кон-
струкций, делят на четыре группы:

•	пропиточные составы для усиления «слабого» бетона и
повышения его непроницаемости;

•	составы для заделки трещин;

•	составы для заделки объемных дефектов;

•	составы для защиты бетона от коррозии.

Перед пропиткой поверхность бетона должна быть высуше-
на на глубину 5—15 мм до остаточной влажности 1—1,5 %.
Сушку проводят, используя терморадиационные обогреватели.

Продолжительность сушки, подбираемая опытным путем,
может колебаться от 8 до 48 ч в зависимости от толщины и
формы конструкции, состава бетона, исходной температуры и
влажности бетона и окружающей среды [111].

Опыт работ в различных сооружениях показывает, что ис-
пользование наполненных и ненаполненных эпоксидных компо-
зиций дает положительные результаты при ремонте. Это можно
показать, например, на опыте применения их в гидротехниче-
ском строительстве.

Основные виды повреждений и рекомендуемые методы ре-
монта бетона гидротехнических сооружений с помощью эпок-
сидных составов приведены в табл. 46.

Таблица 46

Группа поврежде- ний бетона	Основные виды повреждений бетона гидротехнических сооружений	Техническое решение
I	а) Разрушение поверхно- стного слоя бетона на глубину до 1—2 см	Нанесение эпоксидного поли- мерраствора (эпоксидная смола с песком) в виде штукатурного слоя самостоятельно или по сетке
	б) Образование раковин глубиной до 5—10 см	Заделка раковин полимеррас- твором, а в случае большого объема повреждений по сетке
	в) Образование раковин глубиной до 20—30 см	Укладка ремонтного раствора на цементной основе по слою эпоксидного клея, нанесенного на ремонтируемую поверхность бетона («свежее по свежему»)
	г) Образование раковин глубиной более 30 см	То же, с дополнительной уста- новкой стержневой арматуры на эпоксидном полимерраство- ре
II	д) Образование трещин в бетоне, не имеющих ди- намического раскрытия	Инъекция эпоксидных, поли- уретановых или других поли- мерных составов
	е) Образование сети мел- ких трещин в бетоне, не имеющих динамического раскрытия	Нанесение низковязких эпок- сидных составов самостоятель- но либо по полипропиленовой сетке или холсту
	ж) Образование мелких пор в бетоне	Пропитка бетона эпоксидным составом низкой вязкости
Сегодня из-за неудовлетворительной проницаемости поли-
мерных композиций для паров воды, различий в упругих свой-
ствах и температурной деформации, а также по причине появле-
ния нового поколения полимерцементных материалов использо-
вание их в ремонте и защите сооружений уменьшилось, но они
продолжают активно применяться при инъекционных работах и
для нанесения защитных покрытий внутри помещений и со сто-
роны активного давления воды [112].

Материалы на основе акриловых смол для капитального ре-
монта сооружений применяют в основном при осуществлении
инъекционных работ [114].

Достаточно часто используют полиакрилатные составы на ос-
нове акриловых смол с упрочняющими полимерными добавками.
Эти составы хорошо работают в условиях повышенной влажно-
сти и при переменном увлажнении/высыхании конструкций.

По своей вязкости они приближаются к вязкости воды и по-
этому могут проникать в тонкие трещины и пористые участки
конструкций.

Нашли широкое распространение различные покрытия, в
которых акриловые смолы применяются как в ненаполненном,
так и наполненном виде. Наполненные цементом покрытия
очень хорошо противостоят проникновению ионов хлора и кар-
бонизации бетона. Акриловые дисперсии используют в качестве
добавок для ремонтных составов на цементной основе, а также в
качестве праймера, при нанесении штукатурных слоев.

Для ремонта сооружений, фильтрующих воду, активно при-
меняют различные полиуретановые составы. Чаще других ис-
пользуют однокомпонентные гидроактивные полиуретановые
составы, которые после отверждения могут создавать жесткие и
эластичные уплотнения в трещинах и пустотах. Их применение
возможно при положительных температурах [114].

При заполнении пустот в заобделочном пространстве под-
земных сооружений, ликвидации значительных протечек воды
могут использоваться двухкомпонентные полиуретановые соста-
вы. Они широко известны в горном деле, где применяются для
тампонажа трещиноватого породного массива и крепления анке-
ров, но в последнее время нашли свое место и в строительстве.
С их помощью можно производить работы при низких
температурах: заполнение пустот вокруг конструкций и соз-
дание теплоизоляционной защиты. Кроме того, составы на их
основе формируют прочные структуры (до 60 МПа), а при со-
прикосновении с водой они имеют большой коэффициент
вспенивания. Эти составы применяют при ведении ремонтных
инъекционных работ по технологии СотЫ-§гоийп§, где кроме
них используют нагнетание и других материалов.

Составы на основе полиуретанов активно используют для
создания вторичной защиты бетона, в частности, для устройства
наливных полов и покрытий, устойчивых к динамическим воз-
действиям. Они могут наноситься как в наполненном виде, так
и в ненаполненном. В качестве наполнителя используется чаще
всего измельченные песок, известь или мелкий щебень проч-
ных горных пород. В последнем случае составы по своей кон-
систенции приближаются к свойствам полимербетонов и часто
используются для монтажа деформационных швов в бетонных
конструкциях, где выступают в роли переходного раствора. В
этом случае они могут наноситься слоями толщиной до 10—
15 см.

2.3.3.	Материалы на основе цемента,
модифицированные полимерами

Выбору материалов на цементной основе, их долговечно-
сти, технологии укладки, совместимости и пр. в зарубежной
практике посвящено множество фундаментальных работ и нор-
мативных документов [13, 19, 42, 93, 94, 115 и др.].

Материалы на основе цемента, модифицированные полиме-
рами, представляют собой сухие смеси, которые изготавливают
в заводских условиях или на площадке. Они включают в себя
цемент, песок, иногда и мелкий щебень со специально подоб-
ранным гранулометрическим составом, добавки, регулирующие
свойства. В составы вводят специальную полимерную диспер-
сию, частицы которой обладают различной степенью твердости
и связности, что придает определенные свойства цементному
236
тесту (модифицирует его). Поскольку частицы полимера могут
быть очень маленькими (порядка 1 мкм в диаметре), в водную
суспензию необходимо добавлять анионогенное поверхностно-
активное вещество, препятствующее их склеиванию. Когда дис-
персия добавляется в цементную смесь, частицы, соединяясь,
образуют тонкую термопластичную пленку. Следует отметить,
что сцепление частиц вследствие образования химических свя-
зей невелико. Наличие частиц определенного размера вызывает
закупоривание пор и капилляров, препятствует потере поверх-
ностью влаги, что ведет к уменьшению усадки и повышению
водонепроницаемости.

Относительно мягкие, но прочные пластичные пленки по-
лимера в ремонтном покрытии или в составе, с одной стороны,
увеличивают пластичность, а с другой стороны, работают как
арматура, увеличивая прочность на изгиб.

Полученная поверхность ремонтного состава или покрытия,
которые выполнены из смеси, «обогащенной» полимерами, в
большей степени устойчива к абразивному износу, чем поверх-
ность из цементной смеси, не модифицированной полимерами.
Кроме того, составы, модифицированные полимерами, облада-
ют большей стойкостью к воздействию химических веществ по
сравнению с обычными смесями, имеют более высокие адгези-
онные и когезионные показатели.

В качестве полимерных дисперсий используются:

1.	Поливинилацетат (РУА) — полимер первого поколения,
который обычно применяют в качестве связующего покрытия
для большого числа строительных материалов. Вследствие низ-
кой влагостойкости он не подходит для наружных работ.

2.	Бутадиен-стирольный каучук (8ВК.) — полимер второго
поколения, который часто используют в качестве добавок к
строительным растворам и бетонам для:

•	улучшения адгезии к сухим, влажным и мокрым поверх-
ностям;

•	увеличения прочности на изгиб и растяжение;

•	повышения устойчивости к абразивному износу;

•	снижения усадки;

•	улучшения химстойкости.
3.	Акриловые сополимеры, которые вводят в виде добавок в
следующих случаях:

•	для обеспечения высокой адгезии к стабильно сухой и
влажной поверхности;

•	для приготовления растворов с высокой прочностью на
сжатие;

•	для обеспечения хорошей устойчивости к абразивному
износу, а также химстойкости.

4.	Стирол-акриловые сополимеры — это поколение поли-
меров получено путем химического соединения 8ВВ. и акрило-
вых групп для создания добавок, обеспечивающих:

•	высокую адгезию к бетону и стали в сухих и влажных
условиях, а также при наличии постоянной влажности;

•	повышенные значения прочности на сжатие и растяжение;

•	большую устойчивость к абразивному износу;

•	высокую водонепроницаемость;

•	увеличенную устойчивость к воздействию замораживания/
оттаивания, воздействию щелочей и разбавленных кислот;

•	низкую усадку;

•	необходимую щелочность.

Материалы выпускаются заводами-изготовителями в раз-
личной упаковке. Чаще всего они поставляются в мешках по 25,
33 и 50 кг. При необходимости их можно заказать в биг-бэгах
или специальных силосах. Смешивание с водой осуществляют
на строительной площадке в небольших емкостях с помощью
ручных электрических смесителей. Для ремонта горизонталь-
ных и вертикальных поверхностей производят материалы с
плотностью 1,9—2,1 кг/дм3. При ремонте потолочных поверхно-
стей рекомендуется использовать облегченные составы с плот-
ностью 1,5—1,6 кг/дм3 [92, 93, 94].

2.3.4.	Материалы на цементной основе,
модифицированные пуццоланами

Обычно в качестве таких добавок, модифицирующих свой-
ства ремонтных составов, используют микрокремнезем, золу-
238
уноса, молотый доменный шлак. Эти добавки могут кардиналь-
но уменьшить проницаемость бетона.

Микрокремнезем, в частности, обладает способностью бло-
кировать поры (средний размер частиц 0,1 мкм), реагируя с рас-
творенным в воде гидроксидом кальция, который получается
при гидратации цемента, образуя в процессе реакции устойчи-
вые нерастворимые гидраты кремния и алюминия. Зола-уноса и
молотый гранулированный доменный шлак действуют таким же
образом. Сочетание достоинств материалов этой группы и пре-
имуществ модификации цементных составов полимерами обес-
печивает широкое поле деятельности при разработке новых ре-
шений по созданию качественных ремонтных и защитных мате-
риалов [12].

Эти материалы сегодня используются в качестве ремонтных
составов для восстановления формы конструкций, а также для
подливки под оборудование, заполнения пустот, установки ан-
керных устройств, заливки специальных стяжек и полов. Они
поставляются в различной упаковке: мешках, банках, биг-бэгах,
силосах. При использовании материалов особое внимание сле-
дует уделять их упругим характеристикам. Модуль упругости
этих материалов часто значительно превосходит аналогичный
показатель ремонтируемого бетона, что может вызвать адгези-
онное разрушение в контактной зоне. По этой же причине они
плохо переносят ударные нагрузки и резкие температурные де-
формации.

2.4.	ВОССТАНОВЛЕНИЕ КОНСТРУКЦИЙ
КАК СОЗДАНИЕ КОМПОЗИЦИОННОЙ
СИСТЕМЫ МАТЕРИАЛОВ

Выбор ремонтных материалов представляет собой более
сложную задачу, чем выбор покрытий. Как правило, сегодня для
ремонта находят применение материалы на цементной основе,
которые должны создавать с бетонным субстратом устойчивую
систему.

Свойства и состояние каждого из элементов ремонтной
композиционной системы, состоящей из «старого» бетона и ре-
монтного состава или «нового» бетона, с течением времени ока-
зывают воздействие на характеристики и поведение других эле-
ментов. В композиционную систему кроме этого могут быть
включены различные покрытия и праймеры, ингибиторы корро-
зии, защитные слои и т.п. Исходя из этого подбор любого ком-
понента, входящего в систему, представляет собой одну из мно-
гих взаимосвязанных операций, которые включают в себя выбор
материалов, проектирование работ, технологию и организацию
выполнения работ с учетом подготовки поверхности и контроля
качества. Факторы, которые во многом определяют долговеч-
ность композиционной системы, и должны учитываться в про-
цессе проектирования работ (рис. 51) [13, 29, 42].

Совместимость материалов в такой системе, прежде всего,
связана с равновесием физических, химических, электрохимиче-
ских свойств и соответствия размеров, которые зависят от мно-
гих факторов. Несоответствие по размерным характеристикам
является важным показателем совместимости, тем более что оно
может проявиться на раннем этапе эксплуатации конструкции
после ремонта.

Основными показателями, связанными с изменениями объ-
ема элементов системы при производстве работ и дальнейшей
эксплуатации и оказывающими критическое воздействие на
размерную совместимость, являются усадка при высыхании и
температурное расширение/сжатие ремонтного состава, которые
могут вызвать потерю адгезии материалов в системе, если их
модуль упругости значительно отличается от модуля упругости
бетона. В идеальном случае деформация композиционной сис-
темы должна происходить без возникновения критических на-
пряжений по плоскости сцепления материалов.

Требования к используемым ремонтным материалам исходя
из их совместимости с бетоном в системе с учетом основных
факторов представлены на рис. 52.

Соотношения основных технических характеристик ре-
монтных материалов, входящих в композиционную систему и
необходимых для долговечного и эффективного ремонта, в срав-
нении с характеристиками бетонного субстрата приведены в
табл. 47 [117, 118].
Подготовка поверхности	Технология нанесения материала	Условия производства работ	Условия эксплуатации конструкций	Условия нагружения ремонтной системы	Свойства материалов субстрата

V  Технология^4**. выполнения ремонтных работ  		1'  Совместимость^4**^, ремонтных материалов ^44^ч. с субстратом  4**^.	Необходимые  	^-<7 свойства ремонтных материалов  ^х^Проектирование^^ 	  ремонтной  ^\системь1х^^  1  'Производство работ  1 Долговечность \  1 системы 1  \ ремонта /

Рис. 51. Факторы, воздействующие на долговечность композицион-
ной системы бетон — ремонтный состав
Рис. 52. Основные факторы, оказывающие воздействие на совмести-
мость материалов с бетоном

Таблица 47

Общие требования к совместимости материалов в системе
бетон — ремонтный раствор для локального ремонта

Характеристика материалов	Соотношение между характерис- тикой ремонтного материала (Р) и бетонного субстрата (Б)
Усадка	Р<Б
Деформационная способность	Р = Б
Ползучесть	Зависит от того, вызывает ползучесть желательные или нежелательные последствия
Ползучесть (для участков локального ремонта, работающих на сжатие)	Р<Б
Ползучесть (для участков локального ремонта, работающих на растяжение)	Р>Б
Коэффициент температурного расши- рения	Р = Б
Модуль упругости при сжатии, растя- жении, изгибе	Р = Б
Окончание табл. 47

Характеристика материалов	Соотношение между характерис- тикой ремонтного материала (Р) и бетонного субстрата (Б)
Коэффициент поперечного сжатия (коэффициент Пуассона)  Прочность при растяжении, сжатии, изгибе  Усталостная прочность*  Адгезия при растяжении и сдвиге Пористость и удельное сопротивление Электрохимическая устойчивость  Химическая активность (реакционная способность)	Р = Б (зависит от модуля упругости)  Р = Б  Р = Б  Р = Б  Р = Б  Зависит от проницаемости материала для ремонта и со- держания ионов хлорида в субстрате  Не должна способствовать реакции между щелочью и заполнителем, воздействию сульфатов, СО2 или коррозии арматуры
* Данная характеристика бетона и ремонтного состава не контролируется.	

Из табл. 47 видно, что при подборе и выборе материалов,
входящих в композиционную систему ремонта конкретной кон-
струкции, необходимо учитывать соотношение их свойств.

В целом пригодный к длительной эксплуатации ремонтный
материал на цементной основе как наиболее близкий по составу
к ремонтируемому бетону должен обладать оптимальной ком-
бинацией следующих свойств:

•	физико-механические характеристики, максимально близкие
характеристикам материала ремонтируемой поверхности;

•	хорошая адгезия к сухой и влажной поверхности, а также
в условиях постоянной влажности;

•	низкая усадка (как во время схватывания, так и в долго-
временной перспективе);
•	длительная химическая и электрохимическая устойчи-
вость к системе [3].

2.4.1. Требования к свойствам ремонтных материалов,
входящих в систему бетон — ремонтный состав

Деформация усадки (Р < Б). У материалов на цементной
основе усадка в большинстве своем происходит, когда цемент-
ное тесто высыхает после схватывания и твердения (суммарная
величина усадки).

Усадка при высыхании является чрезвычайно важным пока-
зателем качества ремонтного состава, который часто определяет
долговечность работ.

В табл. 48 приведена классификация усадки ремонтных со-
ставов на цементной основе, принятая Американским институ-
том бетона АС1, согласно А8ТМ С 596 и А8ТМ С 157.

По данным Б1М ЕМ 1504, усадка не должна превышать
0,1 % (1000 це)*.

Из европейских и российских норм для определения усадки
ремонтных составов и бетонов можно использовать ОП4 1048,
ГОСТ 5802—86.

У ремонтных материалов на основе полимеров усадка в ос-
новном является результатом охлаждения, происходящего после
экзотермической реакции, особенно при наличии участков ре-
монта, толщина которых составляет 15 мм и более. Она значи-

Таблица 48

Усадка ремонтного состава на цементной основе, %	Характеристика материалов
< 0,025 0,025—0,05 0,05—0,10  >0,10	Низкоусадочные Малоусадочные Среднеусадочные Сильноусадочные

* це — микрострейн (1/1000 доля, принята за рубежом).
тельно превышает усадку материалов на основе цемента. В тех
случаях, когда свобода деформации усадки ограничена, в мате-
риале для ремонтных работ возникают необратимые растяги-
вающие напряжения, которые могут вызвать в нем образование
трещин от растяжения или же привести к отслаиванию ремонт-
ного слоя по границе с субстратом.

Усадка при высыхании тяжелого бетона или плотного ре-
монтного раствора при хорошем качестве ремонта может быть
различной, но легко достигает 0,6 мм/м, то есть может оказаться
больше предельной способности бетона к упругой деформации
при растяжении, которая колеблется примерно от 0,1 до 0,2 мм/м.
Однако возникающие растягивающие напряжения могут умень-
шаться за счет ползучести.

Испытания, проведенные при относительной влажности в
диапазоне 50—100 %, дают все основания считать линейным
характер зависимости между свободной усадкой и относитель-
ной влажностью, которая снижает этот показатель.

Поскольку ремонтные материалы в большинстве случаев
наносятся на «старый» бетон, который имеет лишь минималь-
ную усадку, они должны обладать очень низким усадочным по-
тенциалом. В противном случае возникает опасность адгезион-
ного разрушения.

Деформационная способность используемого при ремонте
материала должна быть примерно равной аналогичной характе-
ристике бетона. Это особенно важно, так как в ремонтируемом
бетоне практически отсутствуют усадочные деформации, а в
ремонтном составе они возникают.

С точки зрения образования дефектов в сооружениях после
выполнения ремонтных работ следует отметить, что деформа-
ционная способность системы ремонтный раствор — бетон во
многом зависит от усадки, ползучести и прочности материалов
на растяжение.

Проблему совместимости по размерам в условиях ограни-
чения свободы деформаций можно представить в виде следую-
щего уравнения:

Х(в) = [ЕСу — (Еу + Еп + Емк)],	(29)
где е — суммарная деформация; есу — деформации свободной
усадки ремонтного раствора при высыхании; еу и еп — предельные
упругие деформации растяжения и ползучести раствора; емк —
микрорастрескивание раствора [122].

На поведение небольшого по толщине уложенного слоя ре-
монтного материала оказывает большое влияние по истечении
некоторого времени способность его к деформации ползучести
при растяжении. Важную роль при этом играют и многие другие
характеристики и параметры: величина усадки при высыхании,
предел прочности при растяжении, жесткость субстрата, изме-
нение толщины слоя, температура и т.п.

Но критерием прочности и разрушения при растяжении
предельная деформация ремонтного состава часто не является.
Во многих случаях общая деформация (т.е. упругая деформация
+ деформация ползучести) при длительной нагрузке, не превы-
шающей 50 % предельной, оказывалась больше, чем деформа-
ция, измеренная в процессе кратковременного статического
испытания материала. Поэтому в каждом конкретном случае
следует оценить, какие нагрузки будет испытывать система ре-
монтный раствор — бетон и исходя из этого выбрать деформаци-
онную способность санирующего материала [119].

Ползучесть материала (Р < Б или Р > Б). Ползучесть бе-
тона и раствора представляет собой непрерывную деформацию,
происходящую от приложения долговременной нагрузки и зави-
сящую от состава используемой смеси, возраста бетона или ре-
монтного раствора при нагружении и снятии нагрузки, темпера-
туры и условий внешней среды. Ползучесть определяется раз-
личными методами. Для подбора приемлемых для производства
работ ремонтных, цементных и модифицированных полимером
составов предпочтительно использовать А8ТМ С512, для поли-
мерных составов — А8ТМ С1181. Из европейских и российских
стандартов можно использовать для подбора материалов ППЧ
1048, ГОСТ 24544—81. Ползучесть применяемого материала
может вызывать как положительные, так и отрицательные по-
следствия. Неравномерная ползучесть материалов в системе бе-
тон — ремонтный раствор может приводить к снижению спо-
собности ремонтного материала эффективно выдерживать на-
246
грузки, а также к перераспределению нагрузки с поверхности
материала для ремонтных работ на бетонный субстрат или нене-
сущий элемент конструкции.

Обнаружено, что соотношение между долговременной де-
формацией ползучести и мгновенной упругой деформацией из-
меняется от 1 до 7 в зависимости от характеристик материала и
условий проведения испытаний.

В случае локального ремонта несущих элементов, подвер-
гающихся воздействию сжимающих нагрузок, материал для ре-
монтных работ должен иметь очень низкий потенциал деформа-
ции ползучести. С другой стороны, при ремонте на участках
конструкций, работающих на растяжение, ползучесть оказыва-
ется полезной, так как она может уменьшить или устранить не-
благоприятное воздействие усадки на материал для ремонтных
работ [120].

В отличие от ползучести при сжатии, которая являлась объ-
ектом многочисленных исследований, мало известно о вязкоуп-
ругой работе бетона при растяжении. Предполагается, что пол-
зучесть при растяжении равна ползучести при сжатии, а воз-
можно, даже немного превышает последнюю. Можно ожидать,
что релаксация напряжений в результате ползучести, происхо-
дящей в условиях ограничения свободы усадки, является суще-
ственной.

Другое сходство между ползучестью при растягивающих
напряжениях и напряжениях сжатия проявляется в наблюдаемой
пропорциональности между величиной общей ползучести и ве-
личиной приложенной нагрузки (до 50 % предельной прочно-
сти). Установлено, что по прошествии немногим более недели
показатели ползучести при растяжении в условиях высыхания и
усадка чаще всего соразмерны друг с другом.

Способность тяжелого бетона и плотного ремонтного рас-
твора к деформации ползучести при растяжении во многом за-
висит от ремонтного состава и часто оказывается больше, чем
их усадка. Так как ползучесть влияет на возможность трещино-
образования участка ремонта поверхностного слоя бетона, мате-
риалы для ремонтных работ следует подбирать с учетом дефор-
мации ползучести при растяжении. Однако вследствие того что
ползучесть уменьшается при повышении прочности ремонтного
состава и его модуля упругости, нельзя добиваться за счет этого
показателя увеличения его долговечности, морозостойкости,
стойкости к пенетрации хлоридов и т.п.

Соотношение между деформацией ползучести и усадкой
является очень важным показателем способности материала к
релаксации напряжений при ограничении свободы усадки. В
плане выполнения ремонтных работ деформацию ползучести
даже можно было бы использовать в качестве одного из основ-
ных критериев совместимости материалов по размерам.

Как и при сжатии, ползучесть при растяжении оказывается
значительно больше в условиях высыхания. Величина общей
ползучести при 50 %-й относительной влажности может в четы-
ре раза превышать ползучесть в условиях, когда не допускается
миграции влаги. Считается, что значение ползучести ремонтных
материалов не должно превышать 0,1 % (1000 це) [ЭШ ЕМ
1504]. По данным некоторых источников, деформация ползуче-
сти может достигать 30 % предельного значения усадки [121].

Ползучесть и усадка ремонтных составов связаны не только
со свойствами цементного теста, но также и с его содержанием в
ремонтном составе. Заполнители обычно не подвержены воз-
действию этих двух явлений. При растяжении предельная де-
формация ползучести увеличивается в зависимости от уменьше-
ния объема цементного теста. Это можно объяснить ролью, ко-
торую играют переходные зоны на границе раздела составляю-
щих бетона, поскольку в противоположность напряжениям сжа-
тия длительные растягивающие напряжения обычно приводят к
образованию и раскрытию микротрещин, проходящих перпен-
дикулярно оси нагружения.

При уменьшении содержания цементного теста в ремонт-
ном составе снижается усадка и, как правило, увеличивается
ползучесть при растяжении. Правильно подобранная смесь для
ремонтных работ должна иметь минимально возможное содер-
жание цемента, которое, однако, должно соответствовать требо-
ваниям, предъявляемым при укладке.

До тех пор пока соотношение ползучести к усадке остается
постоянным, нужно использовать любую возможность для сни-
248
жения усадки, поскольку при этом уменьшаются деформации
растяжения, вызывающие возникновение напряжений.

Использование микрокремнезема для повышения стойкости
к воздействию хлоридов и применение стальной и полимерной
фибры с целью уменьшения числа и ширины раскрытия трещин
являются обычными операциями при подборе раствора, предна-
значенного для ремонтных работ. Согласно наблюдениям, мик-
рокремнезем незначительно влияет на ползучесть при растяже-
нии и на усадку при высыхании бетона. Вместе с тем фибра, как
правило, оказывает весьма большое влияние, которое может
быть положительным или отрицательным, то есть увеличиваю-
щим или уменьшающим ползучесть, что, скорее всего, зависит
от геометрической формы волокон. Результаты лабораторных
исследований и данные практики показывают, что волокна фиб-
ры, а особенно металлической, обладающие большой удельной
поверхностью, увеличивают ползучесть бетона, тогда как во-
локна, имеющие малую удельную поверхность, ее уменьшают.

Коэффициент температурного расширения (Р = Б) явля-
ется мерой изменения длины и объема материала. У ремонтных
материалов он зависит от типа и количества вяжущего, а также от
добавок, которые в них введены. Использование полимерных или
цементных, но модифицированных полимерными добавками со-
ставов, может оказать существенное влияние на этот показатель.

Среднее значение коэффициента температурного расшире-
ния бетона составляет 11,5-Ю"6 мм/мм/°С. Ремонтные составы
на полимерной основе (эпоксидной, полиуретановой, метилме-
такрилатной и пр.) увеличивают этот показатель в 4—18 раз.
Влияние расширения полимерной матрицы можно уменьшить,
вводя в состав заполнитель, например, песок. Однако значение
коэффициента температурного расширения будет все равно в
1,5—5 раз больше, чем у бетона. Определить коэффициент тем-
пературного расширения ремонтных составов можно с помо-
щью следующих нормативов: ГОСТ 24544—81*, А8ТМ С531,
А8ТМ 0696 и др.

В том случае когда два материала, обладающих различными
коэффициентами температурного расширения, соединяют вме-
сте и подвергают изменениям температуры, в системе возника-
ют напряжения, которые могут вызвать разрушение на границе
раздела или внутри материала, обладающего более низкой
прочностью. В процессе выполнения ремонта и укладки раство-
ров на участках большой площади и при значительной толщине
укладываемого раствора важно, чтобы коэффициент темпера-
турного расширения применяемых ремонтных материалов соот-
ветствовал аналогичному показателю бетона. Особенно нагляд-
но это проявляется на предприятиях пищевой промышленности,
где имеются полы с верхним слоем износа из эпоксидной смолы
или эпоксидной смолы с наполнителем. При паровлажной обра-
ботке полов происходит сдвиг верхнего слоя износа, обладаю-
щего высоким значением коэффициента температурного расши-
рения, по границе раздела материалов. При многократном воз-
действии существует большая вероятность отслоения верхнего
слоя. Долговечность зависит от ползучести и прочности на рас-
тяжение материала покрытия, его адгезии к бетону и свойств
субстрата. Ремонтный материал слоя износа в этом случае дол-
жен обладать коэффициентом температурного расширения,
близким или совпадающим с аналогичным коэффициентом суб-
страта.

Модуль упругости (Р = Б) является мерой жесткости. Для
ремонтных составов на различной основе он определяется со-
гласно существующим нормативным документам.

Так, например, в США при определении модуля упругости
при сжатии составов на цементной основе руководствуются
нормативом А8ТМ С469, а при выяснении этого показателя для
составов на полимерной основе — А8ТМ С580. Из российских
нормативов можно руководствоваться ГОСТ 5802—86. По ев-
ропейским нормам (БШ ЕМ 1504, В81881) допускается, что мо-
дуль упругости ремонтного состава может доходить до 1,3 моду-
ля упругости субстрата.

Материалы с низким модулем упругости под действием од-
ной и той же нагрузки подвергаются большей деформации, чем
материалы, обладающие высоким модулем. В том случае когда
приложение внешней нагрузки осуществляется параллельно ли-
нии сцепления материалов, обладающих различными модулями
упругости, напряжения от материала с низким модулем будут
250
передаваться на материал, обладающий высоким модулем, что
приводит к концентрации напряжений и его разрушению (рис. 53).
Когда внешняя нагрузка приложена перпендикулярно линии
сцепления, различия в жесткости между двумя материалами
создают меньше проблем, если внешняя нагрузка является сжи-
мающей (рис. 54) [42].

В том случае когда приложенная перпендикулярная нагруз-
ка носит растягивающий характер, несовпадение модулей упру-
гости может вызвать адгезионное или когезионное разрушение.
Материал с более высоким модулем упругости сильно ограни-
чивает возможность поперечного сжатия материала, обладаю-
щего сравнительно низким модулем упругости. В этом случае
высокая концентрация напряжений может обнаружиться в мате-
риале со сравнительно низким модулем упругости очень близ-
ко к границе раздела и вызвать разрушение. Поэтому при под-
боре материалов для ремонтных работ нужно убедиться, что бе-
тонный субстрат и материал для ремонтных работ обладают
сходным модулем упругости.

Рис. 53. Нагрузка, приложенная
параллельно плоскости сцепле-
ния материалов:

1 — материал с высоким модулем
упругости; 2 — материал с низким
модулем упругости

Рис. 54. Нагрузка, приложенная
перпендикулярно плоскости сце-
пления материалов:

1 — материал с высоким модулем
упругости; 2 — материал с низким
модулем упругости
При подборе материалов с упругими свойствами необходи-
мо в первую очередь учитывать количество воды затворения для
определенного состава минерального вяжущего и продолжи-
тельность периода его выдерживания, который должен быть
достаточным для обеспечения требуемой прочности и долговеч-
ности. При увеличении количества воды для составов на основе
цемента уменьшается упругость, а при уменьшении — увеличи-
вается. Но при подборе соотношения воды и минерального вя-
жущего в используемом для ремонта бетоне или растворе следу-
ет обеспечивать и компромиссное соотношение между прочно-
стью и совместимостью по длине и объему.

Одной из таких возможностей в обеспечении упругой ус-
тойчивости ремонтной системы является длительное поддержа-
ние необходимого уровня влажности на границе раздела мате-
риалов на цементной основе, которое позволит избежать быст-
рого удаления воды и образования трещин. Полученная ремонт-
ная система будет обладать необходимыми упругими характе-
ристиками. Многое при создании стабильной упругой системы
зависит от влажности субстрата и ее изменения по глубине.
Обычно влажность в бетоне на глубине в несколько сантимет-
ров ниже поверхности сохраняется на весьма высоком уровне
(от 80 до 90 %) длительный период времени. Поэтому толщина
слоя ремонтного материала и его В/Ц становятся важными па-
раметрами и должны поддерживаться в определенных пределах
[122]. Следует отметить, что тонкослойные ремонтные покры-
тия с низким модулем упругости обладают большей долговеч-
ностью [123]. Особенно много дефектов возникает при ремонте
«старого» бетона с использованием современных ремонтных
составов с модулем упругости, составляющим более 1,3 от мо-
дуля упругости субстрата. Повреждения могут появляться как
при резком изменении температуры, так и при изменении нагру-
зок, например, динамических.

Коэффициент поперечного сжатия (коэффициент Пуас-
сона) (Р = Б) определяет величину поперечной деформации в
соотношении с деформацией, возникающей в направлении при-
ложенной одноосной нагрузки. Его можно определить по ГОСТ
24544—81. Коэффициент Пуассона оказывается максимальным
252
в тех случаях, когда поверхность сцепления материалов перпен-
дикулярна направлению нагружения, и ничтожно малым, когда
нагрузка направлена параллельно границе раздела. При сцепле-
нии друг с другом материалов, у которых не совпадают коэффи-
циенты поперечного сжатия, и в том случае, когда граница раз-
дела между ними перпендикулярна направлению нагружения,
могут возникать неравномерные поперечные деформации по
линии сцепления, что становится причиной трещинообразова-
ния в этой зоне. Поэтому важно, чтобы и бетонный субстрат, и
материал для ремонтных работ имели одинаковый коэффициент
поперечного сжатия.

Предел прочности при растяжении (Р = Б) может иметь
место в материале для ремонтных работ в результате совместно-
го действия внешнего нагружения (ударного, долговременного и
цикличного), объемных изменений (усадки, ползучести, колеба-
ний температуры и влажности), несовпадения свойств ремонт-
ного материала и бетонного субстрата. Когда какое-либо из этих
усилий вызывает напряжение, превышающее способность ре-
монтного материала к растяжению, можно ожидать разрушения
материала в виде образования трещин отрыва, отслаивания или
потери адгезии. Таким образом, предел прочности при растяже-
нии (возможно, даже в большей степени, чем предел прочности
при сжатии) представляет собой свойство, которое важно учи-
тывать при подборе материала, соответствующего целям предпо-
лагаемого ремонта. Этот качественный показатель для бетона и
строительного раствора можно определить различными метода-
ми по Э1М 1048, ГОСТ 22690—88 и пр.

Усталостная прочность (Р = Б). Поскольку цикличное на-
гружение вызывает прогрессирующее образование и распростра-
нение трещин, прочность материала после многочисленных воз-
действий оказывается меньше его прочности при статической на-
грузке. Число циклов нагружения, которые способен выдержать
материал для ремонтных работ, быстро уменьшается с увеличе-
нием уровня воздействия. Поэтому за исключением тех случаев,
когда прогнозируется, что ремонтный материал будет подвер-
гаться лишь крайне незначительным напряжениям, он должен
обладать свойствами, позволяющими обеспечить достаточную
усталостную прочность при эксплуатации. Однако очень сложно
определить уровень остаточной прочности, сохранившейся у
«старого» бетона. Может оказаться, что даже при одинаковых
значениях прочности субстрата и ремонтного состава произой-
дет разрушение одного из них. Большое влияние на усталость
материалов, работающих в композиционной системе, оказывают
динамические воздействия, а также воздействие циклов замора-
живания/оттаивания и особенно при наличии солей-антиобледе-
нителей. Определить этот показатель можно только приблизи-
тельно, например, по показателю остаточной морозостойкости,
газопроницаемости, прогибу конструкции, если известны ее
проектные и первоначальные характеристики.

Адгезия (Р = Б). Как правило, при растяжении сцепление
бетона с ремонтным составом на цементной основе с более вы-
соким водоцементным отношением оказывается больше, чем с
составом с низким водоцементным отношением. Безусловно, это
не значит, что для ремонтного материала, выбранного для про-
изводства работ, нужно увеличивать В/Ц. Этот результат по
большей части связан со впитыванием свободной воды, имею-
щейся в растворе, в бетон субстрата. При ведении ремонтных
работ необходимо иметь влажный субстрат, который, с одной
стороны, не впитывает воду из раствора, а с другой — не отдает
ему лишнюю воду.

Состояние поверхности субстрата всегда оказывает влияние
на прочность сцепления с ремонтным составом. Для получения
лучшего качества сцепления необходимо четкое определение
уровня влажности подготовленной поверхности, ее шероховато-
сти и чистоты. Для того чтобы обеспечить высокое качество
сцепления в слоях износа, следует одновременно учитывать уро-
вень влажности окружающей среды, сорбционную способность
субстрата и водоцементное отношение ремонтного раствора
[124].

Следует отметить, что размеры участка ремонта с потерей
сцепления и раскрытием трещин при использовании современ-
ных составов с высокими эксплуатационными качествами бы-
вают значительными, в то время как при применении смесей на
основе обычного портландцемента с фиброй они невелики.
Большие площади отслоения при использовании смеси с высо-
кими эксплуатационными качествами в значительной степени
объясняются усадкой и низкой прочностью сцепления. К тому
же различие в модулях упругости ремонтного состава с высоки-
ми эксплуатационными качествами и субстрата на основе обыч-
ного портландцемента может вызвать критические напряжения
на границе раздела материалов. По данным практики, ремонт-
ные участки, где использовали составы с высокими эксплуата-
ционными качествами, оказались наиболее восприимчивыми к
растрескиванию на границе раздела. Они подвержены активно-
му растрескиванию и потере адгезии при динамическом воздей-
ствии.

Устойчивость участков ремонта, где граница сцепления по-
стоянно работает на растяжение, в большей степени зависит от
качества сцепления, чем устойчивость участков, на которых гра-
ница сцепления работает на сдвиг и которые получают опреде-
ленные преимущества за счет действия механизма сцепления
заполнителя с цементным камнем. На прочность сцепления по
границе раздела материалов оказывают влияние их расположение
в пространстве. Адгезионные характеристики определенного ре-
монтного состава на горизонтальной плоскости всегда выше, чем
на вертикальной, а тем более на потолочной поверхности. Соот-
ношение этих характеристик можно примерно выразить как
1:0,7:0,5. Таким образом, состав, который обладает по инструк-
ции адгезионной прочностью на горизонтальной поверхности,
равной 2 Н/мм2, может иметь ее в размере 0,75 • 2 = 1,5 Н/мм2 на
вертикальной плоскости и 1 Н/мм2 при ремонте конструкций
над головой. В последнем случае стараются использовать облег-
ченные быстросхватывающиеся растворы, имеющие плотность
около 1,5 кг/дм3. По данным нормативов (ГОСТ 28574-90, ОШ
18560, А8ТМ С900 и др.), адгезия ремонтного состава на мине-
ральном вяжущем к «старому» бетону на горизонтальной по-
верхности должна быть не менее 1,5 Н/мм2, а на потолочной по-
верхности более 0,8 Н/мм2 (существуют и другие рекомендации,
но они обычно относятся к конкретным условиям эксплуата-
ции). При использовании ремонтных составов на органическом
вяжущем из-за разницы в свойствах адгезия на горизонтальной
поверхности должна быть не менее 2 Н/мм2. На сцепление ре-
монтного состава с бетоном большое влияние оказывают техно-
логия подготовки поверхности и нанесения материала, наличие
в нем специальных добавок, использование праймеров и т.д. (см.
далее).

Пористость и удельное сопротивление (Р = Б). Порис-
тость и удельное сопротивление материала для локального ре-
монта также значительно влияют на долговечность системы.

Важным показателем качества ремонтных составов является
их проницаемость, которая характеризует стойкость к проник-
новению в них агрессивных агентов, например, хлоридов.

При контроле этого показателя можно руководствоваться
ГОСТ 12730.5—84, ГОСТ 12730.3—78, А8ТМ С1202, АА8НТО
Т259 и др.

Неоднородность составов материалов в ремонтной системе
оказывает неблагоприятное воздействие, создавая условия, ко-
торые приводят к электрохимической коррозии замоноличенной
в бетон арматуры.

Структура пор влияет на проницаемость бетона и раствора.
Существует прямая зависимость между этими параметрами.
Меньшие значения видимого диаметра пор соответствуют мень-
шим значениям проницаемости (рис. 55).

Средний диаметр пор, мкм

Рис. 55. Соотношение между кислородопроницаемостью 1)к и средним
диаметром пор Г>пс
Результаты многочисленных исследований показывают, что
наиболее эффективными материалами, снижающими газопро-
ницаемость бетона, оказываются покрытия или пропитки на по-
лимерной основе. Чаще всего для этих целей используют эпок-
сидные смолы [2, 42, 115, 125].

Однако их, к сожалению, редко эффективно используют при
выполнении ремонтных работ.

Если для ремонта применяют непроницаемые материалы, то
в случае выполнения работ на больших площадях, таких как са-
нация плит на дорогах, мостах, автостоянках и других подобных
объектах, при нанесении покрытий влага в виде пара поднима-
ется вверх и, проходя через бетон субстрата, скапливается под
ними. Под воздействием циклов замораживания и оттаивания
это может привести к разрушению по плоскости сцепления или
внутри менее прочного из двух материалов. При повышении
влажности бетона в нем происходит активная электрохимиче-
ская коррозия арматуры. Поэтому при подборе материала для
ремонтных работ важно, чтобы и бетон субстрата, и ремонтный
материал имели сходные значения пористости, газопроницаемо-
сти и плотности, которые обеспечивают их совместимость, в
том числе электрохимическую, и устойчивость композиционной
системы.

Различное удельное электрическое сопротивление материа-
ла для ремонта и бетона субстрата (по В8 ЕМ 13502:2002) также
может привести к разрушению как его самого, так и бетона,
подвергнутого ремонту. Ремонтные материалы, которые обла-
дают высоким удельным сопротивлением или не являются элек-
тропроводными, изолируют отремонтированный участок от
прилегающих к нему неповрежденных частей бетонной конст-
рукции. При этом, если существует значительное отличие в
проницаемости материала и бетона или в содержании в них со-
лей-электролитов, например хлоридов, коррозионный ток начи-
нает концентрироваться в арматурном каркасе по границам уча-
стка и скорость коррозии арматуры может повыситься, вызывая
преждевременное разрушение ремонтного раствора или примы-
кающего к нему бетона.
Химическая активность (Р < Б). Необходимо принимать в
расчет способность используемого для ремонта материала всту-
пать в реакцию со стальной арматурой и другими металлами,
находящимися в конструкции, а также с заполнителем в бетоне,
с теми или иными гидроизоляционными и герметизирующими
составами, праймерами и защитными покрытиями, имеющими с
ним непосредственный контакт. Ремонтные материалы с водо-
родным показателем рН от 6 до 9 практически не обеспечивают
защиты бетона, а материал с высокой щелочностью может всту-
пать в реакцию с обладающими потенциальной химической ак-
тивностью заполнителями. На химическую несовместимость ма-
териалов большое влияние оказывают повышение температуры
и изменение влажности.

Сегодня на рынке используется большое количество ре-
монтных составов, выпускаемых на различной основе. Они
имеют отличные характеристики, которые могут сказаться при
эксплуатации системы бетон — ремонтный состав. В основном
для ремонта бетона и железобетона применяют материалы на
цементной основе и только в частном случае используют поли-
мерные. Последние могут быть в виде слоев износа, пропиток,
праймеров, инъекционных составов или составов для локально-

го ремонта.

Для выбора материалов существуют различные рекоменда-
ции, которые помогают оценить предлагаемые к производству
работ материалы.

Данные табл. 49 иллюстрируют принципиальные отличия
стандартных свойств ремонтных материалов на различной осно-
ве, которые сегодня наиболее часто применяют на практике [42,
117].

Пример отдельных критериев эксплуатационных качеств,
разработанных инженерными войсками США, при подборе ма-
териалов для ремонта бетона на цементной основе, длительное
время совместимых с имеющимся бетонным субстратом, приве-
ден в табл. 50.
259

Стандартные физико-механические характеристики материалов для ремонтных работ после схватывания

Показатели	Составы			
	на основе эпоксидных смол	на основе полиэфирных смол	на цементной основе	на цементной основе, модифицированные полимерами
Предел прочности на сжатие, Н/мм2	55—110	55—110	20—70	10—80
Модуль упругости при сжатии, кН/мм2/МПа	(0,5—20)/ (0,5-20)103	(2—10)/ (2+10)103	(20—30)/ (20-30)103	(15-^10)/ (15^40)103
Предел прочности на изгиб, Н/мм2	25—50	25—30	2—5	6—15
Предел прочности на растяжение, Н/мм2	9—20	8—17	1,5—3,5	2—8
Относительное удлинение при раз- рыве, %	0—15	0—2	0	0—5
Линейный коэффициент температурно- го расширения/сжатия, мм/мм/°С	(25-30)10’6	(25-30)10"6	(7-12)10-6	(8+20)10-6
Водопоглощение в течение 7 суток при 25 °С, %	0—1	0,2—0,5	5—15	0,1—2
Максимальная температура при экс- плуатационной нагрузке, °С	40—80	50—80	До 300 в зависимо- сти от состава смеси	100—300
Время набора прочности при 20 °С	6—48 ч	2—6 ч	1—4 недели	1—7 суток
260

Критерии отдельных эксплуатационных характеристик
для ремонтных материалов на цементной основе

Характеристики материалов	Метод испытаний	Необходимый уровень значений эксплуатационных характеристик
Минимальный предел прочности при растяжении в течение 28 суток Максимальный модуль продольной уп- ругости  Максимальный коэффициент темпера- турного расширения  Максимальная усадка при высыхании в течение:  28 суток  1 года  Усадка при ограничении свободы де- формаций:  растрескивание  максимальная предполагаемая де- формация в возрасте 1 года	СШЭ-С 164*  А8ТМ С 469 (19941)  СКО-С 39 (\УЕ8 1949а)*  А8ТМ С 157 (1949е) (измененный вариант)  Метод испытания на кольцах	2,8 МПа  24 ГПа  13 миллионных/°С  400 миллионных (0,0004 Ц где Ь — линейная длина)  1,000 миллионных (0,001 Е)  Отсутствие трещин в течение 14 суток 1,000 миллионных (0,001 Е)
* Стандарты инженерных войск США.		
Усадка (если требуются наи- меньшие цифры из возможных)	< 300 микродеформаций (ре) в возрасте 7 суток и  < 500 микродеформаций (ре) в возрасте 28 суток
Проницаемость	< 2 % по стандарту В8 1881  < 10 мм по стандарту ЭШ 1048

Стандартами других стран могут быть рекомендованы свои
критерии оценки свойств ремонтного состава. Примеры таких
рекомендаций из немецких и общеевропейских норм представ-
лены в табл. 51.

Но даже на основании приведенных выборочных критериев
нельзя точно определить долговечность композиционной ре-
монтной системы, так как она зависит от множества других ха-
рактеристик (условий укладки, технологии работ, уровня проек-
тирования, качества работ и т.п.).

Далее в табл. 52, основанной на данных нормативных (1СК1
№ 3733) и литературных источников, приведены типичные ха-
рактеристики основных составов, используемых для ремонтных
работ [80, 83,126, 127].
Основные характеристики типичных ремонтных материалов

Материал	Состав		Технологические параметры		
	основа	специальные добавки для материалов на основе цемента	тол- щина слоя, мм	рабо- чий диапа- зон темпе- ратур, °С	время и условия твердения
Раствор на основе портландцемента	Порт- ланд- цемент	Пластификаторы, воздухововлека- ющие добавки	13—  50	5—32	7 дней, влажные
Бетон на основе  портландцемента	—"—	Пластификаторы, воздухововле- кающие добавки	>45	5—32	7 дней, влажные
Бетон на основе портландцемента, модифицирован- ный микрокрем- неземом, золой- уноса, молотым шлаком	— —	Микрокремнезем или другие уп- лотняющие до- бавки, четко до- зированная вода, воздухововле- кающие добавки	>30	5—32	7 дней, влажные
Бетон на основе портландцемента, модифицирован- ный полимером	—"—	Латекс, акрило- вые сополимеры	>30	7—35	2 дня, влажные
Раствор на основе портландцемента, модифицирован- ный полимером	—"—	Латекс, акрило- вые сополимеры, неседименти- рующие заполни- тели	6—50	7—35	3 дня, увлаж- ненные
Бетон на основе магнезиального цемента	Маг- нези- аль- ный цемент	Щебень, песок, добавки	>20	(-18)— 40	3 ч, воздуш- но-влаж- ные
Характеристики										
усадка	коэффи- циент темпе- ратур- ного расши- рения	предел прочности на сжатие, МПа				мо- дуль упру- гости, МПа	прони- цае- мость, % от про- ницае- мости бетона	стой- кость к замора- жива- нию/ оттаи- ванию	устой- чивость к рас- слаива- нию	выде- ление тепла при тверде- нии
		1 ч	24 ч	3 дн	28 дн					
Сред- няя	Одинако- вый с ко- эффици- ентом для бетона	0	5	20	35	2,3-103	90	Хоро- шая	Уме- рен- ная	Сред- нее
Ма- лая	—"—	0	5	20	35	2,6 103	90	—"—	—"—	Не- боль- шое
— —	— —	0	25	30	50	2,8-103	60	— —	Хоро- шая	— —
—"—	—"—	0	15	30	40	1,7-103	50	От- лич- ная	—"—	—"—
Сред- няя	—"—	0	10	25	35	1,7-Ю3	50	—"—	От уме- ренной до вы- сокой	Сред- нее
Ма- лая	—"—	14	44	50	60	2,2-103	90	Хоро- шая	Уме- рен- ная	Зна- чи- тель- ное
Материал	Состав		Технологические параметры		
	основа	специальные добавки для материалов на основе цемента	тол- щина слоя, мм	рабо- чий диапа- зон темпе- ратур, °С	время и условия твердения
Раздельная ук- ладка щебня и подача вяжущего	Порт- ланд- цемент	Пуццоланы, пла- стификаторы	>75	5—32	7 дней, влажные
Эпоксидный рас- твор	Эпок- сидная смола	Песок	4—12	10—  32	Более 6 ч. Регули- руются, воздуш- но-влаж- ные
Бетон на основе метилметакрилата	Акри- ловая смола	Мелкий щебень, песок	6—12	(-6)-  50	То же
Раствор, нанесен- ный набрызгом (торкрет)	Порт- ланд- цемент	Микрокремнезем, пуццоланы, вода, ускоритель схва- тывания, латекс	> 12	5—32	7 дней, влажные
Окончание табл. 52

Характеристики										
усадка	коэф- фициент темпе- ратур- ного расши- рения	предел прочности на сжатие, МПа				мо- дуль упру- гости, МПа	прони- цае- мость, % от про- ницае- мости бетона	стой- кость к замора- жива- нию/ оттаи- ванию	устой- чивость к рас- слаива- нию	выде- ление тепла при тверде- нии
		1 ч	24 ч	3 дн	28 дн					
Низ- кая	Одина- ковый с коэф- фициен- том для бетона	0	4	15	35	2,6-103	100	Хоро- шая	От- сутст- вует	Не- боль- шое
Ма- лая	В 1,5— 5 раз боль- ше, чем у бето- на	0	70	80	85	1,1-Ю3	10	От- лич- ная	Уме- рен- ная	Зна- чи- тель- ное
Сред- няя	В 1,5— 5 раз боль- ше, чем у бето- на	30	85	85	85	1,4103	10	— —	От- сутст- вует	— —
—"—	Одина- ковый с бето- ном	1	5	25	35	2,6-103	60	Хоро- шая	—"—	Не- боль- шое
2.5. ДЕФЕКТЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ

ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ РЕМОНТНЫХ РАБОТ

Появление дефектов в местах выполнения ремонтных работ
может произойти по разным причинам. Наиболее часто в зоне
ремонта наблюдаются разрушения следующих основных видов.

Расслоение или потеря прочности ремонтного материа-
ла на месте выполнения работ. Этот процесс чаще всего опре-
деляется качеством выбранного состава и уровнем производства
ремонта, включая уход за отремонтированным участком бетона.
Наиболее частые ошибки связаны с увеличением В/Ц отноше-
ния, замораживанием и высушиванием материала. Сложные ус-
ловия производства работ и эксплуатации могут способствовать
быстрому отказу (рис. 56).

Образование трещин по всей толщине уложенного ре-
монтного материала на ремонтируемом участке. Это стано-
вится причиной проникновения в конструкцию влаги, солей и
чаще всего происходит в тех случаях, когда материал имеет зна-
чительную усадку, а прочность на растяжение ремонтного рас-
твора и также его ползучесть оказываются меньше, чем адгезия
на границе раздела с бетоном или прочность бетонного субстра-
та. Ремонтные материалы с фиброй обладают большей стойко-
стью к трещинообразованию. Материал на участке ремонта по
большей части сохраняет сцепление с бетонным субстратом до
воздействия циклов замораживания/оттаивания или динамиче-
ской нагрузки (рис. 57).

Сдвиг бетонного субстрата ниже границы раздела с ре-
монтным составом. В этом случае происходит разрушение, ко-
торое проявляется в форме отторжения материала, выбранного
для ремонта, причем на нижней его стороне остается слой сцеп-
ленного с ним бетона основания. Такой характер разрушения
является преобладающим в тех случаях, когда прочность при
сдвиге бетонного субстрата оказывается более низкой, чем
прочность сцепления на границе раздела материалов и проч-
ность на растяжение состава, использованного для ремонта. Ка-
чество работ в этом случае зависит от правильной подготовки
поверхности «старого» бетона, в том числе с учетом прочности
по глубине до 6 мм в глубь конструкции. Дефект может образо-
266
Виды разрушений при локальном ремонте бетона
(7 — ремонтный состав; 2 — бетон)

Рис. 56. Отслоение, шелушение и
выкрашивание ремонтного соста-
ва с поверхности в глубину

Рис. 57. Образование вертикаль-
ных трещин по толщине ремонт-
ного состава

Рис. 58. Сдвиг ремонтного состава
ниже границы сцепления со «ста-
рым» бетоном

Рис. 59. Нарушение сцепления
ремонтного состава со «старым»
бетоном

ваться из-за несоответствия коэффициентов температурного рас-
ширения бетона и ремонтного состава, различия в модулях уп-
ругости при воздействии динамических нагрузок и пр. (рис. 58).

Нарушение адгезии между материалом для ремонтных
работ и бетонным основанием происходит в тех случаях, ко-
гда сцепление на границе раздела материалов оказывается ни-
же, чем прочность как ремонтируемого бетона, так и состава
для ремонтных работ (рис. 59). Часто это имеет место при пло-
хой подготовке поверхности, наличии грязи, пыли, отсутствии
требуемого увлажнения или излишней обводненности основа-
ния и пр. При плотном ремонтном материале под ним может
происходить конденсация влаги, что способствует возникнове-
нию нарушений, вызванных замораживанием/оттаиванием [117,
128].

Наличие солей-антиобледенителей и циклов заморажива-
ния/оттаивания влияет на характер и виды разрушения бетона
после ремонта. В случае регулярного цикличного воздействия
все разрушения происходят чаще всего на поверхности сцепле-
ния между материалами. При отсутствии такого воздействия
разрушения могут иметь место как на поверхности сцепления
между материалами, так и в «старом» бетоне.

Стандартное испытание на отрыв — О1М 18560 (бонд-тест)
можно с успехом применять для оценки качества сцепления ме-
жду «старым» бетоном и ремонтными материалами как в обыч-
ных условиях, так и при цикличном действии нагрузок и воз-
действий. По данным проведенных исследований установлено,
что при наличии цикличных воздействий на бетон после ремон-
та ремонтные растворы обладали приблизительно одинаковой
прочностью на отрыв в том случае, если на ранних стадиях ис-
пользовали рекомендованные фирмами-производителями усло-
вия выдерживания. Например, нахождение во влажном режиме
на ранних стадиях улучшало качество сцепления, а выдержи-
вание только на воздухе способствовало ухудшению сцепления
на 30 %) строительного раствора и бетона, которые подверга-
лись цикличному воздействию, вызывая разрушения на границе
раздела.

Это также было подтверждено многочисленными данными
практики, когда долговременная прочность сцепления и стой-
кость к поверхностному отслаиванию определялись условиями
твердения [129].
ГЛАВА 3

ПЛАНИРОВАНИЕ
ВЫПОЛНЕНИЯ
РЕМОНТНЫХ
РАБОТ

3.1.	ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ
КОМПОЗИЦИОННОЙ СИСТЕМЫ РЕМОНТА
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Подбор и выбор материала для ремонтных работ чаще всего
осуществляют на основании анализа состояния конструкций и
условий их эксплуатации. При этом проектировщики, прежде
всего, руководствуются данными отчета по диагностике соору-
жения, выполненного сторонней организацией, и общими тех-
ническими характеристиками составов, которые имеются под
рукой. Часто использование этих составов лоббируется какой-
либо фирмой-производителем.

Однако даже ремонтный материал, имеющий требуемые
технические характеристики и выбранный для конкретного слу-
чая — это лишь одна ступень в системе успешного ремонта,
проблема долговечности которого сложнее, чем представляется
на первый взгляд. Эту проблему нельзя решить путем выбора
только «хорошего» материала, который может быть совместим
со «старым» бетоном. Необходимо принимать во внимание мно-
гие другие факторы. Основные из них должны учитываться при
окончательном выборе материала для ремонтных работ (рис.
60). Они имеют настольно общее значение, что конкретное ре-
шение при объективности подхода носит чисто субъективный
характер, который редко оказывается правильным. Например,
тесты независимой экспертизы могут оказаться фальшивыми
или неправильными; инструктивный материал может быть не-
понятным и неполным; совместимость с субстратом для кон-
кретных условий неопределенна; технология выполнения работ
может не отвечать требованиям заказчика и производителя ре-
монта, включая требования к качеству рабочих кадров; заявлен-
ные свойства материалов могут не соответствовать действитель-
ности и изменяются от партии к партии; своевременность постав-
ки материалов не обеспечивается, а расход материалов и стои-
мость не позволяют выполнить работы в соответствии со сметой.
Стоимость

Рис. 60. Факторы, требующие учета при подборе материалов для ре-
монтных работ

Часто производители материалов навязывают составы, опыт ра-
боты с которыми незначительный в требуемой ситуации.

Процесс выбора материала еще более усугубляется тем, что
подрядчику важно обеспечение гарантийных сроков ремонта, а
владельцу нужно, чтобы качество ремонта в максимальной сте-
пени соответствовало дальнейшему периоду эксплуатации со-
оружения. В последнем случае самым важным является прогно-
зирование долговечности композиционной ремонтной системы
бетон — ремонтный материал на весь период дальнейшей экс-
плуатации. Поэтому необходимо соотносить технические харак-
теристики используемых материалов, полученных в результате
лабораторных испытаний, с конкретными условиями эксплуата-
ции, что позволит на основании различных критериев сформи-
ровать надежные прогнозы относительно того, как будут вести
себя материалы в будущем, тем более если они работают совме-
стно с бетоном.

Существует много критериев отбора материалов, которые
можно использовать в композиционной системе бетон — ре-
монтный материал для долговременного ремонта.

К общим критериям, которые также следует учитывать при
подборе таких материалов в реальной ситуации относятся усло-
вия эксплуатации сооружения, материально-технические усло-
вия; параметры, связанные с определением зон выполнения ре-
монтных работ.

К условиям эксплуатации при проектировании ремонта на
заданный срок службы относятся воздействия окружающей сре-
ды, которыми будет подвергаться сооружение в будущем. К воз-
можному влиянию окружающей среды относятся:

•	общие воздействия (макроклимат);

•	конкретные условия, связанные с местоположением и
ориентацией в пространстве рассматриваемой постройки
(мезоклимат);

•	локальные условия (микроклимат), такие, например, как
намокание отдельных поверхностей, воздействие фильт-
рационного потока и водяного пара, агрессивных ве-
ществ, регулярного увлажнения, замораживания, оттаи-
вания и пр. К этим условиям относятся и те, которые воз-
никают из-за взаимодействия между сооружениями и ок-
ружающей средой, например, дренаж или застаивание
воды в результате отсутствия уклонов и водоудаления с
горизонтальных поверхностей, отсутствие теплоизоля-
ции и недостаточный уровень проветривания и т.д.

Многие воздействия окружающей среды способствуют ран-
нему отказу композиционной системы ремонта. Например, ко-
лебания температуры и влажности приводят к появлению растя-
гивающих напряжений, которые могут превышать способность
материалов для ремонтных работ к растяжению. В результате
произойдет растрескивание и потеря сцепления ремонтного со-
става с субстратом.
Циклы замораживания/оттаивания, намокания/высыхания
оказывают кумулятивный эффект, вызывая быстрое ухудшение
состояния ремонтной системы вследствие накопления устало-
сти, увеличения трещиноватости и пр.

Ударные, долговременные или цикличные нагрузки также
способствуют быстрому разрушению композиционной ремонт-
ной системы. Различные компоненты, входящие в ее состав, об-
ладают разной скоростью распространения волн и по-разному
реагируют на динамические воздействия. Долговременные на-
грузки могут привести к дополнительной деформации материа-
ла для ремонтных работ из-за различий в ползучести между ним
и бетонным субстратом. Под воздействием цикличных нагру-
зок в конструкциях накапливаются усталостные повреждения,
которые способствуют ускоренному разрушению системы ре-
монта.

Серьезные трудности возникают при реализации матери-
ально-технических условий производства работ.

Во многих случаях подлежащий ремонту участок конструк-
ции оказывается труднодоступным для выполнения работ и тре-
буется применение специальных, иногда изготовленных для
конкретного объекта приспособлений и оборудования, строи-
тельных подмостей и материалов, например, ремонтного рас-
твора, обладающего хорошей текучестью. Часто работы прихо-
дится проводить на потолочных частях сооружений, или суще-
ствует необходимость быстрого восстановления конструкции, в
связи с чем следует использовать быстротвердеющие, облег-
ченные и высокоплотные ремонтные материалы, а также лег-
комонтируемые подмости и т.п. Специфические условия произ-
водства работ во многом становятся основными и доминируют
при подборе материалов и выборе технологии ремонта. Такие
трудности возникают часто, например, в тоннелях и на станци-
ях метрополитена, когда период работы может составлять 1,5—
2 ч, или при инъекции тонких трещин, когда нагнетание воз-
можно только с использованием низковязких составов (на эпок-
сидной основе). При ремонте потолочных конструкций в цехах
температура в помещении может подниматься до 40 °С и более,
в этом случае нужно использовать материалы с низкой эндотер-
мией и т.д.
При определении параметров участка локального ре-
монта на стадии проектирования и выбора технологии произ-
водства работ необходимо учитывать:

•	геометрическую форму и размеры участка. Следует при-
нять во внимание, что эксплуатационные качества не-
больших зон ремонта, как правило, зависят от деформаци-
онной способности используемого ремонтного материала,
в то время как на участках большого размера они зависят
не только от указанного ранее параметра ремонтного ма-
териала, но и от его способности выдерживать различные
напряжения в течение всего срока службы. Как на значи-
тельных по размерам, так и на небольших участках ре-
монта напряжения могут концентрироваться по краям и в
местах изменения поперечного сечения, что приведет в
определенных условиях к растрескиванию и отслоению
на границе сцепления и внутри самого ремонтного мате-
риала. В этом случае для ремонтных работ следует под-
бирать материалы, обладающие достаточной прочностью
на растяжение;

•	наличие арматурного каркаса в местах производства ре-
монта, который способствует уменьшению напряжения
сдвига вдоль границы раздела между ремонтным мате-
риалом и субстратом, а также растягивающего напряже-
ния в бетоне субстрата. Присутствие арматуры способно
также обеспечить прочное механическое крепление ре-
монтного материала и устранить зоны концентрации на-
пряжений вблизи границы раздела. Однако нахождение
на месте работ арматурных стержней может привести к
ограничению свободы деформации и увеличению растя-
гивающих напряжений в конструкции в случае продол-
жения коррозии металла. По этим причинам важно вы-
брать для ремонта такие материалы, которые, эффектив-
но работая в системе, обладают хорошим сцеплением со
сталью, защищают ее от коррозии, характеризуются дос-
таточной прочностью на растяжение и низкой проницае-
мостью;
•	влияние жесткости профиля ремонтируемой конструк-
ции, которая также определяет требования к материалу,
используемому для ее ремонта. В ремонтном составе мо-
гут создаваться дополнительные усадочные напряжения,
возникающие вследствие ограничения свободы дефор-
маций участка, где производят работы. Кроме того, раз-
личия в жесткости профиля вдоль отремонтированных
статически неопределимых конструкций становятся при-
чиной перераспределения момента, который создается
усилием усадки в ремонтном материале и приводит к
большей деформации по сравнению с той, которая обна-
руживается в статически определимых конструкциях.
Следовательно, в тех случаях, когда существует вероят-
ность ограничения свободы усадки, необходимо исполь-
зовать безусадочные ремонтные материалы или особо
контролировать условия твердения и эксплуатации кон-
струкции.

3.2.	ОСНОВНЫЕ ПОДХОДЫ К ВЫПОЛНЕНИЮ
РЕМОНТНЫХ РАБОТ

Сегодня в обществе существуют четыре категории заказчи-
ков на выполнение ремонтных работ в сооружениях. К ним от-
носятся государственные организации, крупные коммерческие
структуры, небольшие предприятия и физические лица. Каждый
из этих заказчиков располагает определенными возможностями
и средствами, имеет свою структуру планирования и управления
финансами, обладает различной квалификацией, культурой и
образованием. Таким образом, при проектировании и выполне-
нии ремонтных работ в сооружениях нужно учитывать состоя-
ние дел у заказчиков, зависящее от их финансовых возможно-
стей, технических знаний и квалифицированности персонала,
числа объектов собственности и их общественной значимости,
способности принимать эффективные меры по обеспечению ка-
чества работ, методов управления и т.д.

Все категории заказчиков ставят перед собой разнообразные
задачи и предъявляют для их решения различные требования, но
276
основные пожелания по отношению к ремонту сводятся у всех к
следующему: он должен быть долговечным, экономичным,
функциональным, а часто и эстетичным. Однако для всех вла-
дельцев становится неприятной неожиданностью известие о
том, что у 75 % отремонтированных сооружений межремонтный
период не превышает 5 лет, у 20 % это время доходит до 10 лет,
и только у 5 % он составляет 25 лет [118, 130].

Установлено, что к преждевременному разрушению соору-
жения очень часто приводит неправильно поставленный диагноз
исходной причины ухудшения его состояния. Конечно, не суще-
ствует и не должно существовать общей методики обследования
бетонных сооружений, но основные положения и принципы ди-
агностики следует соблюдать. Квалифицированная диагностика
строительной конструкции должна обеспечить заказчика реко-
мендациями по устранению причины появления дефектов.

Существует в мире мнение, согласно которому многие про-
блемы с качеством и долговечностью ремонта возникают, пото-
му что для производства работ принимают минимальные рас-
ценки в сметах подрядчиков, а не лучшее соотношение цены и
качества работ. «Дешевые» сметы, к радости инвесторов строи-
тельных работ, снижают уровень цен, однако имеется и целый
ряд отрицательных сторон:

•	выполнение работ поручается безответственным и не-
квалифицированным подрядчикам;

•	для того чтобы получить работу на таких условиях, под-
рядчики набирают неквалифицированных рабочих;

•	«дешевые» подрядчики не обладают возможностями для
решения непредвиденных проблем, которые могут воз-
никнуть, после того как начнутся ремонтные работы;

•	ограниченность сроков работ вынуждает подрядчиков
проводить их вне зависимости от погодных условий, что
может снизить качество ремонта;

•	при подходе к ремонту на основании минимальной сме-
ты существует общая тенденция — устранять симптомы
разрушений, а не их причины.

Очень важное значение при выполнении разнообразных и
сложных ремонтных работ имеет квалификация рабочих. Сегодня
они чаще всего не имеют подтверждения квалификации и соот-
ветствующих документов. Однако при выполнении квалифици-
рованных работ рабочие навыки и мастерство исполнителя
должны подвергаться регулярной оценке. Отсутствие ее усугуб-
ляется тем, что у нас в стране нет нормативов на ремонт железо-
бетонных и других конструкций, на низком уровне находится
также контроль качества работ. Следует отметить, что внимание
к качеству производства ремонтных работ должно распростра-
няться также и на процесс их проектирования.

Что касается отбора и выбора материалов для выполнения
работ, рекомендаций по выбору квалифицированного подрядчи-
ка, то здесь очень важен опыт консультантов или консалтинго-
вых фирм. Этими услугами часто пользуются за рубежом, но
они практически отсутствуют у нас в стране. Консультанты не-
охотно рекомендуют новые материалы, а чаще всего советуют
использовать старые, проверенные решения, что во многих слу-
чаях оправдано. Эксплуатационные качества новых материалов
должны быть хорошо известны, особенно из-за планируемого
длительного срока службы композиционной системы бетон —
ремонтный материал. Важно иметь в своем распоряжении све-
дения о квалифицированных подрядных организациях, которые
могут в данных условиях использовать рекомендуемые проек-
том материалы и выполнить ремонт с требуемым качеством.
Очень часто полезным оказываются рекомендации квалифици-
рованного подрядчика, выбранного для ведения работ.

Следует отметить, что материалы для ремонтных работ
производят в разных странах и регионах, подвергают испытани-
ям по различным методикам, поэтому их сложно сравнивать
друг с другом. Некоторые подрядчики могут использовать аль-
тернативные, более дешевые материалы, которые соответствуют
требованиям производителя работ, но не обеспечивают тот же
уровень долговечности, что и материалы, указанные в проекте.
Для того чтобы решить эту проблему, нужно ужесточить требо-
вания к техническим характеристикам материалов, а особенно в
части требований необходимых эксплуатационных качеств.

В некоторых странах, для того чтобы начать выпуск нового
материала, нужно пройти его апробацию и получить сертификат.
278
В стандартах разных стран в основном рассматриваются
только свойства образцов материалов и методы их испытаний.
Приемочные испытания, которые, к сожалению, только иногда
проводят после производства работ, в большей мере позволяют
удовлетворить потребность в подходе, при котором рассматри-
ваются свойства материала в системе бетон — ремонтный мате-
риал под воздействием окружающей среды. Фактически прие-
мочные испытания оказываются более важными в случае ре-
монта, чем при возведении новых сооружений. Сегодня сущест-
вует несколько методов контроля качества ремонтных работ,
которые используются при приемочных испытаниях после ре-
монта, например отрыв штампа для проверки адгезии ремонтно-
го материала к бетону, измерение геометрических характери-
стик в случае нанесения торкретбетона и др.

Большинство заказчиков, если позволяют финансовые сред-
ства, предпочитают иметь высокий уровень контроля и надзора.
Они стремятся получить соответствующую систему гарантий
безотносительно к тому, какие могут возникнуть проблемы ка-
чества отремонтированного сооружения. Таким образом, для
достижения поставленной цели заказчик должен выбирать под-
рядчика, пользующегося хорошей репутацией и к тому же опи-
рающегося на систему обеспечения качества работ.

В разных странах Европы существуют различные принципы
и методы выполнения надзора и контроля. В некоторых случаях
и проектирование, и контроль осуществляют консультанты или
специализированные организации. Иногда имеются два отдель-
ных консультанта, один из которых занимается вопросами про-
ектирования работ, а другой осуществляет надзор и контроль за
производством.

3.3.	УПРАВЛЕНИЕ РЕМОНТНЫМИ
РАБОТАМИ

Для управления ремонтом важную роль играют следующие
действия:

а)	Заключение договоров-подряда

Ремонтные работы обычно на всех уровнях обеспечиваются
подрядчиками, хотя сравнительно небольшие организации и фи-
зические лица часто выбирают консультантов, которые могут
координировать процессы проектирования, заключения догово-
ров, контроль выполнения работ и иногда эксплуатацию соору-
жения. Как было отмечено ранее, имеющиеся у заказчика почти
всегда ограничения финансового характера обычно приводят к
тому, что для производства работ принимаются самые «деше-
вые» сметы, часто не обеспечивающие требуемого результата.

б)	Расчет затрат на весь срок службы сооружения
после ремонта

Несмотря на то, что при принятии решений по выбору вари-
анта ремонта и инвестициям, большинство заказчиков понима-
ют преимущества, которые дают определение и планирование
затрат на весь срок службы сооружения, такие действия ими ред-
ко осуществляются на практике. Трудности в вычислении затрат
на весь срок службы объясняются отсутствием стабильности в
экономике, неизвестной величиной инфляции, выплатами по кре-
дитам и пр. Например, высокие значения выплат по кредитам не
подходят при ремонте сооружений с длительным сроком служ-
бы, таких как мосты, тоннели, каналы, плотины, крупные резер-
вуары и пр. Тем более что заказчик часто требует значительного
периода времени для выполнения гарантийных обязательств.

Однако расчеты затрат на весь срок службы сооружения не-
обходимо выполнять, для того чтобы облегчить принятие реше-
ний при выборе приемлемой стратегии ремонта и дальнейшей
эксплуатации.

в)	Выполнение приемочных испытаний

В основном после завершения работ заказчики, в том числе
и в нашей стране, не используют на практике комплекс прие-
мочных испытаний, а полагаются на хорошее качество контроля
за их выполнением. Однако в некоторых странах осуществляют
такие испытания, делая исключение для маловажных работ, про-
водимых в небольшом объеме.

г)	Регистрация данных по ремонту и дальнейшему
эксплуатационному уходу за сооружением

Качество и количество регистрируемых при выполнении
работ данных по ремонту не всегда соответствует необходимым
280
требованиям. Существует ряд типовых решений по сбору и сис-
тематизации данных, и некоторые организации пользуются та-
кими решениями или разрабатывают их сами. В соответствии с
законодательными документами по строительству многих стран
требуется регистрация данных ремонта и дальнейшего эксплуа-
тационного ухода, включая информацию о материалах для ре-
монтных работ и сроках проведения профилактических и капи-
тальных мероприятий.

д)	Рассмотрение и учет факторов, которые влияют
на эксплуатацию сооружения и производство
ремонтных работ

Существуют внешние факторы, не имеющие технического
характера, которые оказывают влияние на производство ремонта
в сооружении. К ним, например, относятся следующие: государ-
ственная политика и инициативы правительства; политическое
давление; привлекательность данного района; экономическое
развитие региона; наличие финансовых средств; воздействие
окружающей среды и влияние на нее; отношение общества к
работам и позиция средств массовой информации; обязательства
по отношению к обществу по обеспечению должного уровня
эксплуатации сооружения. Очень сложно учесть все эти факто-
ры при разработке проекта и выполнении работ, поэтому при
планировании некоторых крупномасштабных проектов ремонта
и реконструкции сооружений за рубежом уже сегодня принят
подход, предусматривающий проектирование долговечности
эксплуатационной пригодности капитальных сооружений на
весь срок службы. Ожидаемый срок службы для таких постро-
ек колеблется от 100 до 120 лет. При этом подходе принимается
во внимание зависимость показателей долговечности и допус-
тимого уровня надежности от воздействия условий окружающей
среды и планируемого срока службы часто без учета в дальней-
шем возможности ведения капитальных ремонтных работ. Он
обычно предусматривает следующую последовательность дей-
ствий:

•	определение наиболее «слабых» конструктивных эле-
ментов в сооружении и требуемого срока их службы;
•	выявление макроклиматических, мезоклиматических и
микроклиматических условий воздействия окружающей
среды и их возможных изменений;

•	выбор показателей долговечности материалов и конст-
рукций;

•	испытание применяемых материалов;

•	прогнозирование срока эксплуатации;

•	планирование текущих профилактических, а в крайнем
случае капитальных ремонтных работ.

Все эти действия выполняются с учетом существующих
внешних факторов.

Начинаются работы по проектированию подобных объектов
с разработки концепции и планирования капитальных вложе-
ний, определения срока службы посредством использования
обычного строительного проектирования и расчета конструк-
ций, определения затрат на весь срок службы, планирования
эксплуатационных расходов с учетом возможных ремонтных
работ, оценки долговечности, анализа жизненного цикла по-
стройки, повышения КПД по потреблению энергии во время
эксплуатации, повышения КПД по использованию материалов,
восстановления и повторного использования материалов и кон-
струкций, демонтажа и утилизации [131].

3.4.	ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ
РЕМОНТНЫХ РАБОТ

Последовательность действий владельцев сооружений, ко-
торые нуждаются в ремонте, начинается с выявления сути про-
блемы, затем нужно пройти через этапы выбора эксперта или
консультанта, подрядчиков на проектные и ремонтные работы,
необходимых ремонтных и сопутствующих им материалов, тех-
нологии производства работ, оформления подрядных докумен-
тов и собственно производства ремонта. В определении страте-
гии ремонта обычно принимают участие владелец сооружения
и эксперты или консультанты, которые в зависимости от слож-
ности проблемы и компетентности владельца могут привле-
каться или не привлекаться к работам. В большинстве случаев эти
Рис. 61. Блок-схема, позволяющая выявить объемы ремонта и опре-
делить стратегию работ
специалисты разрабатывают требования по ремонту, выступают
в качестве авторов технических условий на проведение работ, а
также осуществляют контроль за исполнением договора между
владельцем сооружения и подрядчиком.

При планировании и ремонте сооружения предусматривает-
ся выполнение нескольких этапов работ (рис. 61) [132].

1.	Определение сути проблемы ремонта

Прежде чем приступать к работам по ремонту сооружения,
необходимо определить причины, последствия и степень влия-
ния выявленных дефектов на эксплуатационную надежность и
целостность постройки.

Обычно при визуальном обследовании конструкций выявля-
ют их внешние дефекты. Например, неравномерность окраски,
неудовлетворительное качество отделки поверхности, расслаива-
ние структуры, шелушение, трещиноватость бетона, открытая
коррозия арматуры, плохое качество швов бетонирования, то есть
все то, что свидетельствует об ошибках проектирования, исполь-
зования некачественных материалов или о неудачной технологии
производства строительных работ, а также эксплуатации объекта.
Большинство наблюдаемых дефектов в основном является ре-
зультатом одновременного воздействия нескольких факторов,
например, отклонения от проектных решений, активного влия-
ния окружающей среды, некачественного ремонта и т.п.

При выполнении визуальной диагностики необходимо от-
личать дефекты, полученные при выполнении строительных ра-
бот, от дефектов, приобретенных во время эксплуатации. Важ-
но, чтобы при осуществлении ремонта уделялось внимание при-
чинам появления дефектов и их устранению, а не следствиям.
Например, возникновение трещин — признак повреждения, ко-
торое может иметь разнообразные причины.

2.	Определение целей ремонта

Решение провести ремонт, ликвидацию или оставить со-
оружение в существующем состоянии предусматривает оценку
возможного срока службы, который часто вычисляется на осно-
ве экономических, а не технических соображений. Экономиче-
ская оценка срока службы сооружения требует анализа разнооб-
разных данных, таких как первоначальные капиталовложения на
284
строительство, затраты на управление, энергопотребление, ре-
монт, обследование, профилактический уход и т.д. Технические
факторы, влияющие на срок службы, могут включать в себя
оценку условий окружающей среды, характер воздействия на-
грузок, условия эксплуатации, безопасность и конструктивные
изменения. Необходимо также учитывать воздействие факторов,
не имеющих технического характера, таких как привлекатель-
ность района, экономическое развитие местности, наличие фи-
нансовых средств и т.д.

После выявления причин и скорости разрушения владелец
сооружения должен определить цели и принять решение по ре-
монту, а также учесть ограничения, которые могут повлиять на
успешную реализацию проекта. К этим целям и ограничениям
обычно относятся восстановление формы конструкций, эстетич-
ность, определение объема работ, повышение несущей способ-
ности строительных элементов, увеличение срока службы со-
оружения после ремонта, финансирование, безопасность, эколо-
гические требования, а также меры по эксплуатационному ухо-
ду, которые осуществляются после того, как все ремонтные ра-
боты будут завершены.

3.	Заключение эксперта/консультанта

Владелец сооружения, эксперт, консультант, подрядчики
должны прийти к взаимному согласию в понимании целей рабо-
ты и ограничений, включая все вопросы, которые влияют не
только на проведение планируемых работ, но также на их ин-
тенсивность, стоимость и на методику исследований, исполь-
зуемую для оценки возможного объема, продолжительности и
качества ремонта.

4.	Разработка формы оценки повреждений

Выявление и оценка качества и количества повреждений
нужны для получения информации о возможных объемах работ,
значимости повреждений и скорости накопления дефектов при
отсутствии ремонта. Консультант или специализированная ор-
ганизация на основании этой оценки должны разработать за-
ключение, с которым владельцу необходимо ознакомиться,
одобрить и разрешить дальнейшую работу. Оценку можно осу-
ществлять поэтапно, что даст возможность минимизировать
стоимость за счет устранения некоторых видов работ, необхо-
димость в которых отпадает по мере сбора информации. С дру-
гой стороны, в процессе проведения оценки ситуации может об-
наружиться, что требуется дополнительная информация, кото-
рую необходимо получить. В этом случае следует составить
протокол согласования этого вопроса с заказчиком.

5.	Проведение оценки повреждений

Главная цель оценки ситуации, которая сложилась в соору-
жении, требующем ремонта или других действий, заключается в
том, чтобы выявить возможные причины любого видимого по-
вреждения, определить конструктивную целостность и соответ-
ствие проекту эксплуатационных характеристик постройки.
Часто для этого требуются значительные объемы исследований,
которые можно подразделить на пять этапов: а) сопоставление
информации; б) определение условий эксплуатации; в) выезд на
объект; г) детальное обследование; д) анализ данных. Естест-
венно, программа оценки повреждений должна учитывать спе-
цифику эксплуатации сооружения и его особенности [96].

а)	Сопоставление информации. Первый этап предусматри-
вает сопоставление и сверку имеющейся по сооружению ин-
формации, проводят ее подробный обзор, для удобства можно
построить специальную таблицу, в которую включают все дан-
ные, требуемые для аналитической оценки.

б)	Определение условий эксплуатации. На этом этапе выяс-
няют, в какой степени функциональное назначение элементов
сооружения соответствует условиям эксплуатации. Когда будет
проведена предварительная оценка проектного состояния несу-
щих конструкций, необходимо в существующих условиях экс-
плуатации определить области максимальных напряжений, в
том числе находящиеся под активной нагрузкой и подвергаю-
щиеся вибрации, абразивному и химическому воздействию вет-
ра, снега участки строительных элементов, на которые влияют
замораживание/оттаивание, намокание/высушивание, колебания
температуры и т.д.

в)	Выезд на объект. В процессе этого этапа необходимо
подготовить подробные материалы по конкретным вопросам,
причем желательно представить их в виде схем и таблиц. Во
время выезда на объект следует визуально обследовать и дать
оценку состояния конструкций с максимальными повреждения-
ми; выполнить фотофиксацию дефектов; отметить участки, ко-
торые подвергаются активному воздействию среды, и опреде-
лить наиболее поврежденные или нагруженные места; зафикси-
ровать наличие трещин, отслаивания и повреждения бетона; из-
мерить, например, ширину и длину трещин, объем отслаивания
или выкрашивания бетона, величину и объемы коррозии арма-
туры и т.д. Кроме того, выполняют испытания материалов в
конструкции склерометрическим методом, берут пробы на кар-
бонизацию и т.п.

Предварительная оценка позволяет получить необходимую
информацию, на основе которой может быть принято решение о
проведении более детального обследования. Необходимо вы-
явить проблемные участки и определить требования для прове-
дения более подробного обследования.

г)	Детальное обследование. Этот этап работ должен вклю-
чать в себя отбор образцов материалов из конкретных мест для
испытания как конструкций, так и окружающего массива пород;
бурение скважин в определенных местах для контроля состава
грунтов и отбора грунтовых вод; использование георадарных и
сейсмических исследований для определения разуплотнения
конструкций; проведение термографических исследований,
указывающих на различную влажность и засоленность конст-
рукций; выполнение петрографических исследований материа-
лов; выяснение раскладки арматуры; установку приборов для
мониторинга раскрытия трещин или смещения элементов кон-
струкций и пр. Все это делается для выявления видимых и
скрытых дефектов в сооружении, а также с целью определения
конкретных причин разрушения. Для этого необходимо подго-
товить перечень всех исследований, которые подлежат выпол-
нению, а также их особенностей, в том числе достоинств и не-
достатков.

д)	Анализ полученных данных. Обычно этот этап предпола-
гает выдвижение гипотезы по будущему поведению сооружения
и соотнесение полученных результатов исследований с про-
гнозными.
6.	Анализ возможных вариантов и выбор стратегии ре-
монта

На основе оценки полученных данных могут быть рассмот-
рены различные технологии и методы ремонта, которые можно
использовать в конкретной ситуации, и определена вероятная
стратегия работ, увязанная с дальнейшей эксплуатацией объек-
та. Выполненная оценка технического состояния и предлагаемая
стратегия работ должны рассматриваться совместно консуль-
тантом, экспертом, проектировщиком, владельцем сооружения,
а иногда и подрядчиком. Владелец должен выяснить, какое воз-
действие окажет выбранная стратегия ремонтных работ на
функционирование сооружения и на использование объекта в
будущем. Он также определяет наиболее подходящие варианты
финансирования работ.

При выборе решения владелец должен уделять первооче-
редное внимание устранению наиболее опасных дефектов не-
сущих конструкций, для того чтобы обеспечить безопасность и
эксплуатационную надежность объекта. Когда затраты на ре-
монт оказываются значительными, в соответствии со стратегией
проведения работ можно поэтапно распределить их на несколь-
ко лет, в этом случае очень важно установить определенную
очередность работ. Необходимо предусмотреть финансирование
с учетом возможного возникновения непредвиденных ситуаций,
которые могут иметь место при эксплуатации конструкций, то
есть ситуаций, не выявленных в ходе обследования; тогда, как
правило, производится ремонт по состоянию конструкций. Если
во время исследования окажется, что необходимость в проведе-
нии срочного ремонта отсутствует, дальнейшая стратегия экс-
плуатации должна быть направлена на определение скорости
разрушения элементов сооружения, целесообразности проведе-
ния еще одной оценки состояния конструкций или возможных в
будущем ремонтных работ и их сроков. В этом случае можно
выполнить профилактические работы, которые «отодвинут» не-
обходимость капитального ремонта.

7.	Проектирование ремонтных работ

При проектировании ремонта сооружений следует учесть и
оценить многие субъективные и объективные факторы:
в возможность проведения работ в рамках существующих
нормативных ограничений;

•	выполнение работ в отведенные сроки при определенных
условиях окружающей среды и принятой технологии;

•	взаимоотношения с эксплуатирующей объект организа-
цией, надзорными органами, организациями и физиче-
скими лицами, расположенными или живущими побли-
зости;

•	вероятность размещения в зоне ремонтных работ необ-
ходимого оборудования, бытовок для рабочих, складиро-
вания материалов;

•	квалификацию рабочих и инженерных кадров, которые
могут обеспечить своевременное и качественное произ-
водство работ;

•	стоимость работ, выполняемых по различным вариантам
технологии с учетом обеспечения трудовыми ресурсами,
материалами, машинами и механизмами;

•	политическую, экономическую и социальную значимость
объекта.

При проектировании производства ремонтных работ необ-
ходимо учитывать объемы, методы и технологию выполнения
контролирующих мероприятий на всех уровнях.

Следует помнить, что сочетание условий работы, проект-
ных особенностей, качества исходного и ремонтного материалов
является уникальным для каждого объекта. При отсутствии над-
лежащей системы гарантий и контроля качества работ в процес-
се дальнейшей эксплуатации сооружения могут возникнуть
серьезные проблемы. Для того чтобы уменьшить вероятность
возникновения негативных последствий, действия по выполне-
нию ремонта следует начать с поиска квалифицированного под-
рядчика, имеющего опыт при осуществлении аналогичных ра-
бот именно по выбранной технологии. При возникновении ка-
ких-либо сомнений по поводу квалификации подрядчика, каче-
ства материала или надежности выбранной технологии можно
вначале опробовать все это на опытном участке, а затем приме-
нять на объекте. В ходе производства подобных работ следует
наладить систему обратной связи для получения информации о
том, как выполняются проектные требования. При проведении
аварийных ремонтных работ проектное решение принимают на
месте. В этом случае вначале следует выбрать компетентного
подрядчика, который может срочно выполнить весь объем ра-
бот.

На основе технического и экономического анализа можно
определить срок службы сооружения и принять решение о виде
ремонта или других действиях. Если решение о проведении ре-
монтных работ принимается, необходимо разработать страте-
гию, выбрать схему и программу действий, которые включают в
себя перечень элементов конструкций, типы разрушения, техно-
логии выполнения работ и рекомендуемые материалы. Эти
данные могут быть подготовлены в табличной форме. Очень
удобно представлять в виде таблиц характер и объемы дефек-
тов в конструкциях. Критерии, приведенные в таких таблицах,
не являются строгими [132, 133]. Однако в виде таблиц сложно
отобразить практические вопросы, связанные с выбором техно-
логии производства ремонтных работ и объемом различных за-
трат.

Программу работ строят таким образом, чтобы при выборе
вида ремонта были исключены присущие ему недостатки.

Выбранная технология ремонта должна обеспечивать дос-
тижение одной или нескольких целей: предотвращать проник-
новение в бетон агентов, способствующих коррозии арматуры,
таких как влага, хлориды и СОг; восстанавливать конструктив-
ную целостность элемента или повышать его прочность и жест-
кость, увеличивать долговечность; улучшать внешний вид кон-
струкции.

Консультант, эксперт и проектная организация необходимы
для разработки проекта выполнения работ, включая отбор и вы-
бор материалов, подготовку методик, используемых для ремон-
та сооружения или участков конструкций. Владелец, консуль-
тант и эксперт должны прийти к единому решению относитель-
но формы подрядного договора, который наилучшим образом
соответствовал бы планируемым работам.
8.	Выполнение ремонтных работ

Варианты проведения ремонта железобетонных конструк-
ций включают в себя: инъецирование трещин, локальный ре-
монт бетона, удаление бетона на отдельных участках, нанесение
гидроизоляционной мембраны, укладку дополнительных слоев
бетона или защитных слоев и покрытий, а также применение
электрохимических методов — катодной защиты, подщелачива-
ния, обессоливания и пр.

После того как будет определена стратегия и подготовлены
технические условия, проектная и подрядная документация,
владелец или консультант предлагают специализированным ор-
ганизациям подать заявки на проведение ремонтных работ.
Подрядчики обязательно должны иметь соответствующую ква-
лификацию и опыт ремонтных работ аналогичного объема и ти-
па. Владельцу, консультанту и эксперту необходимо совместно
рассмотреть поданные заявки и выбрать подрядчика, который
обязан представить проект производства работ.

Широкое распространение имеют два типа подрядных дого-
воров: подряд на основе договорной цены и подряд на основе
единичных расценок. Подряд на основе договорной цены преду-
сматривает оплату путем единовременного внесения согласован-
ной суммы за ремонтные работы, что может оказаться привлека-
тельным для владельцев. Однако при этом требуется, чтобы диа-
пазон и объем ремонтных работ были четко представлены в про-
ектных чертежах и технических условиях на проведение ремонта.
Это не всегда возможно при ремонте находящихся в эксплуата-
ции сооружений, состояние конструкций которых часто не связа-
но с внешними проявлениями и скрыто от глаз наблюдателей.
Подряд на основе единичных расценок предусматривает оплату
фактического объема ремонтных работ, выполненных с целью
восстановления сооружения, что позволяет корректировать об-
щую стоимость работ, включая в нее затраты на ведение возмож-
ных дополнительных операций. Такой тип подряда требует
большой аналитической работы консультантов на ремонтируе-
мом объекте для оценки необходимого объема и стоимости работ.

После выполнения ремонтных работ и контроля качества
сооружение готово к продолжению эксплуатации в рамках про-
ектных рекомендаций.
Для обеспечения заданных параметров эксплуатационных
качеств возникает необходимость определения методов ухода за
сооружением.

9.	Определение методов эксплуатационного
обслуживания

Этот этап работ включает в себя разработку и выбор наибо-
лее приемлемых методов эксплуатации, написание методиче-
ских указаний на основании результатов обследования и ремон-
та и их согласование. Выполняют анализ экономических по-
следствий от проведения ремонтных работ. При необходимости
возможна корректировка тарифов по использованию сооруже-
ния после ремонта.

Параллельно с указанными работами завершается сдача и
оформление исполнительной документации по ремонту.

По окончании планирования эксплуатационного ухода, как
правило, выбирают подрядчика, который сможет обеспечить
поддержание сооружения на необходимом уровне.

10.	Выбор подрядчика на проведение

эксплуатационного ухода

Этот этап включает в себя разработку тендерной докумен-
тации, проведение торгов и выбор исполнителя, который полно-
стью отвечает требованиям как по квалификации, так и по стои-
мости работ. После этого выбирают форму договорных отноше-
ний и заключают договор.

Надлежащий эксплуатационный уход и эффективный ре-
монт, в процессе которых учитываются факторы воздействия
макро-, мезо- и микроклимата на данное сооружение, улучшают
его эксплуатационные качества и долговечность. Конкретные
рекомендации по уходу за различными сооружениями преду-
сматривают следующее:

•	в случае эксплуатации важных государственных объек-
тов после ремонта необходимо проводить текущие ос-
мотры и обеспечить соответствующий уход и необходи-
мый профилактический ремонт с интервалом 3—5 лет;

•	осмотры частных построек должны проводить организа-
ции или квалифицированные консалтинговые фирмы.
Такие осмотры необходимо проводить через определен-
ные промежутки времени, продолжительность которых
зависит от того, насколько неблагоприятны климатиче-
ские условия и условия окружающей среды.

Для сооружений, представляющих особую ценность, должны
быть предусмотрены необходимые средства для наблюдения за ни-
ми на стадии проектирования, ремонта и эксплуатации. Эти прямые
издержки окупаются за счет потенциально возможного уменьше-
ния средств на эксплуатационный уход, а также за счет улучше-
ния качества конструкционных характеристик постройки [134].

3.5.	СТРАТЕГИЯ РЕМОНТА И ТЕХНИЧЕСКОГО
ОБСЛУЖИВАНИЯ СООРУЖЕНИЙ

Долговечности сооружений и разработке стратегии техни-
ческого обслуживания и ремонта объектов из железобетона по-
священо множество исследований [42, 72, 135—143 и др.].

Результаты исследований показывают, что применение от-
дельной технологии ремонта само по себе редко способно обес-
печить наилучшее решение проблемы или наибольшую эконо-
мическую эффективность. Это объясняется тем, что она не все-
гда выполняется в рамках долгосрочной стратегии эксплуатаци-
онного и технического ухода. Часто использование такой техно-
логии создает лишь видимость быстрого решения проблемы.

Из проведенных исследований установлено, что перед тем
как предпринимать какие бы то ни было ремонтные работы, не-
обходимо выработать определенную стратегию, в рамках кото-
рой будут происходить дальнейшие действия.

Выбранная или плановая стратегия эксплуатационного об-
служивания и ремонта, принятая к действию, предусматривает
рассмотрение в логической последовательности ряда вариантов
выполнения работ для конструкций, имеющих определенные
повреждения, которые характеризуются скоростью их накопле-
ния, с целью нахождения наиболее экономичного и технологи-
чески оптимального пути решения вопросов. Существует стан-
дартный подход к решению проблемы. Типовая схема принятия
решений, в которой отражены некоторые из постепенно исполь-
зуемых в целях ремонта действий, представлена на рис. 62.
^ Оценка состояния конструкций сооружения^

Диагностика состояния сооружения

I	;

Определение скорости протекания корро-
зионных процессов. Создание модели из-
носа наиболее ответственных конструкций

Исследование и прогнозирование скорости
протекания коррозионных процессов

I :

Рассмотрение возможных вариантов
эксплуатации сооружения

I

Плановый режим
эксплуатации
с учетом состоя-
ния основных
элементов, про-
ведение обследо-
ваний, оценка
срока службы,
возможности
доступа к
конструкциям

Оценка надеж-
ности сооруже-
ния, определение
зон потенциаль-
ного риска, пла-
нирование ре-
монтных работ
с учетом
минимизации
затрат

Мониторинг
состояния
сооружения
с учетом
воздействия
окружающей
среды

Разработка и вне-
дрение профилак-
тических меропри-
ятий, выполнение
ремонта по состо-
янию конструкций,
нанесение специ-
альных покрытий,
восстановление
гидроизоляцион-
ной системы, ис-
пользование элект-
рохимических ме-
тодов защиты

Реконструк-
ция сооруже-
ния, включая
усиление или
замену строи-
тельных конс-
трукций, вы-
вод сооруже-
ния из строя

Рис. 62. Схема принятия решений по эксплуатации сооружения в
случае его износа

Как видно из схемы, сразу после проведения диагностики и
завершения исследований по определению скоростей протека-
ния процессов, можно приступать к разработке прогнозов сна-
чала для каждого ответственного элемента сооружения, а затем
и для всего сооружения в целом, учитывая при этом следующие
факторы:

•	темпы поступления к конструкциям в будущем агрес-
сивных веществ в том случае, если не будет внесено ни-
каких изменений и предпринято мер по защите соору-
жения;

•	скорость коррозии в будущем, в том случае если содер-
жания влаги и кислорода окажутся настолько значитель-
ными, чтобы они могли вступить в реакцию с арматурой.

После прогноза изменения сооружения во времени разраба-
тывается стратегия, которая должна обеспечить выбранный ва-
риант эксплуатации.

Стратегия, используемая при решении проблем, возникших
в сооружении любого типа, должна строиться как сочетание
различных выбранных вариантов ремонта. Эти варианты обыч-
но подразделяются на категории: 1) плановое техническое об-
служивание; 2) оценка надежности; 3) текущий контроль;
4) профилактическое (предупредительное) техническое обслу-
живание и различные виды ремонта; 5) реконструкция и модер-
низация сооружения; 6) вывод сооружения из строя или его за-
мена.

Плановое техническое обслуживание предусматривает про-
ведение в надлежащие сроки осмотров и обследований наиболее
важных конструкций и участков сооружения, установку систем
мониторинга конструкций, которые обеспечивают возможность
раннего предупреждения о грозящих объекту опасностях и про-
блемах. Своевременно полученное предупреждение по аварий-
ному состоянию элемента сооружения позволяет взять ситуа-
цию под контроль, не прибегая к экстренным мерам, которые
часто влекут за собой и значительные расходы.

Оценка надежности сооружения состоит в том, чтобы на
основе анализа темпов разрушения и затрат на техническое об-
служивание и ремонт при различных стратегиях эксплуатации
определить оптимальные сроки проведения работ.

Владельцев зданий и сооружений часто интересует вопрос
об оптимальном сроке проведения ремонта. Раньше, при отсут-
ствии возможности детального учета всех факторов, которые
могли бы повлиять в будущем на эксплуатационные характери-
стики сооружения, обычно рекомендовали приступить к прове-
дению ремонта незамедлительно, поскольку дать техническое
обоснование любой другой стратегии просто не представлялось
возможным (рис. 63). Однако в настоящее время положение из-
менилось [137, 138].

Рис. 63. Возможные варианты проведения работ с целью ремонта со-
оружения:

а — поддержание сооружения с выполнением одного ремонта; б — под-
держание сооружения с выполнением четырех ремонтов; 1 — прогнози-
руемый срок службы; 2 — фактический срок службы; 3 — ожидаемый
срок службы
Оценка состояния сооружения базируется на результатах
обследования и прогнозных данных по процессам разрушения.
На основании полученных данных можно рассчитать, какие из-
менения и когда произойдут у объекта, находящегося в сего-
дняшнем состоянии, когда начнется коррозия или разрушение
различных элементов, входящих в его состав. На основании раз-
вития коррозионных повреждений в наиболее важных элемен-
тах можно определить вероятность и сроки выхода объекта из
строя, предельные параметры или характеристики, такие как
пригодность к эксплуатации (эксплуатационная надежность) и
конструктивные характеристики сооружения, рассчитать время,
объемы и стоимость необходимых ремонтных работ или затре-
бовать дополнительное обследование постройки.

По соображениям эксплуатационной надежности может
быть выдвинуто требование о проведении ремонта на участках с
явными признаками разрушения (ремонт по состоянию) или по
причине физической угрозы людям, или потому что состояние
сооружения не соответствует проекту.

С помощью расчета можно установить, что некоторые не-
сущие конструкции характеризуются критической потерей пло-
щади сечения арматуры, дальнейшее уменьшение которой мо-
жет привести к возникновению аварийной ситуации.

Однако данные по сооружению не обладают стопроцент-
ной достоверностью, поскольку основаны на результатах ряда
измерений, проведенных на отдельных участках в различных
местах. С помощью вероятностной прогнозной модели можно
определить эффективность всех стратегий технического обслу-
живания и ремонта, а также стратегию, которая окажется наибо-
лее выгодной для данного сооружения [139, 140, 145, АС1 365К
и др.].

Текущий контроль осуществляют, если при первоначальном
обследовании обнаружится, что все системы и элементы соору-
жения функционируют нормально и в течение многих лет не
потребуется проводить дальнейших проверок технического со-
стояния.

Составной частью такой стратегии технического обслужи-
вания сооружения может стать применение различных профи-
лактических действий, направленных на замедление темпов раз-
рушения. В настоящее время существуют различные методы
текущего контроля за состоянием сооружения после ремонта.

Материалы или системы материалов, используемые в ходе
выполнения работ, также должны быть включены в планы те-
кущего контроля.

Профилактическое техническое обслуживание или ремонт
осуществляется с учетом причины, вызвавшей повреждение или
разрушение сооружения из железобетона. Существует множест-
во вариантов проведения ремонта, но при выполнении любого
его вида нужно учитывать следующее:

•	требуемый в будущем срок службы сооружения и при-
емлемость планируемых циклов эксплуатационно-техни-
ческого обслуживания;

•	любые изменения в целях использования сооружения
или в его конструкции, которые могут влиять на сроки
выполнения ремонтных работ;

•	практические аспекты и конформативность способов и
технологии выполнения работ;

•	соответствие материалов и способов их укладки выбран-
ной стратегии;

•	время, необходимое для производства работ.

При подготовке технических условий на использование ма-
териалов важно правильно оценить их характеристики, функции
и возможность взаимодействия друг с другом и с субстратом.
При этом нужно ориентироваться на условия производства ра-
бот и возможности строительной организации выполнить их ка-
чественно и в отведенное время.

При планировании времени, необходимого для ремонта,
следует учитывать, что прямые расходы при выполнении ре-
монтных работ в горизонтально и вертикально расположенных
строительных структурах примерно одинаковы. Стоимость ра-
боты составляет = 32—35 %, использование строительного обо-
рудования ~ 8—10 %, обеспечение выполнения работ (устрой-
ство лесов, сооружение подходов) ~ 20 %, общие статьи расхода
~ 13—15 %, материалы при использовании местных составов
« 12—20%.
Сегодня все еще существует плановый ремонт сооружений,
который выполняют вне зависимости от состояния конструкций,
но встречаются и другие виды: ремонт сооружения при дости-
жении проектного уровня сохранности (отодвинутый ремонт);
преждевременный ремонт; ремонт по состоянию; запоздалый
ремонт; запоздалый ремонт при значительных затратах. В по-
следнее время все чаще используется ремонт по состоянию.

Подход к восстановлению бетонных сооружений по их со-
стоянию на основе требуемых эксплуатационных качеств пред-
ставляет собой достаточно новый способ, который может обеспе-
чить долговечный и экономичный ремонт. Безусловно, при выпол-
нении работ необходимо принимать во внимание надежность ис-
пользуемых решений, стоимость, экологические и социальные фак-
торы, а часто нужно учитывать эстетические требования заказчика.

Реконструкция и модернизация производится в основном по
причине морального износа сооружения. При этом чаще всего
требуется не только изменить объемно-планировоч-ные реше-
ния, но и усилить существующие конструкции.

В настоящее время используют множество способов повы-
шения несущей способности конструкций сооружения, в том
числе предварительное напряжение железобетонных элементов
с натяжением арматуры на бетон, установку промежуточных
опор, применение листовой стали или углепластиковых ламина-
тов, холстов и сеток в качестве наружного армирования и т.п.

Многие варианты реконструкции позволяют также улуч-
шить стойкость бетона к воздействию внешней среды. К числу
подобных примеров относятся:

•	удаление изношенных арматурных стержней и замена их
на новые, а затем нанесение дополнительного защитного
слоя над новым каркасом;

•	использование углепластика или стали, приклеенных на
полимерный клей, для упрочнения сооружения, причем
клей обеспечивает локальное непроницаемое покрытие
защитного слоя бетона.

Замена сооружения на новое осуществляется по разным
причинам. Это может произойти как из-за физического, так и из-
за морального износа сооружения.
При выборе варианта ремонта особенно многое зависит от
того, какие требования предъявляются владельцем относительно
будущего срока службы постройки. В этом случае необходимо
наличие беспрепятственной связи по всем вопросам с ответст-
венными лицами, имеющими право принимать любые решения.
Отсутствие такой связи во многих ситуациях может обернуться
ненужными и неоправданными расходами, что можно показать
на следующих примерах:

•	выполнен ремонт сооружения, рассчитанного на дли-
тельный срок службы, в течение которого не требуется
эксплуатационного ухода, в то время как необходимо
было всего лишь осуществить небольшой ремонт перед
началом реконструкции;

•	проведен небольшой ремонт, рассчитанный на кратко-
срочный период, в то время как необходимо было обес-
печить длительный срок службы сооружения, что требо-
вало большего объема ремонтных работ;

•	спроектирована и осуществлена замена сооружения толь-
ко потому, что были неверно интерпретированы резуль-
таты обследований.

Подсчет будущих эксплуатационных расходов часто играет
основную роль в выборе стратегии ремонтных работ.

Расчет стоимости эксплуатации сооружения на остаточный
срок службы подразделяется на две категории:

•	обычное определение эксплуатационных расходов, при
котором различные технологические варианты основы-
ваются на состоянии элементов сооружения на данный
момент, и исходя из этого разрабатывается регламент об-
служивания;

•	определение стоимости эксплуатационного обслужива-
ния с учетом параметра надежности, в этом случае ана-
лизируются возможности отсрочки времени проведения
будущего ремонта для снижения общих затрат (мини-
мально-затратный вариант).

После разработки всех возможных вариантов производства ра-
бот нужно определить стратегию, при которой общие расходы
окажутся наименьшими. Для этого проводят анализ наиболее
приемлемых вариантов. Каждый из них должен предусматри-
вать свое собственное, индивидуальное соотношение капиталь-
ных затрат и эксплуатационных расходов в течение всего ос-
тавшегося срока службы сооружения. Только на основании
суммы приведенных затрат можно осуществить выбор наиболее
приемлемого из вариантов. На рис. 64 воспроизводится стан-
дартный анализ расходов на ремонт для шести распространенных
вариантов выполнения ремонтных работ при наличии бетона,
подвергнутого карбонизации.

Рис. 64. Анализ стоимости работ для шести распространенных вари*
антов ремонта после 15 и 60 лет эксплуатации:

1 — ремонт участков только с отслаиванием и выкрашиванием бетона;
2 — как (7) + покрытие; 3 — как (7) + участков, где ожидается
отслаивание бетона; 4 — как (3) + покрытие; 5 — как (3) + дешевое
покрытие; 6 — восстановление щелочности бетона + покрытие; 7 —
эксплуатационные затраты после третьего ремонта; 8 — затраты третьего
ремонта; 9 — эксплуатационные затраты после второго ремонта; 10 —
затраты второго ремонта; 77 — эксплуатационные затраты после первого
ремонта; 12 — затраты на первый ремонт
Какой из вариантов в этом примере окажется наиболее низ-
козатратным, будет зависеть от целого ряда переменных факто-
ров, включая следующие:

•	площадь поверхности бетона, на которой в настоящее
время происходит разрушение;

•	объемы конструкций с недостаточной толщиной защит-
ного слоя бетона;

•	качество бетона (по его проницаемости и удельному со-
противлению, например, как это качество сказывается на
пенетрации ингибиторов коррозии или на осуществлении
электрохимических методов ремонта);

•	различия между отдельными элементами сооружения по
качеству бетона;

•	условия воздействия окружающей среды (например, не
наблюдается ли большее число нарушений на элементах,
выходящих на южную сторону, чем на элементах, кото-
рые расположены на севере).

Исходя из анализа приведенных вариантов к использованию
на длительный период эксплуатации (60 лет) рекомендованы
варианты 4 и 6. Какой из них может быть принят, зависит от
конкретных условий.

Если эксплуатационные расходы определяют с учетом па-
раметра надежности, то осуществляют разработку тех же вари-
антов с учетом различных переменных. Исходя из этих вариан-
тов вносятся изменения в сроки проведения ремонта, с тем что-
бы определить наиболее низкие затраты на основе максимально
отсроченного времени проведения ремонта, при котором еще
не создается угрозы безопасности и надежности эксплуатации
сооружения [144].

После проведения ремонта заказчику должна быть передана
исполнительная документация, включая отчет о работах и реко-
мендации по выполнению обследований и текущего ухода за
сооружением в течение всего оставшегося срока службы. Эти
данные обеспечивают подготовку решений по планированию
эксплуатационных расходов.

Не существует общепризнанного прогноза в отношении
проектируемого срока службы ремонта. Нет оснований пола-
302
гать, что недавно отремонтированные с учетом современной
технологии сооружения работают лучше, чем постройки, отре-
монтированные в прошлом. Вместе с тем представляется воз-
можным добиться значительного улучшения эксплуатационных
качеств отремонтированных сооружений с помощью следую-
щих мероприятий:

•	тщательного анализа и правильно поставленного диагно-
за причины разрушения;

•	применения основанного на эксплуатационных качествах
сооружения подхода к ремонту по состоянию и восста-
новлению бетонных конструкций как способа долговеч-
ного и экономичного решения имеющихся проблем;

•	независимой экспертизы предлагаемых вариантов ре-
монта, технологии, материалов и организации работ;

•	выбора наиболее приемлемого варианта производства
ремонтных работ, учитывающего последующие эксплуа-
тационные затраты;

•	отбора квалифицированных подрядчиков, которые могут
осуществить проектирование и выполнение ремонта;

•	квалифицированного надзора и контроля за ремонтными
работами, который дает возможность минимизировать
последствия плохого качества;

•	использования приемочных испытаний в тех случаях, ко-
гда это необходимо;

•	развития партнерских отношений между поставщиками
материалов, производителем работ и заказчиком.

3.6. ИССЛЕДОВАНИЯ СТОХАСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

И ПРОЦЕССОВ ИЗМЕНЕНИЯ СОСТОЯНИЯ
КОНСТРУКЦИЙ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ

И РАЗРАБОТКА СТРАТЕГИИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Одна из основных проблем эксплуатации конструкций под-
земных сооружений — несоответствие среднего проектного
срока службы реальному.

В основном это связано с ускоренным физическим износом,
который происходит по различным причинам.
По данным многочисленных обследований сооружений, про-
веденных автором за последние 15 лет, основным фактором,
влияющим на ускоренный износ железобетонных конструкций
подземных сооружений, является отказ гидроизоляционной сис-
темы, в результате которого появляется избыток воды, насы-
щенной хлоридами, а также ее паров.

Кроме того, для подземных сооружений часто характерен
переизбыток углекислого газа, который в значительных количе-
ствах встречается в транспортных тоннелях, гаражах, тоннелях
инженерных коммуникаций, расположенных вблизи дорог.

Конструкции тоннелей инженерных коммуникаций, постро-
енных открытым способом, представляют собой удобный во
всех отношениях объект исследований.

Они имеют сходную форму и размеры, расположены на глуби-
не 0,5—4 м от поверхности, часто проходят под дорогами или
вблизи них. За последние годы было обследовано более 120 км
конструкций тоннелей. На основании полученных данных разрабо-
тана стратегия ремонта, включающая в себя оценку надежности,
которая вошла в АС1365-1К. американского института бетона [142].

Конструкции тоннелей инженерных коммуникаций взаимо-
действуют как с внешней, так и с внутренней средой, которая,
если не рассматривать эксплуатационные воздействия, напри-
мер, проведение каких-либо видов ремонтно-восстановительных
работ, практически полностью определяет состояние эксплуати-
руемой конструкции во времени. Таким образом, конструкции
подземного сооружения можно рассматривать как часть системы:

Внешняя
среда

Конструкции
сооружения

Эксплуатационная
среда

В широком смысле внешняя среда для конструкций тонне-
лей инженерных коммуникаций может быть представлена сле-
дующими параметрами:

•	глубиной заложения сооружения;

•	наличием динамических нагрузок (в зависимости от на-
хождения сооружения, например, под автомагистралями
или газонами);
•	характеристикой вмещающих грунтов;

•	уровнем грунтовых вод;

•	степенью агрессивности грунтов и грунтовых вод по от-
ношению к железобетону.

Эксплуатационную среду тоннелей инженерных коммуни-
каций можно охарактеризовать следующими факторами:

•	температурой и относительной влажностью воздуха в со-
оружении;

•	системой вентиляции и скоростью проветривания;

•	концентрацией в атмосфере тоннеля агрессивных в от-
ношении железобетона агентов СОг, 80г, МО, МОг и т.д.;

•	техногенными воздействиями на конструкции (прорыв
теплосети, затопление тоннеля и т.п.).

Характеристики конструкций можно разбить на две группы.

Первая группа определяет соответствие конструкции про-
ектным данным по следующим параметрам:

•	прочности бетона;

•	проницаемости бетона;

•	толщине защитного слоя бетона;

•	армированию конструкции;

•	состоянию гидроизоляционной системы.

Вторая группа определяет коррозионные повреждения бе-
тона и арматуры по следующим показателям:

•	виду и объему коррозионных повреждений;

•	наличию протекающих швов и их числу на единицу дли-
ны;

•	влажности бетона;

•	глубине карбонизации бетона;

•	степени коррозии арматуры;

•	концентрации хлоридов в бетоне.

К этой же группе относятся измеряемые параметры, значе-
ния которых необходимо знать при подборе материалов для
проведения ремонтных работ: модуль упругости бетона, коэф-
фициент Пуассона, коэффициент линейного расширения, усадка
бетона и предел его прочности на растяжение (когезия поверх-
ностных слоев бетона).
Перечисленные ранее параметры практически полностью
определяют состояние рассматриваемой системы в любой мо-
мент времени. При этом важно понимать, что параметры обла-
дают не детерминированным, а стохастическим характером, то
есть имеет место вероятностный разброс каждого из них.

Таким образом, задачи наших исследований — установле-
ние как качественных, так и количественных статистических
характеристик параметров рассматриваемой системы, изучение
и выявление характера их изменения во времени, а также разра-
ботка классификации конструкций по категориям технического
состояния.

Столь значительная протяженность объекта исследований
(120 км) позволила получить практически всеобъемлющую вы-
борку конструкций, находящихся на разных стадиях коррозион-
ных разрушений. Детальному визуальному обследованию было
подвергнуто более 46000 плит перекрытий и более 93 000 сте-
новых блоков. Детальный инструментальный контроль прово-
дили более чем на 8500 плитах перекрытий. Были определены
глубина карбонизации и толщина защитного слоя бетона, со-
держание в бетоне ионов хлора и его водопоглощение, прочно-
стные и упругие характеристики бетона, а также коррозионное
состояние арматуры.

Для решения поставленной задачи с учетом значительного
числа стохастических параметров, определяющих состояние си-
стемы, потребовалась разработка методологии проведения на-
турных исследований конструкций тоннелей инженерных ком-
муникаций, которая используется по настоящее время.

Суть разработанной методологии состоит в том, что на пер-
вом этапе она включает в себя подготовительные работы и изу-
чение качественных особенностей эксплуатации тоннелей ин-
женерных коммуникаций, коррозионного состояния плит пере-
крытия, условий коррозии арматуры. На втором этапе осущест-
вляют детальное обследование с определением вероятностно-
статистических характеристик коррозионного процесса, проте-
кающего в железобетонных конструкциях тоннелей, и, наконец,
на третьем, последнем, этапе определяют характеристики бето-
на, влияющие на выбор материалов для проведения ремонтных
работ.

Из анализа данных, полученных в ходе проведенных иссле-
дований, было установлено, что большинство тоннелей, соору-
женных открытым способом, расположено выше уровня под-
земных вод, но на них оказывают воздействие поверхностные
воды («верховодка»). С помощью химических анализов воды,
поступающей из грунта в такие тоннели, выявили, что степень
ее агрессивного воздействия на арматуру железобетонных кон-
струкций в отдельных случаях может быть классифицирована
как среднеагрессивная (содержание хлоридов в пересчете на СГ
500—5000 мг/л).

При исследовании состояния эксплуатационной среды были
получены следующие сведения.

В большинстве случаев принудительная вентиляция в тон-
нелях отсутствует. На многих участках образуются «застойные»
зоны, и температурно-влажностный режим здесь полностью оп-
ределяется состоянием теплосети, расположенной в тоннеле.

В основном эксплуатация таких тоннелей происходит при
температуре 18—20 °С и относительной влажности воздуха 65—
90%.

Газообразная среда, в частности, по содержанию СО2 явля-
ется среднеагрессивной по отношению к железобетону (СНиП
2.03.11—85).

В процессе исследования коррозионного состояния конст-
рукций подземных сооружений определили, что при эксплуата-
ции они подвергаются агрессивному воздействию внешней и
внутренней сред. Основное воздействие на конструкции оказы-
вают карбонизация бетона и хлоридная агрессия, причем хло-
ридная агрессия является преобладающей. Карбонизация бетона
наблюдается в течение всего срока службы сооружения. Фронт
распространения хлоридной агрессии появляется после отказа
наружной гидроизоляционной мембраны и имеет место пре-
имущественно по стыкам и швам сопряжений между элемента-
ми конструкции. Срок службы гидроизоляционной мембраны
может быть оценен в 10—15 лет.
Основным видом повреждений плит перекрытий тоннелей
инженерных коммуникаций является коррозия арматуры в реб-
рах жесткости, приводящая к возникновению продольных тре-
щин вдоль стержней арматуры с шириной раскрытия от 0,1 до
10 мм, нарушению сцепления арматуры с бетоном и отколу за-
щитного слоя.

Полученные результаты позволили оценить среднюю ско-
рость коррозии арматуры в конструкциях; она весьма значи-
тельна и составляет 0,11 мм/год. Такая высокая скорость корро-
зии обусловлена небольшой толщиной защитного слоя, значи-
тельной проницаемостью бетона (водопоглощение по массе ко-
леблется от 5,5 до 10,6 % при требованиях СНиП 2.03.11—85
для бетонов нормальной водопроницаемости до 5,7 %), высокой
относительной влажностью воздуха — 65—95 %, а также пере-
менной влажностью бетона [145, 146].

Для получения значений статистических характеристик ар-
гументов, влияющих на коррозию арматуры в конструкциях
тоннелей инженерных коммуникаций было проведено детальное
обследование таких объектов, находящихся в эксплуатации 25 лет
и более. Данные статистической обработки приведены (в каче-
стве примера) на рис. 65—68.

Рис. 65. Гистограмма и кумуля-
тивная кривая толщины защитно-
го слоя бетона

Рис. 66. Гистограмма и кумуля-
тивная кривая глубины карбо-
низации бетона
Рис. 67. Гистограмма и кумуля-
тивная кривая концентрации
хлоридов в бетоне

Рис. 68. Гистограмма и кумуля-
тивная кривая водопоглощения
бетона (косвенная характеристи-
ка проницаемости)

Кроме того, были определены упругие характеристики бе-
тона и когезия его поверхностных слоев: эти параметры допол-
нительно используют для подбора материалов при ремонтных
работах.

Анализ результатов экспериментальных исследований и об-
работка данных из литературных источников показали, что изу-
чаемые случайные аргументы подчиняются нормальному или
логнормальному законам распределения.

Эти законы записаны в интегральном виде:

для нормального распределения

™=йяр

(30)

где и о, — соответственно математическое ожидание и сред-
неквадратичное отклонение величины х;

для логнормального распределения

Р(х)= Г----.— ехр

дХ(52л/2л

(31)
где Ц и (Ь — соответственно математическое ожидание и сред-
неквадратичное отклонение натурального логарифма случайной
величины х. Формулы (30) и (31) использованы при составлении
математической модели. Параметры законов приведены в табл. 53.

Таблица 53

Параметры законов распределения случайных аргументов
модели надежности плит перекрытия

Параметры	Закон	Параметры закона	
		математи- ческое ожидание	среднеква- дратичное отклонение
Диаметр арматуры в началь- ный момент времени с/(0), мм	Нормального распределения	18	0,54
Предел прочности арматуры МПа	То же	392	39
Призменная прочность бетона МПа	—"—	29,95	1,5
Момент, действующий на пли- ту кН-м	—"—	76,2	8,2
Коэффициент карбонизации к, мм/год	Логнормального распределения	4,6	2,4
Толщина защитного слоя по вертикали Ь, мм	То же	15,6	9,6
Толщина защитного слоя по горизонтали мм	—"—	50	6
Время разрушения гидроизо- ляции ?со, лет	Нормального распределения	10	1
Коэффициент диффузии ионов СГТ), мм2/год	Логнормального распределения	323	387
Концентрация ионов СГ в по- верхностном слое бетона С\ % массы цемента	Нормального распределения	1,5	0,6
Скорость коррозии стальной арматуры в карбонизирован- ном бетоне мм/год	То же	0,04	0,012
Окончание табл. 53

Параметры	Закон	Параметры закона	
		математи- ческое ожидание	среднеква- дратичное отклонение
Скорость хлоридной коррозии стальной арматуры в бетоне гсь мм/год	Нормального распределения	0,2	0,06
Скорость коррозии оголенной ар- матуры г, мм/год	То же	0,08	0,026
Скорость хлоридной коррозии оголенной арматуры г, мм/год	—"—	0,25	0,075
Модуль упругости /Г-102, МПа	—"—	310	21
Когезия поверхностных слоев бе- тона, Н/мм"	—"—	2,1	0,3

Проведенные исследования и обработка полученных дан-
ных позволили представить состояние конструкций плит пере-
крытий тоннелей инженерных коммуникаций в виде следующих
категорий технического состояния:

1.	Исправное — выполняются требования действующих
норм и проектной документации. Необходимости в ремонтных
работах нет.

2.	Работоспособное — с учетом фактических свойств мате-
риалов удовлетворяются требования действующих норм, отно-
сящихся к предельным состояниям 1-й группы; требования норм
по предельным состояниям 2-й группы могут быть нарушены,
но обеспечиваются нормальные условия эксплуатации. Защит-
ные свойства бетона по отношению к арматуре на отдельных
участках исчерпаны; необходимо их восстановление, устройство
или восстановление антикоррозионной защиты.

3.	Ограниченно работоспособное — нарушены требования
действующих норм, но отсутствуют опасность обрушения и уг-
роза безопасности работающих. Требуются усиление и восста-
новление эксплуатационных свойств.
4.	Недопустимое — существуют повреждения, свидетельст-
вующие об опасности пребывания людей. Необходимы немед-
ленные страховочные мероприятия: ограничение нагрузок, уси-
ление конструкции и др.

5.	Аварийное — существуют повреждения, свидетельст-
вующие о возможности обрушения конструкции. Требуются
немедленная разгрузка конструкции и устройство временных
креплений (стоек, подпорок, накладок и др.).

Соответствие состояния строительной конструкции одной
из пяти категорий определяется по результатам диагностики и
мониторинга. При этом для установления категории техниче-
ского состояния конструкции подземного сооружения достаточ-
но наличия одного из наиболее опасных повреждений, которое
характеризует эту категорию.

В качестве основных критериев перехода конструкций из
одной категории технического состояния в последующие вплоть
до пятой — аварийной — могут быть приняты динамика воз-
никновения и раскрытия трещин, отслоение защитного слоя бе-
тона под влиянием коррозии арматуры и степень этой коррозии.

Основное требование по обеспечению сохранности конст-
рукций — немедленная ликвидация и недопущение активных
протечек воды в сооружение. Указанное требование в первую
очередь относится к восстановлению герметичности узлов со-
пряжения элементов сборных конструкций. Трудности в обес-
печении доступа к наружным поверхностям элементов конст-
рукций, в том числе к вторичной защите — устройству внешней
гидроизоляционной мембраны, предопределяют выполнение
работ по ликвидации водопроявлений изнутри подземного со-
оружения.

Техническая эксплуатация конструкций тоннеля рассматри-
вается в данной ситуации как случайный процесс накопления
разрушений (старения) и их устранения (ремонта), то есть как
процесс управления надежностью.

За основной параметр была принята несущая способность
конструкции подземного сооружения, а ее надежность опреде-
лена как вероятность безотказности любого ее элемента на за-
данный момент времени. Для оценки безотказности в качестве
312
вероятностных показателей взяты гамма-процентная наработка
до отказа (П]) и средняя наработка до отказа (ГЬ).

Как установлено из экспериментальных и теоретических
исследований, наиболее слабым звеном конструкции тоннелей
является плита перекрытия, поэтому надежность по свойству
безотказности (Нпр) распространяется на нее:

НПр = 1 — Рпр(П[ П1т1|п или П2 Птах),	(32)

где Рпр(П, < Птт или ГЬ < Птах) — вероятность выхода приня-
тых показателей за установленные пределы П,тП или П1Пах.

Для определения пределов Пт;п и Птах использовано полу-
ченное решение обратной задачи. Совмещение по узловым точ-
кам пяти категорий технического состояния конструкций (оце-
ниваются по степени коррозии арматуры К(г)) с тремя группами
риска (оцениваются снижением коэффициента запаса К3(0) по-
зволило установить количественные характеристики, опреде-
ляющие как значения вероятностных параметров рассматривае-
мого процесса, так и пределы безотказности. В результате име-
ем (рис. 69):

1.	Математическое ожидание К3(7) < 33 % (1-я группа риска)
— совмещение с математическим ожиданием К(Г) < 7 % (II кате-
гория технического состояния).

2.	Математическое ожидание 33 % < К3(Г) < 67 % (2-я группа рис-
ка) — совмещение с математическим ожиданием 7 % < К(/) < 15 %
(III категория технического состояния).

3.	Математическое ожидание 67 % < К3(г) < 100 % (3-я группа рис-
ка) — совмещение с математическим ожиданием 15 % < КД) < 25 %
(IV категория технического состояния).

При этом определены пределы безотказности:

•	Птах [необходимый уровень надежности (НУН)] — уро-
вень исчерпания коэффициента запаса К3 = 100 % ;

•	Птн [заданный уровень надежности (ЗУН)] — уровень
исчерпания коэффициента запаса К3 = 67 % ;

•	Ппроф (уровень выполнения только профилактических
мероприятий) — уровень исчерпания коэффициента за-
паса Кз = 33 %.
б	К, = 67 %

Рис. 69. Поля показателей безотказности конструкции подземного
сооружения в процессе эксплуатации для различных уровней надеж-
ности [147]

Разность принятых показателей определяет резерв надежно-
сти (РН) относительно этих уровней.

Анализ полученных при моделировании данных позволил
установить продолжительность эксплуатации плиты перекрытия
тоннелей как для первого проявления отказов по несущей
314
способности ГтахСНУН) = 28,7 года (при у-процентной нара-
ботке до отказа 99 %), так и время средней наработки до отказа
Т’тах(НУН) = 44,8 года (при у-процентном показателе 50 %). При
этом время перехода от ЗУН к НУН (период исчерпания РН) для
указанных у-процентных показателей составляет соответственно
4,3 года и 9,1 года, что устанавливает предельные (прогнози-
руемые) сроки своевременного выполнения ремонтных работ
для соответствующего уровня надежности.

Таким образом, предлагаемая концепция обеспечения за-
данного уровня надежности декларирует: ремонт конструкций
тоннелей не должен рассматриваться ни как экстренное (ава-
рийное) мероприятие, ни как спланированное в заранее назна-
ченные сроки. Ремонт — составная часть процесса эксплуатации
сооружений, и решение о его проведении нужно принимать на
основе результатов диагностики и прогноза, а сроки и необхо-
димость ремонта следует устанавливать в зависимости от ис-
черпания конструкцией резерва надежности.

Нами рассмотрены несколько вариантов технической экс-
плуатации тоннелей. Из анализа этих вариантов как по техниче-
ским, так и по экономическим показателям установлено, что
наиболее целесообразной следует считать эксплуатацию по те-
кущему состоянию (ЭТС), при которой мероприятия по обслу-
живанию и ремонту строятся на основе диагностических обсле-
дований, а в качестве граничного условия принимается заданный
уровень надежности (ЗУН). При этом варианте эксплуатации
выполнение регулярных диагностических обследований позво-
ляет реально оценить конкретную ситуацию, выработать и при-
нять рациональное решение по поддержанию конструкций на
заданном уровне надежности, а также сводит к минимуму веро-
ятность отказов и, следовательно, затраты на ликвидацию их
последствий.

Принятые в качестве основы стратегии эксплуатации конст-
рукций тоннелей концепция обеспечения заданного уровня на-
дежности и основной вариант стратегии — эксплуатация по
текущему состоянию — предполагают, что на любой момент
времени в процессе эксплуатации (по крайней мере от 20 и бо-
лее лет) конструкции подземных сооружений находятся в раз-
личном техническом состоянии и имеют разного рода повреж-
дения.

При таких исходных данных поддержание и восстановление
надежности элементов конструкций следует осуществлять соот-
ветствующими методами, приспособленными к сложившейся
ситуации.

В зависимости от этого выполняемые работы (профилакти-
ческие и/или ремонтные) по состоянию (в общем случае) отно-
сительно любого из уровней надежности во времени включают в
себя своевременные (профилактика, ремонт), отодвинутые (ре-
монт), упреждающие (ремонт), а относительно НУН еще и спе-
циальный вид — запоздалые (ремонт).

Каждый из видов рассмотренных ремонтов выбирается в за-
висимости от технического состояния конструкций и заклады-
ваемого нормируемого уровня надежности, резерв которого
впоследствии реализуется при эксплуатации.

Нормируемый уровень надежности обеспечивается прове-
дением рассмотренных видов ремонта при условии их соответ-
ствия как степени коррозионных повреждений, так и вероятно-
стным показателям надежности конструкции по наработке до
отказа(табл. 54).

Зависимость видов ремонта от показателей
состояния конструкций

Таблица 54

Группа риска кон- струкции	у-процентная наработка до отказа, %	Степень коррозии (относительно среднего значения), %	Вид ремонта для данной группы риска
1	у>50	К<7	Своевременный
		К>7	Упреждающий
	у< 50	К<7	Отодвинутый
		К>7	Упреждающий
2	у> 50	К< 15	Своевременный
		К > 15	Упреждающий
Окончание табл. 54

Группа риска кон- струкции	у-процентная наработка до отказа, %	Степень коррозии (относительно среднего значения), %	Вид ремонта для данной группы риска
2	у< 50	К< 15	Отодвинутый
		К> 15	Упреждающий
3	у >50	К <25	Своевременный
		К >25	Упреждающий
	у< 50	К <25	Отодвинутый
		К >25	Упреждающий

Это соответствие требует приспособленности технологиче-
ских операций к условиям выполнения работ и текущему со-
стоянию конструкции, что позволяет управлять процессом реа-
лизации резерва надежности (рис. 70—73).

Рис. 70. Управление надежностью конструкций в 1-й группе риска:

ТР1 = 26,1 года для у- 50 %; 7р| = 19,5 года для у = 99 %
Рис. 71. Управление надежностью конструкций во 2-й группе риска:

ТР2 = 35,7 года для у = 50 %; ТР2 = 24,4 года для у = 99 %

Рис. 72. Управление надежностью (восстановление РН) конструкций
в 3-й группе риска:

ТРЗ = 44,8 года для у = 50 %; ТРЗ = 28,7 года для у = 99 %
Рис. 73. Восстановление надежности конструкции специальными ви-
дами работ с обязательным усилением (запоздалый ремонт)

В результате проведенных исследований и ремонтных работ
установлено, что это управление обеспечивается различными
технологическими процессами, устраняющими накопленные по-
вреждения в конструкции. Трудоемкость операций и техническая
сложность их выполнения возрастают от одной группы риска
конструкций к последующим. При этом необходимость ведения
работ изнутри тоннельных сооружений, имеющих различные
объемы повреждений, расположение, притоки воды, подвергаю-
щихся разным динамическим воздействиям и пр., также требует
приспособления технологий ремонта к конкретной ситуации. Та-
ким образом, технологии ремонта должны быть конформативными.

Под такими технологиями следует понимать комплекс спе-
циально разработанных процессов и операций, приспособлен-
ных к условиям эксплуатации и обеспечивающих поддержание
конструкций сооружений на заданном уровне надежности с уче-
том их технического состояния.

Схема принятия решений по разработке конформативных
технологических решений представлена на рис. 74.

В зависимости от степени поврежденности конструкций и
группы риска, в которой они находятся, определяется техноло-
гический маршрут конформативных процессов (рис. 75).
Рис. 74. Схема принятия решения при разработке конформативного
технологического процесса

В результате проведенных исследований большого числа
типовых конструкций (более 100 км), разработки различных
технологических процессов, обеспечивающих их ремонт, вы-
полнения ремонтных мероприятий в этих тоннелях можно сде-
лать следующие выводы:

• при обосновании стратегии эксплуатации подземного
сооружения на заданном уровне надежности и разра-
ботке технологий ремонтных работ следует исходить из
принципа вероятностной взаимосвязи механизма оцен-
ки текущего состояния конструкций и изменения их не-
сущей способности во времени. Принцип предусматри-
вает ранжирование конструкций как по категориям тех-
нического состояния, так и по группам риска. При этом
уровень надежности следует определять по свойству
безотказности, а технологии ремонта должны быть при-
способлены к стохастически меняющимся видам повре-
ждений и условиям ведения работ, то есть быть конфор-
мативными;

•	согласно оценке текущего состояния и прогнозирования
эксплуатационной надежности конструкций подземных
сооружений обоснованы и предложены стратегия экс-
плуатации и концепция технологий выполнения ремонт-
ных работ для создания заданного уровня и резерва на-
дежности конструкций. В основу стратегии положены
закономерности изменения конструкций, их требуемый
уровень надежности и конформативные технологические
решения;

•	планирование ремонтных работ и разработка конформа-
тивных технологических решений должны осуществ-
ляться с учетом принципа многофакторной совместимо-
сти, подразумевающего конструктивную, физико-хими-
ческую и технологическую совместимость материалов и
элементов конструкций для обеспечения равнокачест-
венных характеристик элементов конструкций подзем-
ного сооружения в послеремонтный период эксплуата-
ции;

•	основу конформативных технологий ремонта составляют
технологические процессы и операции, которые, образуя
их элементную базу, приспособлены к специфическим
условиям эксплуатации подземного сооружения. В соот-
ветствии с принципом конформативности механизм под-
бора материалов и технологических операций ремонтных
работ должен строиться на основе совместимости ком-
плекса показателей, характеризующих состояние объекта
и используемых технических средств. Кроме того, все
технические решения должны вытекать из общей кон-
цепции, лежащей в основе стратегии ремонтных работ по
текущему состоянию конструкций подземных сооруже-
ний [146, 147].
1 группа риска

2 группа риска

Рис. 75. Технологические маршруты конформативных процессов
3 группа риска
3.7.	НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ
ДЛЯ РЕМОНТНЫХ РАБОТ

В последние годы в странах ЕЭС в отличие от нашей стра-
ны активно разрабатывали и согласовывали систему норматив-
ных документов в области ремонта и защиты железобетонных
конструкций (ОШ ЕЙ 1504). Наличие этих документов должно
обеспечивать необходимый уровень качества ремонтных работ,
используемых материалов и пр. Опубликованные после много-
летних исследований и согласований стандарты рассматривают
следующие вопросы:

•	диагностика конструкций до и после выполнения ре-
монтных работ;

•	выявление причин разрушения:

•	установление целей защиты и ремонта;

•	разработка технологических решений и стратегии вы-
полнения работ;

•	определение свойств материалов и их подбор для произ-
водства работ;

•	ремонт нарушений на участках железобетонных конст-
рукций, вызванных механическими и биохимическими
факторами, неправильным выбором технологии строи-
тельных работ и материалов;

•	защита и ремонт бетонных конструкций для замедления
протекания реакции щелочи цемента с наполнителем;

•	обеспечение необходимой несущей способности ремон-
тируемых конструкций путем замены удаленного «старо-
го» бетона на новый; замена старой и установка новой
и/или дополнительной арматуры;

•	заполнение полостей, трещин и пор в конструкциях;

•	обустройство гидроизоляционной защиты как неотъем-
лемой части ремонта;

•	защита и ремонт горизонтальных железобетонных кон-
струкций промышленных и транспортных сооружений;

•	методы и способы проведения ремонта, усиления и за-
щиты;
•	определение требований по эксплуатационному уходу
после защиты и ремонта.

Выбор материалов для производства работ в нормативах
осуществляется в зависимости от предполагаемых целей ис-
пользования, что в свою очередь связано с принятием проектно-
конструкторских и технологических решений. При этом как
проектировщику, так и производителю работ передается полная
свобода в принятии решения, что влечет за собой и высокую
меру ответственности.

Основные достижения разработки основополагающих до-
кументов последних лет состоят в признании важности решения
задач по эксплуатации и ремонту сооружений.

В основе решения задач лежит диагностика и разработка
стратегии эксплуатации и ремонта сооружений с учетом оценки
их состояния и мониторинга.

Итогом многолетних работ стали рекомендации В1ЬЕМ
124-8КС и стандарты О1М и В8 ЕМ 1504, части 1—10 «Мате-
риалы и системы для защиты и ремонта бетонных конструк-
ций», которые практически полностью приняты. Состояние их
по данным СЕМ* на 2008 г. приведено в табл. 55.

Таблица 55

Состояние нормативной базы
по ремонту железобетона (ЕМ-1504)

Норматив	Назначение	Состояние документов
ЕМ 1504, часть 1	Общие принципы и опреде- ления	Э1М ЕМ — принят 10.2005  В8 ЕМ — принят 01.2006
ЕМ 1504, часть 2	Защита поверхности	О1М ЕМ — принят 01.2005  В8 ЕМ —принят 12.2004
ЕМ 1504, часть 3	Конструкционный и некон- струкционный ремонт	Э1М ЕМ — принят 03.2006  В8 ЕМ — принят 02.2006
ЕМ 1504, часть 4	Сцепление (склеивание) конструкции	ОШ ЕМ — принят 02.2005 В8 ЕМ — принят 01.2005

* СЕМ — Комитет по европейским нормам.
Норматив	Назначение	Состояние документов
ЕМ 1504, часть 5	Инъецирование бетона	ЭШ ЕН — принят 03.2005 В8 ЕЙ — принят 01.2005
ЕМ 1504,	Обработка укрепляющим	Э1И ЕЙ — принят 11.2006
часть 6	раствором для анкеровки арматуры или для заполне- ния наружных пустот и по- лостей	В8 ЕЙ — принят 09.2006
ЕМ 1504,	Предотвращение коррозии	ЭТИ ЕЙ — принят 11.2006
часть 7	арматуры	В8 ЕЙ — принят 09.2006
ЕМ 1504,	Контроль качества и оценка	ЭТИ ЕЙ — принят 02.2005
часть 8	соответствия (нормативам)	В8 ЕЙ — принят 11.2004
ЕМУ 1504,	Общие принципы примене-	ЭТИ ЕЙ — принят 11.2008
часть 9[2]	ния материалов и систем	В8 ЕЙ — на стадии подго- товки
ЕМ 1504,	Применение материалов и	Э1И ЕЙ — принят 05.2004
часть 10	систем на месте работ и кон- троль качества выполнения работ	В8 ЕЙ — принят 01.2004

Эти нормативы определяют подход к выбору материалов,
методов и технологий для выполнения ремонтных работ. К не-
которым методам относятся: восстановление защитного слоя
бетона; пропитка конструкции; введение ингибиторов коррозии;
нанесение различных покрытий; замещение обычной стали в
бетоне на нержавеющую или композиционные материалы; тор-
кретирование конструкций; применение электрохимических ме-
тодов защиты; катодная защита железобетона; обеспечение дол-
говечности эксплуатационных качеств.

Согласно части 9 ЕМ 1504, материалами и системами мате-
риалов для защиты и ремонта конструкций могут быть покры-
тия, ремонтные строительные растворы, инъекционные составы
и их композиции. Сегодня существуют различные принципы и
326
методы использования этих материалов и технических решений
в ремонте железобетона.

Например, в круг вопросов, охватываемых Европейским
стандартом (ЕМ 1504, часть 9), входят:

•	необходимость проведения обследований, испытаний и
оценки состояния конструкций до ремонта, во время и
после ремонта;

•	защита от влияния определенных условий внешней сре-
ды и химических веществ, а также ремонт дефектов, вы-
званных этим влиянием;

•	ремонт дефектов, возникших по таким причинам, как меха-
нические повреждения, неравномерная усадка, нагружение,
биологическое воздействие, ошибки при строительстве или
использование неподходящих строительных материалов;

•	защита и ремонт для уменьшения скорости протекания
реакции между щелочными составляющими цемента и
кремнеземом заполнителя;

•	обеспечение требуемой несущей способности при ре-
монте:

путем замены или добавления замоноличенной или
наружной арматуры;

посредством заполнения наружных пустот между эле-
ментами конструкции для создания сплошности этой
конструкции;

•	обеспечение требуемой несущей способности с помощью
замены или дополнительной укладки бетона;

•	нанесение гидроизоляционной мембраны как составной
части защиты и ремонта;

•	защита и ремонт дорожной одежды, взлетно-посадочных
полос, твердых покрытий и полов как составная часть
защиты и ремонта;

•	методы защиты и ремонта, в том числе:
обработка трещин;

восстановление пассивного состояния арматуры;

снижение скорости коррозии арматуры за счет огра-
ничения содержания влаги;
снижение скорости коррозии арматуры посредством
использования электрохимических методов;

осуществление контроля за коррозией арматуры с по-
мощью покрытий.

Основу выбора материалов и систем составляют 11 принци-
пов защиты и ремонта. Они основаны на химических и физиче-
ских законах, которые позволяют предотвращать или стабили-
зировать химические, физические процессы разрушения бетона
или электрохимические процессы коррозии арматуры. Эти 11
принципов и связанные с ними методы защиты и ремонта, отра-
женные в Европейском стандарте ЕМ 1504, в обобщенной форме
представлены в табл. 56.

Таблица 56

Принципы и методы защиты и ремонта в случае
дефектов бетона и коррозии арматуры

Принцип и его аббревиатура	Воздействие	Методы защиты и ремонта
1. Защита от проникновения агрессивных веществ (Р1)	Снижение или предотвращение проникновения веществ, оказы- вающих вредное воздействие	1.1.	Пропитка бетона  1.2.	Покрытие поверхности, обладающее/не обладающее способностью перекрывать тре- щины  1.3.	Локальный бандаж трещин  1.4.	Заполнение трещин  1.5.	Обустройство трещин в швы  1.6.	Возведение наружных гид- роизоляционных экранов  1.7.	Нанесение гидроизоляци- онных мембран
2. Регулирова- ние влажности (МС)	Регулирование и сохранение содер- жания влаги в бе- тоне в пределах определенного ди- апазона значений	2.1.	Гидрофобная пропитка  2.2.	Покрытие поверхности  2.3.	Укрывание поверхности  2.4.	Электрохимическая обра- ботка
Принцип и его аббревиатура	Воздействие	Методы защиты и ремонта
3. Восстанов- ление бетона (СК)	Восстановление исходной формы и функции бетона, изначально состав- лявшего элемент конструкции или сооружения	3.1.	Укладка раствора вручную  3.2.	Подливка бетона  3.3.	Нанесение бетона или рас- твора способом набрызга  3.4.	Замена элементов
4. Упрочнение конструкций (38)	Повышение или восстановление несущей способ- ности элемента бетонной конст- рукции или со- оружения	4.1.	Добавление/замена внут- ренних/внешних арматурных стержней  4.2.	Установка химически за- крепляемых стержней в отвер- стия, пробуренные в конструк- ции  4.3.	Приклеивание стальных и углепластиковых пластин  4.4.	Добавление конструктивно- го бетона/раствора  4.5.	Инъектирование в трещины и пустоты  4.6.	Заполнение трещин и пус- тот  4.7.	Преднапряжение — натя- жение арматуры на бетон
5. Физическая стойкость (Р8)	Повышение стой- кости к физиче- скому или меха- ническому воздей- ствию	5.1.	Нанесение различных по- крытий  5.2.	Пропитка бетона  5.3.	Использование упрочненно- го верхнего слоя
6. Стойкость к воздействию химических веществ (КЗ)	Повышение стой- кости бетонной поверхности к раз- рушениям, вызван- ным химическим воздействием	6.1.	Нанесение различных по- крытий  6.2.	Пропитка бетона  6.3.	Использование упрочнен- ного верхнего слоя
Принцип и его аббревиатура	Воздействие	Методы защиты и ремонта
7. Сохранение или восстанов- ление пассив- ного состояния металла (КР)	Создание условий, при которых обес- печивается под- держание пассив- ного состояния поверхности ме- талла в бетоне или ее возвращение к такому состоянию	7.1.	Увеличение толщины за- щитного слоя путем укладки дополнительного количества бетона/раствора  7.2.	Замена загрязненного хло- ридами или карбонизированно- го бетона  7.3.	Восстановление щелочно- сти карбонизированного бетона электрохимическим способом 7.4. Восстановление щелочно- сти карбонизированного бетона диффузионным способом  7.5.	Удаление хлоридов из бе- тона электрохимическим спо- собом  7.6.	Ограничение содержания влаги за счет нанесения покры- тий или пропитки
8. Повышение электрического удельного со- противления (Ж)	Создание условий, при которых про- исходит уменьше- ние влажности бетона	8.1.	Уменьшение влаги с помо- щью нанесения покрытий  8.2.	Уменьшение влаги посред- ством устройства облицовки
9. Катодный контроль (СС)	Создание условий, при которых по- тенциально катод- ные участки арма- туры не смогут инициировать анодную реакцию	9.1. Снижение доступа кисло- рода путем пропитки или нане- сения поверхностного покры- тия
10. Катодная защита* (СР)	Создание условий, при которых при- останавливается коррозия армату- ры в бетоне	10.1. Устройство системы, обеспечивающей подведение к арматуре соответствующего электрического потенциала
Принцип и его аббревиатура	Воздействие	Методы защиты и ремонта
11. Контроль за анодными уча- стками (СА)	Создание условий, при которых по- тенциально анод- ные участки арма- туры не смогут принимать участие в коррозионной реакции	11.1.	Нанесение на арматуру цинкосодержащих покрытий  11.2.	Нанесение на арматуру изоляционных покрытий барь- ерного типа  11.3.	Нанесение на бетон инги- биторов коррозии, которые пе- нетрируют к арматурному кар- касу
* Освещается в Европейском стандарте ЭШ ЕМ 12696-1.		

Разделы стандартов технических данных ЕМ 1504, части 2—
7 определяют эксплуатационные характеристики конкретного
семейства материалов и систем, которые соотносятся с принци-
пами, методами защиты и ремонта, описанными в части 9.

Для контроля за качеством материалов вводят понятие
«идентификационное испытание». Его осуществляют для про-
верки требуемого свойства материала или системы с точки зре-
ния стабильности производства. Требования обычно формули-
руют в рамках соответствия данного свойства определенному
процентному содержанию заявленной величины, которое обес-
печивается фирмой-производителем. Проводят эксплуатацион-
ное испытание, позволяющее непосредственно проверить тре-
буемое свойство материала или системы, отраженное в техниче-
ских условиях его эксплуатационных качеств в процессе нане-
сения и использования.

В то время как часть 9 посвящена принципам использова-
ния материалов и систем, в части 10 рассматриваются вопросы
их применения на стройплощадке и контроля качества. Круг
этих вопросов можно определить следующим образом:

•	подготовка бетона или арматуры перед укладкой мате-
риалов и систем;
•	минимальные требования к условиям внешней среды при
хранении и укладке материалов и систем;

•	контроль за качеством выполнения ремонтных работ.

Каждый стандарт технических данных включает в себя
«Приложение», содержащее пункты, которые непосредственно
относятся к положениям «Директивных указаний по строитель-
ным материалам». В них определяются эксплуатационные ха-
рактеристики, которые должны освещаться в стандарте, наряду
с соответствующими требованиями.

Долговечность сцепления конструкционных материалов в
ремонтной системе характеризуется основополагающими пока-
зателями: прочностью сцепления (адгезией), прочностью при
сдвиге, прочностью при сжатии, усадкой/расширением, удобо-
укладываемостью, чувствительностью к воде, модулем про-
дольной упругости, коэффициентом температурного расшире-
ния, температурой стеклования, долговечностью и др.

«Приложение» содержит также информацию о системах ат-
тестации соответствия нормам, включая постановку задач для
производителя в отношении испытаний предварительного типа
и заводского контроля за технологическими процессами, а также
для утвержденной организации в отношении сертификации за-
водского контроля за технологическими процессами [148,149].

Введение этих документов в практику ремонтных работ и
их адаптация для различных стран позволит упорядочить произ-
водство работ, сократить расходы и улучшить экологическую
ситуацию. Следует отметить, что разработанные европейские
нормативы в своей основе имеют много общего с нормативами
Американского института бетона и Международного института
по ремонту бетона. Автор в течение 20-летней практической ра-
боты при ремонте различных сооружений руководствовался ре-
комендациями указанных нормативов, поэтому считает целесо-
образным использование их и в нашей стране.
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТ
ПО РЕМОНТУ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
КОНСТРУКЦИЙ

ГЛАВА 4

4.1.	ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЙ РЕМОНТ
КОНСТРУКЦИЙ

Обычно такой ремонт не требует удаления поврежденного
бетона и ограничивается нанесением различных пропиток и по-
крытий, обеспечивающих вторичную защиту бетона.

Условия использования материалов, применяемых для на-
несения покрытий при ремонте различных сооружений, всегда
различаются как по качеству субстрата, так и по воздействию с
окружающей средой, что может привести к тому, что материа-
лы, пригодные в одной ситуации, могут оказаться не пригодны-
ми к использованию в другой ситуации, схожей с ней. Поэтому
делаются многочисленные попытки классифицировать техноло-
гические решения и рекомендации по подбору материалов, ис-
ходя из их свойств и возможностей применения.

Сами технологические решения довольно просты: на по-
верхность конструкций наносятся краски, пропитка или покры-
тия. Обычно это осуществляется в помощью механизированных
или ручных покрасочных агрегатов, которые используются для
нанесения на поверхность бетонных и каменных конструкций
низковязких составов, чаще всего щелочных агентов на водной
основе, гидрофобизиционных составов на водной или органиче-
ской основе и эпоксидных составов.

Пропитки или покрытия наносятся на подготовленную
сухую поверхность с влажностью не более 4—5 % при положи-
тельной температуре. Расход составов может быть различным.
Во многом он зависит от степени водопоглощения и пористости
субстрата.

При наличии плотного бетона с открытой пористостью ме-
нее 5 % расход обычно варьируется от 0,3 до 1 л/м2. Особое ме-
сто в профилактических мероприятиях занимает нанесение на
поверхность конструкций защитных покрытий на цементной
основе.

Эта технология позволяет производить обработку влажной
и даже фильтрующей пары воды и влагу конструкции. Толщина
покрытий может быть различной: от 1,5 до 20 мм и более. Соот-
ветственно и расход материалов изменяется от 3 до 40 кг/м2 и
более. Тонкие покрытия (1,5—3 мм) обычно наносятся для
обеспечения защиты от воздействия углекислого газа или в це-
лях гидроизоляции. Покрытия большей толщины могут высту-
пать в роли высокощелочных структур, обеспечивающих повы-
шение рН защитного слоя бетона. Нанесение таких покрытий в
значительных объемах обеспечивается с помощью установок
«мокрого» торкретирования. Обычно для этих целей использу-
ются различные установки, оснащенные насосами шнековой по-
дачи. Крупность наполнителя чаще всего не превышает 2 мм, но
при значительной толщине она может быть большей (до 5 мм).

При использовании профилактических мероприятий увели-
чивается межремонтный период для промышленных и инженер-
ных сооружений, уменьшается скорость физического износа ка-
питальных конструкций.

4.2.	РЕМОНТ ПРИ КАРБОНИЗАЦИИ
БЕТОНА

Наиболее простой способ ремонта железобетонных конст-
рукций — ликвидация повреждений, полученных в результате
карбонизации. Процесс коррозии арматуры при карбонизации
протекает «однородно» с отсутствием явления питтинга. Следу-
ет отметить, что коррозия металла на воздухе протекает медлен-
но и ее скорость составляет около 5 мкм/год, тогда как в услови-
ях воздействия агрессивных сред индустриальных предприятий,
где углекислый газ имеется в значительном объеме, она может
достигать более 100 мкм/год. Например, в коллекторных тонне-
лях инженерных коммуникаций, в зонах под основными транс-
портными магистралями скорость карбонизации доходит до 2—
3 мм/год, а скорость коррозии металла после раскрытия трещин
достигает 0,5 мм/год. Содержащийся в воздухе углекислый газ,
проникающий в бетон при наличии влаги, может снизить рН с
13 до 8,5. Активнее всего его воздействие ощущается при отно-
сительной влажности воздуха 50—75 %. Газообразные оксиды
азота и серы, содержащиеся в загрязненной атмосфере городов и
промышленных предприятий, также ускоряют продвижение
фронта карбонизации и могут снизить рН бетона еще ниже.

Принципы ремонта конструкций, которые имеют наруше-
ния, вызванные карбонизацией, основаны поэтому на восста-
новлении пассивации металла за счет повышения щелочности
бетона, а также замедления скорости развития коррозии при
увеличении электролитического сопротивления или высушива-
нии конструкции.

В том случае, если содержание влаги в бетоне соответствует
состоянию равновесия (20 °С, 60—70 %, 760 мм рт. ст.), то дос-
таточным условием защиты бетона от карбонизации является
его поверхностная профилактическая обработка, например гидро-
фобизация. Возможно дополнить это мероприятие нанесением
защитного покрытия, стойкого к воздействию углекислого газа.

Если восстановить качество конструкции путем профилак-
тических мер нельзя, то чаще всего выполняется локальный ре-
монт, предусматривающий удаление нарушенного бетона и са-
нацию арматурного каркаса.

При проектировании локальных ремонтных работ в соору-
жениях, подверженных карбонизации, происходящей под воз-
действием углекислого газа, необходимо учитывать следующие
возможные виды дефектов и повреждений железобетонных кон-
струкций:

•	недостаточный защитный слой бетона;

•	защитный слой бетона подвержен карбонизации, но ее
скорость перемещения к арматурному каркасу замедля-
ется или мала. Металл арматурного каркаса находится в
пассивном состоянии;

•	защитный слой бетона карбонизирует с высокой скоро-
стью, но его фронт не дошел до арматурного каркаса.
Металл арматурного каркаса находится в пассивном со-
стоянии;

•	защитный слой бетона прокарбонизировал полностью.
Металл арматурного каркаса находится на начальной
стадии коррозии;

•	защитный слой бетона прокарбонизировал полностью.
Металл арматурного каркаса сильно корродирует.
При анализе результатов диагностики конструкций, под-
верженных карбонизации, для подсчета объемов, стоимости и
выбора технологии производства работ необходимо ответить на
следующие вопросы:

1)	будут ли происходить восстановление щелочности бето-
на и пассивация арматуры при наличии диффузии гидроксиль-
ных ионов из массива бетона поврежденной конструкции в кар-
бонизированный слой (диффузия изнутри)? То есть достаточно
ли щелочи содержит бетон глубже зоны карбонизации?

2)	можно ли добиться восстановления щелочности бетона
нанесением на поверхность цементного покрытия или подщела-
чивателя (диффузия извне)?

3)	имеются ли возможности ускорить или улучшить процесс
восстановления щелочности в бетоне?

4)	возможен и эффективен ли способ уменьшения скорости
коррозии арматуры за счет высушивания бетона и увеличения
его электросопротивления?

5)	целесообразно ли применение методов электрохимиче-
ской защиты?

Если хотя бы на некоторые из указанных вопросов получе-
ны положительные ответы, то объем бетона, подлежащего уда-
лению при подготовке к ремонту, объемы очистки арматуры и
поверхности конструкции могут быть значительно уменьшены.
Это особенно важно, так как подготовительные работы при вы-
полнении ремонта железобетона могут составлять до 80 % об-
щего объема и стоимости. Они отличаются высокой трудоемко-
стью, а применение многих способов подготовки поверхности
часто приводит к накоплению микротрещин в субстрате, что
способствует снижению долговечности как ремонта, так и со-
оружения.

4.2.1.	Восстановление щелочности бетона

Восстановление щелочности карбонизированного бетона,
как наиболее щадящий метод производства работ, может быть
обеспечено несколькими способами. Отметим наиболее часто
используемые: восстановление щелочности за счет нанесения на
338
поверхность бетона жидкого подщелачивающего агента или до-
полнительного штукатурного слоя; подщелачивание изнутри,
которое возможно при ремонте массивных конструкций; элек-
трохимическое подщелачивание, которое получило распростра-
нение в последнее время.

По литературным источникам и данным практики, первый
метод экономичен, он позволяет избежать трудоемких процес-
сов удаления и транспортировки бетона, второй метод приме-
ним только при ремонте массивных железобетонных конструк-
ций, а третий требует значительных затрат и наличия квалифи-
цированных специалистов, но при определенных условиях мо-
жет быть очень эффективным.

Подщелачивание бетона осуществляется и нанесением на
его поверхность специальных высокощелочных растворов (гид-
роксидов металлов), которые под воздействием осмотических
сил всасываются в конструкцию. Однако образующийся щелоч-
ной буфер действует незначительный период времени (2—3 го-
да), поэтому вместе с этим способом рекомендуется наносить
поверхностное покрытие с высоким сопротивлением к проник-
новению СОг-

Использование жидкого щелочного агента при искусствен-
ном подщелачивании, которое применялось нами при работах в
тоннелях, при его расходе 1 л/м2 давало удовлетворительный
результат на 3 года эксплуатации, после чего рН в зоне арма-
турного каркаса опять опустилась до 9 (рис. 76).

Восстановление щелочности может произойти и при нане-
сении на поверхность бетона дополнительного штукатурного,
бетонного, набрызг-бетонного или торкретного слоев. Нами ус-
пешно выполнялось подщелачивание поверхности бетона при
нанесении слоев штукатурки и торкрета на поверхность конст-
рукций после их локального ремонта. Толщина штукатурного
слоя обычно не превышала 2 см. После 5 лет эксплуатации ре-
зультаты оказались удовлетворительными и рН бетона на уров-
не арматурных стержней не снизилась ниже 9,5 [29].

Уменьшения скорости карбонизации можно добиться, если
дополнительно к штукатурному покрытию на поверхность бето-
на нанести покрытие с высоким сопротивлением диффузии СО2
Рис. 76. Восстановление щелочности из не подвергшегося карбониза-
ции подстилающего слоя бетона (изнутри), а также из дополнитель-
ного бетонного слоя (извне):

1 — граница карбонизации; 2 — перемещение щелочных ионов из покры-
тия (извне) и изнутри бетона; 3 — граница карбонизации после подщела-
чивания с рН = 9; 4 — арматура; 5 — щелочное покрытие; 6 —
поверхность конструкции

( 5дСО2 > 50 м). Поверхностное покрытие на акриловой основе как
наиболее доступное, наносимое методом распыления или ки-
стью, проявляет эффективную способность противодействовать
карбонизации.

При ремонте массивных железобетонных конструкций про-
цесс карбонизации можно также остановить укладкой защитно-
го поверхностного слоя и даже нанесением на поверхность про-
стой краски, которые препятствуют проникновению СОг. В этом
случае при высокой щелочности внутренних слоев бетона ионы
ОН- перемещаются в карбонизационную зону и подщелачивают
бетон (рис. 77). Это справедливо, если границы начальной кар-
< 20 мм

Рис. 77. Подщелачивание изнутри конструкции:

1 — противокарбонизационное покрытие; 2 — прокарбонизированный
слой; 3 — граница карбонизации после подщелачивания; 4 — арматура; 5 —
граница начальной карбонизации; 6 — перемещение щелочных ионов из
бетона в зону карбонизации; 7 — поверхность конструкции

бонизации находятся менее чем на 20 мм за стержнями в глубь
арматурного каркаса, а коррозия арматуры отсутствует или име-
ет минимальные объемы.

4.2.2.	Восстановление щелочности с помощью
электрохимического подщелачивания бетона

Процесс подщелачивания можно интенсифицировать, если
установить на поверхности бетона анод в виде сетки и, используя
арматурный каркас как катод, подключить к системе напряже-
ние. В этом случае проникающая способность подщелачивающего
раствора будет увеличиваться под воздействием электролитиче-
ских осмотических сил.

С течением времени происходит насыщение бетона щелоч-
ным раствором, выходящее за пределы защитного слоя бетона.
В результате этого водородный показатель бетона восстанавли-
вается практически до исходного состояния, превышающего
11,5, после чего корректируется и устанавливается на уровне
примерно 10,5.

Сетка на поверхности бетона, используемая как анод, по-
крывается целлюлозной основой, пропитанной высокощелоч-
ным электролитом, в качестве которого обычно используется
карбонат натрия (кальцинированная сода) или гидроксиды ме-
таллов.

Если происходит полная пропитка щелочным раствором за-
щитного слоя, о чем свидетельствует контрольная обработка бе-
тона фенолфталеином, то ток отключается, а внешний анод вме-
сте с массой электролита снимается и удаляется в отходы [127].

Схема устройства системы подщелачивания конструкций
приведена на рис. 78. Скорость коррозии арматуры при такой
обработке бетона уменьшается в 5—10 раз.

Время подщелачивания конструкций под воздействием по-
стоянного тока обычно составляет 7—14 дней.

Процесс восстановления щелочности дает хорошие резуль-
таты, а бетон после такой обработки трудно поддается вторич-
ной карбонизации.

Последнее связано с тем, что электрохимическое подщела-
чивание оказывает стойкое, практически постоянное воздейст-
вие на бетон, так как карбонат натрия, переместившийся в него,
вступает в реакцию с СОг. Кроме того, под воздействием элек-
трического поля происходит реакция металла в бетоне с ионами
натрия с образованием гидроксида натрия, который в свою оче-
редь вступает в реакцию с СО2 с образованием карбоната натрия.

После электрохимической обработки бетона обычно не тре-
буется никакого ухода за конструкцией. Однако в том случае,
если сооружение находится в неблагоприятных условиях (возмож-
ность заражения хлоридами, значительный объем воздействия
СОг и т.д.), рекомендуется размещать в конструкции электроды
342
Рис. 78. Подщелачивание железобетонных конструкций под воздейст-
вием электрического поля:

1 — источник постоянного тока напряжением 10—50 В; 2 — бетон; 3 —
арматурный каркас (катод); 4 — перемещение щелочного электролита; 5
— щелочной электролит (карбонат натрия); 6 — сетка (анод); 7 —
деревянный маяк, установленный с помощью пластикового анкера; 8 —
вскрытый участок арматурного каркаса

сравнения, которые обеспечивают временной контроль за со-
стоянием постройки.

Плотность тока при восстановлении щелочности чаще всего
устанавливают на уровне 1,0 А/м2 поверхности бетона. Полный
электрический заряд во время восстановления щелочности со-
ставляет 70—200 А-ч/м2 поверхности бетона [29, 62, 150].

Перед обработкой конструкции следует учитывать, что в про-
цессе восстановления щелочности бетона с применением метода
электрохимического подщелачивания между анодом и катодом воз-
никает напряжение постоянного тока от 10 до 50 В, а при этом по-
тенциал стали выходит за уровень, при котором возможно выделе-
ние водорода. Высокопрочные сорта сталей, которые используются
при предварительном напряжении арматуры, способны улавли-
вать атомы водорода, образующиеся при электродной реакции
на поверхности металла во время электрохимической обработки.

Атомы водорода задерживаются в местах дефектов и тем
самым способствуют ослаблению стали, приводящему к водо-
родному охрупчиванию. Обычная сталь не способна удерживать
атомы водорода и не подвержена водородному охрупчиванию.

Следовательно, для предварительно напряженного железо-
бетона с высокопрочными элементами напрягаемой арматуры
использование электрохимических методов не рекомендуется.

Кроме охрупчивания напряженной арматуры при электрохими-
ческой обработке бетона существует опасность усиления реакции меж-
ду щелочными составляющими цемента и кремнеземом заполнителя.

Весьма вероятно, что при работах на напряженных конст-
рукциях вследствие возможного водородного охрупчивания и
реакции между щелочными составляющими цемента и кремне-
земом заполнителя этот способ не составит значительной кон-
куренции локальному ремонту.

Кроме того, при воздействии электрического тока может про-
исходить нарушение сцепления арматуры с бетоном. Однако такой
процесс, по данным исследований, носит временный характер и
после окончания работ сцепление восстанавливается.

Результаты испытаний, выполненных при различной плот-
ности тока и величине заряда, проводимых при подщелачива-
нии, показали, что по окончании работ сцепление арматуры с
бетоном оставалось на необходимом уровне [29, 62, 63].

Согласно исследованиям, при электрохимической обработ-
ке бетона увеличивается общая пористость как у анода, так и у
катода. Это увеличение происходит в результате растворения
структур (портландит и эттрингит), первоначально находивших-
ся в наиболее мелких, капиллярных порах размерами от 0,05 до
5 мкм [151].

Экономичность применения электрохимических методов
снижается, если арматура в бетоне не связана в единый каркас
или защитный слой бетона недостаточный.

Если над арматурой находится слой бетона недостаточной
толщины, то на его поверхность следует нанести покрытие на
344
цементной основе, которое выполнит защитные функции. Ис-
пользование таких покрытий, укладываемых на бетон с целью
предохранения его от воды и углекислого газа, вообще является
серьезной альтернативой электрохимическим методам [83,115].

4.2.3.	Локальный ремонт бетона

Если границы карбонизации заходят на глубину менее чем в
20 мм в глубь арматурного каркаса, а коррозия арматуры имеет
незначительные объемы, то необходимо удалить весь защитный
слой бетона до арматуры, заменив его плотным цементно-песча-
ным раствором, торкретом или набрызг-бетоном (рис. 79).

Поверхность нового покрытия
Поверхность «старого» бетона
Граница карбонизации

Граница удаленного бетона

Ремонтный раствор
(торкрет или набрызг-бетон)
Зона откола бетона
при коррозии арматуры

Рис. 79. Локальный ремонт бетона, вызванный карбонизацией и кор-
розией арматуры. Граница карбонизации — менее чем в 20 мм в
глубь за арматуру:

#1 > Аф > 20 мм; гк-р — глубина максимальной карбонизации в конце
заданного срока службы; $2 — технологическое расстояние от арматурного
стержня до стенки выемки бетона, $2 = 20 мм; а2 — защитный слой бетона;

аз < 20 мм
Наносимый на бетон новый защитный слой и в этом случае
должен иметь высокую степень сопротивления к проницаемости
СО2. Если толщина или качество поверхностного слоя не будет
соответствовать этому требованию, то необходимо предвари-
тельно нанести на очищенную арматуру покрытие, стойкое к
диффузии СО2. В том случае, если коррозия металла протекает
активно, потребуется удалить весь бетон за арматурными стерж-
нями на глубину более 20 мм, затем очистить арматуру и нанес-
ти вокруг нее защитное покрытие (рис. 80) [29].

Следует отметить, что технологические параметры произ-
водства работ (51 и 52) определяются только удобством обработки

---------Поверхность бетона

--------- Граница карбонизации

---------Граница удаленного бетона
и укладки ремонтного состава

А-А

Ремонтный раствор
(торкрет или набрызг-
бетон)

Покрытие арматуры

Рис. 80. Ремонт карбонизированного бетона со вскрытием и защитой
арматуры:

а\ — восстановленный защитный слой бетона; 51] — технологическая
глубина вскрытия арматуры, = 20 мм; — технологическое расстояние
вскрытия, 82 - 20 мм
арматурных стержней от ржавчины, нанесения вокруг них раз-
личных покрытий и ремонтных составов. Так как основной объ-
ем работ подобного типа выполняется вручную, то зазор в 20 мм
и более нужен для обеспечения доступа руки рабочего к внутрен-
ней поверхности арматурных стержней. В США, например, ми-
нимальный зазор определяется в 19 мм (3/4"), что на 6 мм (1/4")
больше максимального размера заполнителя в ремонтном соста-
ве. В европейских нормах эта величина округлена до 20 мм [94].

После выполнения локального ремонта может возникнуть
ситуация, которая приведет к продолжению электрохимической
коррозии арматуры (рис. 81, 82). Например, плотность ремонт-
ного раствора может значительно превышать плотность бетона.
Кривая «а» на диаграмме Эванса изображает анодную реакцию,
графики «К1», «Кг» представляют собой отображение катодной
реакции для участков стали, поверх которых находится: для «кр>
— «старый» бетон, для «к2» — ремонтный состав.

Рис. 81. Диаграмма Эванса. Изменение электрохимического потенциала
на арматурном стержне, когда плотный ремонтный раствор локаль-
ного ремонтного участка окружен «старым» поризованным бетоном:
а — кривая окислительной (анодной) реакции арматуры; К| — график
восстановительной (катодной) реакции арматуры на участках «старого»
поризованного бетона; к2 — график восстановительной (катодной) реак-
ции арматуры на участках плотного ремонтного состава; 1 — разность
электрических потенциалов для «старого» бетона (ЕСб) и плотного ремонт-
ного раствора (Ерр); /Сб — плотность тока «старого» бетона; /рр —
плотность тока ремонтного раствора
1

2

Рис. 82. Образование разницы электрохимических потенциалов в ар-
матуре при восстановлении железобетона плотным ремонтным со-
ставом:

1 — «старый» поризованный бетон; 2 — плотный ремонтный раствор;
3 — арматурный стержень

Поскольку «старый» бетон, примыкающий к отремонтиро-
ванному участку, имеет более высокую пористость и кислород-
ная проницаемость является значительной, потенциал коррозии
арматуры «старого» бетона (ЕСб) больше, чем потенциал ре-
монтного раствора (Ерр). Разность электрических потенциалов
Есб-Ерр отражает величину электрохимической несовместимо-
сти используемых материалов с бетоном [62].

В данном случае имеет место образование кислородного
электрохимического коррозионного макроэлемента. Коррозия
арматурной стали будет происходить в зоне, где выполнены ре-
монтные работы.

Для снижения влияния электрохимической несовместимо-
сти материалов необходимы меры определенного порядка: ис-
пользование сходных по своим свойствам с субстратом ремонт-
ных составов, нанесение поверхностного покрытия, усредняю-
щего или уменьшающего поступление кислорода к арматуре.
Если есть возможность, то на период эксплуатации на отремон-
тированную конструкцию нужно нанести специальное покры-
тие, обеспечивающее защиту от воздействия углекислого или
другого газа, приводящего к карбонизации. Наличие такого по-
крытия обеспечит одинаковую проницаемость поверхности как
«старого» бетона, так и ремонтного состава. Однако заказчики
часто из-за экономии не разрешают наносить такое покрытие, не
понимая, что его отсутствие приведет к дополнительным затра-
там в будущем.
4.3.	РЕМОНТ БЕТОНА, ЗАРАЖЕННОГО
ХЛОРИДАМИ

Одна из самых серьезных и распространенных проблем в
нашей стране и за рубежом — повреждения железобетона хло-
ридами.

Коррозия железобетона под воздействием хлоридов чаще
всего происходит:

•	в мостовых, дорожных и тоннельных конструкциях, ис-
пытывающих в зимнее время воздействие веществ, при-
меняемых для борьбы с обледенением (1,5—3,0 кг/м2/год);

•	в перекрытиях автостоянок в климатических зонах, пре-
дусматривающих использование реагентов для борьбы с
обледенением;

•	в конструкциях, находящихся в грунтах и породах, со-
держащих высокие концентрации хлоридов;

•	в складских и производственных помещениях химиче-
ской и пищевой промышленности;

•	в очистных сооружениях и резервуарах питьевого водо-
снабжения, где происходит обработка воды хлором;

•	в сооружениях, непосредственно находящихся в услови-
ях воздействия морской среды;

•	в постройках, расположенных вблизи морского побере-
жья и подвергающихся воздействию хлоридов, содержа-
щихся в воздухе.

Хлориды в связанном состоянии практически всегда име-
ются в бетоне. Иногда их количество доходит до значительных
объемов. Эти хлориды попадают из сырья, которое используется
для изготовления. Однако такое их количество даже в условиях
высокой влажности и температуры не приводит к необходимо-
сти выполнения внеплановых ремонтных работ [62, 83]. Основ-
ная масса свободных хлоридов попадает в бетон сооружений при
использовании солей-антиобледенителей или из морской воды.
Накапливаясь в конструкциях, хлориды оказывают депассиви-
рующее действие на арматуру и приводят к ее быстрой коррозии,
что в свою очередь способствует возникновению в бетоне растя-
гивающих напряжений и его разрушению. Опасная концентрация
Фото 24. Питтинговая (язвенная) коррозия арматурной стали в бето-
не [13]

хлоридов в обычном бетоне составляет 0,3—0,5 % массы цемен-
та. При плохом качестве бетона уже 0,2—0,3 % хлоридов могут
представлять собой опасность, а при хорошем качестве в нем
может не наблюдаться коррозии арматуры при наличии хлори-
дов порядка 0,7—0,9 %. Наибольшая опасность для коррозии
металла возникает при заражении бетона хлоридами в предва-
рительно напряженных конструкциях. В нашей стране принято,
что 0,1—0,2 % хлоридов представляют для таких конструкций
серьезную угрозу. В этом случае возникает вероятность быстрой
питтинговой (язвенной) коррозии металла (фото 24), которая
может привести к внезапному разрушению арматуры и обруше-
нию конструкции. Во многих странах критическая величина
хлоридов в предварительно напряженных конструкциях также
принимается значительно меньшей, чем 0,2 %.

4.3.1.	Технология бетона при заражении
хлоридами

Ремонт железобетонных сооружений, подверженных раз-
рушениям в результате коррозии арматуры при воздействии
проникающих извне солей, стал сегодня обычным явлением.
Причем, по данным практики, стоимость подобных ремонтных
работ может приближаться или даже превосходить стоимость
самой конструкции. Часто выполнять ремонтные работы при
заражении бетона хлоридами приходится через 15—30 лет после
начала эксплуатации сооружений.

Время до второго ремонта уже напрямую связано с качест-
вом выполнения первого. Оно практически всегда меньше, чем
время до первого ремонта, и составляет 5—25 лет. При после-
дующих ремонтах межремонтный период еще более сокращает-
ся и может сложиться такая ситуация, когда ремонт станет де-
лать невыгодно. Лучше построить новое сооружение или заме-
нить конструкцию. Однако в реальной жизни, особенно при ре-
монте подземных сооружений в городах, иногда это невозможно
осуществить и приходится продолжать ремонтные работы. Та-
кое часто встречается, например, при ремонте тоннелей инже-
нерных коммуникаций, расположенных вдоль автомагистралей
и под ними [152, 153, 154].

На эффективность ремонта оказывает влияние множество
факторов: ремонтопригодность, условия выполнения работ; ка-
чество «старого» бетона; качество и выбор материалов; наличие
и качество антикоррозионных покрытий арматуры; способ под-
готовки поверхности бетона; технология производства работ и
ухода за составами; квалификация персонала; возможность
применения специального защитного покрытия или гидроизоля-
ционной мембраны и др. В такой ситуации вполне естественно,
что любая ошибка приводит к отказу на ранней стадии и к но-
вому ремонту. Естественно, что на прогрессирование процесса
коррозии арматуры в бетоне, зараженном хлоридами, влияют
наличие кислорода, влажность и температура.

При наличии хлоридов в бетоне скорость коррозии армату-
ры начинает возрастать при относительной влажности в 60 % и
становится максимальной при 90—98 %. Еще более активизиру-
ет этот процесс увеличение температуры окружающей среды и
присутствие значительного количества кислорода, которое ха-
рактерно для трещиноватого и пористого бетона. При этом
красный или коричневый цвет продуктов коррозии арматурной
стали характерен для поризованного бетона, который обеспечи-
вает наличие значительного количества кислорода у каркаса. Та-
кая ржавчина хорошо очищается механическим воздействием
при подготовительных работах перед ремонтом.
Черная ржавчина характерна для коррозионного процесса,
который протекает в бетоне при недостатке кислорода. Она пло-
хо удаляется при подготовке конструкций к ремонту.

Первоначально с начала 1980-х годов основной метод ре-
монта бетона при наличии в нем хлоридов состоял в удалении и
замене участков конструкции, подвергшихся отслоению защит-
ного слоя из-за коррозии арматуры. Но к концу 1980-х годов
стало ясно, что в конструкциях, загрязненных хлоридами, про-
должается разрушение на неотремонтированных участках. По-
этому возникли новые подходы к выполнению работ. К ним от-
носятся:

• удаление участков бездефектного бетона с высоким
(> 0,5 % массы цемента) уровнем содержания хлоридов
или со значительной разностью потенциалов (рис. 83);

Поверхность бетона

Граница с опасной концентрацией
хлоридов бетона

Ремонтный раствор
(торкрет или набрызг-
бетон)

Арматура

Рис. 83. Удаление участка бездефектного бетона с высоким содержа-
нием хлоридов или со значительной разностью потенциалов:

/сг — максимальная глубина проникновения хлоридов с опасной кон-
центрацией
а\

Поверхность нового покрытия

Граница «старого» бетона

Граница бетона с опасной
концентрацией хлоридов

-	Покрытие арматуры

-	Граница удаленного бетона

• Ремонтный раствор (торкрет
_I или набрызг-бетон)

Рис. 84. Ремонт железобетона, зараженного хлоридами на локальном
участке:

> *сг; *сГ — максимальная глубина проникновения хлоридов в конце
заданного оставшегося срока службы сооружения; $1 — глубина вскрытия
арматуры, $1 = 20 мм; $2 — расстояние технологического вскрытия арма-
туры, = 20 мм

• удаление и замена всего бетона со вскрытием арматуры
на глубину более 20 мм (рис. 84) [29].

При проведении локального ремонта железобетона, зара-
женного хлоридами, на ремонтируемом участке конструкции
могут возникнуть различные условия эксплуатации арматурного
стержня (рис. 85, 86).

В том случае, если бетон сильно загрязнен хлоридами, наи-
более дефектный участок его удаляется, арматура очищается и
укладывается ремонтный раствор, не имеющий в своем составе
ионов хлора. В этой ситуации потенциал коррозии в «старом»
бетоне отличается от потенциала коррозии в ремонтном мате-
риале.
На диаграмме Эванса (см. рис. 85) кривая «а\» представляет
собой анодную реакцию для участка арматурной стали под ре-
монтным раствором, где хлориды отсутствуют, а «аг» — анод-
ную реакцию участка арматурной стали, находящегося в «ста-
ром» бетоне, где имеются ионы хлора, «к» изображает график
восстановительной (катодной) реакции арматуры. На таком уча-
стке существует разность потенциалов Ерр - ЕСб и это приводит к
образованию макроэлемента. На участке арматурной стали в
«старом» бетоне создается «анодная зона» локального характера,
в которой 7сб » 7РР.

Восстановление кислорода происходит в «катодной зоне», где
был произведен ремонт. В результате коррозии арматурной ста-
ли в зоне «старого» бетона происходит понижение рН и увели-
чение ионов Ре++. Вследствие этого скорость коррозии возрастает

Рис. 85. Диаграмма Эванса. Изменение электрохимического потен-
циала на арматурном стержне, когда не имеющий хлоридов участок
отремонтированного бетона окружен «старым» бетоном, зараженным
хлоридами:

Я1 — кривая окислительной (анодной) реакции арматуры для участка
стали под ремонтным раствором; а2 — график окислительной (анодной)
реакции арматуры для участка стали в «старом» бетоне, зараженном
хлоридами; к — график восстановительной (катодной) реакции арма-
туры; 1 — разность электрических потенциалов для ремонтного раствора
(Ерр) и «старого» бетона (Есб) [29]
1

2

Рис. 86. Образование разницы электрохимических потенциалов в ар-
матуре при восстановлении железобетона, зараженного хлоридами:

1 — «старый» бетон, зараженный хлоридами; 2 — ремонтный раствор без
хлоридов; 3 — арматурный стержень

(рис. 86). Этот процесс часто имеет место при восстановлении
железобетонных плит перекрытий тоннелей, расположенных
под автомобильными дорогами, в подземных переходах, на уча-
стках «хлоридного» намокания стен в путепроводах, в перекры-
тиях автостоянок и резервуаров питьевого водоснабжения.

Для того чтобы уменьшить влияние электрохимической не-
совместимости, необходим ряд мер, обеспечивающих долговеч-
ность ремонта.

К таким мерам следует отнести использование в качестве
ремонтных материалов составов, дающих сходную со «старым»
бетоном пористость, плотность и т.д. Однако следует помнить,
что материал «низкого» качества будет более восприимчив к
пенетрации хлоридов. Было обнаружено, что в бетоне, не имев-
шем покрытий, количество хлоридов и глубина их пенетрации
напрямую зависят от водоцементного отношения. Понижение
водоцементного отношения ремонтного состава с 0,75 до 0,45
позволяет снизить диффузию хлоридов и глубину их проникно-
вения в 2—2,5 раза. Если имеется возможность, то на поверх-
ность конструкции, где выполнялись ремонтные работы, следу-
ет наносить специальные покрытия, обеспечивающие защиту
участка ремонтных работ от воды и хлоридов.

Особое внимание необходимо уделять нанесению и адгезии
защитного покрытия к бетону. Хлориды практически совсем не
проникают в отремонтированный бетон, на который нанесено
специальное поверхностное покрытие на акриловой основе, да-
же после долговременного воздействия на него циклов увлаж-
нения растворами солей и последующего высыхания [155].

При выполнении ремонтных работ в конструкциях часто
приходится удалять с их поверхностей весь защитный слой бето-
на на глубину не менее 20 мм за зону расположения арматурного
каркаса. В этом случае стоимость проведения ремонта сопоста-
вима по стоимости с возведением конструкции, а эффективность
работ предполагает выполнение следующего ремонта только че-
рез 15—25 лет, что маловероятно, особенно при ремонте конст-
рукций в потолочной части изнутри постройки. Такая картина
часто наблюдается в подземных сооружениях. Максимально вы-
сокого уровня качества ремонта сооружений, подверженных по-
стоянному воздействию воды с хлоридами, в том числе подзем-
ных, можно добиться только с использованием гидроизоляци-
онной защиты конструкций со стороны активного воздействия
воды и солей-антиобледенителей, а это чаще всего выполнить
невозможно.

При дальнейшей эксплуатации отремонтированных соору-
жений может возникнуть необходимость в полной замене кон-
струкций, что вполне осуществимо для многих поверхностных
объектов, но сложно, а часто и невозможно для подземных по-
строек.

Если рассматривать все виды ремонтных работ в сооруже-
ниях, подверженных воздействию хлоридов, то больше всего
встречается самый сложный ремонт — удаление зараженного
хлоридами бетона за арматурный каркас с очисткой металла и
восстановление профиля конструкции ремонтным составом. В
Москве на долю такого ремонта в тоннелях приходится до 80 %
всех ремонтов.

Серьезной проблемой при загрязнении бетона хлоридами
является, как указывалось выше, вероятность возникновения и
развития коррозии арматуры на участках конструкций, которые
не были отремонтированы. Места локального ремонта могут на-
чать работать как катоды, вызывая высокую плотность электри-
ческого тока в коррозионных повреждениях на участках конст-
356
рукций, не подверженных ремонту. Этот эффект характерен для
конструкций, имеющих электролитическую проводимость, и
наблюдается при поступлении достаточного количества кисло-
рода, который проникает прежде всего через усадочную трещи-
ну по контакту «старого» бетона и ремонтного раствора, если
она не герметизирована.

По данным наблюдений, в тоннелях для инженерных ком-
муникаций в Москве до 5 % поверхности конструкций, отре-
монтированных по такой технологии, ежегодно разрушаются
вновь. Причем процесс накопления повреждений носит линей-
ный характер. Дефекты возникают на участках бетона, грани-
чащих с ремонтными. Следует отметить, что обделка тоннелей
после отказа гидроизоляционной мембраны всегда подвержена
воздействию воды извне и говорить о высушивании конструк-
ции не представляется возможным. Поэтому, в отличие от ре-
монта конструкций, где воздействие хлоридов с влагой носит
активный характер и удалению подлежит поверхностный слой
зараженного бетона, в тоннельных конструкциях, испытываю-
щих воздействие влаги с хлоридами в негативном режиме, уда-
лять следует весь слой пораженного бетона (рис. 87).

Не менее важным при производстве ремонтных работ явля-
ется очистка и защита вскрытых арматурных стержней.

Для обработки поверхности металла, очищенной перед ре-
монтом, обычно используют ремонтный раствор, содержащий
ингибитор коррозии. При этом для обеспечения эффективности
работ поверхность металла должна быть сухой.

Другой способ защиты очищенной арматуры при ремонте
— ее электрическая изоляция.

В настоящее время для этих целей в основном используют-
ся нерастворимые эпоксидные покрытия, наносимые одним или
несколькими слоями. Верхний слой для улучшения его сцепле-
ния с ремонтными составами обрабатывается по «сырой» смоле
мелкозернистым сухим песком.

Эпоксидные покрытия арматуры дороги, кроме того, при
производстве строительных и ремонтных работ получают раз-
личные повреждения, что приводит к образованию анодных
участков и способствует коррозии.
а	б

СГ СГ СГ СГ СГ

Рис. 87. Ремонт железобетонных конструкций в условиях воздействия
хлоридов:

а — перекрытие гаражной стоянки. Удаление и замена бетона вокруг
верхнего ряда арматурного каркаса. Активное воздействие влаги с
хлоридами; б — обделка тоннеля, испытывающая негативное воздействие
грунтовых вод с хлоридами. Бетон обделки удаляется полностью. Укладка
плотного ремонтного состава вокруг внешнего ряда арматурного каркаса.
Восстановление обделки в ее необходимых размерах может осуществ-
ляться укладкой бетона или набрызгом

В качестве альтернативы для защиты арматуры использу-
ются эпоксидные составы с добавлением цинка, который обес-
печивает катодную защиту до тех пор, пока цинк не прореагиру-
ет полностью, а также специальные полимерцементные покры-
тия (праймеры). Преимущество последних состоит в создании
щелочной среды вокруг арматурного стержня. Кроме того, они
часто включают добавки ингибиторов коррозии.

Для сооружений, испытывающих воздействие засоленных
вод (гаражи, стоянки, плиты мостовых настилов, находящиеся
под дорогами подземные городские инженерные коммуникации,
морские сооружения и т.п.), рекомендуется при ремонте вскры-
тую и очищенную арматуру покрывать цинком, который нано-
сится методами газодинамического, газоплазменного напыления
и электродуговой металлизацией. Возможна и установка гальва-
нических анодов.

Цинковое покрытие удорожает строительные и ремонтные
работы, но является более эффективным. Следует отметить, что
цинковое покрытие стали, выполняемое при температуре 450 °С,
толщиной 50—200 мкм также подвергается коррозии. В обыч-
ных условиях скорость коррозии цинковых покрытий составляет
0,5 мкм/год, а в особо тяжелых условиях доходит до 10 мкм/год [83].

За рубежом этот способ защиты арматуры при ремонте дает
возможность получить хорошую и относительно дешевую за-
щиту стали на 8—10 лет.

В настоящее время при производстве ремонтных работ при
наличии в бетоне хлоридов находит применение арматура, вы-
полненная из композиционных материалов, таких как углепла-
стик, стеклопластик, базальт и пр. Однако ее использование из-
за высокой стоимости и сложности при формировании узлов и
сопряжений ограниченно. Кроме того, эта арматура не всегда
может обеспечить необходимую жесткость конструкции. На от-
дельных участках в ремонтируемых сооружениях используется
оцинкованная, или нержавеющая, арматурная сталь. Чаще всего
такими участками являются зоны установки деформационных
швов в сооружениях, подверженных воздействию солей-антиоб-
леденителей. Но основная масса строительных конструкций ре-
монтируется с использованием обычной арматурной стали, ко-
торая подвержена коррозии.

Затруднить проникновение в бетон хлоридов при ремонте
можно различными способами. В значительной мере это зависит
от качества и величины защитного слоя бетона, сплошности и
качества защитного покрытия или пропитки.

Было установлено, что использование, например, опалубки с
регулируемой проницаемостью при выполнении ремонтных работ
по укладке бетона в значительных объемах повышает качество за-
щитного слоя и снижает коэффициент диффузии хлоридов в бетон.

Опалубка и опалубочная система с регулируемой прони-
цаемостью имеют специальный вкладыш из нетканого поли-
пропилена с размером отверстия менее 35 мкм, приклеиваемый
с помощью термосварки. При использовании такого вкладыша
опалубочная смазка не применяется.

Бетон из опалубки с регулируемой проницаемостью увели-
чивает срок межремонтного периода по сравнению с обычно
уложенным бетоном и бетоном с гидрофобизирующей добавкой
в 3 раза. Скорость коррозии арматуры уменьшается примерно в
10 раз. Использование обработки конструкции после ремонта
силаном/силоксаном продлевает время до начала новой корро-
зии примерно в 1,5 раза. Для уменьшения скорости коррозии
металла в ремонтные составы и бетон могут вводиться ингиби-
торы коррозии. Ими также могут обрабатываться участки неот-
ремонтированной конструкции. Однако это осуществимо только
при возможности создания надежной защиты от воздействия
влаги и диффузии хлоридов [156].

Еще одним способом, который может приостановить коррозию
металла, является электрическая изоляция бетона при его высуши-
вании. Добиться этого можно, обеспечив нанесение изолирующего
покрытия или пропитки по контуру конструкции. К сожалению, в
практике строительства и эксплуатации сооружений добиться этого
бывает сложно, особенно при внутреннем ремонте железобетонных
конструкций, когда поступление воды и хлоридов происходит извне.

Сильно засоленные конструкции в силу гигроскопичности
соли высушить еще труднее.

Самый надежный способ защиты арматуры — это, к сожа-
лению, удаление всего засоленного более опасной концентрации
бетона. Процессы удаления достаточно прочного бетона и очи-
стка арматурного каркаса являются самыми трудоемкими при
проведении ремонта.

Объемы удаления засоленного бетона следует корректиро-
вать не только по количеству в нем хлоридов, но и по его каче-
ству. Одним из полезных нормативных документов при выборе
методов защиты и ремонта бетона является итальянский стан-
дарт ПЕ41 9747 «Коррозия арматурной стали в бетоне в условиях
агрессивных сред. Методы ремонта и профилактики», который
рассматривает наиболее распространенные виды защиты арма-
туры, включая использование ингибиторов коррозии, катодной
защиты, покрытия арматурных стержней с наплавленным по-
рошковым эпоксидным покрытием и пр.
При наличии в бетоне хлоридов кроме локального ремонта
используют следующие методы:

•	удаление всей конструкции, имеющей значительные на-
рушения, вызванные высоким содержанием хлоридов и
активно протекающей электрохимической коррозией;

•	электрохимическое обессоливание конструкции и ее ре-
монт (данный метод применим в основном при обработ-
ке горизонтальных поверхностей);

•	обработка конструкций с применением ингибиторов кор-
розии;

•	пропитка бетона полимером;

•	катодная защита арматуры отремонтированной конструкции.

4.3.2.	Электрохимическое извлечение хлоридов
из железобетона

Обычно этот метод, который часто называют обессоливани-
зм, используется для удаления ионов хлора из бетона, как под-
верженного коррозии арматуры, так и тогда, когда коррозия ар-
матуры еще не началась. Он представляет собой простой про-
цесс, который позволяет удалять хлориды из бетона за счет мигра-
ции их под воздействием электрического поля. В этом метод схож
з подщелачиванием бетона при карбонизации. Следует отметить,
что при извлечении хлоридов увеличивается и рН бетона, что
эбеспечивает пассивацию металла и предотвращает его коррозию.

Извлечение хлоридов производится путем создания электри-
ческого поля между арматурной сталью в бетоне, выполняющей
роль катода, и установленной снаружи металлической сеткой,
эсуществляющей функцию анода. Сетка размещается на поверх-
ности бетона в слое водонасыщенного целлюлозного волокна.

Отрицательно заряженные ионы хлора перемещаются к по-
ложительно заряженной сетке и удерживаются в электролитной
змеси из целлюлозной массы. Как только будет произведена по-
цача требуемого количества тока (А-ч), которое заранее опреде-
ляется путем обработки пробных участков, и содержание хлори-
цов снизится до требуемого уровня, а рН бетона повысится, о чем
эудут свидетельствовать химический анализ хлоридов и тест на
фенолфталеин (в соответствии с британским стандартом В8 1881:
Часть 124 или со стандартом Американской ассоциации служащих
автомобильных дорог и транспорта АА8НТО Т260), ток отключает-
ся, а внешний анод и система с электролитом удаляются в отходы.

В США анодная система изготавливается и поставляется на
строительную площадку вместе с целлюлозным композитом и
по окончании работ ее можно демонтировать для повторного
использования.

При накоплении в системе хлоридов происходит замена элек-
тролита, который представляет собой питьевую или известковую
воду, используемую для поддержания нужного рН бетона, предот-
вращения разрушения конструкции и образования газообразного
хлора. В электролит вводится борат лития, который обеспечивает
безопасность протекания процесса, в случае если в бетоне содер-
жатся заполнители, потенциально способные к реакции между
щелочными составляющими бетона и кремнеземом [62,127,157].

В процессе удаления хлоридов на арматурном каркасе в бе-
тоне происходит образование гидроксильных ионов:

2Н2О + 2е" -> 2(ОН)" + Н2

(33)

Эта реакция повышает рН бетона. Однако некоторое коли-
чество хлоридов из бетона не извлекается.

Не рекомендуется производить извлечение хлоридов из
предварительно напряженных железобетонных конструкций,
так как образование водорода может способствовать наруше-
нию арматуры, приводя к водородному охрупчиванию стали.

Перед выполнением обессоливания конструкций необходи-
мо произвести их обследование, определить свойства бетона,
расположение арматуры, содержание влаги, величину защитно-
го слоя и т.д. Перед началом работы с поверхности конструкции
удаляется слой разрушенного бетона. Обнажившийся арматур-
ный каркас очищается от ржавчины и производится укладка ре-
монтного состава или бетона.

На участки поверхности, где величина защитного слоя менее
10—12 мм, следует наносить слой строительного раствора с вы-
соким омическим сопротивлением, что необходимо во избежа-
ние утечек тока при создании электрического поля. Органические
362
покрытия, имеющие диэлектрические свойства, на поверхности
бетона перед обработкой следует удалить.

Необходимое количество соединений арматурных стержней
зависит от их электропроводности, но в целом основным усло-
вием является наличие 1 соединения на 50 м2 поверхности. На
основании изучения электропроводности бетона можно сделать
вывод, что типовое сопротивление между двумя точками при-
соединения на арматурных стержнях должно составлять менее
1 Ом, но допустимой может быть величина до 50 Ом. Гибкие
медные кабели подключаются к арматуре с помощью муфт или
зажимов.

Схема выполнения работ по обессоливанию конструкций
приведена на рис. 88.

Рис. 88. Обессоливание железобетонных конструкций под воздействи-
ем электрического поля:

1 — низковольтный источник постоянного тока; 2 — бетон; 3 —
арматурный каркас (катод); 4 — перемещение ионов хлора (СГ); 5 —
электролитическая среда; 6 — анодная сетка; 7 — деревянный маяк,
установленный с помощью пластикового анкера; 8 — вскрытый участок
арматурного каркаса
Технология производства работ по извлечению хлоридов из
бетона предусматривает:

•	вскрытие, очистку и подключение к арматурному карка-
су гибких медных кабелей (1 кабель на 50 м2 поверхно-
сти конструкции);

•	выбор и вынесение на план точек контроля содержания
хлоридов;

•	установку с помощью пластиковых анкеров деревянных
маяков, выполняющих роль монтажных пробок размером
25x25x25 мм, установленных по сетке 1x1 м;

•	нанесение на бетонную поверхность первого слоя смеси
целлюлозного волокна с водой толщиной, равной тол-
щине маяка;

•	крепление к деревянным маякам анодной сетки из титана
или стали;

•	нанесение поверх сетки второго слоя смеси целлюлозно-
го волокна с водой толщиной 20—25 мм;

•	подключение к анодной сетке гибких медных кабелей.
Обычно 1 кабель на 5—10 м2 поверхности сетки;

•	подключение кабелей от арматурного каркаса (катод) и
анодной сетки к отрицательному и положительному по-
люсам выпрямителя переменного или к элементу посто-
янного тока;

•	включение электропитания и регулировку плотности то-
ка до « 1 А/м2. Подаваемое напряжение обычно состав-
ляет 20—30 В постоянного тока;

•	выдерживание конструкции под напряжением в течение
10—50 суток. Уровень заряда составляет 650—1600 А-ч/м2;

•	отключение электропитания и отбор образцов бетона с
целью определения содержания хлоридов в контрольных
точках. Если уровень хлоридов не превышает 0,3 % мас-
сы цемента, подачу электропитания прекращают, если
нет, то время обессоливания должно быть увеличено;

•	демонтаж сети, очистку поверхности. Во избежание по-
вторного насыщения бетона хлоридами можно наносить
защитное покрытие.
Количество удаленных из конструкции хлоридов зависит от
нескольких факторов, в том числе и от объема их распределения
в бетоне. Однако после того как обработка конструкции будет
завершена, в бетоне может остаться достаточное количество
хлоридов для продолжения коррозии арматуры, но возврат к
коррозионному процессу, как правило, замедляется за счет уве-
личения рН у поверхности арматуры и образования оксидной
пленки.

Такая технология ремонта бетона способна замедлить или
предотвратить коррозию арматуры на 10 и более лет в том случае,
если не будет поступления новых хлоридов извне [62, 157, 158].

По различным данным, при обессоливании конструкции ко-
личество хлоридов в бетоне сокращается в 1,5—4 раза, но чаще
всего уменьшается в 1,2—2 раза. Окончательная величина поте-
ри бетоном накопленных хлоридов зависит от продолжительно-
сти воздействия электрического тока. Кроме того, удаление хло-
ридов между элементами арматурного каркаса происходит тем
медленнее и меньше, чем выше коэффициент армирования бе-
тона. Обычно при значительном коэффициенте армирования
(> 2,5 %) можно удалить хлориды между арматурными стерж-
нями максимально (в 1,8—2 раза первоначальных значений).
Чтобы обеспечить извлечение хлоридов в большем объеме, про-
должительность обессоливания значительно увеличивают [159].

Следует отметить, что для эффективности работ нужно
иметь в конструкции единый арматурный каркас. Электрохими-
ческая экстракция позволяет удалить значительное количество
хлоридов из загрязненного бетона, если ионы хлора находятся
между арматурой и поверхностью бетона: больше всего хлори-
дов удаляется именно из этой зоны. Использование электрохи-
мической экстракции обеспечивает удаление большого количе-
ства хлоридов на удалении до 25 мм от арматуры; этот показа-
тель существенно снижается на расстоянии до 50 мм. Процесс
экстракции позволяет удалить хлориды на расстоянии 10—
20 мм за арматурным стержнем; если расстояние превышает
20 мм, экстракции хлоридов практически не происходит. Отсут-
ствие связи между отдельными элементами каркаса делает тех-
нологию обессоливания малоэффективной [160].
После производства работ выполняются контрольные опе-
рации, например измерение потенциала.

Принято, что безопасное количество хлоридов может соот-
ветствовать потенциалу коррозии в сопоставлении с электродом
Си/Си8С>4 и быть менее отрицательным, чем -(200^-250) мВ.

4.3.3.	Ремонт с использованием
ингибиторов коррозии

Добавка в раствор или бетон ингибитора коррозии при ре-
монте обеспечивает защиту арматуры при условии наличия хло-
ридов. При этом изменяется скорость протекания коррозионного
процесса за счет воздействия на кинетику или термодинамику
электрохимических реакций, лежащих в его основе. Ингибиторы
должны способствовать замедлению или анодной, или катодной
реакции, либо обеих реакций одновременно.

Наиболее часто в качестве анодного ингибитора коррозии
применяется нитрат кальция, который вводится в раствор или
бетон в виде 30 %-ного водного раствора. Количество добавки
ингибитора во многом зависит от концентрации хлоридов в бе-
тоне (табл. 57). Применение нитрата кальция на раннем этапе
эксплуатации сооружения приводит к образованию и сохране-
нию более прочной, бездефектной и устойчивой пассивной
пленки на замоноличенной в бетон арматурной стали даже в тех
случаях, когда содержание хлоридов превышает предельную
концентрацию, при которой начинается коррозия обычного бе-
тона (около 0,9 кг хлоридов/м3) [154].

Таблица 57

Нитрат кальция (30 %-ный раствор), л/м3*	Количество ионов хлора (кг/м3) на уровне арматурных стержней	Соотношение хлорид/нитрат
10	3,6	1,6
15	5,9	1,5
20	7,7	1,4
25	8,9	1,3
30	9,5	1,2
* Рекомендации Британского аттестационного бюро.		
Введение ингибитора в ремонтные составы может вызывать
замедление их схватывания. Так, например, при введении нит-
рата кальция в ремонтный раствор может происходить его «лож-
ное» схватывание. Эффективность использования ингибитора
коррозии обычно определяется при испытании его на опытном
участке.

В настоящее время имеется возможность применять раз-
личные ингибиторы коррозии, используя их как в виде добавок
в ремонтные растворы, так и при обработке поверхности бетона.
В последнем случае используют мигрирующие ингибиторы
коррозии.

Если рассматривается возможность применения мигри-
рующих ингибиторов коррозии, то необходимо определить спо-
собность их к пенетрации до арматурного каркаса в заданное
время. Кроме этого следует определять необходимый уровень
концентрации ингибитора у арматурного каркаса и время, ко-
торое потребуется для обработки конструкции. Ингибитор мо-
жет закладываться в пробуренные отверстия или прорези, на-
носиться непосредственно на арматурный стержень при вскры-
тии каркаса, а также на «черновой» ремонтный состав перед
нанесением финишного слоя, либо на поверхность бетона. В су-
хом бетоне миграция ингибитора осуществляется быстрее, чем
во влажном.

К ингибиторам коррозии предъявляются следующие требо-
вания: хорошая пенетрация в железобетон; стойкость в щелоч-
ной среде и в прокарбонизированном бетоне; длительность дей-
ствия на контакте бетона со сталью; устойчивость к воздейст-
вию внешних факторов; отсутствие вредного воздействия на бе-
тон и сталь; безопасность и технологичность нанесения; прием-
лемая стоимость [161].

Находят применение различные мигрирующие ингибиторы
коррозии, например монофторфосфат натрия (его водный рас-
твор наносится на поверхность бетона и проникает в нее на
глубину 50—60 мм). Выступая в роли катализатора и способ-
ствуя упрочнению оксидной защитной пленки на поверхности
металла, он оказывает ингибирующее воздействие на армату-
РУ-
На воздействие монофторфосфата натрия не оказывают
серьезного влияния засоленность конструкций и карбонизация
бетона.

В наружном слое бетона толщиной 2—5 мм часть моно-
фторфосфата натрия вступает в реакцию с гидроксидом или
карбонатом кальция. В результате образуются фторапатитные
минералы, отличающиеся большой прочностью и стойкостью и
уплотняющие поверхностную структуру бетона, не снижая его
газопроницаемости, что в свою очередь способствует повыше-
нию морозостойкости конструкций.

Монофторфосфат натрия наносится на поверхность бетона
в несколько этапов (до 10) распылителем, кистью или валиком.
Перерывы между этапами незначительны и их продолжитель-
ность оценивается по мере высыхания поверхности. После нане-
сения ингибитора бетон промачивают водой.

Обычно время обработки составляет около 10 дней и зави-
сит от условий работ, влажности воздуха, ветровых нагрузок,
температуры.

Поверхность бетона перед обработкой мигрирующим инги-
битором коррозии должна быть очищена от грязи, различных
покрытий и т.п.

Насыщение поверхностной зоны бетона ингибитором про-
исходит за счет капиллярной абсорбции. Дальнейшее проника-
ние его в глубь бетона осуществляется путем диффузии.

Электрохимическую несовместимость при использовании
ремонтных материалов для локального ремонта также можно
уменьшить, вводя в их состав ингибитор коррозии. В зависимо-
сти от физических и химических свойств «старого» бетона и ре-
монтного состава, используемого для локального ремонта, мож-
но применять как анодные, так и катодные ингибиторы корро-
зии [157].

Если разность электрохимических потенциалов вызвана вы-
сокой кислородной проницаемостью «старого» бетона, то ис-
пользуется анодный ингибитор.

Если разность электрохимических потенциалов вызвана
воздействием хлоридов, то используется катодный ингибитор.
Сдвиг потенциала коррозии арматуры при ремонте может
оказаться положительным или отрицательным, в зависимости от
применения анодного или катодного ингибитора.

Анодный ингибитор коррозии представляет собой пассива-
тор и сильный окислитель. Он восстанавливает и укрепляет за-
щитную оксидную пленку на арматуре. Этот процесс зависит от
уровня концентрации анодного ингибитора и соотношения ин-
гибитора и хлоридов.

В результате окислительно-восстановительной реакции
осуществляется восстановление ингибитора и окисление стали с
образованием гидрата оксида двухвалентного железа и оксидов
трехвалентного железа.

Происходит положительный сдвиг остаточного потенциала
стали в пассивную зону и образовавшаяся пленка продуктов
коррозии предотвращает выделение ионов Ре++. Скорость корро-
зии значительно уменьшается.

Катодный ингибитор, в отличие от анодного, обеспечивает
уменьшение коррозии за счет замедления различных стадий ка-
тодных процессов, например ионизации кислорода, диффузии
кислорода к катоду.

Иногда применяют ингибиторы коррозии смешанного типа,
которые воздействуют на протекание как анодной, так и катод-
ной реакции.

Общие рекомендации по применению ингибиторов корро-
зии приведены в табл. 58.

Таблица 58

Рекомендации по использованию ингибиторов коррозии
в бетоне при выполнении профилактических
и капитальных ремонтных работ

Коррозионное состояние бетона	Качество бетона	Уровень коррозии	Необходимость использования ингибиторов
Средняя коррозия металла, низкий уровень содержа- ния хлоридов и карбонизации	Плотный бетон с защитным слоем (> 50 мм)	Ограниченная коррозия с ми- нимальным пит- тингом стали	Большая
Коррозионное состояние бетона	Качество бетона	Уровень коррозии	Необходимость использования ингибиторов
Средний уровень содержания хло- ридов в зоне ар- матурного каркаса (< 1 %)  Высокий уровень содержания хло- ридов в зоне ар- матурного каркаса (> 1 %)	Среднее качест- во бетона, не- большая трещи- новатость  Сильная трещи- новатость, раз- рушение бетона, малый защит- ный слой	Умеренная кор- розия с некото- рым питтингом стали  Сильная корро- зия с глубоким питтингом стали	Средняя  Низкая

Из табл. 58 видно, что ингибиторы коррозии, в том числе и
мигрирующие, имеют ограниченные возможности и эффективно
могут использоваться только при начальной стадии разрушения
арматуры и небольшой концентрации хлоридов. Кроме того, ин-
гибиторы коррозии успешно применяются при пропитке желе-
зобетона, не подверженного поровой фильтрации воды. Их так-
же сложно использовать при обработке потолочных конструк-
ций [162].

4.3.4.	Пропитка бетона полимером

Еще один метод, позволяющий изменить условия внешней
среды вокруг арматурной стали, — это глубокая пропитка бето-
на полимером. В этом случае материал, не обладающий элек-
тропроводностью, вытесняет воду в порах и капиллярах бетона
и останавливает коррозию. Используется данная технология по-
ка только на горизонтальных поверхностях, например на доро-
гах и мостах. При этом на поверхности плит дорожного полотна
прорезаются пазы шириной 19 мм и глубиной 38 мм с межцен-
тровым расстоянием 75 мм. Бетон высушивают на глубину 13 мм
от поверхности с помощью инфракрасных нагревателей и дают
ему медленно охладиться под теплоизоляционными матами до
температуры окружающего воздуха. Мономер (метилметакрилат)
370
заливают в пазы и дают ему впитаться в бетон. Производится
подача тепла для полимеризации мономера на месте выполне-
ния работ. После этого осуществляется заполнение пазов поли-
мерцементным раствором путем заливания его на поверхность
плиты или укладки в пазы с помощью резинового шпателя. Сле-
дует отметить, что первоначальное высушивание бетона может
привести к обширному трещинообразованию в бетонной по-
верхности [157].

4.3.5.	Катодная защита железобетонных
конструкций

Системы электрохимической защиты от коррозии для соору-
жений из железобетона обеспечивают подачу постоянного тока к
замоноличенной арматурной стали с целью ослабления корро-
зии. Их подразделяют на три общие категории: электрохимиче-
ская обработка, катодная защита методом подаваемого тока и ка-
тодная защита гальваническими анодами (протекторная защита).

Электрохимическая обработка — это процесс, который рас-
считан на изменение среды вокруг арматурной стали, для того
чтобы обеспечить на длительный срок ослабление коррозии.
Примерами электрохимической обработки могут служить элек-
трохимическое извлечение хлоридов (обессоливание) и электро-
химическое восстановление щелочности (подщелачивание).
Электрохимическое извлечение хлоридов обеспечивает пасси-
вацию коррозии за счет использования высокого уровня посто-
янного тока в течение сравнительно непродолжительного пе-
риода времени, для того чтобы отвести ионы хлоридов от арма-
туры и вызвать значительное повышение щелочности вокруг
арматурной стали. При электрохимическом восстановлении ще-
лочности используется постоянный ток для переноса щелочного
раствора в защитный слой бетона с целью ослабления коррозии,
вызванной карбонизацией (см. выше).

Катодная защита методом подаваемого тока предназначена
для подачи постоянного тока к сооружению через установлен-
ные на постоянной основе аноды и внешний источник электро-
питания. В этих системах обычно используются инертные ано-
ды для распределения электрического тока по арматурной стали.
Катодная защита представляет собой надежный, но сравни-
тельно дорогостоящий метод. С тех пор как английский инже-
нер X. Дэви изобрел и использовал его применительно к сталь-
ным конструкциям, данная методика прошла значительный путь
эволюции и усовершенствования [62, 163, 164].

Катодная защита более 30 лет используется в мире при
промышленном ремонте железобетонных конструкций и пред-
ставляет собой способ, полностью приостанавливающий корро-
зию арматуры вне зависимости от количества в бетоне хлори-
дов. Она является общепризнанным средством долговременного
решения проблемы устранения или предотвращения коррозии
железобетона, который подвергается воздействию морской сре-
ды, или в том случае, если происходит непрерывное поступле-
ние хлоридов в конструкцию, например при воздействии солей-
антиобледенителей.

Принцип катодной защиты состоит в том, что электриче-
ский потенциал металла искусственно делается таким, что он
переходит в иммунное или пассивное состояние. Катодная за-
щита широко применяется в Европе, США, Японии для санации
различных промышленных и инженерных объектов.

Больше всего для защиты от хлоридов применяется способ
катодной защиты с использованием внешнего источника тока
(активная форма защиты), при котором производится подача по-
стоянного тока обычно от преобразователя-выпрямителя на арма-
турный каркас и через практически не подверженную коррозии
анодную систему. Принцип работы катодной защиты в этом слу-
чае состоит в обеспечении постоянного тока очень малой величи-
ны, который уравновешивает электрический ток, вырабатывае-
мый внутри бетона в результате процесса коррозии металла [165].

При извлечении хлоридов и восстановлении щелочности же-
лезобетона ток подается в систему на ограниченный период вре-
мени, то есть на время производства работ, в то время как при ка-
тодной защите подача тока осуществляется в основном постоянно.

При катодной защите с использованием подаваемого тока
арматурная сталь подсоединяется к отрицательному полюсу ис-
точника электропитания, что заставляет ее вступать в катодную
реакцию.
В том случае, если потенциал стали приобретает низкое от-
рицательное значение, сталь переходит в иммунное состояние и
катодная реакция происходит с распадом воды и выделением
водорода:

2Н2О+2е~ ^Н2+2ОН

Выделяемая в этом случае кислота (Н+) нейтрализуется за
счет щелочности бетона.

Такого состояния в бетоне стараются избегать по экономи-
ческим и техническим причинам, поэтому обеспечивают пас-
сивную защиту арматуры, если

2Н2О+О2+2е^4ОН“.

В этом случае гидроксильные группы в большей степени
поддерживают условия пассивного состояния арматуры.

В качестве анода, подсоединенного к положительному по-
люсу источника тока, при этом типе катодной защиты обычно
выбирают проводник с невысокой реакционной способностью
(углерод, титан).

В систему активной катодной защиты обычно входят сле-
дующие основные составляющие:

•	источник постоянного тока (выпрямитель);

•	средства распределения тока (анод);

•	обладающий электропроводностью электролит (бетон);

•	подлежащая защите арматурная сталь (катод);

•	замкнутая цепь (проволочная арматура);

•	средства оценки и контроля (зонды, электроды сравне-
ния, приборы).

Окажется ли сооружение, предназначенное для ремонта,
кандидатом на установку катодной защиты или нет, зависит от
нескольких факторов. К характеристикам сооружения — канди-
дата на такую защиту — относятся:

•	участки с отслаиванием бетона менее 5 %;

•	большой процент менее отрицательных значений потен-
циала, чем -350 мВ, в сопоставлении с контрольным
электродом;
•	содержание в бетоне вовлеченного воздуха — не менее 5 %;

•	содержание ионов растворимых в кислоте хлоридов на
уровне арматурной стали — более 0,20 % по массе цемента;

•	толщина защитного слоя бетона — более 13 мм.

При катодной защите методом подаваемого тока большин-
ство арматурной стали в бетоне должно обладать электрической
сплошностью, а рядом с сооружением необходим источник элек-
троэнергии.

С целью оценки требуемой величины тока для катодной за-
щиты следует учитывать различные параметры. К ним относят-
ся площадь поверхности подлежащего защите бетона, размер и
шаг арматурных стержней и плотность тока. Аноды обычно ус-
танавливаются по зонам, которые дают возможность осуществ-
лять гибкий контроль и облегчают поиск неисправностей на
проблемных участках. На больших анодных участках могут
возникать различные проблемы, такие как недостаточное или
избыточное количество тока, подаваемое к тем или иным эле-
ментам сооружения, и др. Каждая зона требует отдельной цепи
управления выпрямителем, подачи питания от выпрямителя к
аноду и заземления системы. Стандартный размер зон варьиру-
ется от 1500 до 2100 м2.

Перепад напряжений и ослабление тока на аноде и его со-
единительном проводе в системе катодной защиты подлежат
оценке. Если перепады напряжения значительны, то может на-
блюдаться неравномерное и недостаточное распределение тока,
идущего к арматурной стали. Для равномерного распределения
тока в конструкциях перепад напряжений от точки возбуждения
тока до самой дальней точки в анодной цепи не должен превы-
шать 300 мВ. Поэтому при проектировании для того чтобы по-
лучить надежное и эффективное распределение тока, необходи-
мо оптимизировать длину анодной системы, расстояние между
анодами и их размер, а также длину проводов.

Нужно обеспечить избыточность выхода по току электриче-
ских схем и контрольных устройств (электродов сравнения и
зондов), чтобы минимизировать площадь участков, характери-
зующихся нарушением нормальной работы или имеющих раз-
личные повреждения. Параметры выпрямителя подбираются на
374
основании требований по току. Следует подбирать выпрямитель
так, чтобы с его помощью можно было обеспечить достаточный
допуск на ожидаемые изменения с течением времени. При вы-
боре расчетного выходного напряжения следует учитывать тре-
бования по току катодной защиты от анода к арматурной стали,
потерю напряжения, а также коэффициент запаса (должен со-
ставлять от 100 до 200 %) [62, 157].

Практически и теоретически определены различные крите-
рии для обеспечения достаточной катодной защиты арматурной
стали. Наиболее часто используется критерий деполяризации
100 мВ. Он основан на теоретическом положении, согласно ко-
торому поляризация корродирующей арматурной стали в на-
правлении катода замедляет анодные реакции. Поляризация
обычно рассчитывается путем измерения поляризационного
разрушения арматурной стали, которое происходит после от-
ключения защитного тока. Значения потенциала стальной арма-
туры, измеряемого с помощью электродов, отражаются на гра-
фике в соотнесении со временем в течение испытаний, продол-
жающихся как минимум четыре часа. Если по результатам из-
мерений наблюдается поляризационный сдвиг в 100 мВ и более,
то уровень защиты признается достаточным для того, чтобы ос-
тановить коррозию.

Другим критерием обеспечения катодной защиты является
испытание (соотношение Е71о§/, график зависимости между по-
тенциалом и логарифмом тока), проводимое путем пошагового
увеличения тока катодной защиты и определения изменений по-
тенциала арматурной стали. Ток, необходимый для катодной
защиты, представляет собой величину, значение которой возни-
кает в начале линейной части графика. При данном решении
часто требуются особые источники питания и оснащение специ-
альными измерительными приборами. Само решение оказыва-
ется сложным, трудоемким, а полученные результаты трудно
поддаются анализу.

По окончании начальной проверки систему катодной защи-
ты следует отрегулировать в соответствии с требованиями по
току. После этой регулировки система должна непрерывно
функционировать в течение как минимум 1 месяца, прежде чем
будут проведены окончательные приемочные испытания. На-
пряжение и ток выпрямителя необходимо измерять как мини-
мум 1 раз в месяц в течение первого года, а далее — 1 раз в три
месяца. При записи результатов предусматривается постоянная
регистрация выходных данных системы [62, 157].

Технологии устройства катодной защиты арматурной стали
в бетоне различаются главным образом в зависимости от приня-
той анодной системы.

В старых системах использовались первичные аноды из чу-
гуна. При защите мостовых конструкций поверх первичного
анода укладывался вторичный фиксирующий анод из асфальта,
а поверх него — защитный слой асфальтобетона.

Эта схема действовала при относительно низких значениях
плотности тока и срок ее службы не превышал 15—20 лет. Од-
нако подходила она только для использования на горизонталь-
ных поверхностях.

Новые, обладающие электропроводностью системы покры-
тий катодной защиты состоят из титановой сетки, выполняющей
функцию первичного анода, и обычно имеют в своем составе
углеродный слой вторичного анода, который скрепляется слоем
в 250—400 мкм эпоксидной или полиуретановой смолы. Иногда
в качестве первичного анода используется платиновая проволо-
ка с ниобиевым покрытием.

Эти системы действуют при средней величине плотности
тока, имеют прогнозируемый срок службы в 5—15 лет и могут
легко наноситься на поверхность любой формы.

Образование кислоты на контакте анода с бетоном может
привести к потере его сцепления, что в свою очередь снижает
эффективность работы анода и делает необходимым периодиче-
ское обновление покрытия.

В настоящее время находит применение система защиты, в
которой в качестве первичного анода используется титановая
сетка, поверх которой производится укладка бетона, торкрета
или специального минерального обмазочного покрытия. В каче-
стве активного вторичного анода может быть использовано ми-
неральное покрытие, которое обладает долговечностью и хорошо
защищает первичный анод.
Такое покрытие на цементной основе имеет хорошую адге-
зию с влажным и прочным бетоном, доходящую до 3 Н/мм2 на
28-е сутки твердения. Нанесение его может осуществляться как
ручным, так и механизированным способом. В зависимости от
типа сетки выбирается различный диапазон значений плотности
тока. Расчетный срок службы такой системы может составлять
50—100 лет. Ее рекомендуют использовать для защиты морских
сооружений. Основной причиной преждевременного выхода из
строя системы катодной защиты в этом случае является фильт-
рация воды через покрытие.

Одна из разновидностей анодного покрытия для катодной
защиты методом подаваемого тока — использование углерод-
ного волокна, равномерно распределенного в полиакрилате. Со-
держание этого наполнителя достигает 50 % объема покрытия.
Толщина покрытия составляет около 0,5 мм при расходе мате-
риала 1 кг/м2. Плотность тока в этом случае составляет 20 мкА/м2.
Поверх этого покрытия может быть нанесен защитный слой, в
том числе в виде эластичных акриловых красок, обеспечиваю-
щих его цветовую отделку.

При значительной толщине активного минерального слоя
(6—8 мм) плотность тока может достигать 200 мкА/м2 [166,
167].

Электрическое сопротивление ремонтных составов на осно-
ве минеральных вяжущих, предназначенных для включения в
систему при катодной защите, изменяют путем введения в них
сажи, молотого кокса, железосодержащих заполнителей, сталь-
ного или углеродного волокна.

Углеродное волокно улучшает механические свойства, од-
нако оно не отличается достаточной устойчивостью (т.е. расхо-
дуется) при использовании его в качестве анода в созданном
электродном элементе. Стойкость к электрохимическому воз-
действию улучшают путем нанесения на поверхность углерод-
ного волокна тонкого слоя никеля, осаждение которого проис-
ходит при термическом разложении газообразного никель(тет-
ра)карбонила:

М(СО)4 + 4СО	(34)
1

Рис. 89. Катодная защита арматуры в бетоне способом подаваемого тока:
1 — выпрямитель; 2 — обладающий электропроводностью композицион-
ный минеральный вяжущий материал с полимерными добавками толщи-
ной до 8 мм; 3 — анод; 4 — катод; 5 — бетон

Такая система катодной защиты наносится на отремонтиро-
ванную конструкцию, например плиту мостового покрытия. Пи-
тание с использованием постоянного тока определенной вели-
чины подается в систему через выпрямитель (рис. 89).

Напряжение должно быть однородным для всех зон, анод-
ная поляризация также должна быть однородной. При проведе-
нии многочисленных измерений наблюдалась поляризация ар-
матурных стержней, составлявшая 0,6 В. Какие-либо признаки,
свидетельствующие о ее ослаблении, отсутствовали [62, 166,
167].

Особенность устройства катодной защиты состоит в том, что
для его работы необходим мониторинг, который обеспечивает
контроль в процессе эксплуатации. Величина тока, требующаяся
для защиты, со временем может изменяться и возникает необхо-
димость в регулировании эксплуатационных параметров систе-
мы (сила тока, напряжение и пр.). Для обеспечения контроля за
состоянием системы катодной защиты в конструкции устанав-
ливаются электроды сравнения из графита, серебра и пр.

Способ защиты гальваническими анодами — одна из рас-
пространенных форм катодной защиты — используется сегодня
378
активно. Этот способ не предусматривает наличия постоянного
внешнего источника тока, то есть является пассивной формой
защиты, работая как гальванический элемент. При этом создает-
ся благоприятный электрохимический контур за счет установки
анода, имеющего контакт с электролитом, и пропускания посто-
янного тока низкого напряжения от этого анода через электро-
лит к катоду (арматурной стали), который поляризует поверх-
ность металла в электрически отрицательном направлении. В
одном случае используется электрод, изготовленный из металла
или сплава, который является электрически более отрицатель-
ным, чем подлежащая защите арматура в сооружении, напри-
мер, из магния, цинка или алюминия (табл. 59).

Способ известен как катодная защита гальваническими ано-
дами (протекторная защита). Гальванические аноды корродиру-
ют или расходуются преимущественно в результате анодной
реакции (рис. 90).

Таблица 59

Стандартные величины электронных потенциалов металлов
по отношению к потенциалу водорода [13]

Металл	Электронный потенциал, В
Золото	+1,68
Ртуть	+0,86
Серебро	+0,80
Медь	+0,35
Водород	0,00
Никель	-0,22
Железо	-0,44
Цинк	-0,76
Алюминий	-1,66
Магний	-2,37
Литий	-3,30
Рис. 90. Защита с помощью гальванического анода от коррозии арма-
турных стержней в ребре жесткости плиты:

1 — анод; 2 — вязальная проволока; 3 — состав, регулирующий расход
гальванического анода (химический активатор); 4 — арматурные стержни;

5 — удаляемый бетон; а — ширина ребра; б — толщина защитного слоя

Некоторые аноды могут не обеспечивать достаточной защи-
ты в тех случаях, когда бетон в месте их установки имеет высо-
кое электрическое удельное сопротивление, поэтому чтобы полу-
чить необходимую проектную долговечность, их следует исполь-
зовать в соответствии со скоростью расходования [62,127,157].

Аноды могут устанавливаться на поверхности или замоно-
личиваться в бетон. Сегодня чаще всего используют дискретные
гальванические аноды и системы гальванических анодов, за-
глубленные в ремонтный материал на участке ремонта. Они
специально разработаны для того, чтобы дополнить традицион-
ный локальный ремонт, и представляют собой аноды в оболочке
из строительного раствора особого состава, который позволяет
поддерживать длительную гальваническую активность материа-
ла анода (фото 25).
1>ото 25. Установка гальванических анодов из цинка в ребрах жест-
кости плит перекрытий тоннелей инженерных коммуникаций. Рас-
четный шаг — 300 мм

Для замоноличенных систем наиболее распространенным из
используемых в настоящее время анодов является цинк. В отли-
чие от таких металлов, как алюминий и магний, цинк имеет от-
носительно небольшое расширение от коррозии, с которым не-
грудно справиться с помощью нужного состава растворной обо-
лочки или путем обеспечения достаточной пористости внутри
вводного блока. Замоноличенные цинковые аноды используют
три ремонте обычного железобетона, предварительно напряжен-
ного железобетона и преднапряженного железобетона с натяже-
нием арматуры на бетон.

Когда гальванические аноды замоноличиваются в бетон,
важно не допустить скапливания оксидов на поверхности ме-
галла, которое может значительно ограничить их рабочие воз-
можности. Чтобы этого не происходило, надо следить за тем,
чтобы вокруг замоноличенного анода находился химический
активатор, который образует растворимый побочный продукт
коррозии. Замоноличенные аноды имеют либо щелочное акти-
вирование в диапазоне водородного показателя 14—14,5, либо
галогенидное активирование, при котором используются такие
соли, как хлориды или бромиды. Галогениды оказывают корро-
зионное воздействие на цинк и сталь, поэтому для сведения к
минимуму опасности будущей коррозии аноды с галогенидным
активированием следует устанавливать так, чтобы галогенидный
активатор находился на расстоянии как минимум 50 мм от арма-
туры.

Дискретные замоноличенные аноды устанавливаются по пе-
риметру участка ремонта бетона как можно ближе к краям.
Аноды с активатором предварительно увлажняются и прикреп-
ляются непосредственно к арматурной стали. Расстояние между
анодами зависит от количества защищаемой арматуры, но в це-
лом колеблется от 300 до 600 мм. Так, по данным наших иссле-
дований, один 90-граммовый анод из цинка защищал участок
протяженностью 300 мм четырех арматурных стержней диамет-
ром 16 мм. Гальванические аноды используются для обеспече-
ния защиты конструкций с низким уровнем эксплуатационного
ухода. Их можно экономично адаптировать для защиты как
крупных, так и небольших участков сооружения [157,168].

Ремонтные материалы, которые применяются в сочетании с
гальваническими анодами, должны иметь удельное электриче-
ское сопротивление обычно менее 15 кОм-см. Большинство
обычных растворов и сортов бетона на портландцементе соот-
ветствует этому критерию.

Уже более 5 лет в промышленно развитых странах для обес-
печения защиты железобетона от коррозии используются дис-
кретные гальванические аноды в форме ленточных или полосо-
вых анодов. В отличие от дискретных (точечных) анодов, эти
аноды называются распределенными анодами, и имеют они раз-
нообразную форму и длину, доходящую до 2,3 м.

Распределенные аноды размещаются по поверхности под-
лежащего защите бетона, затем замоноличиваются в железобе-
тонную оболочку или защитный слой. Распределенные анодные
системы используются для обеспечения защиты на сравнительно
382
большой площади, но легко могут применяться и для защиты
небольших элементов конструкции. Системы этого типа можно
также назвать «гальванической оболочкой».

При создании гальванической оболочки поврежденный бе-
тон удаляется, а арматурная сталь подвергается очистке от про-
дуктов коррозии. Гальванические анодные полосы распределя-
ются по поверхности и прикрепляются к имеющейся стальной
арматуре. Обеспечивается укладка дополнительной арматуры
путем размещения поверх анодов стальной арматуры или не вы-
зывающей коррозии арматуры из стеклопластика, затем произво-
дится укладка бетона или ремонтных материалов так, чтобы соз-
дание оболочки или защитного слоя завершалось за одну заходку.

В сильно армированных сооружениях распределенные ано-
ды могут быть более экономичными, чем простые, дискретные
аноды, при условии установки последних на близком расстоя-
нии друг от друга [62, 158, 169].

Как лабораторные данные, так и данные полевых исследо-
ваний, основанные на результатах снижения потенциала в тече-
ние 24 часов, подтвердили, что с помощью установки дискрет-
ного цинкового анода происходит устойчивая катодная поляри-
зация арматурной стали. По результатам измерений получено,
что плотность тока между анодом и стальной арматурой дости-
гает уровня, достаточного для профилактической катодной за-
щиты [127, 159]. Дискретные аноды более 5 лет применяются
нами при ремонте засоленных конструкций коллекторных тон-
нелей в г. Москве. Аноды устанавливаются для защиты арма-
турных стержней, расположенных в ребрах жесткости плит пе-
рекрытий. Расстояние между анодами определяется расчетом и
составляет от 300 до 500 мм. По этой технологии отремонтиро-
вано более 4 км тоннелей. В России протекторная анодная за-
щита, кроме того, применяется для защиты от солей в морских
сооружениях.

В определенных условиях предусматривается установка
системы гальванических анодов, которая может быть смонтиро-
вана при производстве строительных или ремонтных работ на
всей площади строительной конструкции. Это чаще всего на-
блюдается при установке деформационных швов на мостах или
при бетонировании конструкций, имеющих контакт с морской
водой или с солями-антиобледенителями [62, 127].

Принцип катодной защиты арматурного каркаса от воздей-
ствия хлоридов в этом случае основывается на работе одного
большого гальванического элемента. Одним электродом являет-
ся металлический каркас, а другим электродом — элементы за-
щиты, которые постепенно растворяются в электролите, функ-
цию которого выполняет влажный, насыщенный солями бетон.

Практическое применение системы гальванических анодов
можно проиллюстрировать на примере железобетонного водо-
провода (длина водопровода — 26 км) в г. Йинку провинции
Ляонинг (Китай). Для катодной защиты была выбрана анодная
панель: цинк — алюминий [164].

Обычно при решении по выбору варианта электрохимиче-
ской защиты сооружений от коррозии арматурного каркаса при-
нимают во внимание показатели коррозии металла (табл. 60).

Таблица 60

Степень коррозии	Показатели коррозии		Факторы, способствующие коррозии		
	Визуальные наблюдения	Элек- трод- ный потен- циал, мВ	Газопро- ницае- мость по Торренту, кТ (Ю~|бм2)	Концентрация хлоридов, % массы цемента	Глубина карбони- зации, мм и рН
1. От- сутствие корро- зии	Отсутствие ви- димых трещин. До 2 % корро- зии арматуры	>-200	< 10’18	Во влажном состоянии конструкций < 0,4. В су- хом состоя- нии < 0,6	рН более 11
2. На- чальная	Небольшие тре- щины (< 0,4 мм). Арматура имеет небольшую кор- розию (до 7 %)	-200...  -350	5-Ю’17... 10-18	Во влажном состоянии 0,4...0,8. В сухом состоянии 0,6...1,2	<10  рН 10...11
Степень коррозии	Показатели коррозии		Факторы, способствующие коррозии		
	Визуальные наблюдения	Элек- трод- ный потен- циал, мВ	Газопро- ницае- мость по Торренту, кТ (1(Г|6м2)	Концентрация хлоридов, % массы цемента	Глубина карбони- зации, мм и рН
3. Полу- актив- ная	Трещины от 0,4 до 1 мм, местное отсло- ение бетона.  Арматура име- ет до 15 % кор- розии	-350...  -500	5-10-17...  Ю-'6	Во влажном состоянии 0,8...1,5. В сухом состоянии 1,2...2,0	> 10  РН9...10
4. Ак- тивная	Серьезное рас- трескивание, отслаивание бетона, выкра- шивание по углам. Армату- ра имеет до 25 % коррозии	<-500	> 10~16	Во влажном состоянии > 1,5.  В сухом состоянии >2,0	>30 рН менее 9
5. Кри- тиче- ская	Отслаивание/ выкрашивание крупных кусков бетона.  Коррозия арма- туры в объеме более 25 %	Степень коррозии определяется при визу- альном обследовании			

При этом по степени коррозии арматуры рекомендуется
конструкции подразделять на 5 категорий [166, 167].

Для удобства анализа и выбора технологии защиты соору-
жений от коррозии основные электрохимические способы све-
дены в табл. 61 [127, 150].
Способ элек- трохимического воздействия на железобетонные конструкции	Принцип защиты	Плотность подаваемо- го тока	Время обработ- ки	Метод контроля
Катодная за-	Использова-	2—	Непре-	Выход по
щита методом подаваемого тока	ние сдвига потенциала	20 мА/м2 стальной арматуры	рывно	электродному потенциалу/ току
Профилакти- ческая катод- ная защита	То же	0,5— 2 мА/м2 стальной арматуры	То же	То же
Защита сис- темой гальва- нических анодов	Катодное, гальваниче- ское воздей- ствие	1—  7 мА/м2 стальной арматуры	— —	Коррозионная активность у анода
Дискретные гальваниче- ские аноды	Локальное катодное, гальваниче- ское воздей- ствие	0,25—  2 мА/м2 стальной арматуры	— —	Коррозионная активность у отдельных анодов
Электрохи-	Электроос-	1 А/м2	7—14	Обработка
мическое вос-	мотическое	бетона =	суток	фенолфталеи-
становление щелочности	восстановле- ние щелочно- сти бетона	макс.  4 А/м2 стальной арматуры	(ДО не- сколь- ких недель)	ном
Электрохи-	Электроосмо-	1 А/м2	3—8	Анализ проб
мическое из-	тическое уда-	бетона =	недель	бетона на хло-
влечение хлоридов	ление хлори- дов	макс.  4 А/м2 стальной арматуры	(до не- сколь- ких ме- сяцев)	риды

В табл. 62 приведены основные достоинства и недостатки
электрохимических способов защиты сооружений от коррозии
арматуры [62, 127, 159].
Способ электрохимическо- го воздействия на железо- бетонные конструкции	Достоинства	Недостатки
Катодная защита ме- тодом подаваемого тока  Применение дискрет- ных гальванических анодов  Защита системой галь- ванических анодов	Может применяться в большинстве со- оружений.  Широкое разнообра- зие систем.  Пригодна для все- сторонней защиты бетонных конструк- ций  Локальная защита. Могут применяться при локальном ре- монте.  Могут применяться в большинстве соору- жений  Не требуется специ- ального внешнего источника тока.  Мониторинг сведен к минимуму. Разнооб- разие типов анодов	Требуется постоянный источник тока. Уста- новка постоянного действия.  Постоянный контроль и мониторинг.  Возможно увеличение размеров и массы со- оружения.  Системы покрытий менее пригодны на участках, подвергаю- щихся износу/сильной коррозии.  Замоноличенные ано- ды менее пригодны при высокой плотности стальной арматуры  Каждый анод воздей- ствует на определен- ный объем металла. Требуется подсчет количества и массы анодов в каждой си- туации  Наиболее пригодна для участков, подвер- гающихся воздейст- вию соленой воды. Требуется периодиче- ское обновление. Ка- ждый анод воздейст- вует на определенный объем металла.  Возможно увеличение размеров и массы со- оружения
Способ электрохимическо- го воздействия на железо- бетонные конструкции	Достоинства	Недостатки
Электрохимическое восстановление ще- лочности  Электрохимическое извлечение хлоридов	Пригодно для все- сторонней защиты железобетона.  Временное воздейст- вие на конструкцию. Отсутствует необхо- димость постоянного мониторинга  Пригодно для все- сторонней защиты железобетона.  Временное воздейст- вие на конструкцию. Отсутствует необхо- димость постоянного мониторинга	Не подходит для кон- струкций с неболь- шим защитным слоем бетона и сооружений, выполненных из сбор- ных элементов  Не подходит для ис- пользования в при- ливно-отливных зо- нах.  Возможна необходи- мость дальнейшей обработки, если суще- ствует опасность по- вторного загрязнения сооружения.  Не подходит для силь- ноармированных кон- струкций и при значи- тельном загрязнении бетона хлоридами

4.4. ВЫБОР СПОСОБА РЕМОНТА
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
ПРИ ИХ ПОВРЕЖДЕНИИ

При выборе способа ремонта железобетонных конструкций
прежде всего определяют их состояние, условия окружающей
среды, существующие нагрузки и воздействия и пр.

Для удобства все основные способы ремонта конструкций в
различных условиях эксплуатации сооружений сведены в таб-
лицу (табл. 63).
Выбор способа ремонта железобетонных конструкций

Условия	Способ ремонта					
эксплуатации сооружения	Укладка дополни- тельного защитно- го покры- тия	Устрой- ство гидроизо- ляцион- ной мем- браны	Локаль- ный ремонт	Удаление СТ и восста- новление щелочно- сти	Приме- нение ингиби- торов корро- зии	Исполь- зование катод- ной защиты
Постоянное негативное давление паров воды	Под- ходит при мине- раль- ном покры- тии	Под- ХОДИТ при мине- раль- ном покры- тии	Под- ходит* при мине- раль- ном рас- творе	Затруд- нено, требу- ется ремонт и осу- шение	Под- ходит при покры- тии арма- туры	Под- ходит, анод- ное покры- тие
Необходи- мость инъ- екции поли- мерных рас- творов в тре- щины и швы	Под- ходит	Под- ходит	Под- ходит	Не ПОДХО- ДИТ	Под- ходит	Не ПОДХО- ДИТ
Недостаточ- ная сплош- ность арма- турного кар- каса	То же	То же	То же	То же	То же	То же **
Отсутствие электриче- ства		//						Воз- можно	—"—	За- труд- нено**
Сложная форма кон- струкций	Под- ХОДИТ при мине- раль- ном покры- тии	Под- ХОДИТ при мине- раль- ном слое		Не ПОДХО- ДИТ		Не подхо- дит**
Условия эксплуатации сооружения	Способ ремонта					
	Укладка дополни- тельного защитно- го покры- тия	Устрой- ство гидроизо- ляцион- ной мем- браны	Локаль- ный ремонт	Удаление СГи восста- новление щелочно- сти	Приме- нение ингиби- торов корро- зии	Исполь- зование катод- ной защиты
Наличие старых ор- ганических покрытий	Не подхо- дит	Не ПОДХО- ДИТ	Воз- можно	Не подхо- дит	Воз- можно при покры- тии арма- туры	Не подхо- дит**

*	Под водой может быть использован ремонтный раствор на основе
полимеров.

*	* Подходит в случае использования гальванических анодов.

Характеристика некоторых основных способов ремонта
конструкций, когда имеет место карбонизация бетона, приведе-
на в табл. 64.

Таблица 64

Способ ремонта	Эффективность	Ограничение	Возможные нега- тивные последствия
Локальный ре- монт и анти- карбонизаци- онное покрытие  Восстановление щелочности	Эффективно на отремонтиро- ванных участ- ках  Эффективно на всей обрабаты- ваемой площа- ди	Могут увели- читься затраты за счет допол- нительных объ- емов работ  Через 5—10 лет может потребо- ваться повтор- ная обработка	Могут потребо- ваться разгруз- ка и усиление элементов кон- струкций  Может начать- ся коррозия между щелоч- ными состав- ляющими це- мента и крем- неземом запол- нителя
Способ ремонта	Эффективность	Ограничение	Возможные нега- тивные последствия
Использование ингибиторов коррозии (ми- грация с по- верхности)	Эффективно на всей обрабаты- ваемой площа- ди	Может потре- боваться дли- тельная обра- ботка	При низких концентрациях ингибиторов может вызвать питтинговую коррозию

Характеристика возможных способов ремонта строитель-
ных конструкций, когда имеет место заражение их хлоридами,
приведена в табл. 65.

Таблица 65

Способ ремонта	Эффективность	Ограничения	Возможные нега- тивные последствия
Локальный ре- монт и защит- ное покрытие  Локальный ре- монт и замена защитного слоя бетона  Извлечение хлоридов (обессолива- ние)	Эффективен на обработанных участках  Эффективен, но зависит от со- держания хло- ридов и объема удаления бето- на  Эффективно на обработанной площади	Могут увели- читься затраты за счет допол- нительных объ- емов работ  Могут увели- читься затраты за счет допол- нительных объ- емов работ  Неизвестен срок действия при дальней- шем проникно- вении хлоридов	Может потре- боваться раз- грузка и усиле- ние элементов конструкций  Возможность ремонта по всей площади со- оружения  Может начать- ся реакция ме- жду щелочны- ми составляю- щими цемента и кремнеземом заполнителя
Способ ремонта	Эффективность	Ограничения	Возможные нега- тивные последствия
Применение ингибиторов коррозии	Эффективно на обработанной площади	Неизвестны ско- рость и количе- ство хлоридов, которые про- никнут к стали	При низких концентрациях может вызвать питтинговую коррозию
Катодная защи- та	Эффективно на обработанной площади	Требуется на- блюдение, те- кущий уход и контроль	Может начать- ся* реакция ме- жду щелочными составляющими цемента и крем- неземом запол- нителя
* При использовании гальванических анодов может возникнуть дополни- тельный объем работ.			

Кроме указанных ограничений и последствий, влияющих на
выбор способа восстановления конструкций, большое воздейст-
вие оказывают и экономические факторы.

Исходя из изложенного, при коррозионном повреждении
арматуры в бетоне ремонтные мероприятия могут потребовать
следующих действий:

•	локализация поступления воды, влаги, кислорода и угле-
кислого газа и солей-электролитов. Эта мера эффективна
на начальной стадии коррозии арматуры. Основывается
на выборе и способе нанесения различных покрытий.
Чаще всего применяется при выполнении профилактиче-
ских мероприятий;

•	обработка поверхности бетона мигрирующими ингиби-
торами коррозии; способна замедлить коррозию армату-
ры при небольшом засолении бетона (до 0,2 %);

•	обессоливание или подщелачивание железобетона, при-
меняемое при незначительной коррозии арматуры, не-
большом засолении и малом коэффициенте армирования
конструкций;
•	использование катодной защиты арматурного каркаса;
эффективно при ремонте монолитных железобетонных
конструкций значительных размеров;

•	вскрытие и очистка арматуры на ремонтируемом участке
с покрытием защитным материалом, последующим ре-
монтом и нанесением защитного покрытия;

•	вскрытие и очистка арматуры на участке ремонта, уста-
новка гальванических анодов, последующий ремонт и
нанесение защитного покрытия;

•	вскрытие, очистка и усиление арматурных стержней на-
кладными стержнями с последующей защитой и ремон-
том. Соединение стержней может производиться внахлест,
муфтами с обжимом и резьбовым соединением и др.;

•	вскрытие, очистка, удаление и замена арматуры на но-
вую металлическую или из композиционных материалов,
ремонт и нанесение защитных покрытий;

•	вскрытие, очистка, удаление арматуры, ремонт бетона,
использование внешнего армирования из углепластика,
стеклопластика, арамида и металла.

4.5. ПОДГОТОВКА ПОВЕРХНОСТИ
ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ РЕМОНТНЫХ
РАБОТ

Подготовка поверхности бетона является обычным техно-
логическим процессом при нанесении на него различных за-
щитных или гидроизоляционных материалов, при выполнении
ремонтных работ. Она может предусматривать очистку или уда-
ление поверхностного слоя на определенную глубину. Для раз-
личных условий подготовка поверхности должна обеспечить
требуемое сцепление с ней ремонтных материалов и защитных
покрытий. Обычно нижним пределом прочности сцепления под-
готовленной поверхности с ремонтным составом принимается
величина 0,8—1 Н/мм2 [93, 94].

Существуют разнообразные факторы, оказывающие влия-
ние на сцепление ремонтных составов со «старым» бетоном. К
наиболее важным относятся: чистота поверхности; отсутствие
микротрещин и цементного молока; открытие поровой структу-
ры; прочность бетона и ремонтного раствора на растяжение; уп-
лотнение и выдерживание ремонтного раствора.

Обычно перед укладкой ремонтного состава на основе
портландцемента поверхность подвергается очистке и предва-
рительному увлажнению на 48 часов. Во время укладки ремонт-
ного раствора поверхность должна находиться во влажном со-
стоянии, чтобы не произошло обезвоживание смеси около гра-
ницы раздела между «старым» бетоном и ремонтным составом.
После укладки осуществляется уплотнение и выдерживание
ремонтных составов в условиях, обеспечивающих необходи-
мую влажность и температуру.

Получаемый при подготовке поверхности профиль суб-
страта при этом играет существенную, а часто и основную роль
по обеспечению качества ремонта. С его помощью поддержи-
вается на должном уровне шероховатость, прочность сцепле-
ния, чистота, а также обеспечивается необходимый режим
влажности перед укладкой ремонтного материала [170].

В зависимости от типа наносимого покрытия или приме-
няемого ремонтного раствора используют несколько разновид-
ностей профилей подготавливаемой поверхности. Американ-
ский институт бетона рекомендует 9 разновидностей профилей:
от гладкого, предназначенного для гидрофобизационной обра-
ботки поверхности или нанесения пенетрирующих материалов
на цементной основе, до грубообработанных и предназначенных
для ремонтных работ в значительных объемах и нанесения по-
крытий толщиной 3—6 мм и более [172].

Существуют и другие рекомендации, предлагающие выпол-
нять стандартные типы подготовки поверхности бетона к нане-
сению покрытий (табл. 66) [171].

Естественно, что в зависимости от типа наносимого покры-
тия или ремонтного состава применяется и соответствующая
технология подготовки поверхности, которая должна обеспе-
чить необходимое качество. И в каждом конкретном случае
подход может быть различным. Это зависит от условий, в кото-
рых эксплуатируется сооружение, объема, площади и конфигура-
ции обрабатываемой поверхности, прочности бетона и пр.
Стандартные типы подготовки поверхности
конструкций к нанесению покрытий

Тип подго- товки	Состояние поверх- ности конструкции	Технологические решения при подготовке поверхности конст- рукции	Прогнозируе- мая адгезия при растяже- нии, Н/мм2
Третий	Сухая, без жира, пыли, отслоив- шихся частиц, без солей	Нанесение обезжириваю- щей эмульсии, при необ- ходимости промывка во- дой, использование скреб- ков и ручных проволочных щеток для удаления отсло- ившихся частиц	0,5—1,0
Вто- рой	Сухая, без жира, пыли, отслоив- шихся частиц, без солей, без цементного мо- лока на поверх- ности	Нанесение обезжириваю- щей эмульсии, при необ- ходимости промывка во- дой, использование скреб- ков, механических очисти- тельных установок и пыле- сосов для удаления отсло- ившихся частиц и пыли	1,5—2,0
Пер- вый	Сухая, без жира, пыли, отслоив- шихся частиц, без солей, без цементного мо- лока на поверх- ности, с ровным шероховатым профилем	Нанесение обезжириваю- щей эмульсии, при необ- ходимости промывка во- дой, дробеструйная очист- ка, очистка водой под вы- соким давлением, кислот- ное травление и пр.	2,5—3,0

Требования к технологии работ по подготовке поверхности
бетона к производству ремонта и нанесению покрытий преду-
сматривают обработку субстрата с целью удаления грязи, рых-
лого и разрушенного материала, а в некоторых случаях и очист-
ку арматурного каркаса. Большинство щадящих методов, на-
пример А8ТМ В 4258, предназначено для того, чтобы только
очищать поверхность, не изменяя ее профиль. К таким методам,
применяемым только для очистки поверхности субстрата, отно-
сится обработка водой, абразивом, щетками, паром и пр.

Часто используется только очистка бетона от грязи. В этом
случае профиль поверхности не изменяется. При удалении по-
верхностного слоя конструкции естественно происходит и из-
менение ее профиля. При производстве ремонтных работ подго-
товительные действия также предусматривают очистку и сана-
цию арматурного каркаса. При изменении профиля поверхности
бетона и очистке арматуры используются различные способы.

Частичное или полное удаление поверхности бетона при
подготовке поверхности является вполне обычным технологи-
ческим решением при ремонте сооружений.

Чаще всего удаление поверхностного слоя бетона осущест-
вляется:

•	для получения однородной по качеству поверхности суб-
страта, например, перед нанесением покрытия или слоя
нового бетона;

•	выравнивания поверхности после некачественного вы-
полнения строительных работ;

•	подготовки поверхности к нанесению ремонтных мате-
риалов, износостойких покрытий, облицовочной плитки,
специализированных защитных и гидроизоляционных
составов;

•	улучшения сопротивления скольжению.

При выполнении работ предпочтение отдается тем спосо-
бам, которые обеспечивают создание прочной, нетрещиноватой
и открытой поровой структуры бетона. Последнее способствует
капиллярному всасыванию жидкой фазы ремонтных составов
или покрытий по площади контакта и улучшению их сцепления
с субстратом. Обычно качество подготовки оценивается визу-
ально, но после нанесения ремонтных составов или покрытий
его можно проконтролировать. Адгезия ремонтных материалов
и защитных покрытий к бетону может оцениваться различными
способами. Испытания часто производят способом наклонного
сдвига.

Величина сцепления определяется отношением максималь-
ной нагрузки с учетом угла ее приложения к площади среза.
Следующий способ для определения сцепления — это пря-
мой сдвиг, который предусматривает испытание кернов на гильо-
тине.

Самым распространенным способом является испытание на
одноосное растяжение. Он может применяться как в лаборатор-
ных, так и в натурных условиях путем отрыва металлического
штампа, приклеенного к субстрату.

Важным при подготовке поверхности конструкций к ремонту
считается вскрытие и очистка арматурного каркаса, а также его
санация. Очистка металла от продуктов коррозии должна выпол-
няться до металлического блеска согласно шведскому стандарту
82.5 (180 8501-1:2007). Поврежденные арматурные стержни
должны быть усилены или заменены. Усиление обычно преду-
сматривает накладку на дефектный участок дополнительного ар-
матурного стержня. Причем поврежденный участок стержня
должен быть удален, а на его место установлен новый, с напуском
в стороны на ширину стандартной величины перевязки арматуры.

Существуют различные способы механической подготовки
поверхности бетона, изменяющие профиль и очищающие кон-
струкцию, которые используются при ремонте и нанесении за-
щитных покрытий. К основным из них относятся:

•	очистка металлическими щетками вручную;

•	подготовка с помощью использования различного инст-
румента, например вращающихся щеток, дисков, скреб-
ков и т.п.;

•	очистка с помощью механических ударных установок
(игольчатые молотки, бучарды, отбойные молотки и пр.);

•	пескоструйная и дробеструйная очистка;

•	очистка водой под давлением с использованием различ-
ного абразива;

•	очистка с помощью высокотемпературной обработки
(обычно более 3000 °С);

•	обработка водой под высоким давлением (100—300 МПа);

•	химическая обработка.

Каждый из этих способов в той или иной степени способст-
вует появлению определенных дефектов в подготовленной к ре-
монту поверхности субстрата.
4.5.1.	Технологии удаления
поверхностного слоя бетона

Механическое удаление — это термин общего характера,
предусматривающий широкое разнообразие применяемых для
этих целей способов и оборудования. Сегодня наибольший объ-
ем таких работ все еще предполагает использование ручного и
реже механического оборудования. Но все в больших объемах
операции, выполняемые вручную, уступают место механизиро-
ванным. Глубина удаления бетона чаще всего варьируется от 3 до
100 мм.

Одна из трудностей, связанных с применением механиче-
ского удаления бетона, состоит в том, что при его использова-
нии на поверхности могут оставаться повреждения, что снижает
адгезию укладываемых впоследствии верхних слоев. Опасность
получения трещиноватой структуры особенно ощутима при ис-
пользовании инструментов скалывающего или дробящего ха-
рактера.

Поскольку наиболее частой причиной разрушения бетона
является коррозия замоноличенной в бетон арматурной стали,
то оценка ее технического состояния и расположение в конст-
рукции будут предопределять во многом выбор того или иного
способа подготовки бетона на участке ремонта.

Скалывающие или дробящие инструменты, в том числе ра-
ботающие от отбойного молотка, наиболее распространены при
удалении поверхностного слоя бетона. Они имеют самые разно-
образные размеры, типы и форму рабочего инструмента.

Ручные отбойные молотки с пневматическим приводом
представляют собой наиболее широко используемые инстру-
менты для санации поврежденного бетона. Приемлемая масса и
прекрасная маневренность позволяют применять их для устра-
нения нарушенного бетона с небольших изолированных участ-
ков, с вертикальных и потолочных поверхностей. Это оборудо-
вание можно задействовать при ремонте бетона, подвергшегося
растрескиванию, выкрашиванию или отслаиванию, а также при
его загрязнении хлоридами, если глубина работ определена
оценкой технического состояния сооружения.
Выполнение работ по устранению поврежденного бетона в
этом случае имеет ряд недостатков:

•	может быть удален не весь поврежденный или непроч-
ный бетон;

•	поверхность оставшегося бетона после обработки может
иметь большой объем микротрещин;

•	ударные нагрузки по арматурному каркасу могут повре-
дить арматуру и нарушить ее сцепление с бетоном;

•	процесс работ трудоемкий, грязный, шумный и вредный
для производителей.

По данным лабораторных и практических исследований,
обработка пневматическими отбойными молотками более чем в
1,5 раза снижает прочность сцепления на границе раздела между
«старым» бетоном и ремонтным раствором, по сравнению с
очисткой водой под высоким давлением.

К сожалению, контроль трещиноватости конструкций после
механизированной очистки в натурных условиях затруднен и
приходится ориентироваться в основном на опыт производителя
работ.

Обработка поверхности бучардой может также осуществ-
ляться с помощью отбойных молотков с различным приводом.

Требуемая глубина обработки бучардой и шероховатость
поверхности бетона определяются размером и остротой зубцов
на ударнике.

Выполнение работ с помощью бучарды характеризуется
высоким уровнем шума и грязи. Однако при этом обеспечива-
ются хороший визуальный контроль за глубиной удаленного
слоя и необходимая адгезия с наносимым на бетон ремонтным
материалом. Основная проблема — возможность повреждения
субстрата, связанного с появлением микротрещиноватости.

Игольчатые молотки представляют собой ударные инстру-
менты, используемые для очистки металла, но они также нахо-
дят применение при некоторых видах удаления поверхностного
слоя бетона. Механическая обработка поверхности бетона с
применением различных типов игольчатых ударных механизмов
используется при очистке арматуры и сложных по профилю бе-
тонных поверхностей, зон сопряжений, труднодоступных участков
и пр. Эти молотки обычно имеют пучок из 20 стальных игл,
диаметр которых составляет 3—4 мм. Такие инструменты по
размеру могут быть различны: от моделей массой 1,5 кг, обес-
печивающих около 5000 ударов/мин, и до моделей массой около
5 кг и выполняющих примерно 3000 ударов/мин. Инструменты
работают от сжатого воздуха, потребляя его в количестве при-
близительно 0,14 м3/мин при давлении 620 кПа. Выпускаются
также молотки с гидравлическим приводом, обеспечивающим
около 2000 ударов/мин.

Небольшая масса инструмента при производстве работ яв-
ляется большим преимуществом, а низкая производительность
вполне оправданна. Молотки могут также оснащаться наконеч-
ником долотчатого типа. Обычно глубина обработки бетона со-
ставляет 1,5—3 мм. Производительность не превышает 5 м2/ч.

Один из эффективных видов использования игольчатых мо-
лотков — неоднородная чистовая отделка декоративного бетона
с обнажением поверхности зерен заполнителя. Наиболее часто
этот способ очистки субстрата применяется в комплексе с дру-
гими, более производительными технологиями подготовки по-
верхности.

Механическая обработка бетона с использованием различ-
ных ротационных ручных фрез, чашек, дисков, абразивных кам-
ней и т.д. позволяет подготовить поверхность бетона к нанесе-
нию покрытий толщиной более 0,15 мм.

Обычно этот вид подготовки используется при выравнива-
нии поверхностного слоя, шлифовке бетона и удалении нане-
сенных ранее покрытий. Он не ведет к дополнительной трещи-
новатости в бетонной поверхности, но может «заполировывать»
поверхность пористого субстрата, создавая трудности в пенет-
рации различных материалов как на минеральной, так и на орга-
нической основе.

Производительность подготовки поверхности с использова-
нием ручных шлифующих и фрезерных установок не превышает
20 м^ч, а при применении механизированных установок — 75 м2/ч.

Фрезерная обработка удаляет бетон, воздействуя на поверх-
ность вращающейся самостоятельно режущей головкой. По
400
размеру такие установки варьируются от небольших, управляе-
мых идущим или держащим их оператором, фрезерующих по-
лосу 100—250 мм, до крупных подвижных машин массой около
45 т и фрезерующих полосу 4—4,5 м шириной. Обычно резцы
этих установок изготовлены из карбида вольфрама.

С помощью ручной техники можно удалять поверхностный
слой бетона на глубину до 6 мм на горизонтальных, вертикаль-
ных и потолочных поверхностях. Однако этот процесс трудо-
емок и оператор испытывает значительные вибрационные на-
грузки.

Используя механизированные установки, бетон можно уда-
лять на глубину до 20 мм за один проход [170, 172].

Машины подобного типа находят широкое применение при
капитальном ремонте и реконструкции транспортных сооруже-
ний. Механическая обработка поверхности бетона с использова-
нием больших машин, оснащенных фрезами и ударно-
вращательным рабочим органом, осуществляется при восста-
новлении слоев износа на дорогах и мостах. Обычно этот вид
обработки удаляет поверхностный слой «старого» бетона на
толщину от 5 до 20 мм при производительности небольших ус-
тановок около 100 м2/ч, установок среднего типа — до 400 м2/ч,
установок тяжелого типа — до 1500 м2/ч. Единственная серь-
езная проблема при их использовании для подготовки горизон-
тальной поверхности железобетона возникает на участках с
малой величиной защитного слоя, когда рабочий орган может
вырвать арматурные стержни каркаса и сам окажется повреж-
денным. Машины, кроме небольших, предназначенных для руч-
ной обработки, не подходят для вертикальных поверхностей или
поверхностей потолочного типа. Исключением являются уста-
навливаемые на стреле фрезерные рабочие органы с вращаю-
щейся головкой, которые могут применяться для удаления бе-
тона в крупных сооружениях, например в тоннелях, шлюзах и
т.п. Для этих целей обычно используют горно-проходческие
комбайны избирательного действия, со стреловым рабочим ор-
ганом.

Шероховатость поверхности и глубина резки бетона оп-
ределяются шагом и формой зубьев. Резцы из карбида вольф-
рама, которыми обычно оснащают режущие головки, при об-
работке абразивного бетона быстро изнашиваются и подлежат
замене.

Установки этого типа производят много шума и создают
значительную вибрацию, которая может приводить к возникно-
вению трещин в бетоне. Машины большого размера оснащены
водяным охлаждением рабочих головок и конвейерами для по-
грузки удаленного бетона в автотранспорт. Однако использова-
ние воды в технологическом процессе может приводить к обра-
зованию плотно прилипшего к поверхности субстрата слоя пы-
ли, который затем с трудом поддается удалению.

С помощью фрезерных установок невозможно удалить по-
врежденный бетон из-за арматурного каркаса. Для достижения
этой цели в дополнение к ним следует применять другие спосо-
бы производства работ.

Удаление поверхности бетона ударным воздействием час-
тиц состоит в том, что работа производится главным образом за
счет абразивного истирания цементного камня. В этой связи
возникают несколько проблем:

•	получающийся в результате профиль бетонной поверх-
ности оказывается неоднородным;

•	необходим постоянный контроль при обработке субстра-
та на участках низкой прочности, потому что в этих мес-
тах глубина удаления при одинаковом усилии оказывает-
ся большей.

Обработка поверхности с использованием различных абра-
зивных веществ (песка, шлака и пр.) осуществляется при необ-
ходимости удаления поверхностного слоя бетона за один проход
на глубину не более 0,75 мм. При удалении менее прочных ма-
териалов, например красок и штукатурных покрытий, глубина
очистки может доходить до нескольких сантиметров. При очи-
стке конструкций обделки станций метрополитена нам прихо-
дилось удалять слой краски и штукатурки толщиной до 12 см.
Производительность по очистке вертикальных, горизонтальных
и потолочных поверхностей различная и составляет 15—80 м2/ч
[173, 174].
Пескоструйная обработка поверхности бетона является
универсальным и наиболее часто применяемым решением по очи-
стке, при котором подготавливаемый субстрат не повреждается.
Этот эффективный способ позволяет одновременно проводить
очистку арматурной стали от продуктов коррозии и подготовку
находящихся рядом бетонных поверхностей. В таком процессе в
качестве основного средства абразивной обработки используют-
ся обычный песок, кварцевый песок, молотый шлак и т.п.

В результате работ, в зависимости от используемого абра-
зива и прочности растворной фазы бетона, получают разнооб-
разные профили поверхности.

С помощью пескоструйной обработки можно добиться вы-
сокого качества работ, но ее применение обычно ограничивается
из-за большого пылеобразования.

В последнее время разработаны специальные установки и
насадки, которые снижают пылеобразование, что дает возмож-
ность использовать этот способ в различных условиях (фото 26).

Фото 26. Очистка поверхности конструкций на станции метро «Мая-
ковская» (г. Москва) с помощью мокрого пескоструя (толщина уда-
ленного слоя краски, шпатлевки, штукатурки доходит до 4 см)
Дробеструйная обработка

Такой эффективный метод подготовки поверхности, как
дробеструйная обработка, с помощью которого создается шеро-
ховатый профиль поверхности, позволяет устранить влияние
трещиноватости на сцепление для покрытий на различной осно-
ве: цементно-песчаный раствор, полимерцементный и полимер-
ный составы.

Дробеструйная обработка обычно используется при подго-
товке горизонтальных поверхностей перед нанесением различ-
ных покрытий.

Установки для дробеструйной обработки передвигаются
вручную или являются самоходными. В качестве абразивного
материала используется стальная дробь. Вакуумная установка
при производстве работ собирает пыль и дробь, которая затем
отделяется с помощью магнита и используется повторно. Для
сбора случайно отлетевшей дроби может применяться магнит-
ная щетка.

В зависимости от проектируемой глубины обработки по-
верхности субстрата используют различный диаметр дроби: от
0,43 до 1,4 мм. Например, для глубокой обработки бетона при-
меняется дробь диаметром 1,3 мм и более, а для удаления по-
верхностной цементной пленки — дробь диаметром до 0,5 мм.

Чем грубее должна быть обработка поверхности бетона, тем
больший диаметр дроби выбирается (табл. 67). Расход дроби
составляет от 5 до 10 кг/ч.

При подготовке бетона прочностью около 35 МПа произ-
водительность очистки изменяется в значительных пределах.
При использовании небольших установок производительность
составляет от 15 до 25 м2/ч. Применяя установки средней мощ-
ности, можно получить производительность от 30 до 150 м2/ч.
Большие установки обеспечивают производительность от 150
до 300 м2/ч и более поверхности обработанного бетона.

Для получения необходимого качества поверхности бетона
рекомендуется использовать дробь различных диаметров.

К достоинству этого метода подготовки поверхности бетона
относится малое количество пыли, низкая вибрация, минималь-
404
Таблица 67

Зависимость профиля поверхности субстрата
от диаметра стальной дроби [175,176]

Диаметр дроби, мм	Профиль поверхности	Область применения
0,43	Очень тонкий	Очистка бетона от цементного мо- лока
0,58	Тонкий-средний	Очистка бетона перед нанесением или при удалении состава для гер- метизации бетона; слоя краски не- большой толщины
0,71	—"—	Подготовка поверхности бетона пе- ред укладкой полиуретанового по- крытия небольшой толщины
0,84	Средний	Удаление поверхностных сло- ев/покрытий большой толщины
0,99	Шероховатый	Удаление старых толстых покрытий, подготовка бетона перед нанесени- ем эпоксидных покрытий
1Д7	Сильношерохова- тый	Удаление поверхности на глубину от 3 до 6 мм
1,3	Чрезвычайно ше- роховатый	Удаление поверхности на глубину до 8—9 мм

ное трещинообразование, отсутствие необходимости в дополни-
тельной очистке поверхности бетона перед нанесением покры-
тий.

Обработка напорной струей воды применяется как для
очистки конструкций от грязи, так и для удаления поверхност-
ного слоя бетона. Она обычно используется в тех случаях, когда
имеющаяся стальная арматура в ходе ремонта подлежит по-
вторному использованию и/или когда этого позволяют условия
производства работ и особенно наличие технологической воды
на строительной площадке или в сооружении.

Оборудование варьируется от малых ручных установок до
крупных, смонтированных на передвижных платформах, осна-
щенных дистанционным управлением и манипулятором рабоче-
го органа.

Наиболее простой способ подготовки поверхности бетона —
мойка его поверхности с использованием специальных моечных
машин, совмещающих эту работу с очисткой поверхности поли-
этиленовыми щетками (фото 27). Производительность такой об-
работки зависит от типа машины.

При использовании ручных машин с сухим и мокрым ва-
куумированием поверхности производительность не превышает
50 м2/ч.

Использование ручных машин с электроприводом враще-
ния щеток, сухим и мокрым вакуумированием позволяет обес-
печить производительность не более 100 м2/ч. При применении
небольших механизированных моечных установок производи-
тельность увеличивается до 500 м2/ч. При работе больших меха-

Фото 27. Очистка потолочных поверхностей бетонных конструкций
водой под давлением 40—70 МПа
визированных установок производительность очистки доходит
до 5000 м2/ч.

Для предварительно напряженных железобетонных конст-
рукций обработка водой под высоким давлением является прак-
тически единственным индустриальным методом подготовки
поверхности к ремонту.

Эффективность действия той или иной установки зависит от
типа насадки, расстояния до поверхности, давления и расхода
воды, длительности действия водяной струи, прочности и глу-
бины удаления субстрата и пр.

Напорная струя воды оказывает свое влияние с помощью
трех воздействий: прямого удара; повышения давления в тре-
щинах бетона за счет давления воды; кавитации. Эти процессы
достигают максимальной эффективности, когда струя воды уда-
ряет по цементному камню. Поэтому насадку направляют быст-
ро и затем многократно проводят ею в непосредственной близо-
сти от поверхности подлежащего удалению участка бетона, да-
вая стечь излишку воды. Эффективность действия напорной
струи достигает максимума, если расход воды постоянен [177].
При удалении бетона в больших объемах или на значительную
глубину рабочее давление может быть разным. Некоторые уста-
новки могут работать при давлении 120 МПа и расходе воды
150 л/мин, а другие установки — при давлении 240 МПа и расхо-
де 76 л/мин. Есть установки, развивающие давление до 340 МПа.
Если давление воды менее 70 МПа, то обычно происходит только
очистка бетона, а если более 70 МПа, то происходит и удаление
поверхностного разрушенного слоя на глубину за один проход
до ® 20 мм. Производительность установки и глубина удаления
бетона во многом зависят от его прочности и типа насадок, ко-
торые используются (рис. 91). Расход воды изменяется от 3 до
200 л/мин.

Производительность по очистке нарушенного бетона может
доходить до 200 м2/ч на горизонтальных поверхностях и до
100 м2/ч на вертикальных и потолочных поверхностях.

При подготовке поверхности бетона различной прочности,
как указывалось выше, необходимо осуществлять контроль за
толщиной удаляемого слоя. Например, производительность труда
Продолжительность ударного воздействия, с

Рис. 91. Влияние продолжительности ударного воздействия воды на
глубину удаления бетона (бетон — 20 МПа, давление воды — 83 МПа):
о — прямая насадка диаметром 0,13 мм; х — веерная гидромониторная
насадка диаметром 3,56 мм [178]

по подготовке поверхности бетона с прочностью около 35 МПа
в глубину =10 мм при обработке вертикальных поверхностей
водой под давлением 100 МПа составляет 10—30 м2/ч.

Обработка высоконапорной струей воды
с абразивами

При обработке напорной струей воды с абразивами исполь-
зуется оборудование, обеспечивающее поток воды под давлени-
ем от 10 до 35 МПа; в струю добавляются такие абразивы, как
оксид алюминия, молотый гранит или мелкий песок. При такой
обработке удаляются грязь и другие посторонние частицы, про-
дукты коррозии арматуры, а также цементное молоко с поверх-
ности бетона (мелкий заполнитель обнажается). В ходе выпол-
нения работ необходимо собрать использованную воду и уда-
лить абразив до того, как вода попадет в систему ливневой ка-
нализации.

Следует отметить, что очистку поверхности бетона после
обработки ее высоконапорной струей воды необходимо прово-
дить дважды. Первый раз — вскоре после обработки субстрата
струей воды под давлением, для того чтобы не произошло сцеп-
ления с очищенной поверхностью отслоившихся частиц бетона.
Вторую очистку необходимо провести непосредственно перед
укладкой ремонтного раствора, с тем чтобы подготовленная по-
верхность обязательно оказалась очищенной от песка, абразива,
масла, пыли и других частиц, попадающих из внешней среды
или образующихся во время работ на строительной площадке.
Лучшими методами при этом являются промывка водой под не-
большим давлением (до 20 МПа) или очистка пылесосом. Но
лишней воды на поверхности бетона не должно оставаться. По-
верхность бетона должна быть влажной, но не мокрой. Обычно
ее состояние определяется рукой на ощупь. На поверхности ру-
ки не должны оставаться капли воды. Существует другой, более
«строгий» способ контроля — с помощью бумажной салфетки,
на которой не должны появляться мокрые пятна.

Подготовка поверхности бетона с использованием высоких
температур осуществляется нагреванием ее токами высокой
частоты или открытым пламенем. Нагрев токами высокой
частоты дает возможность удалять поврежденные участки бето-
на и производить очистку поверхности.

Очистка поверхности бетона газопламенным способом (ис-
пользуются устройства, потребляющие кислород и ацетилен)
производится при температуре до 3200 °С. Обычно такой вид
обработки применяют при загрязненности поверхности бетона и
необходимости наносить покрытия толщиной более 3 мм. Глу-
бина обработки поверхностного слоя бетона за 1 проход состав-
ляет 3—6 мм. Производительность труда от 5 до 50 м2/ч.

Химическая обработка
поверхности бетона

Достаточно широко используется химическая обработка,
которая позволяет удалять пленку цементного молока с поверх-
ности субстрата. Она дает возможность получить ровный про-
филь, но приводит к увлажнению бетона, так как после нее тре-
буется активная промывка водой и проверка поверхности на рН.
Этот способ сложно применять для очистки потолочных по-
верхностей.

Химическая обработка поверхности бетона обычно выполня-
ется с использованием различных кислот. Она позволяет подго-
товить поверхность к нанесению покрытий толщиной от 0,1 до
3 мм и более и не удаляет более 0,2—0,3 мм поверхностного
слоя бетона. Такая подготовка поверхности обычно применяется
при обработке больших площадей и сложных по форме конст-
рукций. Чаще всего раствор кислоты наносится щетками. После
реакции в бетоне кислоты с щелочью конструкция промывается
водой под давлением.

Производительность очистки поверхности с использованием
ручной обработки, промывки водой и сухого или мокрого вакуу-
мирования достигает 150 м2/ч. Применение механизированных
установок позволяет повысить производительность до 500 м2/ч.
Контроль качества подготовки поверхности

Способы подготовки поверхности бетона, как показывает
их анализ, не могут рассматриваться как конкурентные между
собой. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки.

После обработки бетона различными способами его по-
верхность может качественно характеризоваться полученным
профилем и его ровностью, размерами в плане, степенью обна-
жения заполнителя, глубиной рельефа, величиной микрорастре-
скивания в поверхностном слое, насыщенностью влагой.

В технических условиях на производство подготовительных
работ обычно предусматривают требования:

•	к субстрату, включая размеры обрабатываемой площади,
проектируемое качество поверхности и условия приемки
работ;

•	к способу работ, включая тип оборудования, методиче-
ские указания по производству работ, технику безопас-
ности и пр.

В требованиях к субстрату указываются способы определе-
ния плоскостности и ровности получаемых поверхностей. Для
горизонтальных поверхностей они предусматривают дифферен-
циальные измерения оценки качества по числовым показателям
ровности и горизонтальности с учетом показания разравниваю-
щей рейки/правила [170, 172]. Для некоторых случаев может
оказаться эффективным затопление поверхности водой и на-
блюдение за ее поведением. Методики по измерению плоскост-
ности приводятся в стандарте Американского общества по ис-
пытаниям и материалам А8ТМ Е 1155.
Разравнивающая рейка может обеспечить достаточный кон-
троль за плоскостностью в том случае, если не требуются край-
не жесткие допуски; известны длина рейки, частота и ориента-
ция ее наложения, а также способ опирания. Рекомендации об
этом можно найти в стандартах Американского института бето-
на (АС1 301-05, АС1 302.1К-04).

Текстура, или внешние признаки поверхности, определяется
по следующим характеристикам подготовки поверхностного
слоя бетона:

•	удаление поверхностной пленки;

•	удаление на глубину растворной части при отсутствии
обнаженного заполнителя;

•	удаление до обнажения частиц крупного заполнителя;

•	удаление до обнажения поверхности арматуры;

•	удаление до вскрытия арматурного каркаса.

Уникальный метод, позволяющий представить в количествен-
ных параметрах текстуру подготовленной горизонтальной поверх-
ности бетона (А8ТМ Е 965), заключается в том, что выборочно на
его поверхность высыпается определенный объем сухого квар-
цевого песка с частицами одной фракции. После разравнивания
его резиновым валиком вычисляют, какую площадь он покрывает.

Вертикальная плоскостность определяется по отвесу или по
разравнивающей рейке.

Фактура, или особенности отделки субстрата, — это одна из
тех характеристик подготовки поверхности, которая обладает
субъективностью; оценка и ее определение часто нуждаются в
утверждении эталонных образцов.

Чистота поверхности бетона обычно определяется простым
способом: по поверхности бетона проводят темной тряпкой (она
должна остаться черной). Чтобы обнаружить места, загрязнен-
ные маслом, на поверхность бетона разбрызгивают воду и опре-
деляют, смачивает она ее или нет.

С практической точки зрения правильно подготовленная
поверхность бетона должна обеспечить стойкость к напряже-
нию, которое может создаваться нанесенным материалом, будь
то напряжение от усадки, температурных деформаций или на-
гружения конструкции.
Методика (А8ТМ Э 4259), например, предлагает подготовку
поверхности бетона перед нанесением покрытий и ремонтных
составов осуществлять при использовании трех основных типов
удаления поверхностных слоев: механического; обработки на-
порной струей воды и абразивоструйной обработки. Работы
принимаются на основе визуального обследования и испытания
на прочность сцепления покрытия (на отрыв) (А8ТМ Э 4541).
Согласно А8ТМ В 4259, обработка напорной водяной струей
производится для очистки, в то время как другие методы пред-
назначены для выравнивания и шлифования.

4.5.2.	Цель и последствия очистки
поверхности бетона

Цель очистки при удалении поверхностного слоя бетона
при любом способе подготовки — получение необходимой ад-
гезии «старого» бетона с новой структурой наносимого на его
поверхность материала.

Требуемое значение адгезии между «старым» бетоном и
цементными и полимерцементными материалами составляет в
зависимости от места расположения участка производства работ
в пространстве от 0,8 до 1,5 Н/мм2. При использовании в качест-
ве покрытий или ремонтных составов полимерных композиций
адгезия должна доходить до 2 Н/мм2 (данные европейских орга-
низаций). Однако согласно нормативам стран Северной Амери-
ки, допускаются и другие значения адгезии.

Стандарт Американского института бетона АС1 503К-93
допускает значение прочности бетона на отрыв 0,7 МПа при
применении в качестве покрытий растворов на эпоксидной ос-
нове. Стандарт Канадской ассоциации по стандартизации реко-
мендует в этом случае значение прочности бетона на отрыв —
1,0 МПа.

При использовании менее эффективных способов подготов-
ки поверхности, например при обработке проволочной щеткой
или водяной струей под давлением до 30 МПа, для того чтобы
получить приемлемую прочность сцепления между субстратом
и покрытием, превышающую 0,9—1,0 Н/мм2, следует наносить
праймерные составы.
Кроме очистки поверхности перед укладкой ремонтных со-
ставов и нанесением покрытий на качество работ и адгезию ока-
зывают влияние и другие факторы.

Если временной интервал между удалением «старого» бе-
тона и укладкой ремонтного раствора оказывается длительным,
то бетон может подвергнуться карбонизации, особенно в усло-
виях переменной влажности окружающей среды, что значитель-
но снижает прочность сцепления.

Уплотнение ремонтного состава является важным условием
обеспечения качества и однородности укладываемого материа-
ла, а также получения требуемого и равномерного сцепления с
субстратом.

Испытания на адгезию «старого» бетона и ремонтного со-
става после укладки, уплотнения и твердения показали, что на-
растание адгезии происходит быстрее, чем нарастание прочно-
сти на сжатие уложенного раствора.

При ремонте сооружений (например, мосты, путепроводы,
подземные переходы, транспортные и коммуникационные тон-
нели и др.), испытывающих вибрационные нагрузки, которые
нельзя устранить на период работ, следует учитывать, что обыч-
но вибрации, вызванные движением транспортных средств, не
оказывают неблагоприятного воздействия на нарастание сцеп-
ления между «старым» и «новым» раствором или бетоном. Из-
вестно, что непрерывные и ограниченные вибрации способны
даже повысить как прочность бетона в верхнем слое ремонтного
материала, уложенного на горизонтальной плоскости, так и
прочность сцепления. Однако значительных вибраций, и осо-
бенно при ремонте потолочных и вертикальных поверхностей,
следует избегать.

Правильное выдерживание ремонтного материала снижает
опасность образования трещин по контакту из-за различий в
усадке между ним и «старым» бетоном. Растягивающие напря-
жения, возникающие по контакту, от усадки при выдерживании
ремонтного раствора во влажных условиях оказываются значи-
тельно меньшими, чем если бы такого выдерживания не произ-
водилось (рис. 92).
0,7

Время, дни

Рис. 92. Максимальное растягивающее напряжение на границе раз-
дела бетона и ремонтного раствора (результат вычислений, произве-
денных по методике Силфвербранда):

1 — без выдерживания во влажных условиях; 2 — при выдерживании во
влажных условиях в течение 7 дней [179, 180]

Главная причина этого состоит в том, что нарастание усадки
происходит медленнее и в результате увеличивается время для
нарастания прочности бетона на растяжение и релаксацию на-
пряжений за счет ползучести. Одновременно обеспечиваются и
другие преимущества: снижается опасность трещинообразова-
ния, повышаются прочность и износостойкость, увеличивается
долговечность.

4.5.3.	Режим влажности поверхности бетона,
необходимый для качественного ремонта

Большинство промышленных способов подготовки поверх-
ности бетона перед нанесением ремонтных составов на цемент-
ной основе используют замачивание субстрата водой, которая
самостоятельно или вспомогательно применяется при производ-
стве работ.

Режим влажности субстрата предопределяет скорость пере-
мещения воды из раствора для ремонтных работ к бетону суб-
414
страта и наоборот вследствие нарушения баланса влажности ме-
жду двумя слоями. Для производства ремонтных работ большое
значение имеет как режим влажности субстрата, так и распределе-
ние влаги внутри него. В процессе перемещения воды происходит:

•	пенетрация ее из раствора для ремонтных работ в капил-
ляры бетона субстрата;

•	гидратация цементного теста в ремонтном материале.

Если цементный ремонтный раствор без добавок наносится
на сухую поверхность бетона, то часть воды затворения всасы-
вается в бетон ранее, чем происходит образование в цементном
тесте растворимых и реакционно способных компонентов. Реак-
ция между гидроксидом кальция и растворимыми силикатами
ограничивается наружными участками. Так как пенетрация ре-
акционно способных компонентов в капиллярные поры бетона
затруднена, то ремонтный раствор не будет иметь хорошей адге-
зии к бетону субстрата. С другой стороны, если поверхность бе-
тона субстрата насыщается водой до того, как производится ук-
ладка раствора, капиллярные поры оказываются закрытыми для
проникновения в них продуктов гидратации из цементного тес-
та. Избыточная вода из капилляров повышает водоцементное
отношение на границе свежеуложенного раствора и снижает его
механические свойства. Воздействие сухой или мокрой поверх-
ности субстрата на сцепление цементного ремонтного раствора
без добавок всегда одинаково — прочность сцепления на грани-
це раздела уменьшается. При применении цементных ремонт-
ных растворов с полимерными добавками результат воздействия
режима влажности зависит от содержания в них полимера. Если
в раствор добавляется дисперсия полимеров в достаточной кон-
центрации, то частицы полимера образуют барьер вокруг зерен
цемента. В этом случае продукты гидратации цемента не могут
способствовать сцеплению с бетоном субстрата, и это сцепление
главным образом зависит от свойств самого полимера. Однако
частицы полимера, поскольку они слишком велики, не могут
проникнуть в капиллярные поры плотного бетона. Если концен-
трация полимера снижается, внутрикристаллические связи цемен-
та в ремонтном растворе, возможно, окажутся способны повы-
шать сцепление. Воздействие режима влажности на образование
внутрикристаллических связей цемента будет сходно с воздей-
ствием цементного раствора без добавок.

Результаты исследований показывают, что недостаточно
учитывать только режим влажности поверхности бетона, потому
что характеристики сцепления зависят от того, как будут влиять
свойства субстрата на направление и скорость перемещения во-
ды между компонентами ремонтной системы.

Наличие на поверхности бетона свободной воды может
полностью разрушить сцепление.

Иногда для повышения сцепления в виде наносимого на по-
верхность бетона праймера применяются вяжущие вещества,
такие как жидкий портландцементный раствор, портландце-
ментный раствор с латексными добавками и эпоксидные смолы.
Использование полимерцементных покрытий с различными по-
лимерными добавками, а также применение эпоксида не дает
заметного преимущества, позволяющего получить более высокие
значения прочности сцепления между субстратом и покрытием
на влажных поверхностях по сравнению с праймерными соста-
вами на основе обычного песчано-цементного раствора [181].

Существует мнение, что использование праймерных соста-
вов следует избегать. Их применение приводит к образованию
двух границ раздела, то есть вместо одного возможно создание
двух ослабленных сечений. Кроме того, используемый для этого
цементный раствор часто характеризуется высоким водоце-
ментным отношением, что приводит к низким значениям проч-
ности и когезионному разрыву внутри самого праймера. С дру-
гой стороны, жидкие цементные растворы могут обладать спо-
собностью укреплять рыхлые и частично отслоившиеся частицы
на недостаточно качественно очищенной поверхности бетона, а
это может привести к повышению прочности сцепления.

Следует отметить, что нанесение праймерного состава оказы-
вает положительный эффект, если ремонтный раствор уложен по
«свежему» праймеру, но может привести к снижению адгезии, ес-
ли праймер высох. Так, адгезия ремонтного состава на цементной
основе, уложенного по высохшему праймеру на основе акриловой
дисперсии, снижается до 40 %, а при нанесении его по высохшему
праймеру на латексной основе уменьшается практически до нуля.
4.5.4.	Качество выполнения
ремонтных работ

Технология укладки предусматривает нанесение ремонтного
материала на подготовленный субстрат с достижением впоследст-
вии точно определенных результатов. Ремонтный материал
обеспечивает прочное сцепление с субстратом, если он заполня-
ет подготовленную полость без расслоения и полностью покры-
вает обнаженную стальную арматуру.

Соотношение между ожидаемой долговечностью ремонта и
возможными его результатами на практике основывается на ре-
альных проблемах оценки качества выполнения и контроле работ.

Серьезное влияние на качество работ по ремонту оказывает
прочность сцепления «нового» раствора или бетона с арматур-
ным каркасом «старого».

Исследования морских сооружений, поврежденных из-за кор-
розии арматуры, показывают, что начальное разрушение бетона
обычно позволяет арматурному стержню оставаться по большей
части замоноличенным в него. По некоторым оценкам, это проис-
ходит потому, что передняя поверхность арматурного стержня
диаметром 25 мм с защитным слоем толщиной 25 мм может кор-
родировать в шесть раз быстрее, чем его задняя поверхность [4].

Укладка ремонтного материала без обнажения арматурного
стержня влечет за собой в этом случае два в высшей степени от-
рицательных последствия. Наиболее очевидное из них состоит в
том, что арматурный стержень при производстве подготовитель-
ных работ невозможно полностью очистить от продуктов корро-
зии. Но не менее важны напряжения, возникающие в зоне разру-
шения. В том случае, если ремонтный материал не заходит за ар-
матурный стержень, растягивающие напряжения, создаваемые кор-
розией арматуры, оказываются приложенными к границе раздела
между ремонтным материалом и «старым» бетоном, и стойкость
в разрушению будет предопределяться прочностью сцепления.

Наличие арматурных стержней в зоне ремонтных работ
влияет на сцепление между «старым» и «новым» бетоном. Сле-
дует избегать совпадения поверхности раздела с уровнем распо-
ложения арматуры. Это означает, что если в процессе удаления
бетона происходит обнажение арматурных стержней (> 30 % их
диаметра), удаление должно быть продолжено на глубину, пре-
вышающую глубину расположения арматуры, чтобы свежеуло-
женный бетон имел возможность полностью покрыть стержни
со всех сторон. Использование этой технологии рекомендуется
как при обычном бетонировании, так и при укладке набрызг-
бетона и выполнении торкретирования [179, 180].

Удаление бетона за арматурным стержнем дает возможность
тщательно производить очистку от продуктов коррозии металла
до укладки ремонтного раствора и обеспечивает условия для
полного замоноличивания каркаса. Полное погружение арматур-
ных стержней в ремонтный состав имеет важные преимущества:

•	очищенная от коррозионных продуктов арматура полу-
чает возможность полностью пассивироваться в высоко-
щелочной среде;

•	разрушение бетона при продолжении коррозии арматуры
произойдет при большем значении напряжения, соответ-
ствующем прочности ремонтного материала при растя-
жении, а не на уровне прочности сцепления его со «ста-
рым» бетоном.

Но, как указывалось ранее, удаление бетона за арматурны-
ми стержнями — наиболее трудоемкая часть в цикле подготовки
поверхности и сама по себе является наиболее сложной опера-
цией в процессе ремонта. Это особенно сказывается в том слу-
чае, если ремонт предпринимается на сравнительно ранней ста-
дии разрушения конструкции, когда большая часть арматурного
стержня все еще замоноличена в бездефектный бетон.

Из сказанного следует, что формирование и сохранение
прочного сцепления на границе раздела — это важнейшее тре-
бование, предъявляемое к долговечному ремонту. Недостаточ-
ная подготовка поверхности обычно является основной причи-
ной нарушения сцепления ремонтных материалов с бетоном при
дальнейшей эксплуатации. Кроме того, следует понимать, что
взаимодействие механических, химических связей, микрострук-
турных и макроструктурных характеристик для каждой ремонт-
ной системы является уникальным; химические и механические
особенности формирования сцепления — взаимозависимы. По-
этому оптимизация подготовки поверхности субстрата к ремон-
ту является ключевой в плане обеспечения необходимых взаи-
мосвязей в системе и максимальной долговечности при надле-
жащем качестве производства работ.

4.6. ТЕХНОЛОГИЯ НАНЕСЕНИЯ
РЕМОНТНЫХ СОСТАВОВ

Нанесение ремонтных составов может осуществляться раз-
личными способами. Основные из них приведены ниже.

1.	С помощью мастерка на поверхность субстрата. Нанесе-
ние производится слоями по маякам или направляющим. Мате-
риалы, укладываемые таким способом, должны хорошо зати-
раться, не должны отваливаться и сползать при нанесении на
потолочные и вертикальные поверхности.

2.	Укладка материала с низким водоцементным отношением
в опалубку с ручной забивкой и трамбованием. Обычно в этом
случае укладка раствора производится слоями в опалубку, отры-
тую с одной стороны. Каждый слой утрамбовывается с помо-
щью ручного, чаще всего деревянного штампа и молотка. Такое
техническое решение широко используется и для забивки «же-
сткого» раствора в различные «карманы» и полости.

3.	Заливка материала в опалубку (гравиметрическое запол-
нение). В этом случае материал должен обладать тиксотропией
и иметь хорошую удобоукладываемость. Крупность заполните-
ля выбирается с учетом армирования и параметров заполняемых
полостей. Материалы должны иметь низкое водоцементное от-
ношение и усадку.

4.	Укладка с помощью насосов. Этот способ используется
для восстановления в значительных объемах горизонтальных,
вертикальных и реже потолочных поверхностей. Крупность за-
полнителя предопределяется диаметром подающего шланга, ар-
матурным каркасом, параметрами восстанавливаемой полости.

5.	Раздельная укладка наполнителя и материала. Этот спо-
соб чаще всего применяется для ремонта вертикальных и пото-
лочных поверхностей, когда требуется крайне низкая усадка ре-
монтного состава. Обычно используется щебень крупностью
20—25 мм.
6.	«Сухое» торкретирование. Чаще всего этот способ при-
меняется при ремонте больших площадей на вертикальной или
потолочной поверхности. Обычно армирование должно быть
минимальным. Диаметр арматуры не более 16 мм. Преимущест-
во такого решения состоит в технологической маневренности
(быстрая смена места, остановка работ в любой момент време-
ни). В качестве недостатков можно отметить наличие пыли и
значительный (до 10 %) отскок материала.

7.	«Мокрое» торкретирование. Этот способ применяется при
значительных объемах повреждений конструкций, расположенных
в непосредственной близости, а также при возможности поставки
или изготовления на месте производства работ готовых растворов.

Потолочные поверхности и особенно малой площади лучше
всего ремонтировать с формованием мастерком или полутерком.
Для этих целей применяются специальные быстросхватываю-
щиеся облегченные ремонтные составы.

4.6.1.	Укладка материала вручную

Ремонт участков с малой площадью поверхности, но на
большую глубину лучше всего проводить с использованием
технологии ручной формовки или чеканкой жестким раствором
с нулевой осадкой конуса.

Чеканка жестким раствором с нулевой осадкой конуса ис-
пользуется очень часто при ремонте повреждений сложной
формы. К таким объектам относятся ребра жесткости конструк-
ций. В этом случае раствор утрамбовывается вручную в полуот-
крытую форму слоями с помощью ручной подачи. Консистен-
ция раствора должна быть такой, чтобы он мог формоваться в
шар, без выступания цементного молока. При уплотнении такой
смеси становится возможным обеспечить плотный контакт с
подстилающим бетонным слоем и добиться необходимой проч-
ности сцепления. Набор прочности обычно происходит в тече-
ние 7 суток при выдерживании ремонтного участка во влажных
условиях. Эта технология может быть использована на горизон-
тальных, включая потолочные, а также на вертикальных по-
верхностях (рис. 93) [42].
Для потолочных поверхностей нанесение ремонтных соста-
вов следует осуществлять слоями толщиной по 2—3 см. Для
этих целей лучше использовать облегченные ремонтные соста-
вы плотностью около 1,6 т/м3, которые могут обеспечить адге-
зию к субстрату не менее 1,2—1,5 Н/мм2 (рис. 94).

Рис. 93. Укладка жестких ремонтных составов в опалубку вручную с
помощью трамбовки:

7 — утрамбованный слоями ремонтный раствор; 2 — деревянная
трамбовка; 3 — опалубка; 4 — анкерное крепление; 5 — направление
формирования конструкции

Рис. 94. Нанесение ремонтного состава вручную с помощью мастерка
и полутерки:

1 — мастерок с ремонтным раствором; 2 — «старый» бетон; 3 — слои
нанесения ремонтного раствора (~ 2—3 см)
Локальному ремонту чаще всего подвергаются балочные
конструкции, у которых имеются повреждения углов, трещины,
вызванные коррозией арматуры, отмечается отслоение защитно-
го слоя, поэтому их удобно ремонтировать с использованием
ручной опалубки.

В этом случае первоначально осуществляется подготовка
поврежденных участков конструкции (рис. 95), а затем укладка
ремонтных составов в ручную опалубку. Состав подается в нее
мастерком, а затем конструкция формуется подвижкой и вибра-
цией опалубки (рис. 96) [61].

После формования ребра жесткости поверхность бетона вы-
равнивается и на нее наносится защитное покрытие, обеспечи-
вающее долговечность зоны локального ремонта.

Ремонт небольшого объема поверхностного слоя, не затраги-
вающего арматуру, лучше всего выполнять полностью вручную,

Рис. 95. Ремонт железобетонной балки вручную:

1 — подрезка бетона на глубину ~ 20 мм; 2 — зона карбонизации; 3 —
арматурный каркас, который необходимо вскрыть и очистить
Рис. 96. Укладка ремонтного состава в ручную формовочную опалуб-
ку при восстановлении балки (после формирования конструкции она
выравнивается и на нее наносится покрытие или краска)

а при значительных площадях — торкретированием с использо-
ванием «сухого» или «мокрого» способа нанесения и доводкой
вручную (фото 28, 29).

При толщине слоя ремонтного раствора менее 1,0 см и при
наличии малой площади ремонтируемой поверхности практиче-
ски всегда применяют ручной способ укладки материала. Нане-
сение на горизонтальные и вертикальные поверхности защит-
ных покрытий на минеральной или органической основе также
чаще всего осуществляется вручную: наливом, щетками, полу-
терками и пр.

При наличии значительного армирования и повреждения
арматурного каркаса конструкция, которая подвергается ремон-
ту, очищается от разрушенного бетона, ржавчины и на нее нано-
сятся ремонтные составы. Они могут включать преобразователь
ржавчины, ингибитор коррозии, праймерный состав, основной
ремонтный состав, защитное покрытие и т.д. (фото 30).
Фото 28. Нанесение защитного покрытия на горизонтальную поверх-
ность с помощью «мокрого» набрызга, ручного разглаживания и за-
тирки

Фото 29. Нанесение защитного покрытия на горизонтальную поверх-
ность вручную с помощью щетки
Фото 30. Ремонт железобетонной балки в тоннеле. Удаление слабого
бетона в глубину арматурного каркаса на 2—2,5 см. Очистка арматуры.
Укладка ремонтного состава «мокрым» набрызгом с ручной затир-
кой. Нанесение противокарбонизационного покрытия на цементной
основе белого цвета (состояние балки до ремонта (а) и после ремонта (б))
4.6.2.	Ремонт и усиление конструкций
с помощью торкрет и набрызг-бетона

Работы по торкретированию при производстве ремонтных
работ заключаются в нанесении под давлением сжатого воздуха
на поверхность поврежденных строительных конструкций слоев
цементно-песчаного раствора (торкрет) или бетонной смеси (на-
брызг-бетон).

Нанесение торкрета и набрызг-бетона при ремонте может
осуществляться двумя способами: «сухим» и «мокрым». «Су-
хой» способ предусматривает подачу по шлангам с помощью
сжатого воздуха к месту производства работ сухой смеси, песка,
цемента, мелкого щебня и пр. Смешивание с водой происходит
на месте выполнения работ в смесительном устройстве (сопле).
Для ускорения процесса схватывания и твердения в воду затво-
рения при нанесении смеси добавляют ускорители схватывания
— хлористый кальций, фтористый натрий, жидкое стекло, алю-
минат натрия, феррит натрия и др. Для улучшения смачивания
сухой смеси водой и снижения величины отскока применяют
различные поверхностно-активные добавки — мылонафт и др.
(рис. 97).

Способ применяется в условиях открытых строительных
площадок или при активном проветривании рабочего места. Это
связано с тем, что при производстве работ выделяется значи-
тельное количество пыли, обусловленное отскоком смеси от
субстрата, доходящим на потолочных поверхностях до 70 %
(обычно 30—50 %) объема нанесения, и плохим смачиванием
состава водой. Величина отскока зависит не только от состава
смеси, но и от рабочего давления, расстояния подачи, силы уда-
ра, расстояния от сопла до поверхности, способа армирования,
количества арматуры, квалификации рабочего, качества подго-
товленной поверхности, количества добавок и пр. [182]. Сле-
дует отметить, что величина отскока уменьшается по мере уве-
личения слоя торкрета или набрызг-бетона. Это связано с тем,
что отскок имеет максимальные объемы до формирования слоя
цементного теста на поверхности конструкции, который кон-
солидирует заполнитель, тем самым снижая его потери. С по-
426
6

Рис. 97. Схема нанесения ремонтной смеси на поверхность железобе-
тонной конструкции «сухим» способом:

1 — загрузочный бункер роторной установки; 2 — шланг для подачи
воды с ускорителем схватывания; 3 — подающий шланг; 4 — сопло; 5 —
шланг для подачи сжатого воздуха; 6 — «старый» бетон; 7 — арматурный
каркас; 8 — «новый» раствор

мощью «сухого» способа можно выполнять ремонтные работы в
тоннелях большого сечения, на плотинах, в градирнях и других
подобных объектах. При этом можно ремонтировать любые по
сложности очертания поверхности. При нанесении использу-
ются как цементно-песчаные, так и смеси с крупным заполни-
телем.

Структура состава, нанесенного «сухим» способом, отлича-
ется от структуры обычного бетона. В ней имеется большое ко-
личество пор диаметром до 2 мм, что объясняется испарением
избыточной влаги и захватом смесью воздуха при производстве
работ.
Прочность нанесенного «сухим» способом торкрета и на-
брызг-бетона на сжатие во многом зависит от активности це-
мента и качества нанесения смеси, а прочность на сжатие и рас-
тяжение по сравнению со штукатурным покрытием и бетоном
аналогичного состава, уложенным в опалубку, примерно на
10—20 % выше.

Установки «сухого» способа нанесения отличаются друг от
друга в основном принципом подачи смеси и производительно-
стью.

Работы по набрызгу выполняются с помощью машин, кото-
рые можно разделить на 3 группы: одно- и двухкамерные; с ро-
торным барабаном; со шнековой подачей (рис. 98—100).

Все указанные машины с помощью сжатого воздуха подают
смесь, загруженную в рабочую емкость, по трубам или шлангам
к месту ее нанесения. На конце транспортирующей магистрали

Рис. 98. Принципиальная схе-
ма двухкамерной установки
для подачи смеси при «сухом»
способе нанесения:

1 — загрузочная воронка; 2 —
подача сжатого воздуха; 3 —
транспортировка смеси; 4 — та-
рельчатый питатель

Рис. 99. Принципиальная схема ро-
торной установки для подачи сухой
смеси:

1 — загрузочный бункер; 2 — смеси-
тель; 3 — рабочий барабан с отверс-
тиями; 4 — транспортировка смеси;
5 — сжатый воздух
Рис. 100. Принципиальная схема установки со шнековой подачей су-
хой смеси:

1 — сжатый воздух; 2 — шнек; 3 — транспортировка сухой смеси; 4 —
загрузочная камера; 5 — смеситель

Рис. 101. Принципиальная схема устройства распылительного сопла
при «сухом» способе нанесения растворной или бетонной смеси:

1 — распылительная головка; 2 — смесительная камера; 3 — подача воды
с ускорителем схватывания; 4 — подача сухой смеси с помощью сжатого
воздуха

располагается сопло, служащее для затворения сухой смеси во-
дой и добавкой ускорителя схватывания, а также для создания
направленного факела исходящей струи (рис. 101).

Сегодня в большинстве случаев используются установки
«сухого» торкретирования с роторным барабаном.
Расход цемента на 1 м3 сухой смеси зависит от его активно-
сти, проектной прочности торкрета и набрызг-бетона, а также от
гранулометрического состава заполнителей. Обычно он колеб-
лется от 250 до 550 кг. Наиболее часто эта величина составляет
400—450 кг, что объясняется необходимостью получения тре-
буемой проектной прочности, которая может быть обеспечена
только при определенном избытке цемента, так как часть его
теряется при отскоке.

Отскок смеси максимален при минимальном содержании
цемента. Он также значительно возрастает при увеличении доли
крупного заполнителя. Но с увеличением крупности заполните-
ля возрастает трамбующий эффект, что приводит к повышению
прочности материала. Однако крупный заполнитель, в свою оче-
редь, ухудшает режим работы набрызг-машин: в шлангах обра-
зуются пробки. Чаще всего не рекомендуется, чтобы крупный
заполнитель превышал размерами 1/3 диаметра подающего
шланга. При выполнении ремонтных работ величина крупного
заполнителя должна составлять 4—8 мм.

Оптимальное содержание крупного заполнителя — около
30 % всего объема заполнителя. Вода подается непосредственно
у места производства работ, поэтому технология нанесения су-
хих смесей удобна для ремонта. Нанесение смеси можно оста-
новить в любой момент времени, что позволяет проводить ло-
кальные ремонтные работы в различных местах, в том числе и
удаленных друг от друга.

Для составов на основе песка (торкрет) применяют просе-
янный песок крупностью до 7 мм, но во всех случаях — не бо-
лее половины максимальной толщины каждого слоя и менее по-
ловины размера ячейки арматурной штукатурной сетки. Торкрет
хорошего качества получается при содержании песка трех
фракций крупностью 0,05—0,3; 0,3—1,2 и 1,2—7 мм. Качест-
венный состав торкрета также получается, если рассев песка на-
ходится в оптимальной зоне на графике (рис. 102). Песок перед
его использованием просушивают.

При «сухом» способе нанесения влажность заполнителей
должна быть не более 3—4 %. При превышении этой величины
происходит закупорка трубопроводов.
100

Кривые гранулометрического состава

Рис. 102. Область оптимального ситового состава для заполнителей
смесей, наносимых «сухим» набрызгом

Для обеспечения требуемой адгезии торкрет-раствора и тор-
крет-бетона с субстратом его поверхность подвергают грубой
механической обработке.

Чтобы обеспечить высокое качество торкретирования, по-
верхность субстрата тщательно подготавливают: удаляют с нее
грязь, дефектный бетон, продукты коррозии арматуры. Поверх-
ность обрабатывают насечкой или стальными щетками.

Сухие поверхности бетона очищают песком при помощи
пескоструйного аппарата и увлажняют перед нанесением смеси,
мокрые или фильтрующие поверхности обрабатывают механи-
ческим способом. Активную фильтрацию воды или ликвидиру-
ют, или воду дренируют по специальным трубам и полутрубам.

Раковины разделывают в «ласточкин хвост» под углом 45°
наружу, промывают водой и заделывают цементным ремонтным
раствором. Трещины обрабатывают под прямоугольник и гер-
метизируют.

Непосредственно перед торкретированием поверхность
конструкции очищают продувкой сжатым воздухом и промыва-
ют водой под давлением 10—15 МПа.

При «сухом» способе нанесения смеси обычно поддерживают
водоцементное отношение в узком диапазоне (разброс значений
не более 0,03). Обычно стараются удержать В/Ц в пределах
0,46—0,54 при среднем значении ~ 0,5 [182]. Аналогичные зна-
чения приводятся в АС1 506К-05.

Чаще всего ремонтные работы по торкретированию дефек-
тов и усилению вертикально расположенных конструкций про-
изводят снизу вверх. Если проектная толщина слоя значитель-
ная, то торкрет наносят несколькими слоями. При этом достига-
ется герметизация усадочных трещин за счет их «перевязки» в
разных слоях (рис. 103).

При необходимости выполнения торкретирования на боль-
ших площадях работу могут осуществлять на отдельных участ-
ках (захватках).

Рис. 103. Нанесение слоев торкрета или набрызг-бетона, обеспечи-
вающее перекрытие усадочных трещин (возможно наличие арматур-
ного каркаса):

1 — «старый» бетон; 2 — усадочные трещины; 3 — слой
торкрета/набрызг-бетона; 4 — толщина слоев торкрета/набрызг-бетона

(2—7 см)
В случае значительного разрушения поверхности конструкции
в сооружении или сильной фильтрации воды через нее торкре-
тирование производят по арматурной сетке, которую привари-
вают или привязывают на проектном расстоянии от конструк-
ции к анкерам, заделанным в отверстия, заранее пробуренные в
бетоне.

Расстояние между параллельными арматурными сетками
должно быть не менее 5 см.

Для несущей арматуры размер ячеек должен быть не менее
5x5 см, а для конструктивной проволочной арматуры размер
ячеек может быть меньше.

При нанесении значительных слоев используют арматур-
ную сетку, изготовленную из стальных прутков диаметром 6—
10 мм с ячейками 10x10 и 15x15 см. Для нанесения слоев малой
толщины используют проволочные штукатурные сетки с раз-
личной ячейкой. Механическую очистку с насечкой поверхно-
сти заканчивают пескоструйной обработкой, продувкой и про-
мывкой (лучше горячей водой). Сетки укрепляют в 1,5—2 см от
конструкции на анкерах через 50—80 см. Торкретирование осу-
ществляют полосами шириной до 1,5 м снизу вверх при толщи-
не слоя до 4 см по сетке и до 2 см — без сетки. Первый наброс
производят обычно при удалении сопла от поверхности на рас-
стоянии около 1 м, а последующие после схватывания преды-
дущего — на расстоянии около 0,5 м. Крепление сетки к анке-
рам должно обеспечить жесткость каркаса. В противном случае
каркас при нанесении на него под давлением растворов и смесей
начнет вибрировать, отскок значительно увеличивается, а между
слоем торкрета и ремонтируемой поверхностью появится не-
плотная и непрочная зона.

Для получения плотной структуры материала и требуемой
адгезии к «старому» бетону, как по данным стандартов (АС1
506В.-05), так и по данным литературных источников, необхо-
димая скорость вылета смеси из сопла должна быть около 80—
90 м/с [183, 184].

Требуемое количество воды для увлажнения сухой смеси
определяют при пробном торкретировании. Влажность нанесен-
ного слоя должна составлять: при растворах на основе порт-
ландцемента в неармированном торкрете от 9 до 11 %, в армиро-
ванном слое под сеткой — 11 % и в поверхностных слоях — 9 %.

Толщина торкрета, применяемого для нанесения защитных
покрытий, может доходить до 30 мм и более. При использова-
нии в качестве вяжущего обычного портландцемента рекомен-
дуемая толщина первого и последнего слоев около 5—6 мм,
промежуточных — 8—10 мм. Толщина единовременно наноси-
мого слоя торкрета не должна превышать 20—25 мм. Во время
торкретирования толщину слоя проверяют, погружая в него в
разных местах стальную иглу.

При торкретировании старой бетонной конструкции лучшие
результаты по адгезии наносимых торкретных покрытий дости-
гаются при применении вместо обычных цементных растворов
растворов с добавками поливинилацетатной, акриловой и ла-
тексной эмульсий. В особых случаях, когда требуется увеличить
адгезию торкретного покрытия со «старым» бетоном, рекомен-
дуется предварительно нанести состав на основе эпоксидных
смол, а «по «свежему» полимерному покрытию выполнить на-
брызг цементно-песчаного раствора [185].

Продолжительность допускаемых перерывов между нанесе-
нием на определенной захватке слоев торкрета устанавливается
проектом. Минимальный перерыв в производстве работ опреде-
ляют из условия: под действием струи смеси не разрушается
предыдущий слой торкрета, а максимально допустимый пере-
рыв — из условия: наполнитель свежего слоя втапливается в
предыдущий и между ними обеспечивается хорошее сцепление.
Приемлемая адгезия слоев не менее 0,8 Н/мм2 для сводов и по-
толков; 1,0 Н/мм2 для стен; 1,5 Н/мм2 для горизонтальных по-
верхностей. Наиболее сложно получить хорошее качество работ
при ремонте бетона, через который фильтрует вода. В этом слу-
чае используются различные технологические решения. Чаще
всего применяют бурение дренажных отверстий. В них монти-
руют водоотводящие трубки, которые после торкретирования
заделывают ремонтным составом.

Последний слой торкрета укладывают толщиной, достаточ-
ной для закрытия арматуры и дренажных трубок не менее чем
на 15 мм. Слой для затирки поверхности в случае необходимости
434
наносят не ранее чем через 12 ч, но не позднее чем через 24 ч.
Поверхность этого слоя затирают сразу после его нанесения.

Сухие смеси для торкретирования поверхности конструк-
ций при воздействии на них неагрессивных вод изготовляют на
основе обычных портландцементов с активностью не ниже
40 МПа, а при воздействии агрессивных вод, в зависимости от
вида и степени агрессивности, используют соответствующие
цементы.

Качество выполненных работ проверяют путем осмотра и
простукивания материала на поверхности нанесения, а также
при проверке исполнительной документации. На нанесенном
слое не допускают большого количества усадочных трещин, ме-
стных вздутий и отслаивания. При простукивании деревянным
молотком торкрет должен издавать звонкий, а не однородный
глухой звук. Прочность и водонепроницаемость контрольных
образцов торкрета должны соответствовать требованиям проек-
та. Адгезионные характеристики нанесенного торкретом состава
к бетону и между слоями определяют методом отрыва штампа
(Бонд-тест).

При значительном или полном разрушении бетонной по-
верхности ее восстанавливают устройством покрытия из на-
брызг-бетона в полном объеме толщины конструкции. Чаще все-
го нанесение набрызг-бетона «сухим» способом осуществляется
с помощью установок роторного типа. Крупность заполнителя
для ремонтных смесей обычно не превышает 8 мм, а при боль-
ших объемах повреждений — 16 мм. При этом толщину одного
слоя набрызг-бетона, наносимого за один прием на стены, при-
нимают 5—7 см, а на свод во избежание его отслаивания —
5 см. На боковых наклонных поверхностях толщина слоя может
доходить до 200 мм. Требования к адгезии слоев набрызг-бетона
аналогичны требованиям, предъявляемым к нанесению слоев
торкрета. Она должна быть не менее 1,5 Н/мм2 для горизонталь-
ной; 1 Н/мм2 — вертикальной и 0,8 Н/мм2 — потолочной по-
верхности. Обычно ремонтные работы с помощью нанесения
набрызг-бетона осуществляются на больших площадях в таких
сооружениях, как градирни, стены шлюзов, доки, причалы, тон-
нели и пр. (рис. 104, 105).
5

Рис. 104. Ремонт бетонной стенки дока с помощью иабрызг-бетона:

I — анкера с шагом 1 м по вертикали и горизонтали; 2 — ремонтируемая
бетонная конструкция; 3 — слой набрызг-бетона; 4 — арматурный каркас
усиления; 5 — усиленная верхняя часть; 6 — уровень воды

При значительных повреждениях бетона необходимо уста-
навливать дополнительный арматурный каркас, который запол-
няется слоями различной толщины (рис. 106).

Крупность заполнителя для набрызг-бетонной смеси не
должна превышать 25 мм, при этом содержание фракции от 0,1
до 1 мм занимает 30 % общего объема заполнителей, от 1 до
8 мм — 40 % и от 8 до 25 мм — 30 %. Обычно для ремонтных
работ используют смеси с крупностью заполнителя не более
16 мм, а для ремонта густоармированных конструкций — не бо-
лее 8 мм.

Чаще всего максимальный размер зерен используемого за-
полнителя зависит и от проектируемой толщины слоя покрытия.
436
150

Узел А

Узел А'

Рис. 105. Узел сопряжения анкеров усиления с арматурным каркасом:
1 — отверстия 050 мм под установку анкеров; 2 — анкер глубиной не
менее 1100 мм, установленный под углом -15°; 3 — арматурные стержни
горизонтального усиления; 4 — головка анкера с распределительной
плитой 100x100x8 мм; 5 — арматурные стержни вертикального усиления;
6 — набрызг-бетон или фибронабрызг-бетон

По данным стандартов (АС1 506К.-05), при толщине слоя ме-
нее 30 мм крупный заполнитель не должен превышать более
5 мм. Для толщины 30—100 мм крупность заполнителя может до-
ходить до 10 мм, а при толщине слоя более 100 мм — до 20 мм.

Влажность заполнителей должна быть в пределах 4—5 %.
Сегодня для производства работ методом набрызга широко ис-
пользуются смеси, армированные полимерной или металличе-
ской фиброй (фибронабрызг-бетон). Причем при выполнении
торкрета вводят в основном в смесь полимерную фибру, а при
нанесении набрызг-бетона применяют в основном металличе-
скую фибру различных размеров и формы. Основной недостаток
использования фибры в смесях — это возможность ее комкова-
ния и, как следствие, засорение трубопровода. Обычно доля
фибры составляет 4—5 % массы цемента. Наличие фибры в ук-
ладываемых смесях позволяет увеличить их прочность на рас-
тяжение, снизить усадку, повысить долговечность в условиях
динамических нагрузок и пр. [186].

Добавки, вводимые в состав набрызг-бетонной смеси, долж-
ны увеличить ее прочность, уменьшить отскок и улучшить каче-
ство финишной поверхности.
Рис. 106. Ремонт бетонной стенки дока на участке значительного раз-
рушения с помощью набрызг-бетона или фибронабрызг-бетона:

1 — анкера с шагом 500 мм по вертикали и горизонтали; 2 — арматурный
каркас в зоне значительного разрушения; 3 — арматурнай каркас
поверхностной зоны; 4 — набрызг-бетон или фибронабрызг-бетон

Добавка ускорителя твердения обычно составляет 1—5 %
массы цемента.

Для повышения плотности набрызг-бетона в него вводят до-
бавки микрокремнезема (5—15 % массы цемента) и суперплас-
тификатор.

Набрызгу бетонной смеси предшествует тщательная очистка
конструкции, удаление разрушенного бетона, очистка арматуры
от ржавчины, промывка поверхности водой (водой с песком) с
помощью сжатого воздуха, подаваемого набрызг-машиной.
Окончательный состав для набрызга бетонной смеси подбирает-
ся лабораторией, исходя из заданной прочности имеющегося
цемента, песка, гравия или щебня, наличия фибры, ускорителя
схватывания, проектируемой толщины, состояния и конструк-
ции арматурного каркаса и пр. Подобранный в лаборатории со-
став всегда корректируется в натурных условиях.
От тщательности приготовления смеси (то есть должна
быть проведена правильная дозировка материала и выдержана
его однородность) во многом зависит качество набрызг-бетон-
ного покрытия. Поэтому большое внимание необходимо уде-
лять перемешиванию составляющих смеси при ее приготовле-
нии.

В процессе набрызга работу производят два человека — со-
пловщик и машинист. В обязанности машиниста входит обслу-
живание машины, а также контроль за поддержанием постоян-
ного давления сжатого воздуха и воды.

Сопловщик осуществляет непосредственное управление со-
плом и визуальный контроль за качеством набрызг-бетонного
покрытия в момент его нанесения. От квалификации сопловщи-
ка в значительной степени зависит качество получаемого по-
крытия. Он контролирует расстояние от сопла до ремонтируе-
мой поверхности; угол встречи струи, исходящей из сопла сме-
си; направление движения сопла; количество воды, расход и
давление сжатого воздуха, подачу материала. Поскольку по-
следние два параметра регулируются машинистом установки,
между ним и сопловщиком должна быть налажена связь. Кроме
двух человек, принимающих непосредственное участие в нане-
сении смеси, при подготовительных работах используется труд
еще 2—3 человек.

Нанесение материала производится при расстоянии от со-
пла до бетонируемой поверхности на участках вертикальной
стенки 1—1,2 м, свода и перекрытия 0,7—0,9 м. При увеличении
расстояния снижается эффект трамбования, что приводит к за-
метному уменьшению прочности набрызг-бетона и увеличе-
нию отскока. С уменьшением расстояния от сопла до бетони-
руемой поверхности нарушается структура возведенного по-
крытия.

Набрызг-бетон наносится равномерно при круговом движе-
нии сопла. Угол встречи струи бетонной смеси с закрепляемой
поверхностью при этом должен быть близким к 90°. Нанесение
смеси производят снизу вверх горизонтальными полосами ши-
риной 50—60 см слоями или за один прием на всю толщину
слоя [187].
Нанесение набрызг-бетона на арматурный каркас может
осуществляться не по слоям, а за один проход. Однако при этом
не достигается максимально возможного сцепления со «старым»
бетоном.

Набрызг может производиться под углом 90° к поверхности
нанесения, но под углом 45° к проектируемой поверхности кон-
струкции. Обычно такой способ нанесения возможен при вы-
держанной толщине слоя (около 250—400 мм) (рис. 107).

При использовании «сухого» способа нанесения набрызг-
бетона вода для затворения смеси так же, как и при нанесении
торкрета, подается в смесительную камеру сопла под давлени-
ем, большим на 0,1—0,2 МПа давления воздуха в машине.
Специальным вентилем, расположенным на водяном шланге,
сопловщик регулирует подачу воды (признак ее перерасхода —
оплывание свежеуложенного материала, а недостачи — появ-
ление сухих пятен в покрытии). Наилучшие качества нанесения

Рис. 107. Формирование слоя набрызг-бетона при усилении бетонных
конструкций:

1 — «старый» бетон; 2 — арматурный каркас; 3 — новый бетон; 4 —
нанесение материала (АС15О6К-О5)
и прочность достигаются при В/Ц = 0,46-^0,54 в том случае, если
водоцементное отношение выдерживается на одном уровне.
Обычно при укладке первого слоя покрытия с целью снижения
отскока материалу придают большую пластичность. В дальней-
шем водоцементное отношение уменьшают до нормального
значения. В противном случае материал приобретает заметную
слоистость, что сказывается на его прочностных свойствах и
адгезионных характеристиках.

В процессе твердения слоя торкрета или набрызг-бетона из-
за относительно большой площади поверхности нанесения и его
малой толщины происходит интенсивное испарение влаги, что
негативно сказывается на качестве покрытия. В целях предот-
вращения испарения воды необходимо проводить периодическое
увлажнение покрытия в течение трех-четырех суток [184, 188].

Определенные трудности представляет ремонт арочных
конструкций. Наблюдения за ремонтными работами в этих кон-
струкциях показывают, что старая арка при попеременном на-
гружении и разгружении подвержена значительным деформаци-
ям и нижняя поверхность арки сильно разрушается от знакопе-
ременных напряжений.

При наличии только постоянной нагрузки железобетонная
арка может быть отремонтирована путем оштукатуривания. При
действии временных нагрузок арку необходимо усилять. Почти
не поддаются ремонту арочные конструкции, испытывающие
вибрации на железных дорогах.

Нанесение слоя набрызг-бетона толщиной 75—100 мм яв-
ляется обычно достаточно эффективным способом ремонта для
арки, находящейся под действием временной нагрузки без зна-
чительной вибрации. Армирования в виде обычной сетки 0 6 мм
с ячейкой 70x70; 100x100 мм в этом случае недостаточно. Ар-
матуру после подготовки поверхности бетона следует прикреп-
лять к старой поверхности анкерами. Анкера диаметром не ме-
нее 10 мм размещают через 300 мм и заделывают в конструкцию
на 70—100 мм. Затем наносят ремонтный раствор и оштукату-
ривают поверхность.

Рабочие швы бетонирования в арках следует располагать по ду-
ге, чтобы каждый элемент представлял собой отдельную арку [20].
«Мокрый» способ предусматривает нанесение на строи-
тельные конструкции готовых цементно-песчаных растворов и
бетонных смесей. Обычно для этого используются различные
установки. Обрабатываемая бетонная поверхность, так же как и
при «сухом» способе нанесения, должна иметь когезионную
прочность не менее 1,5 Н/мм2. При «мокром» способе В/Ц мо-
жет изменяться в широком диапазоне — от 0,38 до 0,6, что во
многом зависит от способа подачи.

При подаче потоком с низкой концентрацией транспорти-
руемого материала В/Ц может находиться в пределах от 0,38 до
0,44; при подаче материала сплошным потоком — 0,44—0,6;
при подаче потоком из отдельных порций — 0,42—0,5. В пер-
вом случае используют машины шнековой подачи, во втором
используют циклично работающие установки, оборудованные
емкостью с мешалкой, в третьем случае применяют растворе- и
бетононасосы.

Для малых объемов ремонтных работ и нанесения покрытий
применяют различные типы раствороподающих машин, чаще
всего оснащенных шнековой подачей, и штукатурные станции.
Для значительных объемов работ используют установки, обору-
дованные емкостью с мешалкой, и бетононасосы различной
производительности (рис. 108) [189].

При этом способе по трубопроводу к месту проведения ра-
бот подается уже готовая (затворенная водой) бетонная смесь
или раствор со специальными добавками, уплотняющими и пла-
стифицирующими смесь. Выход трубопровода оканчивается со-
плом-смесителем, к которому подводится сжатый воздух, со-
общающий бетонной смеси дополнительную кинетическую
энергию и вводящий в него ускоритель схватывания, благодаря
чему возможно регулирование процесса нанесения набрызга
(рис. 109).

При «мокром» способе значительного количества пыли не
образуется: ее меньше в 6—8 раз, чем при «сухом» способе. От-
скок смеси при нанесении минимальный. При использовании
небольших установок он составляет не более 2—3 %, а при при-
менении производительных установок не превышает 6 %. В от-
личие от «сухого» способа, нанесение по «мокрой» технологии
442
Рис. 108. Схема нанесения ремонтной смеси на поверхность железобе-
тонной конструкции «мокрым» способом:

1 — установка для подачи приготовленной смеси (бетононасос); 2 —
подающий шланг; 3 — сопло; 4 — шланг для подачи сжатого воздуха;

5 — «старый» бетон; 6 — арматурный каркас; 7 — «новый» раствор/бетон

Рис. 109. Принципиальное устройство распылительного сопла при
«мокром» способе нанесения растворной или бетонной смеси:

1 — распылительная головка; 2 — смесительная камера; 3 — камера
подачи ускорителя схватывания; 4 — подача сжатого воздуха; 5 — подача
смеси
требует полной выработки приготовленной смеси, что вызывает
необходимость в контролировании объемов работ и количества
приготовленного состава [190, 191].

Использование малых установок позволяет выполнять не-
большие объемы работ практически в любых условиях и на лю-
бых объектах. С их помощью можно осуществлять нанесение
защитных покрытий с толщиной от 1 мм и более, а также вы-
полнять ремонт локальных участков бетонных конструкций
(фото 31). То есть при ремонте торкретирование «мокрым» спо-
собом используют в случаях необходимости исправить дефект-
ный бетон в поверхностных слоях, усиления конструкций за
счет увеличения их сечения, а также для создания изоляционно-
го и защитного слоев (фото 32).

Фото 31. Нанесение защитных цементно-полимерных составов при
ремонте резервуара питьевого водоснабжения с помощью установки
«мокрого» торкретирования АН1ВС (привод электрический. Подача
состава осуществляется с помощью шнека)
Фото 32. Нанесение «мокрого» набрызга ремонтных составов при
усилении пресс-бетонной обделки Нижегородского метрополитена
(суммарная толщина слоя 7—8 см)

Применение высокопроизводительных установок требует
значительных объемов работ, наличия практически поточной тех-
нологии производства. Обычно такая технология возможна в
тоннелях большого сечения и в других крупных объектах. В
этом случае с помощью насосов производится нанесение бетон-
ных смесей для замены конструкции по всей толщине.

Достаточная скорость и плотность нанесения «мокрого» на-
брызга обеспечиваются, если расстояние от сопла до поверхно-
сти составляет 30—60 см. Примерно через пять минут после
окончания укладки поверхность можно затирать с помощью
мастерка и полутерка. Перед набрызгом следующего слоя необ-
ходимо дождаться усадки первого; в зависимости от температу-
ры окружающей среды, количества ускорителя, В/Ц и пр. усадка
может занять от 30 мин до нескольких часов. Каждый уложен-
ный «мокрым» способом слой бетона следует увлажнять в про-
цессе его твердения.
При нанесении способами «сухого» и «мокрого» набрызга
составов и смесей на арматурный каркас могут проявиться раз-
личные дефекты: усадочные трещины, пустоты, пористые уча-
стки и пр. (рис. 110, 111).

Во избежание формирования большого количества дефек-
тов при ремонте армированного бетона следует соблюдать тех-
нологию нанесения состава, которая обеспечивала бы высокое
качество получаемого покрытия.

Необходимо контролировать наличие нужного угла встречи
струи с поверхностью, равномерность кругового движения со-
пла, расстояние до поверхности нанесения, состав смеси и В/Ц
отношение, в противном случае за стержнями арматурного кар-
каса появятся полости или разуплотненный материал, а в за-
щитном слое образуются трещины (рис. 112).

Рис. ПО. Дефекты, возникающие при нанесении смесей «сухим» спо-
собом, и при наличии арматурного каркаса:

1 — «старый» бетон; 2 — зона неплотного раствора; 3 — арматурный
стержень; 4 — ремонтный состав; 5 — усадочная трещина; 6 — дневная
поверхность; 7 — направление нанесения смеси
Рис. 111. Дефекты, возникающие при нанесении смесей «мокрым»
способом, и при наличии арматурного каркаса:

1 — «старый» бетон; 2 — зона неплотного раствора; 3 — арматурный
стержень; 4 — новый раствор; 5 — дневная поверхность; 6 —
направление нанесения смеси

При нанесении набрызг-бетона значительной толщины на
большие площади становится необходимым формирование «хо-
лодных» швов бетонирования. В этом случае можно использо-
вать несколько технологических приемов (рис. ИЗ).

С точки зрения получения плотного слоя бетона и качест-
венного сцепления материала в заходках целесообразно ис-
пользовать «косое» сопряжение. Технологические швы для
обеспечения их герметичности могут быть загерметизированы
различными способами (нанесение цементного теста, укладка
набухающего герметика, использование линейного инъектора,
инъекция цементных и полимерных составов через пакеры
и пр.).

Формирование «косого» стыка в заходках часто использует-
ся при ремонте различных строительных конструкций. Этот
прием широко известен при обетонировании колонн с помощью
набрызга (рис. 114).
Рис. 112. Правильное (а) и неправильное (^) формирование набрызг-
бетонного слоя при ремонте железобетона:

1 — разуплотненный бетон; 2 — усадочная трещина; 5 — направление
нанесения материала

Такая технология позволяет получить необходимое качест-
во работ и может быть рекомендована при ремонте и усилении
брызг-бетона в процессе ремонта или усиления вертикальных конст-
рукций:

1 — «косой» стык заходок бетонирования; 2 — закладной брус; 3 —
подрезка набрызг-бетона мастерком сразу же после нанесения; 4 —
деревянный брус на всю толщину конструкции; 5 — зона набрызг-бетона,
сформированная в результате отскока; 6 — зона набрызг-бетона,
полученная в результате отскока.

Способы а—в рекомендуются к производству работ; способ г — не
рекомендуется

сооружений с большим количеством колонн, таких как резер-
вуары чистой и питьевой воды. При этом в качестве материала
лучше использовать цементно-песчаные смеси с крупностью
заполнителя до 6—8 мм.

«Мокрый» способ нанесения разрабатывался, исходя из тех
соображений, что при «сухом» набрызге затруднена точная до-
зировка водоцементного отношения, которое изменяется в каж-
дом конкретном случае в достаточно широком диапазоне.
а

б

Рис. 114. Технология ремонта колонн с помощью нанесения торкрета
или мелкощебеночного набрызг-бетона:

Стадия а: 1 — деревянная ограждающая рама; 2 — обвязочный каркас
усиления; 3 — старая колонна; 4 — очищенная от коррозии вертикальная
арматура; 5 — торкрет или набрызг-бетон.

Стадия б: 6 — торкрет или набрызг-бетон, сформировавшийся в результате
отскока от рамы. Его нужно подровнять и зачистить перед нанесением
состава в карманы; 7 — карманы нанесения торкрета или набрызг-бетона

К преимуществам «сухого» набрызга по сравнению с «мок-
рым» следует в первую очередь отнести меньшую стоимость и
простоту эксплуатации рабочих механизмов. Помимо этого
сухую смесь можно транспортировать на более протяженное
расстояние как в специальных емкостях, так и по трубопроводу;
добавка ускорителей твердения в сухую смесь производится на-
много проще, чем в готовую. При «мокром» набрызге скорость
вылета струи, а следовательно, и трамбующий эффект ниже, чем
при «сухом». Это приводит к понижению сцепления материала с
субстратом, ухудшению качества работ, что, в конечном счете,
неблагоприятно сказывается на прочностных характеристиках
набрызг-бетонного покрытия, особенно при нанесении на пото-
лочные поверхности и своды.

Технология работ по укладке смесей набрызгом предусмат-
ривает следующие основные операции: подготовку поверхности
к бетонированию, подготовку добавки, приготовление и загрузку
450
в машину сухой или готовой смеси, нанесение смеси, уход за
готовым покрытием.

4.6.3.	Раздельное бетонирование
при производстве ремонтных работ

Обычно этот способ предусматривает укладку в ремонти-
руемый объем заполнителя, а затем подачу в него вяжущего.
Преимущество его заключается в низкой усадке состава. В каче-
стве недостатка можно отметить возможное образование рако-
вин и пустот (рис. 115).

Раздельное бетонирование при ремонтных работах исполь-
зуется достаточно редко. Иногда оно применяется для подвод-
ного ремонта. В этом случае часто производится нагнетание по-
лимерного вяжущего, например эпоксидной смолы, за металли-
ческую несъемную опалубку [42].

Рис. 115. Ремонт конструкций с помощью раздельного бетонирования:
7 — уложенный в опалубку щебень; 2 — опалубка; 3 — кран
трубопровода подачи цементно-песчаного раствора; 4 — кран выпуска
воздуха; 5 — анкерное крепление опалубки; 6 — установка для
нагнетания смеси
4.6.4.	Укладка бетона или ремонтного
состава в опалубку

Одним из наиболее распространенных способов ремонта
вертикальных, а иногда и потолочных поверхностей является
подача ремонтной смеси в опалубку. На горизонтальной по-
верхности функции опалубки может выполнять сама конструк-
ция, если удаление бетона произведено не на полную глубину
(рис. 116, а). Смеси должны иметь низкую усадку и быть пла-
стичными и удобоукладываемыми. Следует только понимать,
что раствор должен иметь соответствующие свойства, а бетон
кроме хорошей удобоукладываемости должен быть изготов-
лен на щебне мелких фракций диаметром до 16 мм (см. рис.
116).

В большинстве случаев не требуется использование
праймерных связующих материалов. Опалубки обычно обо-
рудуют желобами для подачи состава. В некоторых случаях
заполнить полностью полость до конца бывает довольно
сложно, тогда следует дополнительно применять технологию
чеканки оставшегося незаполненного пространства готовой
смесью.

Уплотнение ремонтного материала в опалубке и удаление
воздуха из нее производится с использованием следующих тех-
нологических решений:

•	применение текучего самоуплотняющегося материала;

•	использование погружных вибраторов при подаче мате-
риала под силой тяжести;

•	трамбование ремонтного состава через специальные от-
верстия в опалубке;

•	вибрирование опалубки с внешней стороны.

Поверхности с высоким коэффициентом армирования и
диаметром арматуры более 20 мм лучше всего ремонтировать
при нагнетании смеси насосом за опалубку. При использовании
других технологий могут появляться полости вокруг арматур-
ных стержней.
Рис. 116. Укладка ремонтных составов в опалубку:

а — ремонт на горизонтальной поверхности в зоне верхнего арматурного
пояса; б — ремонт на потолочной поверхности в зоне нижнего арматур-
ного пояса; в — ремонт бетона на полную глубину на горизонтальной по-
верхности; 1 — подача ремонтного состава; 2 — отверстие для контроля и
выхода воздуха; 3 — вибратор; 4 — «старый» бетон; 5 — опалубка

4.6.5.	Нагнетание бетона насосом в опалубку

Технология нагнетания в опалубку с помощью насоса может
быть использована при работе на вертикальных и горизонталь-
ных поверхностях, так как является альтернативой технологиям
торкретирования, нанесения вручную или подачи цементного
раствора в предварительно уложенный заполнитель.

Эта технология представляет собой двухэтапный процесс,
включающий установку опалубки и подачу ремонтного мате-
риала с помощью насоса в пространство, ограниченное опалуб-
кой и массивом ненарушенного материала конструкции. Необ-
ходимое требование к материалу: пластичность, удобоуклады-
ваемость и возможность перекачки насосом. При этом в зависи-
мости от состава смеси и крупности заполнителя используют
различные типы насосов. Перед установкой опалубки необхо-
димо обработать все поверхности, где в процессе укладки смеси
может скопиться воздух, или установить воздухоотводящие
трубки. Затем осуществляется изготовление или поставка ре-
монтного раствора и нагнетание его в подготовленное простран-
ство (рис. 117).

Рис. 117. Укладка мелкощебенистой ремонтной смеси в опалубку с
помощью насоса под давлением [42]:

1 — подводящий трубопровод с краном; 2 — труба для выхода воздуха с
краном; 3 — анкерное крепление опалубки; 4 — опалубка; 5 —
мелкощебенистый бетон (с крупностью щебня до 16 мм) или ремонтный
раствор
При работе на вертикальных поверхностях укладка раствора
производится снизу вверх, на потолочных и горизонтальных —
от одного края к другому. При больших площадях поверхности
укладку раствора можно производить поэтапно, картами. Когда
одна полость заполнена, уложенный материал уплотняется, тем
самым обеспечивается адгезия с исходным материалом конст-
рукции. Далее материал подается в другие полости. Эта техно-
логия по сравнению с другими вариантами имеет ряд преиму-
ществ:

•	можно применять практически любые ремонтные соста-
вы — от мелкозернистых растворов до бетонов с круп-
ным заполнителем и, кроме того, растворы на полимер-
ных вяжущих;

•	возможности укладки не ограничены ни глубиной полос-
ти, ни величиной и плотностью арматурного каркаса;

•	приготовление и перемешивание ремонтного материала
позволяет получить однородную массу, без расслоения
на отдельные компоненты и образования холодных
швов;

•	во время укладки и твердения ремонтный материал под-
держивается в нужном положении опалубкой, что пре-
дотвращает снижение адгезии, вызванное силой тяжести
раствора;

•	в процессе сжатия при подачи насосом состав уплотняет-
ся и хорошо обволакивает арматуру;

•	опалубка защищает ремонтный материал в процессе
твердения от усадки;

•	технологический процесс в меньшей степени зависит от
квалификации рабочих, производящих нагнетание;

•	при такой технологии производства работ легче обеспе-
чить контроль качества.

Опалубки должны иметь возможность воспринимать давле-
ние и выдерживать вес данного объема ремонтного материала.
Конструкция их достаточно стандартна, рассчитываются они по
величине давления нагнетания и массе уложенной смеси. Ми-
нимальное давление, которое должно выдерживаться опалубкой,
составляет 100 кПа. Лучше всего устанавливать опалубку непо-
средственно на поверхность бетона, используя крепления типа
анкеров. Сегодня находят применение опалубки с регулируемой
проницаемостью, при которых выдерживается высокое качество
защитного слоя бетона. Надежность крепления проверяют перед
укладкой материала. Конструкция опалубки должна обеспечи-
вать ее плотное примыкание к бетонной поверхности. Для гер-
метизации стыков опалубки со «старым» бетоном чаще всего
используют мягкие резиновые прокладки с твердостью по Шору
около 40, набухающие ленты и герметики, гидроактивные пено-
полиуретаны в виде обычной монтажной пены. Шланги, по ко-
торым подается ремонтный состав, подводятся через систему
фланцев и шаровых клапанов или при помощи обычных дере-
вянных пробок, задвижек и кранов.

В качестве недостатка этого способа следует отметить низ-
кую технологическую маневренность, так как всегда нужно вы-
рабатывать весь поставленный на площадку готовый раствор
или бетон. При таком методе укладки потери ремонтного рас-
твора или бетона обычно не превышают 0,5—1 % [179, 180].

Наибольшей трудоемкостью и сложностью в производст-
ве работ характеризуется укладка составов в опалубку при
ремонте конструкций в подводных условиях или в зоне пере-
менного уровня. В этих случаях обычно приходится ремонти-
ровать вертикальные конструкции типа колонн прямоуголь-
ного или круглого сечения, а также стенок. После подготовки
поверхности конструкции к ремонту на ней устанавливаются
опалубки различного типа, которые могут представлять собой
плоскую или объемную конструкцию (рис. 118—120) [42, АС1
546.2К-98].

При подготовке поверхности предусматривается удаление
всего структурно-непрочного бетона. При этом должна быть
обеспечена структурная прочность бетона на глубину не менее
6—20 м от подготовленной поверхности. Безусловно, это самый
трудоемкий процесс, который предусматривает использование в
подводных условиях специальной техники. Наличие грязи еще
более усложняет выполнение этих работ. Гораздо проще выпол-
нять эти работы в зонах переменного уровня воды или из кессо-
нов, которые часто несложно изготовить при незначительной
456
(2—3 м) глубине работ. Кессоны изготавливаются из стали и
крепятся к поверхности конструкций с помощью анкеров. Гер-
метичность их обеспечивается при использовании специальных
резиновых уплотнителей, герметиков на минеральной и органи-
ческой основе. Остаточный водоприток удаляется насосом.

Рис. 118. Подводный ремонт железобетонной конструкции с помощью
нагнетания безусадочного раствора на основе портландцемента:

1 — анкерные болты, установленные равномерно по периметру опалубки;

2 — резиновая прокладка, уложенная по периметру опалубки; 3 —
опалубка; 4 — контрольные отверстия; 5 — отверстия для нагнетания;

6 — зона нагнетания раствора; 7 — «старый» бетон; 8 — зона необходи-
мой подготовки «старого» бетона; 9 — поверхность структурно-прочного
бетона
1

Рис. 119. Схема ремонта колонн в подводных условиях с помощью
устройства накладной манжеты (подвеска опалубки над уровнем
воды):

1 — нагнетательный трубопровод с краном; 2 — каркас подвески
ремонтной опалубки; 3 — опалубка из металлической или пластиковой
трубы; 4 — новый арматурный каркас; 5 — инъецируемая ремонтная
смесь; 6 — контрольный трубный выпуск с краном; 7 — колонна; 8 —
труба подачи смеси; 9 — уровень воды

Подача смеси осуществляется в основном с помощью насо-
сов или растворонагнетателей различного типа.
Рис. 120. Схема ремонта колонн в подводных условиях с помощью
устройства накладной манжеты (установка опалубки ниже уровня
воды):

1 — нагнетательный трубопровод с краном; 2 — каркас подвески
ремонтной опалубки; 3 — опалубка из металлической или пластиковой
трубы; 4 — старый арматурный каркас; 5 — инъецируемая ремонтная
смесь; 6 — контрольный трубный выпуск с краном; 7 — колонна; 8 —
уровень воды

Однако можно использовать и гравиметрический способ
укладки тиксотропных заливочных растворов. В зоне перемен-
ного уровня или при работе в кессонах ремонт можно произво-
дить с помощью заливки тиксотропных смесей и ручного нане-
сения жестких ремонтных составов (рис. 121).
Рис. 121. Локальный ремонт железобетонной конструкции в зоне пе-
ременного уровня воды:

1 — уровень заполнения опалубки быстросхватывающимся ремонтным
составом; 2 — высота зоны ремонта с помощью укладки ремонтного
состава вручную или набрызгом; 3 — высота заполнения опалубки
быстросхватывающимся ремонтным составом; 4 — анкерное крепление
опалубки; 5 — отверстие для нагнетания раствора; 6 — арматурный
каркас; 7 — опалубка; 8 — зона, необходимая для подготовки «старого»
бетона; 9 — поверхность структурно-прочного бетона; 10 — резиновое
уплотнение по периметру опалубки
АЛ. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ
ПО РЕМОНТУ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
КОНСТРУКЦИЙ

4.7.1.	Технология ремонта бетона
на локальных участках

В небольших или достаточно новых сооружениях, имеющих
различные виды и объемы повреждений, прежде всего прихо-
дится сталкиваться с локальным ремонтом, когда исправляются
отдельные строительные дефекты, в основном не имеющие
серьезных нарушений арматурного каркаса и не оказывающие
значительного влияния на несущую способность. В подобных
ситуациях выборочно используются различные технические
приемы по ликвидации дефектов и предпринимаются профилак-
тические меры для исключения их дальнейшего развития.

Наиболее часто представлен локальный ремонт на участ-
ках небольших размеров. Объемы работ в этом случае подсчи-
тываются исходя из площади поверхности и глубины дефектов
(рис. 122).

Рис. 122. Технология локального ремонта железобетонных конструк-
ций стен
Форма участков ремонта, на которых предусматривается
удаление субстрата, должна быть простой и ограничиваться под-
резанием под прямым углом к поверхности с помощью дисков и
пил, отбойного молотка или напорной струи воды. При формиро-
вании границ участка следует избегать перерезания арматуры.
Схема разборки и удаления бетона в дефектной зоне должна быть
эффективной при погрузке отходов. Участки конструкций, пред-
назначенные для ремонта, проектируют таким образом, чтобы
уменьшить длину периметра и устранить острые углы (их нали-
чие часто приводит к концентрации усадочных напряжений в
ремонтном составе и появлению трещин) (рис. 123).

По объему и степени разрушения конструкции дефекты
можно разделить в основном на две группы. К первой группе
относятся небольшие дефекты, имеющие площадь менее 0,25 м2;
их наличие не сказывается на несущей способности конструк-
ции. Проектных решений на такие работы не требуется. Со-
гласно регламенту производится очистка нарушенного участка
и нанесение на его поверхность ремонтного состава. Ко второй
группе относятся дефекты, имеющие площадь более 0,25 м2;
при таких дефектах несущая способность конструкции ослабле-
на. В данном случае принимают проектное решение, в котором

Рис. 123. Схема вскрытия арматурного каркаса при выполнении ре-
монтных работ (стенки выемки должны иметь угол наклона от 90+5°
до 135+5° (О1И ЕЙ1504))
приводятся необходимые расчеты и данные по усилению конст-
рукции, а также порядок производства работ и пр. После этого
осуществляется очистка нарушенного участка конструкции и на-
несение на его поверхность ремонтного состава, причем подго-
товка поверхности производится с учетом проектного решения по
усилению конструкции и восстановлению несущей способности.
Во всех случаях ремонтный состав должен быть совместим с бе-
тоном конструкции, а технологическое решение по усилению не
должно нарушать эксплуатационного режима. Нанесение ремонт-
ного состава может осуществляться вручную, с помощью не-
больших установок «сухого» или «мокрого» торкретирования с
использованием насосов.

Однако говорить о технологических решениях по производ-
ству ремонтных работ можно, строго говоря, только примени-
тельно к объектам, где имеются значительные по объему и раз-
мерам повреждения и есть возможность использовать различ-
ные методы и способы работы, материалы, машины, механизмы
и пр. К объектам, имеющим подобные повреждения, относятся
тоннели, каналы, мостовые сооружения, дорожные и аэродром-
ные покрытия, плотины, градирни, значительные по размерам
очистные сооружения, подземные автостоянки и пр.

На подобных объектах при восстановлении эксплуатацион-
ных характеристик конструкций, в зависимости от объема и
расположения дефектов, требований надежности, возможно ис-
пользование различных технологических решений по восста-
новлению поврежденного бетона, таких как ремонт конструкций
с заменой бетона на полную глубину; ремонт конструкций с
удалением бетона не на полную глубину; ремонт с нанесением
«нового» слоя бетона, не имеющего связи со «старой» конст-
рукцией; ремонт с нанесением «нового» слоя бетона, имеющего
связь со «старой» конструкцией.

4.7.2.	Технология ремонта с заменой бетона

на полную глубину

Данная технология может применяться в двух видах: удале-
ние бетона без сохранения сплошности арматурного каркаса;
удаление бетона с сохранением арматурного каркаса. Речь
обычно идет о конструкциях, имеющих толщину не менее
0,25—0,3 м. В первом случае происходит разрушение отбойным
молотком или вырезание участка бетона на полную глубину от-
дельными заходками. Арматурный каркас в этом случае удаля-
ется и заменяется на новый. Во втором случае бетон удаляется
заходками на полную глубину с сохранением арматурного кар-
каса. Обычно это осуществляется с использованием отбойных
молотков или струи воды под высоким давлением, с помощью
которой происходит и очистка арматурного каркаса от продуктов
коррозии. В том случае, если арматура пригодна для дальней-
шей эксплуатации, ее используют в будущем, если же на ней
имеются повреждения, ее усиливают или заменяют на новую.

При удалении заходками бетона в любом из указанных слу-
чаев необходимо обеспечить требуемую жесткость стыка между
«старым» и «новым» бетоном. Этого можно достигнуть как за
счет установки нового арматурного каркаса, выполнения на-
гельных связей (рис. 124), так и за счет оформления стыка в ви-
де «выступ — паз» (рис. 125).

Рис. 124. Установка нагельного крепления в зоне удаленного на пол-
ную глубину бетона [90,91]:

1,3 — заходки «старого» бетона; 2 — заходка под «новый» бетон; 4 —
нагельное крепление заходок
Узел А

Рис. 125. Технология замены обделки тоннеля арочной формы заход-
ками (номера заходок указаны цифрами) с формированием «выступ —
паз» за счет резервных сопряжений [192].

Узел А: 1 — трапециевидное резервное сопряжение (30x20x10 см); 2 —
прямоугольное резервное сопряжение (5x10 см); 3 — двутавр № 12; 4 —
распорный брус (8x12 см); 5 — опорная рама, двутавр № 20; 6 — анкер,
020, клинощелевой; 7 — доски опалубки толщиной 50 мм. Цифры в
кружках показывают очередность удаления и бетонирования обделки
Арматурный каркас может быть восстановлен с помощью
монтажа в захватке новых стержней, которые раскрепляются
различными способами.

Обычно нагельное крепление между собой отдельных захо-
док устраивается из арматурных стержней диаметром 16—32 мм
и более, которые устанавливаются в пробуренные отверстия,
расположенные на середине сечения бетонной конструкции че-
рез 20—30 см. Глубина отверстий около 30 см. Наличие нагель-
ного крепления при отсутствии сцепления металла с бетоном
позволяет конструкции воспринимать температурные воздейст-
вия, динамику от транспорта и пр.

К нагелям арматурный каркас в зоне удаленного бетона
может крепиться с помощью вязальной проволоки, муфт, сварки
(рис. 126) [90].

Рис. 126. Крепление арматурного каркаса в зоне удаленного на пол-
ную глубину бетона:

а — вязальной проволокой (7); б — муфтами (2); в — сваркой (3).

* В случае односторонней сварки — 200 мм, при двусторонней сварке —
100 мм
Вскрытие поврежденного участка и удаление дефектного
бетона может производиться с одной или двух сторон (в случае
удаления на вертикальных поверхностях). При этом после под-
резки контура поврежденной зоны удаление бетона с одной сто-
роны может производиться с уклоном //3, а с двух сторон 7/6
(рис. 127).

Укладка ремонтного состава, бетона, набрызг-бетона и пр.
может выполняться с одной или двух сторон. На рис. 128 приве-
ден пример укладки бетона за опалубку с одной стороны. После
укладки, твердения и демонтажа опалубки осуществляется уда-
ление выступающей части бетона.

При ремонте перекрытий или балок с удалением бетона на
полную глубину чаще всего необходимо разгружать или под-
креплять конструкцию.

В поврежденной зоне может быть усилен арматурный кар-
кас, а поверхность «старого» бетона перед укладкой ремонтного
раствора должна обрабатываться праймерным составом.

На рис. 129 приведен пример усиления балки в зоне появле-
ния трещин. Удаление бетона производится на полную глубину.

Рис. 127. Подготовка конструкции к выполнению ремонтных работ.
Возможность производства работ с двух сторон:

I — толщина конструкции; а — расширение зоны ремонта; 1 — бетонная
конструкция; 2 — участок удаленного дефектного бетона
1

Рис. 128. Установка опалубки при ремонте бетонной конструкции.
Подача бетона через отверстие «птичий рот»:

1 — отверстие для подачи бетона; 2 — натяжные болты; 3 — полость для
укладки нового бетона; 4 — деревянная опалубка; 5 — прокладки,
прибитые к опалубке гвоздями; 6 — «старый» бетон

С конструкции в этом случае следует снять нагрузку путем
установки временных опор, например горных гидравлических
стоек. Бетон в поврежденной зоне удаляют полностью на 20—
30 см в стороны. Прочность бетона на граничном участке долж-
на отвечать проектным требованиям. Производится установка
арматурного каркаса усиления (хомутов с шагом 20 см и стерж-
ней в растянутой зоне). Соединение при усилении выполняется
сваркой или вязальной проволокой. После этого осуществляется
укладка раствора на основе цемента, модифицированного поли-
мерами, вручную, набрызгом или нагнетанием мелкощебеночно-
го бетона в опалубку. После укладки конструкция выдерживается
Рис. 129. Ремонт балки в зоне появления трещин с удалением бетона
на полную глубину

во влажных условиях. Снятие опалубки и удаление системы
снятия нагрузки с конструкции при использовании обычного
бетона рекомендуется производить через 28 суток. Характери-
стики отвердевшего ремонтного состава должны быть близкими
со свойствами бетона ремонтируемой конструкции. При исполь-
зовании тиксотропных быстросхватывающихся составов снятие
опалубки и системы разгрузки производится в соответствии с
регламентом.

При разработке технологии выполнения ремонтных работ
самым трудоемким является разрушение, погрузка и удаление
со строительной площадки отбитого бетона. При ремонте значи-
тельных по размерам горизонтальных плит (аэродромы, дороги,
днища каналов и пр.) возможен вырез отдельных блоков алмаз-
ным инструментом, установка в эти элементы анкерных подхва-
тов и погрузка краном в автотранспорт. При разборке верти-
кальных и потолочных поверхностей указанная технологическая
операция значительно осложняется и особенно при наличии
сильно поврежденных конструкций.
В качестве основных ремонтных материалов при удалении
изношенных строительных элементов значительных размеров на
полную глубину применяется бетон или набрызг-бетон. Исполь-
зование специализированных ремонтных составов заводского из-
готовления незначительно и с их помощью обычно выравнивают
поверхности, восстанавливают углы, кромки, стыки швов и пр.

При воздействии на ремонтируемое сооружение воды необ-
ходимо прежде всего обеспечить герметичность конструкций в
зонах швов и сопряжений, однако это осложняется тем, что раз-
бивка конструкции на отдельные блоки усложняет ее работу и
эксплуатацию.

4.7.3.	Технология ремонта конструкций
с удалением бетона не на полную глубину

Это наиболее часто встречаемое технологическое решение
по ремонту конструкций. Обычно подобный ремонт выполняет-
ся в наиболее уязвимых для нагрузок и воздействий местах кон-
струкций и сооружений. К таковым относятся углы, концевые
части балок и плит, зоны швов и сопряжений, места максималь-
ного прогиба конструкций и минимального защитного слоя бе-
тона, зоны абразивного воздействия и пр. (рис. 130).

Рис. 130. Технология локального ремонта с удалением бетона не на
полную глубину [90]:

1 — «старый» бетон; 2 — участок локального ремонта
Чаще всего такие ремонтные участки имеют незначитель-
ные, по сравнению со всей конструкцией, площади поверхности.
Удаление бетона осуществляется вручную с использованием
дисковых отрезных машин и отбойных молотков, а в напряжен-
ных конструкциях — с применением воды под высоким давле-
нием. Края получаемой рабочей полости могут оконтуриваться
под прямым углом отрезными машинками, а далее в глубину
обустраиваются с уклоном //3. Арматурный каркас при его на-
рушениях восстанавливается усилением существующей армату-
ры или ее заменой на новую.

Наиболее часто приходится восстанавливать узлы в железо-
бетонных конструкциях горизонтальных плит (парапеты, балко-
ны, аэродромные и дорожные плиты и пр.) (рис. 131). Первый
этап обычно предусматривает удаление поврежденного бетона,
затем осуществляется очистка арматуры от ржавчины. В даль-
нейшем на поверхность арматуры и «здоровую» поверхность
бетона наносится праймер, а по «свежему» праймеру произво-
дится укладка ремонтного состава.

Последний, завершающий этап ремонта предусматривает
выравнивание готовой поверхности конструкции и нанесение на
нее окрасочного и защитного покрытия.

В качестве ремонтных составов по большей мере использу-
ются смеси заводского изготовления, которые замешиваются и
укладываются на рабочем месте. К таким составам относятся:
цементные, модифицированные полимерами и пуццоланами,
магнезиальные, эпоксидные, метилметакрилатные и полиурета-
новые композиции. Находят применение и мелкощебеночные
бетоны, изготавливаемые на месте, или заводского приготовле-
ния. При значительном объеме работ может производиться тор-
кретирование поверхности или нанесение набрызг-бетона.

При подготовке поверхности «старого» бетона к производ-
ству работ желательно, чтобы участок ремонта имел правиль-
ную форму без большого количества углов. Обычно в плане
ему стараются придать форму прямоугольника. Поверхность
бетона и арматура очищаются водой под давлением или дру-
гим активным способом. Подрезка бетона с поверхности вы-
полняется под прямым углом. Углы также могут скругляться под
а

б

Рис. 131. Этапы ремонта углов в железобетонных конструкциях на
горизонтальной и вертикальных поверхностях:

а — первый этап — удаление поврежденного бетона на глубину ~2,0 см
за арматуру; б — второй этап — очистка поверхности арматуры; в —
третий этап — нанесение праймерного слоя на поверхность очищенного
бетона и защитного покрытия на арматуру; г — четвертый этап —
нанесение ремонтного состава и восстановление формы конструкции; д —
пятый этап — нанесение водоотталкивающих и защитных покрытий
радиус 3 см. Верхние поверхности граней зоны ремонта могут
иметь уклон ИЗ.

В отличие от ремонта на полную глубину, при технологии
удаления бетона не на полную глубину наибольшую сложность
и трудоемкость предопределяют количество и разобщенность
мест выполнения работ, что особенно сильно проявляется в кон-
струкциях протяженных сооружений, при стесненности условий
и пр. Ниже приводится несколько примеров ремонта конструкции
с удалением бетона не на полную глубину на участках, имею-
щих различные повреждения, стыки, швы и пр. (рис. 132—136).

Пример 1

Удаляется бетон в зоне, перпендикулярной шву (замок).
Размеры удаленного участка 60x30 (замковый участок может
выполняться на всю толщину конструкции или состоять из двух

Рис. 132. Ремонт железобетонной конструкции в зоне холодного шва:

1 — «холодный» шов бетонирования; 2 — ремонтный состав, уложенный
в штрабу; 3 — арматурный каркас усиления; 4 — ремонтный состав,
уложенный в каркас усиления
каркасов, уложенных с обеих сторон и соединенных между со-
бой). Шов расшивается по всей длине в глубину и ширину. Рас-
шивка бетона может производиться под трапецию или прямо-
угольник. Примерные размеры даны на рис. 132. Бетон очища-
ется от грязи и пыли до прочного основания и увлажняется. В
замковых частях, расположенных с интервалом 1,5 м, монтиру-
ют арматурный каркас, состоящий из четырех стержней 016 мм
и хомутов 06 мм, установленных через 10 см. На подготовлен-
ные участки конструкции наносится ремонтный состав (раствор
на цементной основе, модифицированный полимерами, бетон,
торкрет и пр.); защитный слой не менее 3 см. Трещина может
быть заинъецирована.

Пример 2

С поврежденной конструкции снимается нагрузка, после
этого в плоскости трещин пробивают штрабы в виде прямо-
угольника шириной 20 см и глубиной не менее 10 см.

Рис. 133. Ремонт железобетонных колонн, имеющих повреждения в
плоскости касательных напряжений:

1 — трещины в зоне повреждений; 2 — колонна; 3 — ремонтный состав;

4 — существующий арматурный каркас; 5 — арматурный каркас усиления
В штрабу укладывается арматурный каркас, состоящий из
четырех продольных стержней диаметром 10—12 мм, соеди-
ненных хомутами 0 6—8 мм с шагом 20 см.

Продольные арматурные стержни по возможности крепятся
к стержням существующего арматурного каркаса. Штрабы заде-
лываются ремонтным раствором на цементной основе, мелко-
щебенистым набрызг-бетоном, торкретом или бетоном, который
нагнетается за установленную опалубку. Опалубка при исполь-
зовании бетона и набрызг-бетона снимается через 7 суток, а кон-
струкция включается в работу через 28 суток после удаления
элементов, обеспечивающих снятие нагрузки. При использова-
нии быстросхватывающихся ремонтных составов снятие опа-
лубки и включение конструкции в работу осуществляется со-
гласно разработанному регламенту, с учетом свойств применяе-
мого состава и состояния сооружения.

Рис. 134. Ремонт колонны в зоне повышенной трещиноватости:

1 — существующий арматурный каркас; 2 — зона повреждения и укладки
ремонтного состава со свойствами, подобными бетону ремонтируемой
конструкции; 3 — хомуты усиления из арматуры 06 мм (6 шт.) с шагом
10 см
Перед ремонтом колонна требует максимального снятия на-
грузки. На участке повреждения бетон удаляется вглубь за су-
ществующий арматурный каркас на 2 см и в стороны мини-
мально на 30 см. Поверхность конструкции очищается и увлаж-
няется. Устанавливается опалубка, за которую подается мелко-
щебенистый бетон. Возможна ручная укладка или набрызг по-
лимерцементного ремонтного состава с характеристиками, схо-
жими с бетоном конструкции, а также выполнение раздельного
бетонирования. Опалубка при применении обычного бетона
снимается через 7 суток, а разгрузочное приспособление удаля-
ется на 28-е сутки. При использовании специальных ремонтных
быстросхватывающихся составов, а также тиксотропных зали-
вочных ремонтных смесей опалубка и разгрузочные приспособ-
ления снимаются согласно регламенту, учитывающему свойства
материалов и состояние сооружения.

Рис. 135. Усиление сопряжения колонны и балки:

1 — колонна; 2 — балка; 3 — участок трещиноватого бетона; 4 — зона
ремонта и укладки ремонтного состава; 5 — «старый» арматурный каркас;

6 — стержни нового арматурного каркаса, соединенные со «старым»
(2010—12 мм)
В этом случае перед ремонтом необходимо полностью
снять нагрузку с конструкции, установив стойки под балку.
Удалить бетон в зоне повреждения минимально на 20 см в сторо-
ны. После вскрытия старый арматурный каркас усиливается 6 хо-
мутами 06 мм с шагом 10 см и двумя парными крестообразно
расположенными диагональными стержнями 0 10—12 мм. По-
верхность бетона очищается и увлажняется, арматура покрыва-
ется праймерным составом, устанавливается опалубка, в которую
производится подача ремонтного мелкощебеночного бетона.
Возможна ручная укладка мастерком или набрызгом специально-
го ремонтного состава на цементной основе, модифицированного
полимерами. Опалубка при использовании бетона снимается че-
рез 7 суток. Стойки, уменьшающие нагрузку на колонну, удаля-
ются через 28 суток. Укладка быстросхватывающихся составов
позволяет уменьшить время снятия опалубки и стоек разгрузки.

Пример 5

Рис. 136. Ремонт монолитной железобетонной конструкции в зоне со-
пряжения (колонна с балкой):

1 — существующий арматурный каркас; 2 — зона повреждения (трещи-
новатости); 3 — стержни арматурного каркаса усиления; 4 — зона уклад-
ки ремонтного раствора/бетона
Перед производством работ следует снять нагрузку с конст-
рукции, установив под балку стойки. Затем удаляют поврежден-
ный бетон минимально на 30 см в стороны от дефектного участ-
ка. После установки арматуры усиления производится укладка
вручную цементного раствора, модифицированного полимерами,
или нагнетание за опалубку мелкощебенистого бетона. Снятие
опалубки при использовании бетона выполняется через 7 суток,
а удаление системы разгрузки — через 28 суток. При примене-
нии быстросхватывающихся ремонтных полимерцементных со-
ставов время ожидания может быть сведено к минимуму.

Пример 6

Конструкция должна быть разгружена. Поврежденный бе-
тон удаляется вглубь на 2 см за существующий арматурный
каркас. Нарушенный участок усиливается установкой в пробу-
ренные отверстия арматурных стержней (нагелей) 0 16—32 мм

Рис. 137. Усиление железобетонной конструкции на стыке стены с
балкой:

1 — зона ремонта; 2 — стена; 3 — балка; 4 — трещина
с шагом ~ 20 см. Отверстия под нагели должны иметь диаметр
на 10—12 мм больше диаметра стержня. В отверстия заливается
тиксотропный раствор на основе цемента, модифицированный
полимерами, или полимерный раствор. Трещина после установ-
ки нагелей инъецируется полимерным составом.

После схватывания и твердения раствора осуществляется
укладка ремонтного состава. Конструкция выдерживается необ-
ходимое время (7—28 суток), после чего приспособления,
уменьшающие нагрузку, удаляются.

Рис. 138. Дефекты, возникающие при локальном ремонте вертикаль-
ных поверхностей железобетонных конструкций:

7 — усадочная трещина в верхней части зоны ремонта; 2 — нарушение
адгезии между «старым» бетоном и ремонтным составом из-за плохого
качества подготовки поверхности; 3 — усадочные при высыхании и
температурно-усадочные трещины; 4 — формирование водяных линз под
арматурными стержнями при укладке ремонтного состава
Долговечность ремонта не на полную глубину конструкции
при эксплуатации сооружений во влажных и агрессивных усло-
виях, при наличии динамических воздействий обычно не пре-
вышает 10—15 лет. Ранние отказы чаще всего происходят в
наиболее уязвимых участках: швах, углах, сопряжениях.

В качестве причины ранних отказов можно отметить про-
должающуюся электрохимическую коррозию арматурного кар-
каса, а также наличие различных дефектов в системе ремонтный
состав — «старый» бетон. Основными дефектами являются: не-
соответствие свойств материалов, усадочные, осадочные и тем-
пературные трещины, нарушение адгезии, полости, раковины и
т.п. (рис. 138).

Труднее всего обеспечить качество работ на потолочных
поверхностях, так как сила тяжести раствора при укладке его
вручную или насосом ослабляющее действует на адгезию (рис.
139).

Рис. 139. Дефекты, возникающие при локальном ремонте потолочных
поверхностей железобетонных конструкций:

1 — усадочная трещина по контуру зоны ремонта; 2 — нарушение ад-
гезии между «старым» бетоном и ремонтным составом из-за плохого
качества подготовки поверхности; 3 — усадочные при высыхании и
температурно-усадочные трещины; 4 — формирование водяных линз под
арматурными стержнями при укладке ремонтного состава
4.7.4.	Технология ремонта с нанесением
«нового» слоя бетона, не имеющего связи
со «старой» конструкцией

Обычно такой вид ремонта применяют, когда есть возмож-
ность без нарушения эксплуатационного режима увеличить
отметку пола (плиты) в сооружении или возвести дополни-
тельные вертикальные конструкции вдоль существующих (рис.
140) [90].

По ряду причин (например, сильное разрушение «старых»
конструкций или необходимость автономной работы уклады-
ваемого слоя) сцепление «нового» бетона с существующим не-
желательно. Поэтому по антиадгезионному слою производится
укладка бетонной смеси с формированием по необходимости
деформационных швов.

Чаще всего такой вид ремонта применяется в цехах про-
мышленных предприятий, при создании гидроизоляционной
мембраны в существующих сооружениях и пр. В целом этот вид
работ по своей технологии и организации имеет много схожего
со строительством новых объектов.

Определенные трудности возникают при усилении конст-
рукций внутри сооружения, когда оно имеет сложную форму
и есть необходимость передать нагрузки на вновь возводимые

Рис. 140. Технология ремонта конструкций с помощью нанесения
«нового» слоя бетона, не связанного со «старой» конструкцией:
1 — «старый» бетон; 2 — антиадгезионный слой; 3 — «новый» бетон
элементы. Минимальная толщина укладываемого слоя бетона —
10—12 см при однослойном армировании дорожной сеткой.
Рекомендуется, чтобы деформационные швы в конструкции
усиления не совпадали со швами в «старой» конструкции, и
даже желательно, чтобы между ними было расстояние не менее
чем 1 м.

При монтаже по деформационным швам между заходками
бетонирования толщиной более 200 мм могут устанавливаться
подвижные нагели, они обычно имеют диаметр 20—38 мм и
длину 40—50 см (в зависимости от толщины конструкции). Ус-
тановка их осуществляется с шагом 250—300 мм по середине
конструкции. При малой толщине укладываемого слоя бетона
нагели могут иметь меньшие размеры (0 10—16 мм и длину
30—40 см).

4.7.5.	Технология ремонта с нанесением
«нового» слоя бетона, имеющего связь
со «старой» конструкцией

Этот вид ремонта часто применяется на горизонтальных по-
верхностях при удовлетворительной прочности или малой по-
врежденности «старого» бетона.

Если позволяют горизонтальные отметки в сооружении, то
этот вид ремонта часто практикуется при необходимости уст-
ройства полимерных покрытий по сильнозагрязненному полу
ромышленных сооружений.

Укладка верхнего слоя бетона в этом случае выполняется по
«старому», но очищенному или подготовленному бетону и де-
формационные швы в новых заходках совпадают со старыми
швами. Это объясняется тем, что способы подготовки (установ-
ка дополнительного арматурного каркаса, связанного с подлож-
кой; фрезерование поверхности «старого» бетона; нанесение
промежуточного адгезионного слоя и пр.) в той или иной мере
обеспечивают совместную работу обоих слоев (рис. 141) [90].

Обладающие сцеплением бетонные слои различной толщи-
ны часто рассматриваются как экономичный способ ремонта бе-
тона при многих видах разрушений. Этот метод предусматривает
482
2

Рис. 141. Технология ремонта бетона с нанесением дополнительного
слоя:

1 — «старый» бетон; 2 — новый слой бетона, набрызг-бетона или торкрета

удаление только поврежденного бетона около поверхности и за-
мену его на обладающий сцеплением новый слой бетона обычно
небольшой толщины.

Установлено, что на поведение имеющих сцепление слоев
бетона оказывает сильное влияние местонахождение ремонтно-
го материала. В том случае, если этот слой располагается в зоне,
подвергающейся воздействию сжимающих напряжений при из-
гибе, степень опасности межслойного отслаивания является
низкой. Было обнаружено, что при этих условиях композицион-
ный материал из субстрата и нового слоя бетона сохраняет ха-
рактер монолита, а несущая способность на требуемый период
обеспечивается. Если же ремонтный материал находится в зоне,
подвергающейся воздействию растягивающих напряжений при
изгибе, нормальные напряжения, создаваемые на границе разде-
ла, могут привести к межслойному отслаиванию на границе раз-
дела и особенно в условиях цикличного нагружения. Интенсив-
ность этого вида повреждений зависит от конфигурации нового
слоя, типа бетона, его толщины, а также наличия в нем арматур-
ных стержней.

В случае применения слоя «нового» бетона в зоне растяже-
ния наличие или отсутствие в нем арматурных стержней являет-
ся ключевым параметром, определяющим образование повреж-
дений на границе раздела со «старым» бетоном. При отсутствии
арматуры внутри такого слоя бетона (отсутствие обнаженных
стержней во время удаления поврежденного бетона) вслед за
циклами многократного нагружения может систематически про-
исходить межслойное отслаивание. Эти повреждения могут
иметь место, например, под действием растягивающих напря-
жений на границе раздела, возникающих из-за искривления бе-
тонного слоя, которое сообщает ему плита субстрата. Присутст-
вие арматурных стержней в новом слое способно уменьшить
величину этих напряжений, одновременно обеспечивая его сце-
пление с субстратом. Использование в зонах растяжения слоя
бетона, имеющего большую толщину или жесткость, повышает
риск потери сцепления на границе раздела, поскольку отдель-
ные блоки «нового» бетона оказывают сопротивление сообщае-
мому искривлению. Вместе с тем повреждения на границе раз-
дела «нового» бетона с субстратом практически не оказывают
воздействия на несущую способность ремонтируемой конструк-
ции, потому что стальная арматура в условиях растяжения обес-
печивает большую устойчивость к воздействию создающихся
растягивающих напряжений [193].

Этот вид ремонта также может применяться при усилении
вертикальных и потолочных поверхностей в сооружениях. При
этом оба слоя бетона, как правило, имеют общий арматурный
каркас. Новый слой бетона должен совместно со «старым» вос-
принимать все нагрузки и воздействия, несмотря на деформации
усадки, которым он подвержен в большей степени. В нашей
практике имелись случаи усиления плит перекрытия снизу как с
помощью укладки бетона насосом в опалубку, так и торкрети-
рованием арматурного каркаса.

Ниже приведены примеры ремонта и усиления конструкций
с нанесением нового слоя бетона, имеющего сцепление со «ста-
рым» бетоном (рис. 142, 143).

Пример 1

Перед усилением необходимо снять с колонны нагрузку.
Поверхность старой колонны очищается от грязи, краски и пр.

Вокруг колонны устанавливается определенная проектом
арматура, монтируется опалубка, поверхность бетона увлажняет-
ся и укладывается мелкощебеночная бетонная смесь с заданными
484
Рис. 142. Стандартное усиление колонны железобетонной обоймой:

1 — усиливаемая колонна; 2 — арматурный каркас усиления; 3 — желе-
зобетонная обойма

проектными характеристиками. Самым ответственным момен-
том является укладка бетона в верхней части колонны. При та-
ком усилении нанесение бетона может происходить методом
набрызга. Необходимо, чтобы новый слой бетона через 28 суток
смог включиться в работу и нагрузка равномерно распределя-
лась по всему сечению колонны. Опалубка обычно снимается на
7-й день твердения бетона, а приспособления, разгружающие
колонну, удаляются через 28 суток. В случае использования спе-
циальных тиксотропных заливочных смесей или быстросхваты-
вающихся ремонтных составов, наносимых вручную или с по-
мощью набрызга, время снятия опалубки и разгрузочного уст-
ройства может быть значительно уменьшено.

Пример 2

С балки снимается нагрузка. Она очищается от грязи, крас-
ки и покрытий. В зоне повреждения производится инъекция
трещин. После заполнения трещин вокруг балки устанавливает-
ся арматурный каркас, воспринимающий существующие на-
грузки. На поверхность конструкции в зоне усиления произво-
дится укладка бетона или нанесение торкрет или набрызг-бетона
«сухим» или «мокрым» способом. Возможна укладка бетона в
опалубку способом раздельного бетонирования.
2

Рис. 143. Усиление балочной конструкции в зоне сдвиговых напряже-
ний с помощью устройства дополнительного арматурного каркаса и
укладки бетона или нанесения набрызг-бетона:

1 — трещины; 2 — плита перекрытия; 3 — колонна; 4 — проектное
сечение балки; 5 — обойма из нового бетона; 6 — арматурный каркас
усиления

Толщина защитного слоя бетона не менее 3 см. После 28 су-
ток твердения бетона производится удаление системы снятия
нагрузки с конструкции. При использовании быстросхватываю-
щихся материалов время может быть уменьшено.

4.8.	ПРИМЕРЫ ПОДХОДОВ К ВЫПОЛНЕНИЮ
РЕМОНТНЫХ РАБОТ В РАЗЛИЧНЫХ

СООРУЖЕНИЯХ

4.8.1.	Проблемы ремонтных работ в градирнях

Градирни ТЭЦ гиперболической формы с естественной тя-
гой сооружаются из монолитного железобетона, имеют незначи-
тельную толщину стен и подвержены интенсивному эксплуата-
ционному воздействию знакопеременных температур и влажно-
сти. Вызываемое коррозией арматуры разрушение бетонной
486
оболочки может происходить на внутренних и наружных сторо-
нах стен. Разрушение проявляется в виде растрескивания, от-
слаивания и/или выкрашивания бетона и обычно преобладает у
сужающейся части оболочки, то есть в том месте, где радиус
является минимальным.

Режим работы внутри градирен определяется высокой тем-
пературой и влажностью, в то время как условия снаружи обо-
лочки зависят от атмосферных климатических условий. Как
правило, температура и относительная влажность внутри обо-
лочки при эксплуатации сооружения оказываются выше, чем
снаружи. В результате вода и ее пары перемещаются через по-
перечное сечение бетонной оболочки под воздействием парци-
ального давления. Факторами, определяющими диффузию воды
и пара от внутренней к наружной части оболочки, являются гра-
диенты температуры и влажности между внутренней и наруж-
ной поверхностью бетона стен.

По мере того как вода перемещается из внутренней части
бетона к наружной части, она переносит минеральные вещест-
ва, которые осаждаются снаружи оболочки в виде продуктов
выщелачивания и высолов. Дефекты бетона, такие как темпера-
турные и усадочные трещины, или рабочие швы бетонирования
в конструкциях облегчают пенетрацию воды и пара сквозь обо-
лочку.

На рис. 144 представлен механизм миграции воды и пара
через оболочку.

Предполагается, что фильтрация воды и пара оказывается
наибольшей у сужения оболочки градирни, потому что в этом
месте скорость и плотность водяного пара являются самыми вы-
сокими. Миграция влаги создает в бетоне среду с повышенной
температурой и влажностью, которая способствует коррозии
арматурной стали.

Водяные пары, выбрасываемые в атмосферу из соседних
градирен под действием ветра, могут опускаться на наружные
поверхности расположенных рядом оболочек и конденсировать-
ся. Эти пары также обеспечивают влагу, необходимую для кор-
розии арматуры в бетоне.
Рис. 144. Движение пара через швы и трещины в гиперболических
градирнях:

1 — температура; 2 — относительная влажность; 3 — зона выщелачивания
минеральных веществ; 4 — оболочка из железобетона; 5 — шов или
трещина, проходящие по всей толщине; 6 — направление движения пара;

7 — градиент температуры/относительной влажности [194]

Покрытия и мембраны, обладающие непроницаемостью для
воды и ее паров, расположенные на внутренней и/или наружной
стороне оболочки, могут создать барьер, способный свести к
минимуму проникновение воды, солей и углекислого газа к ар-
матурному каркасу. Если покрытия наносятся как внутри, так и
снаружи оболочки, то паропроницаемость наружного покрытия
должна быть значительно меньше, чем паропроницаемость
внутреннего покрытия. Это необходимо для того, чтобы мини-
мизировать потерю адгезии наружного покрытия к бетону при
низких температурах. Пары из соседних градирен, увеличиваю-
щие влажность бетона и воздействие атмосферных осадков, а
также воздействие солнечных лучей, могут помешать эффек-
тивному нанесению покрытий.

Современные градирни с естественной тягой на электро-
станциях, работающих на угле и мазуте, одновременно выпус-
кают в атмосферу не только водяной пар, но и очищенные ды-
мовые газы. При таком решении отпадает необходимость в со-
488
оружении дымовой трубы. Следует отметить, что конденсат,
который появляется на внутренней поверхности градирни, при-
водит к воздействию кислоты на бетон. Поэтому необходимо
обеспечивать защиту внутренних поверхностей градирен обыч-
но с помощью эпоксидного покрытия или использовать специ-
альный бетон [195].

Внедрение в систему защиты арматуры при ремонте бетона
гальванических анодов или протекторной защиты может повы-
сить долговечность ремонтных работ в этих сложных условиях.
Этим системам не требуется внешний источник тока и для них
необходим минимальный эксплуатационный уход и монито-
ринг. Вполне можно наносить на поверхность арматуры гальва-
нические покрытия на основе цинка, что также обеспечит дол-
говечность ремонта при достаточно низких затратах труда и
стоимости работ.

Качественный ремонт бетона градирен — своего рода симбиоз
науки и производства — предусматривает использование традици-
онных и целенаправленно модифицированных для определенных
условий материалов на цементной и полимерной основе в усло-
виях применения оптимальных технологических решений [194].

4.8.2.	Проблемы ремонта
в автомобильных стоянках

Существуют открытые и закрытые наземные многоэтажные
стоянки для транспорта. Кроме того, имеется значительное ко-
личество подземных автостоянок. Все эти сооружения в той или
иной мере подвергаются воздействию температуры, что ведет к
повышению опасности образования трещин в плитах. Конст-
рукции плит и частично нижняя часть колонн и парапеты испы-
тывают воздействие влаги и циклов замораживания/оттаивания.

Наиболее серьезную угрозу долговечности железобетонных
конструкций автомобильных стоянок создает коррозия арматуры,
происходящая вследствие проникания солей-антиобледенителей,
которые попадают в них со снегом зимой. Поэтому для того
чтобы обеспечить сооружению нужный срок службы, требуется
проводить предупредительный эксплуатационный уход и ремонт.
Помимо высоких затрат, ремонтные работы нарушают нор-
мальный режим эксплуатации сооружения. Обычно у владельца
нет возможности закрыть всё сооружение на период ремонта.
Приходится пускать дорожное движение по обходным маршру-
там, что создает массу неудобств. Происходят потери в площади
паркования и соответственно уменьшается доход владельца. По
опыту ремонтных работ больших автомобильных стоянок, под-
рядчику необходимо изъять из эксплуатации как минимум 100, а
желательно даже от 150 до 250 парковочных мест, чтобы можно
было эффективно выполнить ремонт. Кроме того, ситуацию мо-
жет осложнить пыль и шум, сопровождающие ремонтные рабо-
ты. Это также приводит к возрастанию убытков владельца.

Затруднить ремонт автостоянок, которые становятся все
более сложными в конструктивном отношении, могут и сле-
дующие факторы:

•	новые строительные нормы и правила устанавливают
требования по проектированию и расчету, которые от-
сутствовали еще несколько лет назад;

•	особое внимание уделяется эксплуатационному уходу и
ремонту конструкций, позволяющему обеспечить цело-
стность сооружения на длительный срок;

•	появляются многофункциональные или высотные со-
оружения со встроенными автостоянками, для которых
требуется прогнозируемая долговечность, намного пре-
вышающая 40 лет;

•	контроль качества материалов и выполнения работ ста-
новится более строгим, чем при строительстве и эксплуа-
тации большинства зданий;

•	условия воздействия окружающей среды — неблагопри-
ятны и потенциально более разрушительны, чем условия,
которые способно выдерживать большинство обычных
сооружений.

Для успешного эксплуатационного ухода и ремонта авто-
стоянок необходим системный подход, который включает об-
следование, проектирование и выполнение работ по наиболее
приемлемому сценарию.
При оценке технического состояния сооружения можно вы-
явить его элементы, дефектные с точки зрения прочности. Со-
гласно диагностике и анализу состояния конструкций сооруже-
ния произведена классификация их элементов.

Тип I. Исправное состояние. Отсутствие дефектов и повре-
ждений, влияющих на снижение несущей способности и экс-
плуатационную пригодность.

Тип II. Работоспособное состояние. Некоторые из численно
оцениваемых контролируемых параметров не отвечают требо-
ваниям проекта, норм и стандартов, но имеющиеся нарушения
требований, например по деформативности, а в железобетоне и
по трещиностойкости, не приводят к нарушению работоспособ-
ности, и несущая способность конструкций, с учетом влияния
имеющихся дефектов и повреждений, обеспечивается.

Тип III. Ограниченно работоспособное состояние. Имеются
дефекты и повреждения, которые приводят к некоторому сни-
жению несущей способности, но отсутствует опасность внезап-
ного разрушения и функционирование конструкции возможно
при контроле ее состояния, продолжительности и условий экс-
плуатации.

Тип IV. Недопустимое состояние. Характеризуется сниже-
нием несущей способности и эксплуатационных характеристик.
Существует опасность для пребывания людей и сохранности
оборудования (необходимо проводить страховочные мероприя-
тия и усиливать конструкции).

Тип V. Аварийное состояние. Характеризуется поврежде-
ниями и деформациями, свидетельствующими об исчерпании
несущей способности и опасности обрушения (необходимо про-
водить срочные противоаварийные мероприятия) [196].

Элементы сооружения, относящиеся к типу I, могут быть
включены в программу профилактического эксплуатационного
обслуживания и текущего ремонта. У элементов, относящихся к
типу II и III, степень риска высока, и в рамках плана проведе-
ния ремонтных работ они могут потребовать усиления конст-
рукций. Для элементов, принадлежащих к типу IV и V, может
оказаться необходимым проведение дополнительного обследо-
вания с целью всесторонней оценки угрожающей им опасности.
Эти элементы сооружения могут потребовать усиления и заме-
ны на новые.

Сравнительное распределение по степени опасности или
риска можно получить, исходя из вероятности и последствий
разрушения определенного элемента.

Модели процесса разрушения могут основываться на эмпи-
рических или аналитических данных. Эмпирические модели
разрабатываются по результатам проводимых в полевых усло-
виях обследований с использованием статистических методов.
Аналитические модели базируются на физических законах и оп-
ределении причин действия механизмов разрушения и для их
применения требуются сведения об основополагающих свойст-
вах материалов.

Первый этап в разработке модели процесса разрушения —
определение первичной причины ухудшения состояния и выяв-
ление механизмов, оказывающих отрицательное воздействие на
конструктивную целостность. К механизмам, оказывающим от-
рицательное воздействие на конструктивную целостность, отно-
сятся: потеря площади поперечного сечения арматуры; сниже-
ние эффективности действия сцепления арматуры с бетоном в
результате коррозии и разрушения защитного слоя, а также по-
теря площади бетона в результате отслаивания защитного слоя.

Необходимо, чтобы с помощью модели разрушения можно
было рассчитать срок, по достижении которого начинается кор-
розия арматуры; скорость, с которой она прогрессирует, и сте-
пень коррозии, при которой начинается отслаивание защитного
слоя бетона. Затем эти параметры могут быть использованы для
прогнозирования изменений в площади поперечного сечения
[197].

После того как будет выбран приемлемый с точки зрения
безопасности уровень остаточной прочности элементов, оказы-
вается возможным рассчитать срок, до достижения которого не-
обходимо выполнить работы по их ремонту или усилению. Это
стратегия, основанная на рисках, согласно которой допускается
дальнейшее ухудшение состояния сооружений и проведение ре-
монтных работ только в том случае, если под угрозой оказыва-
ется безопасность и надежность сооружения.
Поскольку процессы разрушения и ухудшения техническо-
го состояния по природе своей носят обычно случайностный
характер, можно использовать также вероятностные методы
оценки (АС1 365.1 К-00).

В основных вариантах ремонта автомобильных стоянок,
имеющих повреждения в результате коррозии арматуры, преду-
сматривается:

•	«непринятие никаких мер»;

•	установка системы мониторинга для отслеживания ско-
рости коррозии;

•	инъекционное лечение всех трещин;

•	нанесение покрытий и герметиков;

•	выполнение традиционно используемого удаления раз-
рушенного бетона и его ремонт;

•	замена элементов, имеющих максимальные повреждения;

•	использование электрохимических методов ремонта: ка-
тодная защита; удаление хлоридов; восстановление ще-
лочности;

•	применение ингибиторов коррозии;

•	усиление конструкций;

•	замена всех поврежденных элементов на новые.

Подбор наиболее подходящего метода эксплуатационного
ухода и ремонта зависит от разнообразных факторов. К ним от-
носятся степень поврежденности; уровень карбонизации или
загрязненности бетона автостоянки хлоридами; характеристики
бетона и состояние арматуры; возможность обеспечения досту-
па к конструкциям; соображения эстетического характера; пред-
полагаемые цели дальнейшего использования сооружения, а
также возможности финансирования. Кроме того, при ремонте
старых сооружений работы по усилению могут оказаться необ-
ходимыми просто для того, чтобы модернизировать проектное
решение и привести его в соответствие с применяемыми в на-
стоящее время строительными нормами и правилами [198,
199].

Должна быть выработана рациональная стратегия эксплуа-
тационного ухода и ремонта, позволяющая обеспечить поддер-
жание эксплуатационной пригодности сооружения с приемлемо
низкой степенью риска при минимальных затратах на весь срок
службы, причем она должна учитывать следующие факторы:

•	прогнозируемые предельные сроки выполнения работ;

•	снижение затрат на каждое проведение ремонта в расчете
на весь срок эксплуатации автостоянки;

•	предельные финансовые возможности.

Прогнозирование предельных сроков проведения ремонта
дает возможность выбрать для того или иного элемента соору-
жения вариант, предусматривающий либо «непринятие никаких
мер», либо обеспечение мониторинга, с тем чтобы при неболь-
ших финансовых средствах можно было провести необходимый
в данный момент объем ремонтных работ и соответственно сни-
зить степень риска выхода конструкции из строя [200].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.	№уИ1е А. МеуШе оп СопсгеГе. — АС11п1етаПопа1, 2003.

2.	Ма11еП О,Р, Кераи оГ Сопсге1е Впд§е8. — ТЬотаз Те1Гогд, 1994.

3.	СопсгеТе Впд§е Еп§теепп§. РегГогтапсе апд Адуапсез. Ед Ьу
КД. Соре — Е1$еУ1ег АррНед 8с!епсе, Ьопдоп, 1987.

4.	8кпЛкаг К., Кароог У.Р. Ко1е оГ СопзйгисЦоп СЬетхсак т Епзипп§
ЭигаЬШгу оГ Сопсге€е БПъсШгез. — Керак & КеЬаЬПкайоп, 2001,
рр. 126—130.

5.	ВепЦ 1).Р., Атст Р.С. ТЬе НМдеп Меатп§ оГ \Уа1ег-Сетеп€ Кайо.
В18Гапсе ВеС\уееп Сетеп1 Рагйс1е8 18 ЕипдатепЫ. — Сопсге€е 1п-
1етаПопа1, Мау 2008, рр. 51—54.

6.	Максимов Ю.В. Технологическая классификация дефектов бетона
в изделиях и конструкциях / Повышение долговечности промыш-
ленных зданий и сооружений за счет применения П-бетонов: Сб.
науч. тр. / Под ред. В.В. Патуроева. — М.: НИИЖБ, 1987.

7.	оГ Эе€епогаиоп ш Сопсге€е 81гис1:иге8. — СопсгеГе 8осх-

е!у ТесЬшса! КероП 54. 2000.

8.	8еп$и1 О., Суогу О.Е. ЕГГес! оГ ЕтЬесИеб 81ее1 оп Е1ес1пса1 Ке818-
йуку Меа8игетеп18 оп Сопсге€е 81гис€иге8. — АС1 Ма€епа1Зонта!,
Зап—ЕеЬ. 2009, рр. 11—17.

9.	Е1$епег В., АпЛгаЛе С., ОиИкегз Р, Ро1Лег К., КаирасИ V. На1Г-Се11
Ро€епйа1 МеазигетеШз — Ро€епйа1 Маррт§ оп КетГогсед Сопсге€е
81гисШге8. — МаГепак апб 81гис1иге8. № 261, 2003, рр. 461—471.

10.	Апдтайе С., А1опсо С. Тез! Мейюск Гог Оп-8йе Согго81оп КаГе
МеазигетепГ оГ 81ее1 КетГогсетеп! т Сопсге€е Ьу Меапз оГ Й1е Ро-
1апхаиоп Ке818Гапсе Мейюд. — К1ЬЕМ МС 154-ЕМС.

11.	Рогго А., Г)о1ас1о СатрШо Егкйа Е.} йе М1^ие1 К., 8аег У- Ле
1Ъагга, Ауие1а А, ЕГГес18 оГ МапозШса АскШюпз оп СетепГ Развез.
АррИсабопз оГ Мапо1есЬпо1о§у т Сопсге€е Ве81§п. — Ргос. оГ ±е
1пС СопЕ, ИК, Л11у 2005.

12.	Соггохюп РгсДесбоп оГ КетГогст§ 81ее18 ТесЬтса! Керап*. — Е1В
ВиИейп 49, ЕеЬгиагу 2009.
13.	Ри11аг-81гескег Р. Сопсге1е КетГогсешеп! Соггозюп. Ргош Аззезз-
шеп€ €о Керак Эеслзюпз. 1СЕ Эез1§п апб Ргасйсе ОиИе. ТЬошаз
Текогё, 2002.

14.	8соН Е., УМ1ег Р.С. СопсгеГе. 81гисШга1 СопсйПоп Аззеззтеп!. —
1оЬп \УПеу & 8опз, 1пс., 2005.

15.	АС1 308К-01 (Кеарргоуеб 2008). ОиШе €о Сипп§ Сопсге1е, АС1
Мапиа1 о Г Сопсге€е Ргасйсе. — Атепсап Сопсге€е 1пз€ки1е, 2008.

16.	А ТгоиЫезкоойп^ ОиИе. — ТЬе АЬегбееп Огоир, 1987.

17.	СагНсИ З.М. А СотргеЬепзхуе АрргоасЬ (о Ьке Ех1епз1оп оГ
\Уаз€е\уа€ег Тгеайпеп! ЕасПШез. — Керак апб Кепоуаиоп оГ Соп-
сге€е 81гис1игез. Ргос. оГ ±е 1т. СопГ, ИК, Ли1у 2005.

18.	СопсгеТе Керак Мапиа1. Моп-з1гис€ига1 Сгаскз т СопсгеСе. — АС1,
1СК1. ТЫгб ЕсНйоп, уо1. 1, 1992, рр. 479—511.

19.	Рибицки Р. Повреждения и дефекты строительных конструкций:
Пер. с нем. — М.: Стройиздат, 1982. — 432 с.

20.	Чемпион С. Дефекты и ремонт бетонных и железобетонных со-
оружений: Сокр. пер. с анг. В.Д. Шапиро. — М.: Изд-во Литера-
туры по строительству, 1967.

21.	АС1 309/2К-98 (Кеарргоуеб 2005).йепййсабоп апб Соп€го1 оГ У181-
Ые ЕГГес1з оГ СопзоПбайоп оп Еоппес! Сопсге1е ЗигГасез. — Атеп-
сап СопсгеСе 1пзй€и€е, 2008.

22.	СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции /
Госстрой СССР. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985.

23.	Ес1уаг(18еп С, \Уа€ег РегшеаЬПку апб Ато&епоиз Неа1т$ оГ Сгаскз
т Сопсге€е. — АС1 Ма€епа1з 1оита1. Ли1у—Аи^из! 1999, рр. 448—
454.

24.	АС1 210К-93 (Кеарргоуеб.1998). Егозюп оГ СопсгеСе т Нускаийс
ЗкисШгез. — Атепсап Сопсге€е 1пз€кте, 2005.

25.	Дымант А.Н., Покровский НС. Эпоксидно-каучуковые покрытия
для антикоррозионной и антикавитационной защиты конструк-
ций энергетических сооружений. — Л.: Энергия (Ленинградское
отделение), 1974.

26.	Язев Р.Е., Фрайнт Т.М. Внедрение полимерных кавитационно-
стойких и износостойких защитных покрытий бетона водопропу-
скных гидросооружений: Сб. науч. тр. Гидропроекта. — М., 1983.

27.	Дымант А.Н Исследование способа антикавитационной защиты
бетона водосбросов гидротехнических сооружений, расположен-
ных в районах с суровыми климатическими условиями: Автореф.
дисс. ... канд. техн, наук, ВНИИГ. — Л., 1973.

28.	АС1 302-1К.-04. 6шс1е Гог СопсгеГе Р1оог апб 81аЬ СопзГгисНоп. —
Атепсап Сопсге€е 1п8ЙШ1е, 2005.

29.	В цеп }.М. Мат€епапсе апс! Керак оГ СопсгеЩ 81гисЩге8. —
НЕКОМ, уо1. 34, 1989.

30.	ЗскиЬеП К., НШетегег В., Оззекпапп Р. РгоГесПоп апб КеИаЫШа-
Ноп оГ СЬеписаПу 81ге88еб Сопсге€е ЗигГасез Ьу ТЫп 61а88. —
Сопсге€е Керак, КеЬаЬПйайоп апд КеИоГШт§ II, 2009, рр. 339—340.

31.	Розенталь Н.К., Чехний ЕВ. Проблема защиты железобетонных
конструкций коллекторов сточных вод И II Всероссийская (Меж-
дународная) конференция по бетону и железобетону «Бетон и
железобетон — пути развития», т. 4, 5—9 сентября 2005 г. —
Москва. — С. 523—532.

32.	Зеиег МП. Мхсго 1се Ьепз РогтаПоп апб Рго81 Вата§е. РгозГ Пат-
ане т СопсгеСе. — К1ЬЕМ РК.0.25, 2002.

33.	Чзкегоу-Магзкак А., ТкгТкоузН О., Зорог V. Ке§и1агШе8 оГ 1се Рог-
табоп апб ЕзПтабоп оГ Ргоз! АПаск Вап§ег. Рго8( К.е8181апсе оГ
Сопсге1е. — Ргос. оГ ±е 1п1. К1ЬЕМ ^Уогкзйор, бегтапу, Арп1
2002.

34.	Ророугс Р.Е, ИоппеНу ЧР., Ри1уег В.Е. Рагк1п§ 8(гисЩге8. — 81гис-
Шга1 СопбШоп А88е88теЩ, 1оЬп \УПеу & 8опз, 1пс., 2005.

35.	31агк Е ВоИтапп К. Рго81/Ве-1ст§ 8а11 К.е8181апсе оГ Рауетеп!
СопсгеГе апб Ьа€е ЕПгт§йе РогтаПоп. РгозГ Ватаге т СопсгеГе. —
Ргос. оГ ±е 1пк К1ЬЕМ ^Уогкзйор, 118А, Типе 1999.

36.	СНиП 2.03.11-85. Защита строительных конструкций от корро-
зии. — М., 1985.

37.	Кикко Н., Киоза Н. К.еди1гетеп18 оп Рго81 К.е8181апсе оГ Сопсге€е 1п
Уапоиз СошПпез. Рго81 Ватаге т Сопсге€е. — Ргос. оГ ±е 1п1.
К1ЬЕМ У/огк8Йор, 118А, Лте 1999.

38.	АС1 201.2К.-01. бшбе Ю ВигаЫе СопсгеЩ. — Атепсап Сопсге1е
1п8Ши1е, 2008.

39.	Грунау Э. Предупреждение дефектов в строительных конструкци-
ях: Пер. с нем. / Под ред. Г.С. Когана. — М.: Стройиздат, 1980.

40.	Подвальный А.М. Механизм морозного разрушения бетонных и же-
лезобетонных конструкций И II Всероссийская (Международная)
конференция по бетону и железобетону «Бетон и железобетон —
пути развития», 5—9 сентября 2005 г. — Москва. — С. 171—177.
41.	АС1 216.1. Соде Кедшгетеп(8 Гог де(егт1п1п§ Рке Ке818(апсе оГ
Сопсге(е апд Мазопгу Соп8(шс(1оп АззетЬНез. — Атепсап Соп-
сге(е 1п8(1(и(е, 2008.

42.	Еттопз Р.Н. Сопсге(е Керак апд МатСепапсе Ши8(га(ед. — Соп-
81шсйоп РиЪНзЬегз & Соп8и1(ап(8, 1994.

43.	Руфферт Г. Дефекты бетонных конструкций: Пер. с нем. И.Г. Зе-
ленцова / Под ред. В.Б. Семенова. — М.: Стройиздат, 1987. —
111 с.

44.	На] И.Р. Кесеп( Эеуе1ортеп( т Нге П18т§ оГ СопсгеСе БЦисШгез. —
Тйотаз Те1Гогд апд Р1В, 2008.

45.	СатЫе У/.Ь. А Нге Ке818(апсе ИПетта. — Сопсге(е 1п1егпайопа1.
Арп1 2008, рр. 63—69.

46.	Ейе Пе81§п оГ Сопсге(е 8(шс(иге8 — 8(гис(ига1 Вейауюиг апд Аз-
зеззтеш. Р1В ВиПебп 46,1и1у 2008.

47.	Москвин В.М., Рояк Г.С. Коррозия бетона при действии щелочей
цемента на кремнезем заполнителя. —М.: Госстройиздат, 1962.

48.	Розенталь Н.К., Любарская Г.В. Коррозия бетона, вызванная
взаимодействием щелочей цемента с кремнеземом заполнителя И
II Всероссийская (Международная) конференция по бетону и же-
лезобетону. «Бетон и железобетон — пути развития», т. 4, 5—9
сентября 2005 г. — Москва. — С. 410—415.

49.	АС1221.1К-98. Керой оп А1каН — А§§ге§а(е КеасПуку. — Атеп-
сап Сопсге(е 1пз(йи1е, 2008.

50.	А1каИ-А§§ге§а1е Кеасйоп. РгедиепОу Азкед Риезйопз. СопсгеСе
1п(егпа(1опа1. РеЪгиагу 2002. рр. 86—89.

51.	Алексеев С.Н, Иванов Ф.М., Модры С., Шиссль П. Долговечность
железобетона в агрессивных средах. — М.: Стройиздат, 1990.

52.	АС1 350-06. Соде КедикегпеШз Гог Епу1гоптеп(а1 Еп§теепп§ Соп-
сге(е 8(гис(игез апд СоттеЩагу. — Атепсап Сопсге(е 1пзй(и(е,
2008.

53.	Мепепдег Е. Сгаскт§ апд 8и1рйа(е АПаск т Р1е1д СопсгеСе т 8рат.
1п(егпа1 8и1Га(е Апаск апд Пе1ауед Е((гт§йе Рогтабоп. — Ргос. оГ
(Не 1п(. К1ЬЕМ, 8\укхег1апд, 8ер(етЬег 2002.

54.	Еату С., Зстепег К.Ь., Вгои§1г А.К. Ко1е оГ М1С(08(гис(ига1 Сйагас-
(епзабоп т Ппдег8(апдт§ (Не Месйатзт оГ Ехрапзюп дне (о Ие-
1ауед Е((пп§йе РогтаПоп. 1п(егпа1 8и1Га(е АКаск апд Пе1ауед Е(-
(пп§йе Рогтабоп. — Ргос. оГ ±е 1п(. К1ЬЕМ, 8\уйхег1апд, 8ер(ет-
Ьег 2002.
55.	Уапек В.8. Впё§ез. 8кпс1ига1 Сопдкюп Аззеззшепк — 1окп У/Пеу
& 8опз, 1пс., 2005.

56.	УокоТа Н. е1 а1. Мат1епапсе Мапа§етеп1 8уз1ет Гог Ех1зНп§ Соп-
сге1е Магте 81шс(игез. — Ргос. оГ ±е 1п1. Зепйпаг «Керак, Керуе-
паНоп апд Епкапсетеп1 оГ Сопсге1е», ЕГтуегзку оГ Випёее, 11К,
2002.

57.	УепкаТезк М.8., Зптказа КеМу Р. Кок оГ Сопзкисйоп Скегтсак т
ЕГГескуе Кез€огаНоп оГ 81гис1игез. Сазе ЗШсНез. — Керак & Кека-
ЬНкакоп, 2001.

58.	КоЬегу Р, ОеШп§ к К1§к1 — Ггот Тезкп§ 1кгои§к В1а§поз1з 1о Ьаз1-
1п§ Кератг. — Ргос. оГ (ке 1пС СопГегепсе «Керак апё Кепоуакоп оГ
Сопсге1е 8(гис1игез», Ытуегзку оГВипёее, 11К, 2005.

59.	Ат1ек Ь, М1па 8. Соггозюп ТпПиепсе оп Вопё Ьеиуееп 81ее1 апд
Сопсге1е. — АС1 81гис€ига11оита1, Мау—1ипе 1999, рр. 415—422.

60.	Соггозюп Рго1ескоп оГ КетГогст§ 81ее1з. Р1В ВиПекп 49, РеЬгиагу
2009.

61.	Ри11аг-81:гескег Р. Соггозюп Вата§её Сопсге1е Аззеззтеп! апс! Ке-
рак. — Викег\уог±з, 1988.

62.	ВгоотрМ }.Р. Соггозюп оГ 81ее1 т Сопсге1е. 11пс1ег81:апс1т§, 1пуез-
Н§айоп апд Керак. — Е & ЕМ 8роп, 1997.

63.	ВгоотрМ З.Р. КеЬаг Соггозюп — У/ка! 1о до \уе кпо\у Гог зиге? —
Ргос. оГ ±е 1п1. СопГ. «Керак оГ Сопсге1е 81гис1игез». Мопуау, Мау
1997.

64.	Вгоот/геШ }.Р. Тке Иепийсакоп апд АззеззтеШ оГ ЭеГесСз, Ват-
аге апд Эесау И Сопсге€е Вшк1т§ Ра±о1о§у. — В1аск\уе11 8с1епсе
Ыд., 2003.

65.	ВгоопфМ },Р., МасйопаМ 8. Кератп§ Вата§ед Сопсге1е // Соп-
сге1е Вшк1т§ Ра(ко1о§у. — В1аск\уе11 8с1епсе Ь(д., 2003.

66.	С1тззе Р.А., Е1-8ауай Н., ЗкааЬап 1.О. РегтеаЬПку апд Роге Уо1-
ите оГ СагЬопаГед Сопсге€е. — АС1 Ма1епа1з 1оита1, Мау—1ипе
1999, рр. 378—381.

67.	Воидие! С. С. СагЬопайоп 1пдисед Соггозюп оГ КетГогсетеп! // К.е-
рак, Ке]иуепайоп апд Епкапсетеп1 оГ Сопсге€е. — 11туегзку оГ
Випдее, 2002.

68.	Мазе О.Р. Сопдкюп АззеззтеШ оГ КС 8кис1игез Ьу Ыпеаг Ро1апха-
Ноп апд Ьу Ассе1ега1ед СагЬопакоп Ехрептеп1з. — Ргос. оГ 1ке 1п1.
СопГ. «Керак апд КепоуаПоп оГ СопсгеСе 81гисШгез», 11К, 1и1у
2005.
69.	Напзеп ЕЛ., Заоита У.Е. Митепса! 81ти1аГюп оГ КетГогсей Соп-
сгеГе ЭеГепогайоп: РагГ П — 8Гее1 Соггозюп апс! СопсгеГе Сгаскт§. —
АС1 МаГепак 1оигпа1, Мау—1ипе 1999, рр. 331—337.

70.	ЫпдуаИ А. МодеЬ Гог ЕпукоптепГа1 АсГюп8 оп КетГогсей СопсгеГе
ЗГгисШгез. — Ргос. оГ ГЬе 1пГ. СопГ. «Керак апд Кепоуайоп оГ Соп-
сгеГе ЗГгисГигез», 11К, Му 2005.

71.	Ьепйеих М., Са§пе К., ВгыоппеНе В., Ьаскепй М. ВеЬаУЮг оГ Оуег-
1а1д КетГогсед СопсгеГе 81аЬ Рапе1з кТпдег СусНс Ьоас11п§ — ЕГГесГ
оГ 1пГегГасе Ьосайоп апд Оуег1ау ТЫскпе88. — АС1 8ГгисГига1Гоиг-
па1, Мау—1ипе 2005, рр. 454—461.

72.	ТиШ К. Соггозюп оГ 8Гее1 1п СопсгеГе. — СВ1, Рог8кт§ КезеагсЬ,
8Госкко1т, 1982.

73.	Масйопак! 8. СопсгеГе Вшк1т§ Ра±о1о§у. — В1аск\уе11 Зсхепсе
ЬМ., 2003.

74.	#57^206-1:2000 СопсгеГе. ЗресШсаГюпз, РегГогтапсе, РгойисНоп
апд СопГогтку, 2001.

75.	Егозск К.}. АпоГкег Ьоок а! Сгаскт§ апд Сгаск Сотго! 1п Кет-
Гогсед СопсгеГе. — АС1 8ГгисГига1 1оигпа1, Мау—Гипе 1999, рр.
437—441.

76.	Сатгх Е, Ьсгм О. СпГепа Гог апд РгесНсГюп оГ Ытк 8гаГез оГ Эе§га-
дайоп оГ КетГогсес! Сопсге1е 81гис€иге8. — Ргос. оГ ±е 1т. СопГ.
«Ко1е оГ Сопсге1е т Мис1еаг ЕасПШез», Г1К, Ли1у 2005.

77.	Еедпег Ь.А. ет а1. ЭигаЬПку оГ СопсгеГе Гог ТгапзроЛ Соп81гисйоп. —
Ргос. оГ ±е 1т. Зепппаг «Керак, Кдиуепайоп апд ЕпЬапсетеп! оГ
Сопсге1е», 1)К, 2002.

78.	МгТскеИ Е)., Егокпздог# С. 8егУ1се-ЫГе МойеИп§ апд Эе81§п оГ
Сопсге1е 81гис1иге8 Гог ЭигаЬПку. — Сопсге1е 1тетайопа1, Эесет-
Ьег 2004, рр. 57—63.

79.	АС1 446.1К-91 (Кеарргоуед 1999). ЕгасШге МесЬатсз оГ Сопсге1е:
Сопсер(8, Мос1е18 апд ЭеГетппаиоп оГ Ма1епа1 Ргорегйез. —
Атепсап Сопсге1е ЬшкиСе, 1999.

80.	Сопсге1е Керак Мапиа1. — АС1.1СК1, 2008.

81.	СопсгеТе 81гис1иге Мапа§етет: Ошде Го ОхупегзЫр апд Ооод Ргас-
йсе. — Е1В ВиПейп 44, 2008.

82.	АС1 365.1К-00. 8егу1се-ЫГе РгесИсйоп. — Атепсап СопсгеГе 1п8Й-
гте, 2000.

83.	Нескгоойт Р.О. Ошде Го ГЬе ЭеГепогакоп апй ЕаПиге оГ Вш1дт§
МаГепак. — Ткотаз ТеГГогд, 2002.
84.	МсаМго В.Н., Зигоуек А.Е. ЭеГесГз, Эе^епогайоп апд ЭигаЫШу.
8(гисШга1 СопдШоп АззеззтепГ. — ГоЬп ХУИеу & 8опз, 1пс., 2005.

85.	А1ехапс1ег 8. ХУЬу Эоез Оиг СопсгеГе 8Ы1 Сгаск апд Ьеак. — Ргос.
оГ Ше ТпГ. СопГ. «АррНсаПоп оГ Содез, Эе81§п апд Ке§и1аПоп8»,
11К, Гипе 2005.

86.	ВоШг М., 8сИ1ап§еп Е., НауегкоП К. СЫопде Тп§ге88 т СопсгеГе:
81ти1айоп8 оГ Ехатр1е8 Ггот РгасПсе. — Ргос. оГ ГЬе ТпГ. СопГ.
«АррксаПоп оГ Содез, Пе81§п апд Ке§и1аПоп8», БК, Гипе 2005.

87.	Вотап К.]., Г)аг1ег М.1., ЗпуАег М.В. ТЬе Орйтит Т1те Го КезГоге
СопсгеГе РауетепГ И Керак оГ СопсгеГе ЗГгисГигез — А88е88тепГ8,
теГЬодз апд П8к8. — АС1, 1987.

88.	ВоЬеП8 М. ХУеШп^Ьогои^Ь Саг Рагк. — СопзГгисПоп Керак,
Ти1у/Аи§и8Г 1996, рр. 4—7.

89.	ЕеАпег Ь.А. ег а1. ЭигаЬШГу оГ СопсгеГе Гог ТгапзрогГ СопзГгисдоп. —
Ргос. оГ Гке 1пГ. 8еттаг «Керак, КеруепаГюп апд ЕпЬапсетепГ оГ
СопсгеГе», БК, 2002.

90.	СопсгеГе Керагг Мапиа1. — АС1,1СК1, 1999.

91.	АС1515.1К-79. А Сшде Го Гке Изе оГ ХУаГегргооГт§, Ватр-ргоойп§,
РгоГесЙуе апд Эесогайуе Ватег ЗузГетз Гог СопсгеГе. — Атепсап
СопсгеГе ТпзГкиГе, 1999.

92.	СиШеНпе^ Гог Гке РгоГесПоп апд Керак оГ СопсгеГе СотропепГз. —
Сегтап СотткГее оп КетГогсед СопсгеГе, ВегИп, 1990—1991.

93.	П/А 1045-1. ЕпГхушТ. Тга§\уегке аи8 ВеГоп, ЗиЫЬеГоп ипд 8раппЬе€оп.
РеЬгиагу 1997.

94.	В8 ЕМ 1504-2:2004. РгодисГз апд ЗузГешз Гог ±е РгоГесйоп апд Ке-
рак оГ СопсгеГе ЗггисГигез — ЭеГткюпз, КедшгетепГз, РиаНГу
СопГго! апд Еуа1иайоп оГ СопГогтку. РагГ 2: 8игГасе РгоГесйоп 8уз-
1еш8 Гог СопсгеГе.

95.	Вахкеег Р.А.М., Ьоп^ А.Е. РгоГесдуе Риа1Ше8 оГ 8игГасе ТгеаГтепГ8
Гог СопсгеГе. — АС1, 1997.

96.	Шилин А.А. Кирпичные и каменные конструкции. Повреждения и
ремонт. — М.: Стройтехиздат, 2009.

97.	Мес1е1го8 М., Не1епе Р. ЕГйсасу оГ 8игГасе НудгорЬоЫс А§епГ8 ш
Кедист§ \Уа1ег апд СЫопде Топ РепеГгаПоп т СопсгеГе. — МаГеп-
ак апд ЗГгисШгез, Арп1 2008, рр. 255—262.

98.	Вос1гц>ие8 М.С., Со8(а М.В.1У., Мепйе8 А.М., Мащие8 М.1.Е. ЕГГес-
йуепе88 оГ 8игГасе СоаГт§8 Го РгоГесГ КетГогсед СопсгеГе т Маппе
ЕпукоптеШз. — МаСепак апс! 8(гис1иге8. ЭесешЬег 2000, рр. 618—
626.

99.	РеАпи! Ь., Вопога Р.Ь., Сгеаги Ь., Вег§те1мег К. Рго€есйоп оГ Ке-
тГогсед Сопсге1е 8(гис€иге8 Ьу Меапз оГ Сетеп(аНоп8 апд Ог§ашс
Соайп§8 Н1§Ь Ватег ЕГГеск — Ргос. оГ ±е 1п1. СопГ. «Керак
апд КепоуаНоп оГ Сопсге1е 81шс1иге8», ИК, Зи1у 2005.

100.	КогсИпа К., Иегзеске 3. Керак апд Рго€есНоп оГ Эата§ед ог Ипзайз-
Гас€оп1у ЕхесиСед СопсгеГе ЗигГасез \укЬ Мог(аг8 апд Соа1т§8
В азед оп ог Соп1ат1п§ ЗупШейс Ке81П8 И Ве1оп\уегк + Регй^ехкесЬ-
тк, № 3, 1982, рр. 142—247.

101.	Шилин А.А., Зайцев М.В., Золотарев И.А., Ляпидевская О.Б. Гид-
роизоляция подземных и заглубленных сооружений при строи-
тельстве и ремонте: Учеб, пособие. — Тверь: изд-во «Русская
торговая марка», 2003.

102.	Шилин А.А,, Пшеничный В.А., Картузов Д.В. Усиление железобе-
тонных конструкций композиционными материалами. — М.:
ОАО «Издательство «Стройиздат», 2004.

103.	Шилин А.А., Пшеничный В.А., Картузов Д.В. Внешнее армирова-
ние железобетонных конструкций композиционными материала-
ми. — М.: ОАО «Издательство «Стройиздат», 2007.

104.	Указания по защите от коррозии и заделке повреждений бетон-
ных и железобетонных конструкций мостов / Главное управление
пути МПС. — М.: изд-во «Транспорт», 1967.

105.	Берген Р.И. Склеивание бетонных и железобетонных конструк-
ций эпоксидными клеями. — М.: Транспортное строительство. —
1963.—№7.

106.	Винарский В.Л. Эпоксидные смолы в строительстве. — Киев:
изд-во «Будхвельник», 1972.

107.	Парфенов В.Д. Прочность и деформативность эпоксидных клеев,
применяемых в мостостроении: Труды МИИТа, 1966, вып. 219. —
С. 186—199.

108.	Соколова Ю.А., Готлиб Е.М. Модифицированные эпоксидные
клеи и покрытия в строительстве. — М.: Стройиздат, 1990.

109.	Берген Р.И. Применение эпоксидных составов в мостостроении. —
М.: Оргтрансстрой, 1966.

110.	Парфенов В.Д. Опыт применения эпоксидных компаундов в же-
лезнодорожном строительстве США: Труды МИИТа, 1964, вып.
191. —С. 119—133.
111.	Баженов Ю.М., Максимов Ю.В. Ремонт и усиление железобетон-
ных конструкций полимерными материалами: Учеб, пособие. —
М.: ЦМИПКС, 1986.

112.	Швидко Я.И., Баловнева И.И., Марьямов ЭЛ. Ремонт бетонных
покрытий с использованием полимербетонной смеси И Автомо-
бильные дороги. — 1972. — № 9.

ИЗ. Временные технические указания по ремонту бетона судоходных
гидротехнических сооружений. — М.: Транспорт, 1972.

114.	Шилин А.А. Ремонт строительных конструкций с помощью инъе-
цирования. — М.: Стройтехиздат, 2009.

115.	НоИапй К. ВетГогсеб СопсгеГе. — ТЬотаз Те1Гогб, 1997.

116.	МагБа^апат И.Р., Тау1ог Э.А. СотрайЬПйу оГ Керап* ЗузГетз Гог
СопсгеГе ЗГгисГигез. — САММЕТ/1КС Зутрозшт оп Абуапсеб Ма-
Гепа1§, ОГГахуа, 1994.

117.	Симоп Э., Ма1Ба§апат №.Р. ЭигаЫПгу оГКерай МаГепаН. — Соп-
сгеГе 1пГегпаГ1опа1, МагсЬ 1996, рр. 58—63.

118.	Шилин А.А. Стратегия ремонта железобетонных конструкций
подземных сооружений с учетом их состояния и требуемого
уровня надежности И Научное обоснование подземного строи-
тельства. — М.: Изд-во Академии горных наук, 2001.

119.	Мап$а1 Р.8., (УР1акег1у Р. Ьоп§ Тегт РегГогтапсе СпГепа Гог Соп-
сгеГе Керай МаГепаН. — Ргос. оГ ГЬе 1пГ. СопГ. «СопсгеГе ЭигаЫПГу
апб Керай ТесЬпо1о§у», НК, ЗерГетЬег 1999.

120.	№уШе А. СопсгеГе ТесЬпо1о§у — Ап Еззепйа! Е1етепГ оГ 8ГгисГига1
Эе81§п. — СопсгеГе 1пГегпаГ1опа1, Лбу 1998, рр. 39—41.

121.	№аи$ ЭЯ. е1 а1. ЫГе РгебйГюп апб А§1п§ Мапа^етепГ оГ СопсгеГе
ЗГгисГигез. — Ргос. оГ ГЬе 2пд ТпГетаГюпа! ШЬЕМ \Уогк§Ьор,
К1ЬЕМ РиЬНсаГ1оп8, 1999.

122.	Рц>еоп М., ВБзоппеЫе В. ТепзПе Сгеер & Сгаскт§ РоГепбак —
СопсгеГе ТпГетаПопа!. МоуетЬег 1999, рр. 31—34.

123.	Тгап 0,.Т., ТоипйА., ТигаКгпъе А. ТЫп Вопбеб СетепГ-Вазеб Оуег-
1ау§: Г4итепса1 Апа1у818 оГ ЕасГогз 1пПиепс1п§ ТЬей ВеЬопбт§ ип-
бег МопоГотс Ьоабт§. — МаГепак апб ЗггисГигез. Типе 2008, рр.
863—877.

124.	ВШп Н-С., Ьап^е Э.А. ЕГГесГз оГ ЗЬппка^е апб ТетрегаГиге 1п
Вопбеб СопсгеГе Оуег1ау8. — АС1 МаГепа1з Гоигпа!, ЗерГетЬег—
ОсГоЬег 2004, рр. 358—364.
125.	Наззап К.Е., СаЪгега ЕС. Тке Ызе оГ ЗшТасе ТгеаГгпепГз ш СопсгеГе
Керак Тескпо1о§у. — СопзГгисГюп Керак: СопсгеГе Керакз 6,
Магск—Арп1 1997, рр. 46—51.

126.	АС1546.3К-06. Ошде Гог Гке 8е1есГюп оГ МаГепак Гог Гке Керак оГ
СопсгеГе. — Атепсап СопсгеГе 1п$Г1ГиГе, 2008.

127.	НаЬоиЫ Ь., Кате8к М.1У. СопсгеГе Керак ЗресЖсаГюпз КеУ1зкед. —
Керак & КекаЬШгаПоп, № 2, 2001, рр. 135—139.

128.	8уеп88оп О., Ра<1ег1ипс1 С., Ре1ег8оп8 И. Керак оГ СопсгеГе Ва1сопу
81аЬз. — Ргос. оГ Гке 1пГ. СопГ. оп СопсгеГе 81аЬз. 1Ж, 3—6 Арп1 1979.

129.	Ы 8., РгапЛг С.С., 81ер1геп8 ЕЕ. Вопд РегГогтапсе оГ Кар1д-ЗеГГт§
Керак МаГепак ЗиЬдесГед Го Бе1с1п§ Зак апд Ргеегт§-Тка\ут§ Су-
с1ез. — АС1 МаГепак Гоита1, ГЧоуетЬег—ВесетЬег 1999, рр. 692—
697.

130.	КогсИпа К., №18еске Е Керак апд РгоГесПоп оГ Вата§ед ог ШзаГк-
ГасГогПу ЕхесиГед СопсгеГе ЗигГасез \укк МогГагз апд СоаГт§з
Вазед оп ог СопГатт§ ЗупГкеПс Кезтз. РагГ 3. — ВеГотуегк + Рег-
Г^ГедГесктк, № 5, 1982, рр. 295—300.

131.	Мапа^етепЛ, МатГепапсе апд 8Ггеп§Гкешп§ оГ СопсгеГе ЗГгис-
Гигез. — Р1В ВиПеГт 17, Арп! 2002.

132.	Ма11уа§апат 1ЕР., А1ехапЕег Т. Ргоседига! Зециепсе т Гке Керак оГ
Вш1дт§8. — Керак апд КекаЫПГаГюп, 2001, рр. 23—28.

133.	Уау8ЬигЕА.М., 8аЬт8 С.М., Еттоп8 Р.Н., МсЕопМ ЕЕ. 1пГегТас1а1
Вопд апд ЗигГасе Ргерагадоп т СопсгеГе Керак. — Керак апд Ке-
каЫИГаПоп, 2001, рр. 29—35.

134.	Хе1п-А1-АЫ(1ееп Н.М. ЕпукоптепГа! 1трасГ оп СопсгеГе Ргасдсе.
РагГ 2. — СопсгеГе 1пГегпаГюпа1, ВесетЬег 1998, рр. 55—57.

135.	8аг}а А. 1пГе§гаГед ГлГе-Сус1е Вез1§п аз а Кеу Тоо! Гог ЗизГатаЫе
СопзГгисдоп. — Ргос.оГ Гке К1ЕЕМ/С1ВЛ8О 1пГегпаГюпа1 Зутро-
зшт «1пГе§гаГед ЫГе-Сус1е Вез1§п оГ МаГепак апд ЗГгисГигез».
Р1п1апд, Мау 2000.

136.	8аг]а А. ЫГедте РегГогтапсе Моде11т§ оГ ЗГгисГигез \укк Ытк
ЗГаГе Рппс1р1ез. — Ргос. оГ Гке 2пд 1пГегпаГюпа1 Зутрозшт «1пГе-
§гаГед ЫГе-Т1те Еп§теепп§ оГ Вш1дт§з апд С1уП 1пГгазГгисГигез».
Р1п1апд, ВесетЬег 2003.

137.	Сопсге1е ЗГгисГиге Мапа§етепГ: Оигде Го О\упегзЫр апд Ооод Ргас-
дсе. — Р1В ВиПеГт 44, 2008.

138.	МоЕе1 Соде Гог Зегуке ЫГе Вез1§п. — Р1В ВиПеГт 34, РеЬгиагу
2006.
139.	Тшш1 К. Керак РйПозорйу Гог СопсгеГе ЗггисГигез. — Ргос. оГ Гйе
1пГ. СопГ. «СопсгеГе ЭигаЬПку апс! Керак ТесЬпо1о§у», ИК, 8ер-
ГетЬег 1999.

140.	Неппкзеп С., Мгскаих С. РгесксГюп оГ 8егу!се ЫГе апс! Скоке оГ
Керак 8ГгаГе§у. — Ргос. оГ Гке 1пГ. СопГ. «СопсгеГе ОигаЬПку апс!
Керак Тескпо1о§у», ИК, 8ерГетЬег 1999.

141.	Уезгкан Е. 8егуке ЫГе оГ СопсгеГе 8ГгисГигез \уйй Ке§агс! Го Согго-
81оп оГ КетГогсетепГ. — Т.К.С. оГ Р!п!апс1, КезеагсЬ КерогГ,
№ 553. Ркйапс!, 1988.

142.	8к1Ип А.А., КМепко А.М., Рау1оу О.1У. 8егУ1се ЫГе оГ Рге-СазГ Ке-
тГогсес! СопсгеГе МетЬегз 1п ИгЬап КесГап§и1аг Типпек у/йй Ке-
§агс! Го Соггозюп оГ КетГогсетепГ. — Ргос. оГ Гйе 1пГ. СопГ. оп Сог-
гозюп апс! Соггозюп РгоГесГюп оГ 8Гее11п СопсгеГе, ИК, 1994.

143.	8к1ИпА.А., 8кирИкМ.И., Роу1оу О.М., КМепко А.М. ЫГе-Сус!е Рег-
Гогтапсе РгесксГюп апс! ЭигаЬШГу Эез1§п Гог ИгЬап Типпе! 8ггис-
Гигез. — Ргос. оГ Гйе К1ЕЕМ/С1В/18О 1пГетаГюпа! 8утрозшт оп
1пГе§гаГес! ЫГе-Сус1е Эез1§п оГ МаГепа!з апс! 8ГгисГигез. Р1п!апб,
Мау 2000.

144.	КоЬегу Р. МатГепапсе апс! Керак 8ГгаГе§1ез. — СопзГгисГюп Керак:
СопсгеГе Керакз 6, Магск—Арп1 1997, рр. 33—38.

145.	ЗкШп А., КМепко А„ М., 2о1о1агеу /. КекаЬПкаГюп оПЗгПку
Типпе! 8ГгисГигез аГ Гке 8ресШес1 Ьеуе! оГ ОрегаГюпа1 КекаЬШГу. —
Р1В 8утрозшт 8ГгисГига1 СопсгеГе, Аг§епйпе, 2005.

146.	Шилин А.А. Состояние и ремонт железобетонных конструкций под-
земных сооружений: Научные школы МГГУ в 2-х томах. Т. 1. —
М.: Изд-во МГГУ, 2008.

147.	8кШп А. е1 а1. КекаЬШГу РгесИсГюп оГ ИгШГу Типпе! 8ГгисГигез с!иг-
1п§ ОрегаГюп. — Ргос. оГ Гйе 2па ТпГегпаГюпа! 8утрозшт «1пГе-
§гаГеб Ьйе-Ъте Еп§шеепп§ оГ Вш1сИп§8 апс! С1У111пГгазГгисГигез». —
Рт!апс1, ЭесетЬег 2003.

148.	Мауз С.С. МаГепа!з Гог Гйе РгоГесГюп апс! Керак оГ СопсгеГе: Рго-
§гезз Го\уагбз Еигореап 8Гапдагб1хаГ1оп. — Ргос. оГ Гке 1пГ. 8ет!паг
«СопсгеГе бигаЬПку апс! Керак Тесйпо!о§у». ИК, 1999.

149.	Мауз С.С. РгоскюГз апс! 8узГетз Гог Гйе РгоГесГюп апс! Керак оГ
СопсгеГе 8ггисГигез: Гйе СиггепГ Розкюп оГ Еигореап 8гапс1агс18. —
Ргос. оГ Гке 1пГ. 8епкпаг «Керак, КеруепаГюп апс! ЕпкапсетепГ оГ
СопсгеГе». ИК, 2002.
150.	Уеппв81ап(1 О. ЭосишепГаГюп оГ Е1есГгосЬет!са1 МашГепапсе МеГЬ-
обз. — Ргос. оГ ГЬе 1пГ. Зепппаг «Перак, Не]иуепаПоп апб Еп-
ЬапсешепГ оГ СопсгеГе». 11К, ЗерГетЬег 2002.

151.	Са81е11о1е М., АпЛгаЛе С., А1опзо М. С. СЬап^ез т СопсгеГе Роге
Зке П18ГпЬиГ1оп бие Го Е1есГгосЬеписа1 СЫопбе М1§гаГ1оп Тпа1з. —
АС1 МаГепак Гоигпа!, Мау—Гипе 1999, рр. 314—319.

152.	Шилин А.А., Кириленко А.М., Павлов О.Н. Эксплуатация несущих
конструкций тоннелей инженерных коммуникаций на основе мони-
торинга и планирования инвестиций / Сб. науч, трудов «Пробле-
мы строительной геотехнологии». — М.: Изд-во МГГУ, 1998. —
С. 98—118.

153.	Шилин А.А., Власов С.Н. Особенности работы и противокоррози-
онная защита тоннельных обделок городских подземных соору-
жений // Международная конференция «Долговечность и защита
конструкций от коррозии. Строительство, реконструкция». — М.:
НИИЖБ, 1999. — С. 48—60.

154.	С1апеП1 Г. Соггозюп ГпЫЫгог. — СопсгеГе Еп§1пеепп§ 1пГегпаГ10па1,
МагсЬ 1998, рр. 31—35.

155.	5\уату К.И., ВигуауагмИ! А.К., Таткаууа 5. РгоГесЬуе АЫ1йу оГ ап
АсгуНс-Вазеб ЗигГасе СоаГт§ ЗузГет а§атзГ СЫопбе апб СагЬопа-
йоп РепеГгаПоп тГо СопсгеГе. — АС1 МаГепа1з Гоита!, МагсЬ—
Арп1 1998, рр. 101—112.

156.	МсСанку М,]., Сааппакои А., ]опе8 М.К. Сотрагайуе РегГогтапсе
оГ СЫопбе АГГепиаГ1п§ апб Соггозюп 1пЫЬкт§ ЗузГетз Гог Пе1пГогсеб
СопсгеГе. — МаГепа1з апб ЗггисГигез, ЭесетЬег 2004, рр. 671—679.

157.	АС1 222П-01. РгоГесГюп оГ МеГа1з 1п СопсгеГе а§атзГ Соггозюп. —
Атепсап СопсгеГе 1пзГйиГе, 2008.

158.	АС1 222.2П-01. Соггозюп оГ РгезГгеззт^ ЗГее1з. — Атепсап Соп-
сгеГе 1пзГйиГе, 2008.

159.	УеНуа8ак18 Е.Е., Непг1к8еп 8.К., УЛийпоге ИАУ. НаШп§ Соггозюп
Ьу СЫопбе ЕхГгасбоп апб ПеаНсаЬхаиоп. — СопсгеГе 1пГетаГюпа1,
ЭесетЬег 1997.

160.	Ьауу И АУ. е1 а1. ТЬе ГпЙиепсе оГ КеЬаг ОпепГабоп оп Е1есГгосЬет1-
са1 СЫопбе ЕхГгасГюп. — Ргос. оГ ГЬе 1пГ. Зеттаг «Перак, Не]иуе-
пабоп апб ЕпЬапсетепГ оГ СопсгеГе», 11К, 2002.

161.	Ьио Ь., Е>е ВскиИег С. ГпЙиепсе оГ Соггозюп ГпЫЫгогз оп СопсгеГе
ТгапзрогГ Ргорегбез. — МаГепак апб ЗггисГигез, ЗерГетЬег 2008,
рр. 1571—1579.
162.	Наупез М., Мсйпс В. Изе оГ М1§гаГогу Соггозюп 1пЫЫГогз. — Соп-
зГгисйоп Керак 1и1у—Аи^изГ 1997, рр. 10—15.

163.	Вольфсон В.Л., Ильяшенко В.А., Комисарчик Р.Г. Реконструкция и
капитальный ремонт жилых и общественных зданий: Справочник
производителя работ. — М.: Стройиздат, 2001.

164.	Эсцип О., Вт$а1 Н. 11зт§ СаЙтосНс РгоГесйоп Тесйшцие 1п СЫпа. —
Кератг & КейаЬПйайоп, 2001, рр. 83—86.

165.	Е1-Ве1Ъо1 5., Паз 8.С. СайтосНс РгоГесйоп 1п Маппе ЕпукоптепГз. —
СопсгеГе Еп§1пеепп§ Зиттег, 2001, рр. 67—70.

166.	Пе Реи1ег Е., СопдисГгуе Р.С.С. аз Аподе Гог Гке СайюсНс РгоГесйоп
оГ КетГогсед СопсгеГе. — Натз 8рес1а1Гу СЬеписак, 1991.

167.	Пе РеШег Г., кацап к. Ме\у Сопдисйуе Оуег1ау Гог СР т СопсгеГе:
Кезикз оГ Ьоп§ Тепл Тезйп§. — ТЬе МАСЕ Аппиа! СопГегепсе апд
Соггозюп 8Ио\у, 1993.

168.	Шилин А.А. и др. Способ протекторной защиты железобетонных
конструкций: Патент на изобретение № 2299955, 2007.

169.	Ва11 к.С., УУкитоге ПАУ. ЕтЬеддед ОаКашс Аподез Гог Таг^еГед
РгоГесйоп ш КетГогсед СопсгеГе ЗГгисГигез. — СопсгеГе Керак Ви1-
1ейп, № 3, 2009, рр. 38—41.

170.	УаузЬигс! А.М., 8аЪтз С.М., Еттопз Р.Н., МсПопаШ РЕ. 1пГегТас1а1
Вопд апд ЗигГасе Ргерагайоп т СопсгеГе Керак. — Керак & КеИаЬШ-
Гайоп. Сотрйайоп Ггот Гке 1пд!ап СопсгеГе 1оита1. 2001, рр. 29—35.

171.	Рера1г оГ СопсгеГе ЗГгисГигез. — Ед. Ьу К.Т.Ь. АПеп апд З.С.Ед-
\уагдз. ИК, 1987.

172.	АС/ 555К-01. Кетоуа! апд Кейзе оГ Нагдепед СопсгеГе. — Атеп-
сап СопсгеГе 1пзйГиГе, 2008.

173.	Саи1 РАУ. Ргерапп§ СопсгеГе ЗигГасез Гог Соайп^з. — СопсгеГе 1п-
Гетайопа!. Лйу, 1984, рр. 17—22.

174.	Саи1 РАУ. Ргерапп§ СопсгеГе ЗигГасез Гог Соайп^з. Керак оГ Соп-
сгеГе ЗГгисГигез — АззеззтепГз, МеГЬодз апд К1зкз. — Атепсап
СопсгеГе 1пзйГиГе, 1984.

175.	Сопсге1е Керак Вазкз. — Атепсап СопсгеГе 1пзйГиГе, 2003.

176.	Вкеказ^аопкаг В.У. ЗигГасе Ргерагайоп Гог Аррйсайоп оГ РаГсЬ Ке-
рак, 8еа1егз апд СоаГт^з — 1пд1ап АрргоасЬ. — Керак апд Кейа-
ЫйГайоп, 1пд1а, 2001.

177.	МотЪег А. Тке Сазе Гог \УаГег 1еГйп§. — СопсгеГе Еп§1пеепп§ 1п-
Гетайопа!. Арп1 1998, рр. 34—38.
178.	Кетоусй апб Кейзе оГ Нагбепеб СопсгеГе. КерогГеб Ьу АС1 Соттй-
Гее 555. — АС1 МаГепа1з 1оита1, Мау—1ипе 2002, рр. 300—324.

179.	Раи1з8оп Р, ЗИ^егЬгапЗ 3. ЭигаЬПйу оГ Керайеб Впб§е Беек
Оуейауз. — СопсгеГе 1пГегпаГюпа1, РеЬгиагу 1998, рр. 76—82.

180.	ЗИ^егЬгапР Р, РаШ,88оп Р ВеГГег Вопб1п§ оГ Впб§е Беек Оуейауз. —
СопсгеГе 1пГегпаГ1опа1, ОсГоЬег 1998, рр. 56—61.

181.	УУеНз РА., $1агк В.И., Ро1уго18 /). ОеГПп§ ВеГГег Вопб т СопсгеГе
Оуейауз. — СопсгеГе 1пГегпаиопа1, МагсЬ 1999, рр. 49—52.

182.	Брукс Г. и др. Торкрет-бетон, торкрет-цемент, торкрет-штукатур-
ка: Пер. с нем. — М.: Стройиздат, 1985.

183.	МИОТ Ьоб§е М-10 Ргее\уау КеЬаЫПГаПоп. — ЗЬоГсгеГе, \УтГег
2009.

184.	Мог$ап О.К., СИап С. 11пбегзГапбт§ апб СопГгоШп§ 8Ьппка§е апб
Сгаск1п§ т ЗЬоГсгеГе. — ЗЬоГсгеГе Ма§ахте, № 2, 8рпп§ 2001, рр.
26—30.

185.	Содержание, реконструкция, усиление и ремонт мостов и труб /
Под ред. В.О. Осипова, Ю.Г. Козьмина. — М.: Транспорт, 1996.

186.	Мог$ап О.К., ЬоЬо А., К1с1г Ь. Керай оГ ВегГЬ Расез аг РогГ оГ МопГ-
геа1 \У1ГЬ НЬег-КетГогсеб 8ЬоГсгеГе. Н^Ь-РетТогтапсе Р1Ьег-
КетГогсеб СопсгеГе т 1пГгазГгисГига1 Керай апб КеГгойГ. — Атеп-
сап СопсгеГе ТпзГйиГе, 2000.

187.	Николаев К.Д., Стальмаков П.А., Степанов Я.И. Капитальный
ремонт и реконструкция железобетонных тоннелей. — М.: Транс-
порт, 1973.

188.	Заславский И.Ю., Быков А.В., Компаниец В.Ф. Набрызгбетонная
крепь. — М.: Недра, 1986.

189.	К188ег В. Пзт^ СопсгеГе Ритрз Гог 8ЬоГсгеГт§. 8ЬоГсгеГт§. Едшр-
тепГ, Магепа1з апб АррПсайопз. — ТЬе АЬегбееп Сгоир. КергтГ
СоПесйоп, 1995.

190.	ТтЬег$ 3. ХУеГ-М1х 8ЬоГсгеГт§. Пзе гЬе К1§Ьг МаГепа1з апб Мевгоск
Гог ЭигаЫе Керайз. 8ЬоГсгеПп§. ЕдшртепГ, МаГепа1з апб АррНса-
Г1ОП8. — ТЬе АЬегбееп Огоир. КерппГ СоПесГюп, 1992.

191.	МсСоует М.8. 8ЬоГсгеГе АскПпуез 8егуе Эиа! Ригрозе. 8ЬоГсгеГт§.
ЕдшртепГ, МаГепа1з апб АррПсаГюпз. — ТЬе АЬегбееп Огоир. Ке-
рппг СоПесГюп, 1994.

192.	Шилин А.А. Ремонт и реконструкция подземных сооружений:
Учеб, пособие, часть II. — М.: МГИ, 1986.
193.	Ьепйеих М., Са§пе К., ЫззоппеИе В,, Ьаскепй М. Вейауюг оГ Оуег-
Ыс! КетГогсеб СопсгеГе 51аЬ Рапе1з ипйег СусПс ЬоасНп§ — ЕГГесГ
оГ ТпГегТасе ЬосаНоп апс! Оуег1ау ТЫскпезз. — АС1 ЗГшсГига!1оиг-
па1, Мау—1ипе 2005, рр. 239—244.

194.	Е1ске\?еггу Л ТЬе К.еЬаЫ1каГюп оГ СооИп§ Тохуегз. — СопсгеГе 1п-
Гегпабопа!, 2005, рр. 27—30.

195.	Визск Г)., Коррег НЛ),, Меуег 3. КеаНхабоп апс! ПгзГ Кезикз оГ
СооНп§ Тохуег Мопкопп§. ЫГе Ргескскоп апс! А§1п§ Мапа^етепГ
оГ СопсгеГе ЗггисГигез. — Ргос. оГ 2пб МЬЕМ \Уогкзкор, Рапз,
2003.

196.	Правила обследования несущих строительных конструкций зда-
ний и сооружений СП 13-102-2003, Харьковский проектный и
научно-исследовательский институт (Промстройниипроект) Гос-
строя СССР. — М.: Стройиздат, 1990.

197.	О]ка 5.К. КеЬаЬПкабоп оГ а Рагкт§ Сагале. Керак оГ СопсгеГе
ЗггисГигез — АззеззтепГз, Мейюск апб Кдзкз. — Атепсап Соп-
сгеГе ТпзГкиГе, 1986.

198.	Веапйзк 5., ВоЬегК М. Соггозюп т Рагкт§ ЗггисГигез. — СопсгеГе
Еп§1пеепп§ ТпГетаГюпа!, МоуетЬег—БесетЬег 1998.

199.	Вкиуап 8., ЗаЬтз С.М., 8кш К.И. А ЗузГетайс Арргоасй Го ЕхГепб-
1п§ 8егу1се ЫГе оГ Рагкт§ ЗггисГигез. — Керай & КейаЬШГаГюп,
2001, рр. 36—41.

200.	Пат 8кт К., 81ап1$к К, ЕхГепсНп§ Гйе 8егуюе ЫГе оГ РагГ1п§ Зггис-
Гигез. — СопсгеГе 1пГегпаПопа1, Арп! 2008, рр. 108—112.
СТАНДАРТЫ, ПРИВЕДЕННЫЕ В КНИГЕ

АА8НТО Т259-80	КезтзГапсе оГ СопсгеГе Го СЫопйе 1оп РепеГгаГюп
АА8НТО Т260-94	8атрПп§ апс! ТезГт§ Гог СЫопйе Топ 1п СопсгеГе апс! СопсгеГе Ка\у МаГепа1з
АС1201.1 К-08	Сшйе Гог Соп(1исГ1п§ а У1зиа1 тзресГюп оГ Соп- сгеГе 1п 8егу1се
АС1201.2К-08	СиИе Го ЭигаЫе СопсгеГе
АС1210К-93  (КеарргоуеО 2008)	Его81оп оГ СопсгеГе т НуйгаиПс 8ГгисГиге8
АС1216.1-07	Сойе К.едшгетепГз Гог ЭеГегттт§ Р1ге К.ез18- Гапсе оГ СопсгеГе апс! тазопгу СопзГгисГюп Аз- зетЬПез
АС1 221 К-96 (Веарргоуей 2001)	(Зшйе Гог 1Тзе оГ Могта! \Уе1§Ьг апс! Неауу у/е1§Ы А§§ге§аГез т СопсгеГе
АС1222К-01	РгоГесГюп оГ МеГа18 т СопсгеГе а§ат8Г Соггозюп
АС1301-05	8ресШсаГюп8 Гог 8ггисГига1 СопсгеГе
АС1302.1 К-04	(ЗиИе Гог СопсгеГе Р1оог апс! 81аЬ СопзГгисГюп
АС1309.2К-98  (Кеарргоуед 2005)	МепййсаГюп апй СопГго! оГ У181Ые ЕГГесГз оГ  СопзоПйаГюп оп Рогтей СопсгеГе 8игГасе8
АС1318-О8	ВиИс1т§ Сойе К.еди1гетепГ8 Гог 8ГгисГига1 Соп- сгеГе
АС1 350-06	Сойе К.едшгетепГ8 Гог ЕпуноптепГа! Еп§теепп§ СопсгеГе ЗггисГигез апй СоттепГагу
АС1 357К-84 (Кеарргоуед 1997)	Сшйе Гог Гйе Эе81§п апй СопзГгисНоп оГ Р1хес1 ОГГзЬоге СопсгеГе ЗггисГигез
АС1 365.1К-00	Зегуюе-ЛЛГе РгесНсГюп
АС1 503К-93 (Кеарргоуес! 2008)	11зе оГ Ероху Сотроипйз у/1Гй СопсгеГе
АС1506К-05	Сигйе Го ЗЪоГсгеГе
АС1515.1К-79 (Кеу18ес1 1985)	А Сшйе Го Гйе 11зе оГ \УаГегргооПп§, ЭатргооГ- т§, РгоГесПуе, апй Эесогаиуе Ваглег ЗузГетз Гог СопсгеГе
АС1546.2К-98	Ошйе То 11п(1ег\уа1ег Керак оГ СопсгеГе
АС1555К-01	Кетоуа1 апй Кейзе оГ Нагйепей СопсгеСе
АС1-СКМ 99	Сопсгеее Керай* Мапиа!
А8ТМС1012-04	81апйаг(1 Тез1 Мейюй Гог Ье隣 Скап^е оГ Ну- Йгаи11с-Сетеп1: МоЛагз Ехрозей Ю а 8и1Га1:е 8о1и- йоп
А8ТМ С1105-08а	81апйаг(1 Тез1 МеШой Гог Ьеп§1:к Скап^е оГ Соп- сге€е Эие Ю А1как-СагЬопаТе Коек КеасНоп
А8ТМС1181-00 (2005)	81апйагй Тез! Ме1:коЙ8 Гог Сотргеззхуе Сгеер оГ Сйет1са1-Ке8181ап1 Ро1утег МасЫпегу Сгои1з
А8ТМ С1202-09	8(апйагй Тез1 Меткой Гог Е1ес1пса1 Тпйхсайоп оГ Сопсгеее'з АЬПйу Ю Кез181: СЫопйе Топ Репе1га- йоп
А8ТМ С157/С157М- 08	8(апйагй Тез1 Мейюй Гог Ье隣 Скап^е оГ Нагй- епей НуйгаиНс-СетеШ: МоПаг апй СопсгеГе
А8ТМ С227-03	81апйаг(Т Тез1 Мейюд Гог Ро1епйа1 А1каН Кеасйу- 11:у оГ Сетеп1-А§§ге§а1е СотЫпаНопз (МоПаг-Ваг  МейюсТ)
А8ТМ С289-07	81ап(1аг(1 Тез1 МеейосТ Гог РоеепНа! А1каН-8Шса Кеаскуйу оГ А§§ге§а1ез (Сйепйса! Меткой)
А8ТМ С295-08	8(апс1агс1 бшйе Гог РеТго^гарЫс Ехапипакоп оГ А§§ге§а1ез Гог СопсгеГе
А8ТМ С309-07	8(ап(1аг(1 8рес1Г1са1юп Гог ЫдиИ МетЬгапе- Рогтт§ Сотроипйз Гог Сипп§ СопсгеГе
А8ТМ С469-02е1	81ап(1аг(1 Тез1 Меткой Гог 81айс Москйиз оГ Е1аз- ГТсПу апй Ро188оп'8 Кайо оГ СопсгеГе т Сотргез- 81ОП
А8ТМ С512-02	8ип(1аг(1 Тез1 Меткой Гог Сгеер оГ СопсгеГе т Сотргеззюп
А8ТМС531-00 (2005)	81ап(1аг(1 Тез1 Меткой Гог Ыпеаг 8кппка§е апй СоеГГ1с1еп1 оГТкегта! Ехрапзюп оГ Скепйса!- Кез181ап1 МоПагз, СгоиТз, Мопо1йЫс 8шТаст§8, апй Ро1утег Сопсге1:е8
А8ТМ С580-02  (2008)	8!апдагд Тез! Ме!1юд Гог Р1ехига1 8!геп§!й апд Моди1из оГ Е1аз!1С1!у оГ Скет1са1-Ке81з!ап( Мог- !агз, Сгои!з, МопоНЙмс 8шТаст§з, аги! Ро1утег Сопсге!ез
А8ТМ С586-05	8!апдагд Тез! Ме!код Гог Ро!епйа1 А1ка11 Кеасйу- 1!у оГ СагЬопа!е Коскз аз СопсгеГе А§§ге§а!ез (Коск-СуНпдег Мейюд)
А8ТМ С596-07	8!апдагд Тез! Ме!код Гог Эгут§ 8Ьппка§е оГ Мог!аг Соп!атт§ НудгаиНс Сетеп!
А8ТМ С876-09	8!апдагд Тез! Ме!Ьод Гог Соггозюп Ро!еп!1а1з оГ 11псоа!ед КетГогст^ 8!ее1 т Сопсге!е
А8ТМ С900-06	8!апс1аг(1 Тез! МеШод Гог РиПои! 8!геп§!Ь оГ Нагд- епед Сопсге!е
А8ТМ 04258-05	8!ап(1аг(1 Ргасбсе Гог 8игГасе С1еатп§ Сопсге!е Гог Соа!1п§
А8ТМ 04259-88 (2006)	8!ап(!аг(! Ргасйсе Гог АЬгадт§ Сопсге!е
А8ТМ 04541-09	8!ап(1аг(1 Тез! МеШод Гог РиП-ОГГ 8!геп§!Ь оГ Соа!т§з 11зт§ Рог!аЫе Адкезюп Тез!егз
А8ТМ 0696-08	8!апс1аг(1 Тез! Ме!1юд Гог СоеГйслеп! оГ Ьтеаг ТЬегта! Ехрапзюп оГ Р1аз!1сз Ве!\уееп -30°С ат! 30°С \У1!Ь а Укгеоиз 8Шса ППа!оте!ег
А8ТМЕ1155-96 (2008)	8!ап(1аг(1 Тез! Ме!Ьод Гог Пе!егт1тп§ РР Р1оог Р1а!пезз апд РЬ Р1оог Ьеуе1пезз МитЬегз
А8ТМ Е965-96 (2006)	8!апдагд Тез! Ме!Ьод Гог Меазипп^ Рауетеп!  Масго!ех!иге Эер!Ь 11зт§ а Уо1ите!пс Тесктдие
1СК1 ОшйеНпе № 03733	Сшде Гог 8е1ес!т§ апд 8рес1Гут§ Ма!епа1з Гог Керак оГ Сопсге!е 8игГасез
В8 ЕЫ 206-1:2000	Сопсге!е. 8рес1йса!1оп, РегГогтапсе, Ргодис!юп апд СопГогтку
В8 ЕМ 13502:2002	СЫтпеуз. Кедшгетеп!з апд !ез! тедюдз Гог с1ау/сегалйс Пие !егтта1з
В8 1881	Тез!т§ Сопсге!е
СР но	НапсЗЬоок оп 1Ье Цтйес! СосЗе Гог ЗйисШга! Соп- сгеГе (СР110 : 1972, ЬопсЗоп, Сетеп! & СопсгеЗе АззосхаЬоп)
ЭШ ЕМ 206-1	Ве€оп. Резйе^ип^, Ех^епзсЬайеп, Негз1е11ип§ ип<3 КопГогткае!
ОШ 1045-2	Тга^у/егке аи8 ВеЮп, 81аЫЬе1оп ип<3 ЗраппЬеЮп — ТеП 2: ВеЮп — РезОе^ип^, Ех^епзсЬаЛеп Негз1е1- 1ип§ ип<3 КопГогтПае! — Ап\уеп<3ип§зге§е1п ги ЭШ ЕК 206-1
ОШ 1048	ВеЗопргиеГип^
ОШ 18560-2009	ЕзЗпске 1т Вашуезеп
ОШ ЕМ 12696-1	Кайю&зсЬег КоггозхопззсЬи^г уоп 81аЫ т Ве€оп
ОШЕМ 1504	Рго<3ик1е ип<3 8уз1ете Шг <3еп 8сЬи!г ип<3 сНе 1п- зипсЗзеиип^ уоп Ве1оп1га$\уегкеп
ОШ ЕМ 1508	\Уа88егуег80г§ип§ — АпГопЗегип^еп ап 8уз1ете ипсЗ ВезипскеПе (Зег ^УаззегзрехсЬегип^
К1ЬЕМ 124-8КС	ЭгаГ( гесоттепсЗабюп Гог герап 81га1е§1е8 Гог соп- сге1е 81гис1иге8 (Зата^есЗ Ьу гетГогсетеп! согго- зюп
1Ш19747:1990	Соггогюпе <3е11е агтаЗиге <3е1 са1се81гигхо т сопсЗшопе а^ге881Уе. Ме1ос11 (31 т!егуеп1о у рге- уепгюпе
180 8501-1:2007	Ргерагабоп оГ 81ее1 зиЬзГгаСез ЬеГоге аррНсайоп оГ рат18 ап(3 ге1а€е<3 ргосЗисй. Рай 1: У18иа1 а88е88- теп! оГ зшТасе с1еапПпез8 (Заменяет шведский стандарт 818 055900)
ГОСТ 10178-85	Портландцемент и шлакопортландцемент. Тех- нические условия (с изменениями № 1,2) Постановление Госстроя СССР от 10.07.1985 № 116  ГОСТ от 10.07.1985 № 10178-85
ГОСТ 12730.3-78	Бетоны. Метод определения водопоглощения Постановление Госстроя СССР от 22.12.1978 № 242. ГОСТ от 22.12.1978 № 12730.3-78
ГОСТ 12730.5-84	Бетоны. Методы определения водонепроницае- мости (с изменением № 1)  Постановление Госстроя СССР от 18.06.1984 № 87  ГОСТ от 18.06.1984 № 12730.5-84
ГОСТ 22266-76	Цементы сульфатостойкие. Технические усло- вия  Постановление Минстроя России от 03.05.1995 № 18-40  ГОСТ от 03.05.1995 № 22266-94
ГОСТ 22690-88	Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля  Постановление Госстроя СССР от 23.09.1988 № 192 ГОСТ от 23.09.1988 № 22690-88
ГОСТ 24544-81	Бетоны. Методы определения деформации усад- ки и ползучести (с изменением № 1) Постановление Госстроя СССР от 31.12.1980 №237  ГОСТ от 31.12.1980 № 24544-81
ГОСТ 28574-90	Защита от коррозии в строительстве. Конструк- ции бетонные и железобетонные. Методы испы- таний адгезии защитных покрытий Постановление Госстроя СССР от 10.05.1989 №74  ГОСТ от 10.05.1989 № 28574-90
ГОСТ 5802-86	Растворы строительные. Методы испытаний Постановление Госстроя СССР от 11.12.1985 №214  ГОСТ от 11.12.1985 № 5802-86
СНиП 2.03.01-84*	Бетонные и железобетонные конструкции
СНиП 2.03.11-85	Защита строительных конструкций от коррозии Постановление Госстроя СССР от 30.08.1985 №137  СНиП от 30.08.1985 № 2.03.11-85  Строительные нормы и правила РФ
ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие...............................................5

ГЛАВА 1

ДЕФЕКТЫ В ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЯХ
И ПРИЧИНЫ ИХ ВОЗНИКНОВЕНИЯ...............................11

1.1.	Причины возникновения дефектов в конструкциях.......13

1.2.	Дефекты конструкций, получаемые при укладке и твердении
бетона...................................................15

1.3.	Мероприятия, обеспечивающие уменьшение количества
дефектов, получаемых при укладке и твердении бетона

и ремонтного раствора.....................................28

1.3.1.	Влияние на структуру бетона и ремонтного раствора
водоцементного отношения..............................29

1.3.2.	Влияние шлаковых цементов и добавок на основе
шлака на структуру бетона и ремонтного раствора, а также
защиту арматуры......................................31

1.3.3.	Использование добавки золы-уноса для уплотнения
структуры состава и защиты арматуры...................33

1.3.4.	Применение бетона с высокими эксплуатационными
качествами............................................35

1.3.5.	Использование тиксотропной самоуплотняющейся
бетонной смеси для повышения плотности и защиты

арматуры.............................................38

1.3.6.	Применение опалубки с регулируемой проницаемостью
для уплотнения защитного слоя бетона.................39

1.4.	Возникновение трещин в бетоне.......................41

1.4.1.	Трещины от пластической осадки................46

1.4.2.	Трещины от пластической усадки................49

1.4.3.	Трещины от температурной усадки на раннем этапе
твердения бетона.....................................53

1.4.4.	Волосные трещины..............................56
1.4.5.	Трещины от длительной усадки при высыхании бетона.56

1.4.6.	Деформации при увлажнении и высыхании бетона......59

/ 1.5. Дефекты, связанные с качеством выполнения строительных
работ.......................................................61

1.6.	Трещины, образующиеся под нагрузками и воздействиями
при длительной эксплуатации сооружений.....................65

1.6.1.	Допустимая ширина трещин.......................65

1.6.2.	Трещины от чрезмерного нагружения конструкций..70

1.6.3.	Трещины, вызванные температурными изменениями..73

1.6.4.	Повреждения от ударного воздействия............74

1.7.	Эрозия бетона гидротехнических сооружений.............75

1.7.1.	Кавитационная эрозия...........................75

1.7.2.	Управление кавитационной эрозией...............79

1.7.3.	Абразивная эрозия..............................80

1.7.4.	Управление абразивной эрозией..................82

1.7.5.	Химическая эрозия..............................83

' 1.8. Деформации конструкций...............................86

/ 1.9. Воздействие окружающей среды.........................88

1.9.1.	Биологическое воздействие на конструкции.......88

1.9.2.	Бактериологическое воздействие на сооружение
из бетона.............................................89

1.9.3.	Выщелачивание извести из бетона................95

1.9.4.	Повреждения бетонных конструкций
от замораживания/оттаивания...........................97

1.9.5.	Повреждения от пожара.........................106

1.9.6.	Воздействие электрического тока...............111

1.9.7.	Повреждения и разрушения, связанные со свойствами
заполнителей.........................................111

1.9.8.	Взаимодействие между щелочными составляющими
цемента и кремнеземом заполнителя....................112

1.9.9.	Взаимодействие между щелочными составляющими
цемента и карбонатными заполнителями.................120

1.9.10.	Разрушение под воздействием сульфатов........121

1.9.11.	Разрушение материалов на цементной основе
в морской воде.......................................129

1.9.12.	Физическое разрушение бетона от воздействия солей ....133

1.9.13.	Разрушение под воздействием кислот...........136

1.9.14.	Разрушение под воздействием других веществ...138
1.10.	Коррозия арматуры в бетоне.......................143

1.10.1.	Условия протекания коррозии арматуры в бетоне.145

1.10.2.	Влияние карбонизации бетона на коррозию арматуры ...147

1.10.3.	Моделирование скорости коррозии арматуры в бетоне
при карбонизации......................................151

1.10.4.	Влияние диффузии хлоридов в бетон на коррозию
арматуры..............................................158

1.10.5.	Влияние концентрации хлоридов в бетоне
на коррозию металла...................................162

1.10.6.	Определение скорости коррозии арматуры
под воздействием хлоридов.............................171

1.10.7.	Моделирование времени до начала коррозионного
растрескивания бетона в сооружениях, загрязненных
хлоридами..........................................173

1.11.	Характер разрушения бетона, вызванного воздействием
коррозии арматуры.........................................176

1.12.	Типичные разрушения железобетонных конструкций,
причины и последствия.....................................179

ГЛАВА 2

ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ РЕМОНТА И ВОССТАНОВЛЕНИЯ
НЕСУЩИХ И ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ....................................195

2.1.	Особенности выбора материалов для ремонтных работ.197

2.2.	Материалы, используемые для профилактического
ремонта конструкций....................................205

2.2.1.	Нанесение поверхностных покрытий............212

2.3.	Материалы, используемые для капитального ремонта бетона ....222

2.3.1.	Материалы на основе цементов и других минеральных
вяжущих............................................223

2.3.2.	Материалы на основе полимерных смол.........223

2.3.3.	Материалы на основе цемента, модифицированные
полимерами.........................................236

2.3.4.	Материалы на цементной основе, модифицированные
пуццоланами...........................................238

2.4.	Восстановление конструкций как создание композиционной
системы материалов........................................239
2.4.1.	Требования к свойствам ремонтных материалов,
входящих в систему бетон — ремонтный состав.........244

2.5.	Дефекты, возникающие при производстве ремонтных работ.266

ГЛАВА 3

ПЛАНИРОВАНИЕ ВЫПОЛНЕНИЯ РЕМОНТНЫХ РАБОТ.................269

3.1.	Прогнозирование долговечности композиционной
системы ремонта железобетонных конструкций..............271

3.2.	Основные подходы к выполнению ремонтных работ......276

3.3.	Управление ремонтными работами.....................279

3.4.	Последовательность выполнения ремонтных работ......282

3.5.	Стратегия ремонта и технического обслуживания сооружений..293

3.6.	Исследования стохастических параметров и процессов
изменения состояния конструкций подземных сооружений

и разработка стратегии эксплуатации.....................303

3.7.	Нормативные документы для ремонтных работ..........324

ГЛАВА 4

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТ ПО РЕМОНТУ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ..............................333

I	4.1. Профилактический ремонт конструкций................335

4.2.	Ремонт при карбонизации бетона.....................336

4.2.1.	Восстановление щелочности бетона.............338

4.2.2.	Восстановление щелочности с помощью
электрохимического подщелачивания бетона............341

4.2.3.	Локальный ремонт бетона......................345

, 4.3. Ремонт бетона, зараженного хлоридами...............349

4.3.1.	Технология бетона при заражении хлоридами....350

4.3.2.	Электрохимическое извлечение хлоридов
из железобетона.....................................361

4.3.3.	Ремонт с использованием ингибиторов коррозии.366

4.3.4.	Пропитка бетона полимером....................370

4.3.5.	Катодная защита железобетонных конструкций...371

I 4.4. Выбор способа ремонта железобетонных конструкций
при их повреждении........................................388
4.5. Подготовка поверхности при выполнении ремонтных работ..393

4.5.1.	Технологии удаления поверхностного слоя бетона...398

4.5.2.	Цель и последствия очистки поверхности бетона....412

4.5.3.	Режим влажности поверхности бетона, необходимый
для качественного ремонта..............................414

4.5.4.	Качество выполнения ремонтных работ.............417

V 4.6. Технология нанесения ремонтных составов...............419

4.6.1.	Укладка материала вручную.......................420

4.6.2.	Ремонт и усиление конструкций с помощью торкрет
и набрызг-бетона.......................................426

4.6.3.	Раздельное бетонирование при производстве
ремонтных работ........................................451

4.6.4.	Укладка бетона или ремонтного состава в опалубку.452

4.6.5.	Нагнетание бетона насосом в опалубку............453

к 4.7. Технологические решения по ремонту железобетонных
конструкций................................................461

4.7.1.	Технология ремонта бетона на локальных участках.461

4.7.2.	Технология ремонта с заменой бетона на полную
глубину................................................463

4.7.3.	Технология ремонта конструкций с удалением бетона
не на полную глубину...................................470

4.7.4.	Технология ремонта с нанесением «нового» слоя
бетона, не имеющего связи со «старой» конструкцией.....481

4.7.5.	Технология ремонта с нанесением «нового» слоя
бетона, имеющего связь со «старой» конструкцией........482

- 4.8. Примеры подходов к выполнению ремонтных работ
в различных сооружениях....................................486

4.8.1.	Проблемы ремонтных работ в градирнях............486

4.8.2.	Проблемы ремонта в автомобильных стоянках.......489

Список литературы..........................................495

Стандарты, приведенные в книге.............................510
Андрей Александрович Шилин

РЕМОНТ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
КОНСТРУКЦИИ



Режим выпуска «особый»

Редакторы текста А.Н. Сытдыкова, Е.И. Кит
Компьютерная верстка и подготовка
оригинал-макета Н.М. Маскаева
Дизайн серии Е.Б. Капралова
Зав. производством Н.Д. Уробушкипа

Подписано в печать 23.06.2010.

Формат 60x90/16. Бумага офсетная № 1. Гарнитура «Тппез».
Печать офсетная. Усл. печ. л. 33,0. Тираж 1500 экз.
Заказ 0319

ИЗДАТЕЛЬСТВО «ГОРНАЯ КНИГА»

Оригинал-макет подготовлен в издательстве
«Горная книга»

Отпечатано в ордена Трудового Красного Знамени
типографии им. И.И. Скворцова-Степанова
ФГУП Издательство «Известия» Управления делами Президента
Российской Федерации
Генеральный директор Э.А. Галумов
127994, ГСП-4, г. Москва, К-6, Пушкинская пл., д. 5
Контактные телефоны: (495) 694-36-36; 694-30-20
е-шаП: 12длху@ги.пе1

С

119991 Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, 6,
издательство «Горная книга»;
тел. (495) 236-97-80; факс (495) 956-90-40;
тел./факс (495) 737-32-65

ТРОЙТЕХИЗПАТ
к ♦ н ♦ и ♦ г* и

ИЗДАТЕЛЬСТВА МОСКОВСКОГО
ГОСУДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО
УНИВЕРСИТЕТА
И ИЗДАТЕЛЬСТВА «ГОРНАЯ КНИГА»

можно приобрести

♦	в киоске Издательства МГГУ (м. «Октябрь-
ская»-кольцевая, Ленинский проси., 6, глав-
ный корпус, 2-й этаж);

заказать

♦	через систему «Книга—почтой»; заказы в произ-
вольной форме направляйте:

по адресу: 119991 Москва, ГСП-1, Ленинский
проспект, 6, Издательство МГГУ;

по телефонам:

по факсам:

по е-таИ:

(495) 236-97-80,

(495) 737-32-65;

(495) 956-90-40,

(495) 737-32-65;

 пТо@догпауа-кп!да.ги

Распространение книг осуществляют
Издательство МГГУ, издательство «Горная книга»
Подробная информация размещена
на сайте млллллдогпауа-кп1да.ги

ГИАБ является
ведущим
научно-практическим
журналом
в области горных наук,
геологии, экономики
добывающих отраслей,
высшего горного
образования
и смежных наук

Индекс Роспечати 46466
Индекс Прессы России 20983

ГОРНЫЙ

ИНФОРМАЦИОННО-
АНАЛИТИЧЕСКИЙ
БЮЛЛЕТЕНЬ
(ГИАБ)

ГИАБ внесен в список
периодических научных изданий,
рекомендуемых ВАК Минобразования
и науки России для публикации
научных работ соискателей ученой
степени кандидата и доктора наук

Публикуемые в ГИАБ материалы содержат:

♦	статьи ученых высшей школы, НИИ, зарубежных специалис-
тов, руководителей горных предприятий и инженеров;

♦	полные тексты докладов ученых на симпозиумах, конферен-
циях, совещаниях;

♦	обзоры по защищенным диссертациям в области горного дела
и смежных наук;

♦	аннотации и рецензии на новые книги в области горного дела;

♦	публицистические, исторические и литературные материалы.

ГИАБ освещает работу семинаров ежегодного симпозиума
«Неделя горняка».

Периодичность издания 12 номеров в год. Объем каждого номера
424 страницы.

С 2004 г. ГИАБ выпускается в книжном формате, в твердом пере-
плете.

Распространение ГИАБ — преимущественно по подписке.

Возможен предварительный заказ отдельных номеров ГИАБ, вы-
пекаемых в текущем году, а также заказ номеров прошлых лет
По заявкам организаций издаются тематические и региональные
выпуски ГИАБ, препринты (брошюры), являющиеся официальным
приложением к бюллетеню.

Подписку и продажу
отдельных номеров
осуществляет
Издательство
«ГОРНАЯ КНИГА»

Заявки
с обратным адресом
направляйте по адресу:
119991 Москва,
ГСП-1, Ленинский пр,, д, 6,
«Горная книга»

Организована подписка
на отдельные выпуски ГИАБ

Индекс Роспечати 32777

По вопросам подписки,
получения экземпляров ГИАБ
и издания отдельных выпусков можно также
обращаться по телефонам (495) 236-97-80,
737-32-65; по факсу (495) 956-90-40
или по е-таИ: 1п/о@§огпауа-кп1§а.ги
работает

В ИЗДАТЕЛЬСТВЕ

московского

ГОСУДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО
УНИВЕРСИТЕТА

ДЕПОЗИТАРИЙ

Депонированные рукописи
приравниваются государственными
организациями (ВАК, Министерством
образования и науки РФ и др.) к открытым
публикациям

Справка
о депонировании
выдается в течение

суток

Депонирование
рукописей —
удобный и быстрый
вид публикаций

К депонированию принимают
рукописи по всем аспектам горного дела
и смежным дисциплинам
Депозитарий принимает
к опубликованию работы, которые
по каким-либо причинам не могут быть
напечатаны в журналах и сборниках

По вопросам депонирования обращайтесь
в Издательство МП У

119991 Москва, ГСП-1,
Ленинский пр-т, 6, Издательство МГГУ
Телефон: (495) 236-97-80.

Е-шаП: 1пГо@§огпауа-кш$а.ги.

уухуху.^огпауа-кш^а.ги.
ДЛЯ ЗАМЕТОК
ДЛЯ ЗАМЕТОК
ДЛЯ ЗАМЕТОК